Oliver Tomko 1. ročník JLF UK
Za posledné dekády môžeme sledovať rapídnu adaptáciu technologických gigantov v oblasti medicíny aj stomatológie ako takej. Technológia trojdimenzionálnej (3D) tlače bola vyvinutá už v 80. rokoch 20. storočia a prešla masívnou zmenou z hľadiska techniky, rozmerov i efektívnosti. Pôvodne boli aplikácie pomocou 3D tlače obmedzené na minimum kvôli problémom ako bola napríklad pevnosť, presnosť, rýchlosť spracovania či náklady. Celé spektrum možností využitia a adaptability do odboru zubného lekárstva, resp. protetiky zubného lekárstva podliehalo výskumu a analýzam po celom svete s cieľom vyrábať skutočné produkty, ktoré by boli schopné začlenenia do praxe. V súčasnosti sa 3D tlač využíva pri výrobe rôznych produktov vďaka zlepšeniu presnosti spracovania a diverzifikácii materiálov na vrstvenie. Otázkou však ostáva, čo poháňa neustálu adaptáciu 3D tlače v zubnej protetike a či je táto metóda v pracovnom prostredí zubného lekárstva aj skutočne efektívna.
Odpoveďou na prvú otázku je súbor 3 hlavných činiteľov, ktoré tvoria základ pre vstup 3D tlače do reálneho výkonu zubnej praxe. Prvým z nich je využitie biokompatibilných materiálov, pričom samotná inovácia materiálov je fundamentálnym prvkom prijatia 3D tlače. Zatiaľ čo výroba modelov je pre mnohé praktiky kľúčová, vytvorenie zubných pomôcok, ktoré je možné umiestniť intraorálne, ako sú nočné chrániče alebo digitálne zubné protézy, je rozhodujúce pre pokrok v úlohe tejto technológie v zubnom lekárstve. Ďalším dôležitým faktorom, na ktorý treba prihliadnuť je rýchlosť výroby a typ samotnej tlačiarne. V podmienkach dnešnej modernej doby je pre stomatológa, prípadne zubného technika, esenciálne, aby dobrá zubná 3D tlačiareň ponúkala vysokú rýchlosť tlače a vysokú celkovú produkčnú kapacitu. Pre rýchle porovnanie Vám predstavíme 3 základné typy 3D tlačiarní:
1. DLP projektor – Tlačiareň s dlhou prevádzkovou životnosťou, vysokou presnosťou a vysokou rýchlosťou tlače. Princíp je podobný ako na klasických premietacích projektoroch.
2. Laser SLA – Tlačiareň síce s hladkou povrchovou úpravou ale so zložitým systémom a nízkou rýchlosťou tlače. Pracuje na princípe vykresľovania jednotlivých vrstiev postupne pomocou odrazu svetla – laserového lúča cez zrkadlo.
3. LCD panel – Tlačiareň s hladkou povrchovou úpravou, s vysokou rýchlosťou tlače, avšak sú nevyhnutné jej časté opravy, ktoré sú za normálnych okolností pomerne nákladné. Princíp tlačiarne je možné prirovnať k premietaniu LCD obrazovky na bežne používaných smartfónoch.
Tretím činiteľom je okrem biokompatibilných materiálov a typov tlačiarní aj presnosť a opakovateľnosť.
Tieto dve vlastnosti sú pre zubné 3D tlačiarne nevyhnutnou charakteristikou. V záujme poskytnutia najvyššieho možného štandardu starostlivosti a konečného modelu v protetike či povrchovej úprave je potrebná extrémne vysoká presnosť. Aj keď sú technológie takýchto 3D tlačiarní na nadštandardnej úrovni, kontinuálne sa ich schopností zdokonaľujú, aby sa čo najviac odstránil počet defektov pri výrobe zubných pomôcok.
V prípade, že všetky tieto faktory boli náležite posúdené pri výbere a aplikácii 3D tlače do zubnej praxe, zostáva analyzovať jednotlivé postupy, použité materiály, schopnosti tlačiarenského hardvéru a zvážiť skutočnú použiteľnosť a efektívnosť v oblasti zubnej protetiky. Ako uvádza Journal of Oral Science vo svojej recenzii o aplikáciách 3D tlače v zubnej protetike z roku 2021, v poslednej dobe bola vyvinutá technológia známa ako 3D biotlač, ktorá umožňuje tlač buniek a nosičov, taktiež tlač širokej škály materiálov s overenou osteoinduktívnou schopnosťou, ako je pre ilustráciu polycaprolakton (biologicky rozložiteľný plast), keramické základy či injekčné pasty na báze vápnika a fosfátov. V nadchádzajúcej časti uvádzame výsledky a recenzie rôznych použití 3D tlače, založené na článkoch vyhľadaných v databáze PubMed, pričom obdobie publikovania článkov bolo medzi rokmi 2013 a 2020.
