Revolučné technológie 3D tlače v stomatológii: Vývoj neviditeľných zubných strojčekov a ich využitie

15. októbra 2024 Marel Paľovčík

By Marel Paľovčík

15. októbra 2024

Marianna Lörinczová, 3.ročník LF UK

História

Ortodoncia ako špecializácia sa blíži k štvrtej revolúcii od jej vzniku v 20. storočí. V minulosti sa nesprávne postavenie zubov, či poruchy zhryzu liečili pomocou kovových krúžkov a drôtov, ktoré využívali pôsobenie pohyblivých síl. Táto stratégia terapie však bola častokrát sprevádzaná vznikom zubného kazu, vzhľadom na to, že počas terapeutického plánu bolo potrebné klásť veľký dôraz na dentálnu hygienu. Neskôr boli krúžky nahradené zámkami a drôtmi z nehrdzavejúcej ocele. Tento typ strojčekov mal obrovské množstvo výhod v porovnaní s predošlými typmi. Medzi výhody patrí pevnosť, odolnosť, lepší prietok slín, menšie zachytávanie povlaku. Priesvitné strojčeky z nekovového materiálu boli zavedené v 70. rokoch 20. storočia. Prvé priesvitné strojčeky boli z neplneného polykarbonátu, neskôr sa využívali materiály ako keramika, sklenené vlákna a polykarbonát s kovovou vložkou. Taktiež sa začali používať keramické zámky, ktoré však kvôli ich tvrdosti často spôsobovali abráziu skloviny. S vývojom nových materiálov dochádzalo k revolúcii nielen v rámci ortodontických zámkov, ale aj oblúkových drôtov. Pôvodné drôty z nehrdzavejúcej ocele sa nahradili transparentnými optickými vláknami (Optiflex), drôtom potiahnutým teflónom, epoxidom, titánovým plastom a drôtom Bioforce. Koncom minulého storočia boli , na žiadosti pacientov, prvýkrát použité alignery tzv. ,,neviditeľné strojčeky”. Od tohto míľnika sa ich popularita neustále zvyšuje a ortodontická terapia je tak vyhľadávaná pacientami všetkých vekových kategórií.

V tomto článku sa budeme venovať histórií výroby alignerov – vyrovnávačov od termoformovania až po priamu 3D tlač.

Vývoj neviditeľných strojčekov – tepelné tvarovanie (thermoforming)

Existuje mnoho dôvodov, prečo pacienti vyhľadávajú ortodontickú terapiu. Patria sem najmä zdravotné dôvody, zlepšenie estetiky vzhľadu a zvýšenie sebavedomia a sebadôvery.

Na ich výrobu sa používajú rôzne termoplastické materiály alebo ich kombinácie. Patria medzi ne: polyvinylchlorid, polyuretán, polyetyléntereftalát a polyetyléntereftalát glykol. Pracovný postup pozostáva z virtuálneho plánovania na základe sadrového modelu alebo priameho digitálneho 3D intraorálneho snímania chrupu. Pre každý aligner je potrebný 3D model, ktorý sa zhotovuje 3D tlačou, stereolitografiou alebo vstrekovaním. Následne sa pomocou tvarovania priehľadného materiálu vytvorí aligner. Tomuto procesu sa hovorí termoformovanie alebo vákuové tvarovanie. Posledným krokom je upravenie strojčeka. Termoformované materiály vykazovali väčšiu cytotoxicitu, pravdepodobne v dôsledku uvoľňovania monomérov v súvislosti so zvyšujúcou sa teplotou pri termoplastickom procese. Alternatívou sú preto priesvitné strojčeky vytlačené priamou 3D tlačou zo živicového materiálu.

Vývoj neviditeľných strojčekov – 3D tlač

Vznik 3D tlače sa datuje od 80. rokov minulého storočia. 3D tlač má rozsiahle využitie v chirurgii, protetike, konzervačnom zubnom lekárstve, ortodoncii, implantológii, výrobe nástrojov, a pod.

Medzi súčasné materiály používané na 3D tlač v ortodoncii patria akrylonitril-butadién-styrénový plast, stereolitografické materiály (epoxidové živice), kyselina polymliečna, polyamid (nylon), polyamid plnený sklom, striebro, oceľ, titán, fotopolyméry, vosk a polykarbonát. Medzi výhody využitia 3D tlače pri výrobe priesvitných strojčekov patrí minimalizácia geometrických nepresností, ktoré často vznikajú pri odbere odtlačkov. Ďalšie výhody sú nižšie náklady, rýchlejšia dodacia doba a takisto ekologické hľadisko.

Teoreticky by sa na priamu tlač priesvitných strojčekov mohli použiť tavená výroba vlákien (FFF), selektívne laserové spekanie (SLS) alebo tavenie (SLM), stereolitografia (SLA) a iné. Vzhľadom na špecifické požiadavky je však najvhodnejšou možnosťou 3D tlač fotopolymerizáciou zo živice. 3D tlačené materiály sú pred 3D tlačou vysokotoxické a po polymerizácii sa ich toxicita postupne znižuje.

Samotný proces priamej 3D tlače prináša v porovnaní s tradičnou výrobou priesvitných strojčekov veľké množstvo výhod. Strojčeky majú hladké okraje bez potreby ďalších úprav, ako je orezávanie či leštenie. Pri 3D tlači a tepelnom tvarovaní nedochádza k chybám, čo zabezpečuje presnosť a vyššiu účinnosť. Ďalšou výhodou je možnosť nastavenia hrúbky strojčekov, čo môže znížiť potrebu použitia attachmentov a prispieť k väčšej priehľadnosti strojčeka.

Záver

3D tlač má využitie vo viacerých oblastiach zubného lekárstva. Spomenutá technológia zhotovovania priesvitných strojčekov priamou 3D tlačou prináša oproti konvenčnej výrobe veľa výhod.

Z tohto dôvodu sú potrebné ďalšie štúdie in vitro a in vivo na testovanie spomenutých technológií a materiálov. Takisto je veľmi dôležité zamerať sa na cytotoxicitu používaných živíc. S istotou môžeme povedať, že ortodoncia vstúpila do novej éry.