قالبگیری نوری در دندانپزشکی
دیجیتالی شدن قالبگیری دندانپزشکی
۱ مقدمهای بر قالبگیری نوری
اولین قالبگیریهای نوری به دهه ۸۰ برمیگردند. امروزه، آنها جایگزین قالبگیریهای متعارف میشوند که محدودیتهای شناختهشدهای دارند، از جمله کشش مواد قالبگیری، پارگیها، حبابهای هوا که کیفیت آنها را به خطر میاندازند، بهعلاوه زمانها و تمام مراحل پردازشی که از زمان ریختهگری متحمل میشوند، که میزان اصلاحات در دهان و حتی خطر شکست پروتز نهایی را بهطور قابل توجهی افزایش میدهند.
از زمان اختراع، اسکنرها و دوربینهای داخلدهانی تحولات متعددی را پشت سر گذاشتهاند و امروزه جایگاه خود را در مطبهای دندانپزشکی با موارد استفاده در عمل عمومی و همچنین در زمینههای مختلف دندانپزشکی پیدا کردهاند.
تعریف
قالبگیری نوری بهعنوان پرتاب یک سیگنال نوری روی سطوح دندانی تعریف میشود. سیگنال بازتابیده توسط دوربین دوباره گرفته میشود که امکان ایجاد مدل سهبعدی را فراهم میکند.
قالبگیری نوری، اولین حلقه زنجیره دیجیتال دندانپزشکی
ثبت با قالبگیری نوری شامل یک مرحله اولیه ثبت دادهها همراه با یک مرحله پردازش این دادهها است.
این کار میتواند به یکی از دو روش زیر انجام شود:
- اسکن مدل در آزمایشگاه با اسکنر خارجدهانی یا اسکنر رومیزی (با یا بدون تماس) که یک مدل گچی بهدستآمده از قالبگیری یا مستقیماً یک قالبگیری فیزیکی کلاسیک را دیجیتالی میکند.
- یک دوربین داخلدهانی مستقیماً در دهان.
۲ انواع قالبگیری نوری و تکنیکهای ثبت
ثبت خارجدهانی
این یک تکنیک غیرمستقیم خودکار است که امکان کنترل موقعیتدهی، فاصله، سرعت و دسترسی به نواحی زیربرش را فراهم میکند.
ثبت داخلدهانی
این یک تکنیک قالبگیری مستقیم است. عملیاتی دستی و وابسته به اپراتور که امکان کنترل دقیق فاصله، سرعت و دسترسی به نواحی زیربرش را نمیدهد.
ثبت تصاویر سهبعدی توسط اسکنر داخلدهانی میتواند با ثبت تصاویر متوالی انجام شود — که عیب اصلی آن سرعت ثبت است — یا در حالت پویا (نوع فیلم). در این حالت، ثبت بسیار سریعتر خواهد بود (حدود ۵ دقیقه برای دیجیتالی کردن دو قوس و اکلوژن).
پردازش دیجیتال قالبگیری نوری
فایل بهدستآمده از ثبت سطوح دندانی، نقطه ورودی زنجیره CAD/CAM دندانپزشکی را تشکیل میدهد. این فایل شامل نمایش قالب یا قوس بیمار بهصورت ابر نقاط است. این ابر نقاط خام در واقع قابل استفاده نیست و نیازمند مرحله پردازش با یک نرمافزار اختصاصی برای بهینهسازی آن است: تنظیم مجدد، موقعیتدهی مجدد، ادغام نقاط همپوشان، تمیزسازی و فیلتر کردن نقاط نامتعارف و یکنواختسازی چگالیها برای کاهش اندازه فایل و تسریع پردازش دادههای مجازی.
فایلهای بهدستآمده در خروجی حلقه ثبت
این فایلها میتوانند فرمت اختصاصی داشته باشند که فقط توسط نرمافزارهای طراحی همان برند قابل خواندن هستند، یا فرمت جهانی. اما گرایش امروزه به سمت باز شدن سیستمهاست. در واقع، فایلهای جهانی توسط همه نرمافزارهای طراحی قابل خواندن هستند.
فایلهای جهانی STL (Standard Tesselation Language یا Standard Triangle Language) و PLY (Polygonal File Format) هستند.
فایل جهانی STL یک شبکه از مثلثها را تعریف میکند که یک شیء سهبعدی سیاه و سفید ایجاد میکند که نه رنگ و نه بافت را اطلاع میدهد.
