1 Εισαγωγή και βασικά στοιχεία

Εδώ και πολλά χρόνια, ο οδοντιατρικός τομέας βρίσκεται σε πλήρη εξέλιξη, χάρη στο κίνημα της ψηφιακής οδοντιατρικής. Η προσθετική κατασκευή — η «3D εκτύπωση» ειδικότερα — επέτρεψε στον οδοντιατρικό κλάδο να αναπτύξει τη χρήση των ψηφιακών τεχνολογιών.
Πράγματι, ο οδοντιατρικός τομέας αποτελεί μια δυναμική αγορά για την τεχνολογία της 3D εκτύπωσης, καθώς απαντά στην πρόκληση της εξατομικευμένης κατασκευής.

Η αγορά της οδοντιατρικής 3D εκτύπωσης σε αριθμούς

2 Οι τεχνολογίες 3D εκτύπωσης στην οδοντιατρική

Στη βιομηχανία, η προσθετική κατασκευή είναι μια διαδικασία μορφοποίησης ενός αντικειμένου με προσθήκη υλικού, στοιβάζοντας διαδοχικά στρώματα. Η 3D εκτύπωση είναι απλώς η δημοφιλής ονομασία που περιλαμβάνει όλες τις προσθετικές διαδικασίες.
Στον οδοντιατρικό κλάδο, χρησιμοποιούνται πολλές τεχνολογίες και υλικά στην προσθετική κατασκευή.
Η διαδικασία μορφοποίησης μπορεί να είναι φυσική (τήξη ακολουθούμενη από στερεοποίηση, πυροσυσσωμάτωση) ή χημική (φωτοπολυμερισμός).
Η επιλογή της τεχνικής εξαρτάται από την επιθυμητή εφαρμογή.
Παρακάτω παρουσιάζονται οι κύριες διαδικασίες που χρησιμοποιούνται στην οδοντιατρική.

Το FDM (Fused Deposition Modeling) στην οδοντιατρική 3D εκτύπωση

Η τεχνική συνίσταται στην εναπόθεση ενός θερμοπλαστικού νήματος, θερμασμένου σε θερμοκρασία πλαστικότητας του τηγμένου πολυμερούς. Η μορφοποίηση σε αυτή την περίπτωση είναι φυσική και χρησιμοποιεί θερμοπλαστικά υλικά (ABS ή PLA).
Το FDM έχει το πλεονέκτημα ότι παράγει αντικείμενα με χαμηλό κόστος, χωρίς να απαιτείται καμία μετα-επεξεργασία. Ωστόσο, κατηγορείται για έλλειψη ταχύτητας, ακρίβειας και βιοσυμβατότητας. Έτσι, είναι κατάλληλο μόνο για τη δημιουργία βασικών οδοντιατρικών μοντέλων για τη θερμοδιαμόρφωση νάρθηκων ορθοδοντικής ευθυγράμμισης, νάρθηκων συγκράτησης ή λεύκανσης.
Ωστόσο, με την εμφάνιση του νέου θερμοπλαστικού υλικού PEEK (PolyEtherEtherKetone), η διαδικασία αυτή θα μπορούσε να παράγει βιοσυμβατές οδοντιατρικές λύσεις, και ειδικότερα μερικές αφαιρούμενες προσθέσεις. Αυτό το υλικό, εγκεκριμένο από τον FDA, παρουσιάζει εξαιρετική χημική και μηχανική αντοχή, ενώ είναι ελαφρύ για τη βελτίωση της άνεσης του ασθενούς. Η πρόσθεση χωρίς μέταλλο έχει το πλεονέκτημα να είναι γευστικά ουδέτερη.