3D Tlačený hlavný odliatok pre definitívnu protézu
Aplikácie 3D tlačiarní pri výrobe fixných protéz boli zdokumentované najmä pri výrobe hlavných odliatkov. Niektoré štúdie porovnávali hlavné odliatky vyrobené 3D tlačiarňou a tie, ktoré boli vytvorené pomocou konvenčnej metódy. Tieto štúdie ukázali, že hlavné odliatky vyrobené konvenčnou metódou pomocou sadry a silikónového odtlačkového materiálu boli signifikantne presnejšie než odliatky vyrobené 3D tlačiarňou. Ak však bude v budúcnosti možné vyrobiť veľmi presný hlavný odliatok, ktorý bude možné klinicky aplikovať pomocou 3D tlače, tento odliatok môže byť užitočnejší než frézovaný odliatok, pokiaľ ide o materiály a zníženie spotreby materiálu vďaka vyprázdneniu vnútra.
3D Tlačená protéza
Na základe štúdií bola vykázaná výroba zirkónovej korunky pomocou 3D tlačiarne a overená jej presnosť. Autori zistili, že vnútorná adaptácia zatiaľ nie je dostatočne uspokojivá pre klinickú aplikáciu. Štúdia dospela k záveru, že zirkónové korunky vyrobené 3D tlačou naopak spĺňajú požiadavky na presnosť a 3D tlač môže byť vhodná na výrobu zirkónových koruniek.
Samotné praktické použitie je teda nejasné, avšak ďalší technologický pokrok môže viesť k ich klinickej aplikácii. V roku 2019 bola overená aj presnosť korunky pre horné stoličky vyrobené konvenčnou metódou (t. j. stratová vosková odlievacia metóda), 3D tlačiarňou a frézovacím systémom pomocou kovu Co-Cr-Mo. Na základe vykonaných štúdií sa klinická aplikácia kobalt-chrómu považuje za možnú v závislosti od materiálu a hardvéru 3D tlačiarne. Reálne použitie v praxi si však vyžaduje podrobný výskum a okrem toho bude potrebné hľadať najlepší celkový postup pre finálny produkt tlače.
3D Tlačiarne na výrobu vyberateľných zubných protéz
Pokiaľ ide o štúdie aplikácií 3D tlačiarní na výrobu zubných protéz, bolo hlásené, že kovové časti vyrobené z formy pomocou 3D tlačiarne boli porovnané s kovovými časťami vyrobenými pomocou konvenčnej voskovej formy, a presnosť kovových rámov alebo základov protéz vyrobených priamo 3D tlačiarňou bola porovnaná s konvenčnou metódou. V štúdii overujúcej presnosť kovových rámov pomocou 3D tlače sa dospelo k záveru, že kovové rámy vyrobené 3D tlačou mali lepšiu presnosť výroby a reprodukovateľnosť než tie vyrobené pomocou tradičnej voskovej techniky. Vzhľadom na tieto výsledky sa predpokladá, že kovové časti a základy protéz môžu byť klinicky použité na báze výskumu. Avšak stále existujú problémy týkajúce sa lepenia umelých zubov na základy protéz vyrobené 3D tlačou. Okrem toho bude potrebné overiť pevnosť, deformácie a dlhodobú prognózu špičky v zúžení oblasti háčika vyrobeného pomocou 3D tlače.
Nie je pochýb o tom, že 3D tlačiarne budú mať v budúcnosti výrazný vplyv na odbor stomatológie, špecificky zohľadňujúc protetiku zubného lekárstva. Výsledky výskumov sa zamerali na určité aplikácie 3D tlače, avšak mnohé štúdie či analýzy neboli zahrnuté. Je vskutku pochopiteľné, že mnohé charakteristiky týkajúce sa 3D tlačiarní ešte musia byť vzhľadom na rýchlo vyvíjajúcu sa technologickú éru overené a je potrebné vypracovať podrobnejšie prehľady v tejto oblasti.
Zdroje
https://www.jstage.jst.go.jp/article/josnusd/63/3/63_21-0072/_pdf/-char/en
Hidemichi Kihara, Shiho Sugawara, Jun Yokota, Kyoko Takafuji, Shota Fukazawa, Ayaka Tamada, Wataru Hatakeyama, and Hisatomo Kondo, Applications of three-dimensional printers in prosthetic dentistry. https://www.jstage.jst.go.jp/article/josnusd/63/3/63_21-0072/_pdf/-char/en