فایل PLY از مجموعهای از چندضلعیها تشکیل شده است که میتواند اطلاعاتی مانند شفافیت یا رنگ را منتقل کند. اما همه نرمافزارها هنوز قادر به مدیریت این فرمت فایل نیستند.
۳ ویژگیهای دوربینهای داخلدهانی
پارامترهای متعددی در انتخاب یک دوربین داخلدهانی باید در نظر گرفته شوند. فناوری انتخابشده دسترسی به برخی قابلیتها را تعیین میکند (مثلاً عدم نیاز به پودرپاشی، رنگ، ثبت پیوسته). در زیر ویژگیهای اصلی دوربینهای داخلدهانی آمده است.
ارگونومی قطعه دستی
ارگونومی شامل اندازه، شکل دوربین، وزن آن، قابلیت کار با دست، ارتفاع لازم در سطح نوک، اندازه سر میشود.
به این موارد تعادل دوربین اضافه میشود که ویژگی اساسی است و پایداری و قابلیت کنترل بهینه را در حین ثبت تضمین میکند.
سر بزرگ امکان میدان ثبت بزرگتری را فراهم میکند، اما میتواند دسترسی به برخی نواحی بهویژه خلفی را دشوار کند.
فاصله کانونی با فاصله بین نوک دوربین و سطوح ثبتشدنی تعریف میشود. برخی برندها نیاز به تماس با دندانها دارند، در حالی که دیگران فاصلهای را که میتواند از ۱۰ میلیمتر فراتر رود توصیه میکنند که قالبگیری نوری را در سطح خلفی بهویژه دیستوستیبولار، ظریف میکند.
رایجترین و آشناترین حالت گرفتن، حالت «خودکار» است، اما دوربینهایی به سبک «تفنگی» نیز وجود دارند.
اخیراً، نسخههای بیسیم دوربینها توسعه یافتهاند که امکان رهایی از محدودیت سیم و آزادی حرکت بیشتر را فراهم میکنند.
پودرپاشی
برای یکنواخت کردن انعکاس نور سطوح ثبتشدنی (مینا، مواد ترمیم، روکشها) به کار میرود.
برخی سیستمها قبل از قالبگیری به پودرپاشی نیاز دارند تا ثبت سطوح دندانی را تسهیل کنند. دیگران آن را توصیه میکنند.
دوربینهای داخلدهانی بدون نیاز به پودر، گاهی اوقات میتوانند برای نواحی بهویژه براق (ترمیمهای فلزی) به پودرپاشی سبک نیاز داشته باشند.
اما گرایش به سمت ثبت بدون پودرپاشی است.
حالت ثبت
میتواند حالت تصویر یا ویدیو باشد، تنها تفاوت سرعت ثبت است که در حالت پیوسته بهصورت فیلم سریعتر است.
این حالت ثبت آزادی حرکت زیادی را اجازه میدهد، اما مسیر اسکن تحمیلشده توسط سازنده باید رعایت شود.
رنگ
اکثر سیستمها امروزه امکان بهدستآوردن یک مدل اصلی رنگی کموبیش واقعی را فراهم میکنند. این به فایل سهبعدی بافتی شبیه به بافت دندانی میدهد و خواندن برخی عناصر از جمله مرزهای آمادهسازی پیچیده ژنژیوال را تسهیل میکند.
با این حال، در هر زمان میتوان به نمایش تکرنگ تغییر داد، چرا که در نهایت مدل تکرنگ مدل کاری واقعی معادل مدل گچی را تشکیل میدهد و امکان ارزیابی کیفیت قالبگیری ما را فراهم میکند. دو حالت نمایش مکمل هستند.
ثبت رنگ
برخی اسکنرهای داخلدهانی همچنین میتوانند بهطور همزمان رنگ دندانها را نشان دهند و در نتیجه به پزشک در انتخاب رنگ کمک کنند.
قالب فایل
قبلاً درباره فایلهای بسته، با باز شدن کنترلشده یا باز صحبت میشد. امروزه سیستمها بیش از پیش به سمت خروجی به فرمت باز STL گرایش دارند که امکان کار روی قالبگیریها با هر نرمافزار CAD را فراهم میکند.
قابلیتهای نرمافزار
تمام نرمافزارهای مرتبط با دوربینهای قالبگیری نوری امکان نمایش فضای پروتزی موجود و تماسهای اکلوزال را فراهم میکنند.