Ο φωτοπολυμερισμός SLA και DLP στην οδοντιατρική

Είναι η κύρια διαδικασία προσθετικής κατασκευής που χρησιμοποιείται στον οδοντιατρικό τομέα. Πρόκειται για χημική διαδικασία που χρησιμοποιείται στις τεχνικές SLA (Στερεολιθογραφία) και DLP (Digital Light Processing).
Η SLA συνίσταται στη δημιουργία ενός 3D μοντέλου κατά διαδοχικά στρώματα χάρη σε ένα λέιζερ που σαρώνει κάθε στρώμα σε ένα λουτρό φωτοευαίσθητου υγρού και το πολυμερίζει. Τα υλικά που χρησιμοποιούνται είναι ελαστομερή και θερμοσκληρυνόμενα πλαστικά.
Αυτή η τεχνολογία προσφέρει ανάλυση και ακρίβεια σημαντικά υψηλότερη από αυτή του FDM, με βιοσυμβατά υλικά, συγκεκριμένα υγρές ρητίνες εγκεκριμένες από το CE / FDA. Το φινίρισμα είναι πολύ λιγότερο περίπλοκο, κάτι που μειώνει τον χρόνο κατασκευής.
Χάρη σε αυτή την τεχνολογία, είναι δυνατή η αλλαγή υλικού για διαφορετική εφαρμογή. Βρίσκει έτσι εφαρμογή στην κατασκευή χειρουργικών οδηγών, προσωρινών προσθέσεων, καύσιμων στοιχείων όπως οι σκελετοί μερικών οδοντοστοιχιών…

Η προσθετική κατασκευή μετάλλου για εμφυτεύματα και προσθέσεις

Αντιπροσωπεύεται κυρίως από το SLM (Selective Laser Melting ή Τήξη Λέιζερ) και το SLS (Selective Laser Sintering ή Πυροσυσσωμάτωση Λέιζερ), και ενδείκνυται για την παραγωγή εμφυτευμάτων, σκελετών μερικών οδοντοστοιχιών ή θήκων από Νικέλιο-Χρώμιο.
Αυτή η τεχνολογία απαιτεί σταθερή παραγωγή για την απόσβεση των σημαντικών επενδύσεων.
Επιπλέον, οι μηχανές μετάλλου απαιτούν μερικές φορές πιο σημαντική εργασία μετα-επεξεργασίας, μειώνοντας έτσι την παραγωγικότητα, αλλά από άποψη κόστους ανά μονάδα, παραμένει σαφώς πιο ενδιαφέρουσα.

Διαδικασία Υλικά
Selective Laser Melting (SLM)
Ή Τήξη Λέιζερ Μέταλλα +++
Πλαστικά
Κεραμικά
Selective Laser Sintering (SLS)
Ή Πυροσυσσωμάτωση Λέιζερ Μέταλλα +++
Θερμοπλαστικά (πολυκαρβονικό, πολυαμίδια, χλωριούχο πολυβινύλιο)
Κεραμικά
FDM Fused Deposition Modeling Θερμοπλαστικά (ABS ή PLA)
Στερεολιθογραφία (SLA) Ελαστομερή και θερμοσκληρυνόμενα πλαστικά

3 Οι εφαρμογές της 3D εκτύπωσης στην οδοντιατρική

Η 3D εκτύπωση υιοθετήθηκε κυρίως από τους επαγγελματίες του οδοντιατρικού κόσμου για την κατασκευή χειρουργικών οδηγών, εξατομικευμένων οδοντιατρικών ναρθήκων, αντικειμένων από καύσιμη ρητίνη ή αποτυπωμάτων για χύτευση και προσωρινών οδοντικών στεφανών.
Οι εφαρμογές της 3D εκτύπωσης στην οδοντιατρική μπορούν να ταξινομηθούν σε τρεις κατηγορίες:

Άμεση κατασκευή εξατομικευμένων οδοντιατρικών συσκευών με 3D εκτύπωση

Κυρίως χειρουργικοί οδηγοί εμφυτευμάτων που επιτρέπουν στον χειρουργό να κατευθύνει το τρυπάνι και έτσι να τηρεί τον ψηφιακό προ-εμφυτευματικό σχεδιασμό, ιδιαίτερα την τοποθέτηση, τη γωνία και το βάθος των εμφυτευμάτων.
Είναι επίσης δυνατή η εκτύπωση σε 3D με βιοσυμβατές ρητίνες κατηγορίας III ναρθήκων απόλυτα προσαρμοσμένων στο στόμα του ασθενούς και άνετων, μεταξύ άλλων ναρθήκων λεύκανσης, βρουξισμού, εφαρμογής φθοριούχου τζελ.
Η 3D εκτύπωση επιτρέπει επίσης την κατασκευή συσκευών που χρησιμοποιούνται στην ορθοδοντική, όπως νάρθηκες ευθυγράμμισης, μεταφοράς, οδηγοί οστεοτομίας και οδηγοί επανατοποθέτησης και κάθε είδους ορθοπεδικές συσκευές και συσκευές παρεμβατικής αγωγής.
Μπορούμε επίσης να εκτυπώσουμε σε 3D συσκευές για τη γναθοπροσωπική χειρουργική (γενειοπλαστική, ρινοπλαστική, επιθετικές προσθέσεις).
3D εκτύπωση αποτυπωμάτων για οδοντιατρικές χυτεύσεις με χρήση της τεχνικής του χαμένου κεριού
Μια 3D έκδοση της οδοντιατρικής πρόσθεσης (στεφάνη, γέφυρα…) εκτυπωμένη σε καύσιμη ρητίνη χρησιμοποιείται για την κατασκευή ενός εξατομικευμένου καλουπιού με την τεχνική του χαμένου κεριού. Η τελική πρόσθεση προκύπτει με τη χύτευση του επιθυμητού υλικού (κεραμικό, μέταλλο…) σε αυτό το καλούπι.

Εικόνα 1 Μια οδοντική στεφάνη εκτυπωμένη σε 3D (τεχνική χαμένου κεριού)

Άμεση κατασκευή αποκαταστάσεων και οδοντιατρικών προσθέσεων σε 3D

Χάρη στην 3D εκτύπωση, είναι δυνατή η κατασκευή προσωρινών όψεων, στεφανών και γεφυρών με βιοσυμβατές ρητίνες. Αυτές οι αποκαταστάσεις είναι απόλυτα προσαρμοσμένες στο στόμα του ασθενούς χάρη στην υψηλή ακρίβεια του 3D σαρωτή και των 3D εκτυπωτών ρητίνης SLA ή DLP.
Ωστόσο, πρέπει να σημειωθεί ότι δεν είναι ακόμη δυνατό να εκτυπώνονται σε 3D απευθείας μόνιμες οδοντικές στεφάνες ή προσθέσεις από ρητίνη ή κεραμικό.
Η προσθετική κατασκευή μετάλλου επιτρέπει την απευθείας παραγωγή στεφανών, γεφυρών και εμφυτευμάτων, καθώς και του μεταλλικού τμήματος μερικών οδοντοστοιχιών και της βάσης των ολικών αφαιρούμενων οδοντοστοιχιών.

Ποια τεχνική 3D εκτύπωσης για ποια οδοντιατρική εφαρμογή

Εφαρμογή Τεχνική
Χειρουργικοί οδηγοί SLA

Προσωρινές προσθέσεις SLA
Ορθοδοντικές συσκευές, παρεμβατικές συσκευές, οδοντιατρικοί νάρθηκες, Μοντέλα SLA

Γναθοπροσωπική χειρουργική (γενειοπλαστική, ρινοπλαστική, επιθετικές προσθέσεις) και ορθοδοντική: Οδηγοί οστεοτομίας και οδηγοί επανατοποθέτησης π.χ. ορθοχειρουργικές Lefort, ανακατασκευή κάτω γνάθου… SLA

Βάσεις ολικών αφαιρούμενων οδοντοστοιχιών

FDM
Μεταλλικός σκελετός μερικών αφαιρούμενων οδοντοστοιχιών Προσθετική κατασκευή μετάλλου

4 Πλεονεκτήματα, μειονεκτήματα και προοπτικές

Σήμερα, στο οδοντοτεχνικό εργαστήριο είναι συχνό να συνυπάρχουν τόσο αφαιρετικές όσο και προσθετικές λύσεις σε μια στρατηγική ψηφιακής ροής εργασίας.
Η χρήση της 3D εκτύπωσης, συμπληρωματικά προς τις κλασικές μεθόδους κατεργασίας, παρουσιάζει πολλά πλεονεκτήματα.