هزینه
استهلاک یک دوربین نوری دشوار است. شامل: هزینه تهیه دوربین و واحد رایانهای، مجوزهای بهرهبرداری، بهروزرسانیهای نرمافزاری و در نهایت هزینههای نگهداری.
Chairside
برخی سیستمها یک زنجیره CAD/CAM کامل (ثبت، CAD، CAM) ارائه میدهند که به پزشک امکان میدهد در صورت تمایل به CAD/CAM مستقیم بپردازد.
ارتقاپذیری
تهیه یک دوربین قالبگیری نوری همچنین میتواند بهعنوان مرحله اول گذار به CAD/CAM مستقیم دیده شود، چرا که امروزه همه سیستمها امکان خروجی فایلها به فرمت STL را فراهم میکنند. پزشک میتواند با تجهیزات همان برند یا برند دیگری مجهز شود.
۴ دقت قالبگیری نوری و مفهوم صحت
اولین سؤالی که هنگام بحث از قالبگیری نوری به ذهن میرسد این است که مزیت آن از نظر کیفیت و دقت در مقایسه با تکنیکهای متعارف چیست و قابل اعتمادترین تکنیک در وضعیتهای بالینی مختلف کدام است؟
صحت اصطلاح مناسبی برای کیفیت یا دقت قالبگیری است. دو معیار را در نظر میگیرد:
- درستی: اندازهگیری نرخ انحراف بین ابعاد واقعی شیء و اندازهگیری قالبگیری.
- وفاداری: اندازهگیری تفاوتهای بین نتایج بهدستآمده از اندازهگیریهای مکرر یک شیء با همان سیستم قالبگیری.
موارد قوس جزئی
عوامل متعددی میتوانند بر کیفیت یک قالبگیری در بالین تأثیر بگذارند. ارزیابی کیفیت یک قالبگیری دیجیتال بر تحلیل تطبیق حاشیهای پروتزهای حاصل از دو نوع قالبگیری (دیجیتال و متعارف) که توسط همان زنجیرههای ساخت CAD/CAM ساخته شدهاند، استوار است.
بهطور کلی، تطبیق حاشیهای در پروتز زیر ۱۲۰ میکرومتر قابل قبول است. مطالعات in vitro نشان میدهند که مقادیر تطبیق حاشیهای روکشهای سرامیکی بهدستآمده از قالبگیری نوری معادل یا حتی بهتر از مقادیر بهدستآمده از قالبگیریهای کلاسیک هستند.
این مورد in vivo در مورد ترمیمهای تکواحدی یا با گستره کوچک با میانگین مقادیر تطبیق حاشیهای برابر ۹۰ میکرومتر تأیید شده است.
این همچنین در مورد ترمیمهای نسبی نوع اینله/آنله صادق است که مقادیر تطبیق حاشیهای بهدستآمده با قالبگیری دیجیتال رضایتبخش هستند.
موارد قوس کامل
طبق دادههای ادبیات، مرجع فعلی قالبگیری متعارف با الاستومرها است، چرا که برای قوس کامل بهطور قابل توجهی برتر از قالبگیریهای دیجیتال است. همچنین گزارش میشود که صحت در ناحیه قدامی بهتر از خلفی است، با انحرافاتی در صفحه افقی و خطاهای درستی که میتوانند تا ۱۷۰ میکرومتر برسند.
این مرحله بازسازی دیجیتال است که امکان مونتاژ تصاویر بهدستآمده برای بازسازی قوس کامل را فراهم میکند که توسط چندین نویسنده مورد انتقاد قرار گرفته است.
به نظر میرسد بنابراین انباشت خطاهایی که در مرحله ثبت و پردازش دیجیتال تصاویر رخ میدهد، منشأ این تغییرشکلهای قابل توجه است.
به این ترتیب، طبق برخی نویسندگان، میتوان در نظر گرفت که در آینده قالبگیریهای قوس کامل قابل اعتمادتری بهلطف بهبود نرمافزارها و نه دوربینها بهدست آورد.
علاوه بر این، طبق سایر نویسندگان، به نظر میرسد تعداد آمادهسازیها مسئول کاهش کیفیت قالبگیری دیجیتال است. هرچه تعداد بیشتر باشد، تفاوتهای بین سیستمهای قالبگیری نوری قابل توجهتر خواهد بود.