Μια αποϋλοποιημένη και απλοποιημένη διαδικασία οδοντιατρικής κατασκευής

Παραδοσιακά, οι προσθέσεις ήταν αποτέλεσμα της συνεργασίας του οδοντιάτρου και του οδοντοτεχνίτη. Η εμφάνιση των ψηφιακών τεχνολογιών ανατρέπει αυτή την κλασική οργάνωση, αποϋλοποιώντας εντελώς τις διαδικασίες εργασίας.
Οι δύο αυτοί παράγοντες του οδοντιατρικού κόσμου εντάσσονται έτσι σε μια προσέγγιση εκσυγχρονισμού των εργαλείων αιχμής τους, διατηρώντας παράλληλα την τεχνογνωσία τους που παραμένει πρωταρχική.
Χρησιμοποιώντας την προσθετική κατασκευή, είναι δυνατή η απλοποίηση της αλυσίδας παραγωγής χάρη στην ψηφιακή ροή, η βελτιστοποίηση των συνθηκών και η μείωση των κύκλων κατασκευής των προσθέσεων και οδοντιατρικών καλουπιών, και συνεπώς των απαιτητικών σταδίων χειρωνακτικής εργασίας.

Ταχύτητα κατασκευής προσθέσεων με 3D εκτύπωση

Από το ψηφιακό οδοντιατρικό αποτύπωμα έως την κατασκευή με 3D εκτύπωση, η πλήρως ψηφιακή διαδικασία χρειάζεται μόνο λίγες ώρες εργασίας αντί για μερικές ημέρες παραδοσιακά. Οι χρόνοι κατασκευής που μειώνονται έτσι επιτρέπουν σε ορισμένες περιπτώσεις να έρχεται ο ασθενής μόνο μία φορά.
Μειώνοντας τον ανθρώπινο χρόνο, η προσφυγή στην προσθετική κατασκευή θα επέτρεπε την εστίαση σε εργασία με υψηλή προστιθέμενη αξία και θα αύξανε σημαντικά την παραγωγικότητα.

Αποδοτικότητα της 3D εκτύπωσης για το οδοντιατρείο

Η απόδοση επένδυσης (ROI) της 3D εκτύπωσης είναι σημαντική, γεγονός που εξηγεί την υιοθέτησή της από μεγάλο αριθμό οδοντιάτρων και οδοντοτεχνιτών σε όλο τον κόσμο.
Σήμερα, περισσότερα από το 50% των γαλλικών οδοντοτεχνικών εργαστηρίων είναι εξοπλισμένα με 3D σαρωτές, μηχανές κατεργασίας και το 20% με 3D εκτυπωτές, επιτρέποντάς τους να αυξήσουν τον κύκλο εργασιών τους κατά 70%.
Η κατασκευή με προσθήκη υλικού είναι πράγματι πολύ αποδοτική επειδή μπορούν να εκτυπώνονται ταυτόχρονα πολλές προσθέσεις, επιτρέποντας οικονομίες κλίμακας σε χρόνο και κόστος.

Ακρίβεια των οδοντιατρικών αντικειμένων που εκτυπώνονται σε 3D

Οι τεχνικές κατασκευής με προσθήκη υλικού προσφέρουν μεγαλύτερη ακρίβεια.
Η ποιότητα των κατασκευασμένων αντικειμένων πράγματι δεν έχει τίποτα να ζηλέψει από αυτά που παράγονται με τις συμβατικές μεθόδους του οδοντιατρικού κλάδου.
Το κύριο ενδιαφέρον της 3D εκτύπωσης συνίσταται στην ικανότητά της να παράγει εξατομικευμένα αντικείμενα.

Πλεονεκτήματα της οδοντιατρικής 3D εκτύπωσης για τον ασθενή

Η συνδυασμένη χρήση των ψηφιακών τεχνικών επιτρέπει την παραγωγή εξατομικευμένων οδοντιατρικών συσκευών και προσθέσεων σε χρόνο ρεκόρ, κάτι που θα αύξανε την άνεση του ασθενούς αλλά και την αποτελεσματικότητα της θεραπείας του.

Οικολογικός αντίκτυπος της 3D εκτύπωσης στην οδοντιατρική

Οι προσθετικές τεχνολογίες είναι γνωστές για τη χαμηλή ενεργειακή τους κατανάλωση. Είναι ελάχιστα ρυπογόνες και επηρεάζουν λιγότερο το περιβάλλον.
Τα υλικά που χρησιμοποιούν είναι γενικά βιοδιασπώμενα και ανακυκλώσιμα και συνεπώς πιο βιώσιμα.

Μειονεκτήματα και όρια της οδοντιατρικής 3D εκτύπωσης

Βεβαίως, οι 3D τεχνολογίες παρουσιάζουν αξιόλογα πλεονεκτήματα, ωστόσο η υιοθέτησή τους μπορεί να φοβίσει ορισμένους επαγγελματίες που έχουν συνηθίσει για πολύ καιρό να εργάζονται με τις παραδοσιακές μεθόδους.
Πράγματι, το πέρασμα στο ψηφιακό απαιτεί να δοθεί μια ορισμένη εμπιστοσύνη σε αυτές τις διαδικασίες. Οδοντίατροι και οδοντοτεχνίτες που μετατρέπονται είναι υποχρεωμένοι να εξοπλιστούν με το απαραίτητο υλικό του οποίου η χρήση απαιτεί νέα οργάνωση και λογική εργασίας, καθώς και εκπαίδευση για τον έλεγχο λογισμικών και συσκευών.

Προοπτικές και μέλλον της 3D εκτύπωσης στην οδοντιατρική

Η SmartTech Publishing εξηγεί ότι οι λύσεις 3D εκτύπωσης ρητίνης με τιμή κάτω των 5.000$ θα διαδραματίσουν σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη της 3D εκτύπωσης στην οδοντιατρική αγορά.
Η εταιρεία εκτιμά ότι κατά τα τελευταία δύο έτη η εταιρεία Formlabs αύξησε το μερίδιο αγοράς της περισσότερες από 20 φορές με τον 3D εκτυπωτή Form 2 και τις πιστοποιημένες οδοντιατρικές ρητίνες της.
Η SmarTech επιβεβαιώνει ότι κατά τα επόμενα δέκα χρόνια, η προσθετική κατασκευή θα γίνει η κύρια μέθοδος παραγωγής για όλες τις οδοντιατρικές αποκαταστάσεις, καλύπτοντας τελικά όλο το φάσμα των οδοντιατρικών προσθέσεων, και ιδίως η προσθετική κατασκευή μετάλλου αναμένεται να διαδραματίσει σημαντικό ρόλο στον τομέα αυτό, ιδίως για την παραγωγή εμφυτευμάτων άμεσης μεταλλικής κατασκευής.
Η έκθεση εκτιμά ότι έως το 2024, η εξωτερικοποιημένη 3D εκτύπωση μετάλλου για την κατασκευή αυτών των εμφυτευμάτων θα ξεπεράσει το ένα δισεκατομμύριο δολάρια.