بهطور کلی، در نظر گرفته میشود که قالبگیریهای دیجیتال در مورد ترمیمهای تکواحدی یا با گستره کم (تا ۳ عنصر) سطح کافی یا حتی برتر از تکنیکهای کلاسیک از نظر دقت ارائه میدهند. با این حال، قالبگیریهای کلاسیک با الاستومرها همچنان استاندارد طلایی برای ثبت قوسهای کامل، بهویژه در حضور تعداد زیادی آمادهسازی، باقی میمانند.
موارد پروتزهای روی ایمپلنت
نتیجهگیری درباره کیفیت قالبگیریهای دیجیتال در چارچوب پروتزهای ثابت روی ایمپلنت بهدلیل کمبود ادبیات در این موضوع دشوار است. اما برخی نویسندگان تأکید میکنند که برای بهدستآوردن قالبگیری با کیفیت معادل یا حتی برتر از یک تکنیک متعارف، باید چندین معیار رعایت شوند و یک پروتکل بسیار سخت اعمال شود. به این ترتیب، کیفیت قالبگیری وابسته به اپراتور و تجربه خواهد بود.
۵ پروتکل عملیاتی ثبت تصویر
هنگامی که دندانها از رطوبت (بزاق، خون) جدا و در صورت نیاز پودرپاشی با رسوب نازک و بدون توده انجام شد، ثبت میتواند آغاز شود.
باید تکنیک، مدت زمان، سرعت و مسیر اسکن توصیهشده توسط سازنده رعایت شود. حرکت باید روان و سریع باشد و باید بهتدریج از دهان جدا شد و حرکات را با آنچه روی صفحه نمایش دیده میشود هماهنگ کرد.
ثبت تصاویر آمادهسازیها یا مدل کاری باید در بزرگترین محور آمادهسازی انجام شود تا قابل بهرهبرداری باشد و برخی نواحی را بهصورت قابل خواندن نشان دهد. برای آمادهسازی محیطی متعارف، این نواحی عبارتند از:
- کل مرز سرویکال و خط انتقال
- آمادهسازی سرویکال
- خط مرزی سطح دندانی آمادهشده
- پاپیلاها و نقاط تماس دندانهای مجاور
اگر آمادهسازی «نوری-قابل خواندن» باشد و این نواحی بهخوبی قابل تشخیص باشند، CAD و CAM بهینه خواهند شد. در غیر این صورت، خطر مواجهه با مشکلات هنگام درج بهدلیل نقاط تماس بد مدیریتشده یا تطبیق سرویکال نامناسب یا مشکلات زیر- یا فوق-اکلوژن وجود دارد.
ثبت در سه مرحله متوالی انجام میشود:
- قالبگیری آمادهسازیها (مدل کاری)
- قالبگیری قوس مقابل (مدل آنتاگونیست)
- قالبگیری روابط اکلوزال با اسکن سطح وستیبولار بخش مورد نظر در اکلوژن. سپس نرمافزار دو قوس را در OIM (اکلوژن حداکثر اینترکاسپیداسیون) بهصورت خودکار یا دستی قرار میدهد.
۶ مزایا و معایب
مزایا
قالبگیری نوری امکان کاهش زمانهای کار نسبت به قالبگیری متعارف، بهویژه برای اسکن بخش، و کاهش ناراحتی بیماران را که اغلب قالبگیری کلاسیک را تهاجمی تلقی میکنند، فراهم میکند.
در برخی موارد پیچیده که نیاز به قالبگیریهای متعدد دارند یا در بیماران با خطر بالای تهوع، ثبت میتواند بهتدریج با حفظ کیفیت قالبگیری انجام شود.
علاوه بر این، قالبگیری نوری بهلطف ویژگی عینی خود سادهتر از قالبگیری متعارف است، در این معنا که جایی برای تفسیر و تصادف نمیگذارد.
در واقع امکان کنترل بازخورد فوری بر آمادهسازیهای دندانها را فراهم میکند تا قبل از ارسال آنها را تأیید کنیم و کیفیت و خوانایی قالبگیریهای منتقلشده به آزمایشگاه را بهطور قابل توجهی بهبود بخشیم.
علاوه بر این، قالبگیری کلاسیک شیمیایی-دستی یک کار طولانی است که نیازمند فنی بودن و تجربه خاص است.