5 Συμπέρασμα

Η 3D εκτύπωση, με την πληθώρα τεχνικών και υλικών της, έχει επιβληθεί στον οδοντιατρικό τομέα χάρη στην ευελιξία της στην παραγωγή, την αποτελεσματικότητα, την ταχύτητα και την ακρίβειά της.
Οι προσθετικές τεχνικές επιτρέπουν τη βελτιστοποίηση των διαδικασιών κατασκευής προσθέσεων και διαφόρων οδοντιατρικών συσκευών που για πολύ καιρό κυριαρχούνταν από την τεχνολογία κατεργασίας, χωρίς να συμβιβάζεται η τελική ποιότητα των προϊόντων.
Το κύριο ενδιαφέρον τους έγκειται στην κατασκευή εξατομικευμένων συσκευών, βασική πρόκληση στην ιατρική και ιδιαίτερα στην οδοντιατρική.
Όλα τα στοιχεία δείχνουν ότι η ανάπτυξη της οδοντιατρικής αγοράς είναι πολλά υποσχόμενη και επιτρέπει τη μέγιστη αξιοποίηση των ψηφιακών τεχνικών.

6 Συχνές ερωτήσεις για την οδοντιατρική 3D εκτύπωση

Ποια είναι η τιμή ενός 3D εκτυπωτή για οδοντιατρικές προσθέσεις;

Η τιμή ενός οδοντιατρικού 3D εκτυπωτή ποικίλλει ανάλογα με την τεχνολογία. Οι εκτυπωτές ρητίνης SLA/DLP αρχικού επιπέδου (Formlabs, SprintRay) ξεκινούν από 3.000 έως 5.000€. Τα επαγγελματικά μοντέλα υψηλής ακρίβειας για οδοντοτεχνικά εργαστήρια κυμαίνονται μεταξύ 10.000 και 30.000€. Τα συστήματα προσθετικής κατασκευής μετάλλου για εμφυτεύματα και μερικές οδοντοστοιχίες ξεπερνούν τα 100.000€.

Είναι δυνατόν να φτιάξουμε ένα δόντι σε 3D;

Ναι, είναι δυνατή η κατασκευή προσωρινών στεφανών, γεφυρών και οδοντιατρικών προσθέσεων με 3D εκτύπωση με βιοσυμβατές ρητίνες. Οι μόνιμες κεραμικές προσθέσεις δεν είναι ακόμη άμεσα εκτυπώσιμες σε 3D, αλλά η τεχνική του χαμένου κεριού επιτρέπει τη δημιουργία ενός εκτυπωμένου καλουπιού για τη χύτευση του τελικού υλικού. Η προσθετική κατασκευή μετάλλου επιτρέπει την απευθείας παραγωγή μεταλλικών στεφανών και εμφυτευμάτων.

Ποια είναι η τιμή μιας οδοντιατρικής 3D σάρωσης;

Μια ενδοστοματική 3D σάρωση (οπτικό αποτύπωμα) κοστίζει μεταξύ 50 και 150€ για τον ασθενή. Η επένδυση για το οδοντιατρείο σε έναν ενδοστοματικό σαρωτή κυμαίνεται μεταξύ 15.000 και 40.000€ ανάλογα με τα μοντέλα. Αυτό το κόστος αποσβένεται γρήγορα χάρη στην κατάργηση των φυσικών αποτυπωμάτων, τη μείωση των σφαλμάτων και την επιτάχυνση της ψηφιακής ροής.

Ποια είναι η τιμή μιας οδοντιατρικής 3D πανοραμικής;

Μια οδοντιατρική 3D πανοραμική (cone beam ή CBCT) κοστίζει μεταξύ 60 και 200€ για τον ασθενή ανάλογα με την καλυπτόμενη ζώνη και τον ιατρό. Για το οδοντιατρείο, η επένδυση σε ένα cone beam όπως το I-MAX 3D XPRO της Owandy αντιπροσωπεύει απαραίτητο εξοπλισμό για τον σχεδιασμό εμφυτευμάτων και την καθοδηγούμενη χειρουργική, δύο τομείς όπου η 3D εκτύπωση προσφέρει άμεση προστιθέμενη αξία.