برخلاف قالبگیری گچی — که سنگین، پرحجم، دشوار برای ذخیره، غیرقابل تکرار، شکننده و غیرقابل نگهداری است — قالبگیری دیجیتال تغییرناپذیر است، چرا که با گذشت زمان دچار فرسایش یا تغییرشکل نمیشود و علاوه بر این قابل تکرار، بهراحتی قابل ذخیره و انتقال است (پشتیبانی دیجیتال، سرورهای امن).
از این رو، علاقه به گذار به قالبگیری دیجیتال با ثبت داخلدهانی است. علاوه بر این، دقت آن معادل یا حتی برتر از مواد متعارف بهویژه برای ترمیمهای پروتزی تکواحدی یا با گستره کم است.
در نهایت، قالبگیری نوری ابزار عالی برای ارتباط است، چه با بیماران برای توضیح کارهای پروتزی که باید انجام شوند، چه با پروتزساز، با تبادل در زمان واقعی.
معایب
اگرچه قالبگیری دیجیتال مزایای متعددی دارد، اما همچنان محدودیتهایی برای استفاده از آن وجود دارد که عمدتاً به بیمار، سیستم نوری و نرمافزار پردازش دادههای دیجیتال مربوط میشوند.
جریان بزاق میتواند بهطور منفی بر سیستمهای اسکنرهای داخلدهانی تأثیر بگذارد و خونریزی سولکوس میتواند بخشی از مرزهای آمادهسازی را پنهان کند.
ثبت آمادهسازیها همچنین میتواند با دسترسی نامناسب دوربین، بهویژه در سطح خلفی، که اساساً بهدلیل محدودیت باز شدن دهان، مرز آمادهسازی بسیار عمیق و حرکات بیمار است، پیچیده شود.
اغلب گفته میشود که دوربین فقط آنچه را میبیند ثبت میکند. قالبگیری نوری سادهتر از قالبگیری کلاسیک است، اما همچنین سختگیرانهتر است.
تکنیکهای آمادهسازی باید با قالبگیری دیجیتال سازگار شوند و تکنیکهای جابهجایی لثه قویاً توصیه میشوند.
در طول ثبت دیجیتال، عمدتاً دو سطح پراکندگی وجود دارد:
- وفاداری ابرهای نقاط خام (بهویژه اگر اسکن مدل از یک قالبگیری فیزیکی بهدست آمده باشد) نسبت به شیء اسکنشده.
- پردازش ابرهای نقاط نسبت به ابر خام.
پودرپاشی برای برخی سیستمها و در برخی موارد ضروری است، اما اگر در لایه بسیار ضخیم باشد، میتواند دقت ثبت را مختل کند. ضخامت بهینه بین ۴۰ و ۶۰ میکرومتر است. برخی دوربینها که اساساً بدون پودر هستند، استفاده از اسپری پودرپاشی را برای تسریع ثبت توصیه میکنند.
مطالعات in vitro که قالبگیری دیجیتال را با قالبگیری متعارف مقایسه کردهاند، نشان دادهاند که دو تکنیک از نظر صحت با هم برابرند. در عوض، قالبگیریهای متعارف مزیت ایجاد پراکندگی کمتر را دارند و قوسهای کامل امروزه با دوربین داخلدهانی بهسختی قابل ایجاد هستند.
۷ چگونه دوربین داخلدهانی خود را انتخاب کنیم؟
هنگام انتخاب اینکه کدام اسکنر داخلدهانی را جراح دندانپزشک میخواهد بپذیرد، باید با پروتزساز خود مشورت کند تا به مدلی متناسب با انتظارات پزشک اما سازگار با زنجیره آزمایشگاه برسد. سپس، لازم است از یک مرحله آزمایش و یادگیری برای آشنایی با این تجهیزات جدید عبور کند.
پزشک میتواند در برابر مجموعهای از دادههای فنی که گاهی برای رمزگشایی بین توضیحات سازندگان متعدد و تحولات اخیر دشوار است، گم شود: سیستمهای بیسیم، ثبت رنگ، مدلهای فشرده.
قبل از شروع، عناصر اصلی که باید در نظر گرفت عبارتند از:
- هزینه
- عملکرد از نظر صحت
- ویژگیهای فنی: سرعت ثبت و زمان پردازش دادهها (الگوریتم)، اندازه سنسور (تعداد پیکسل و سطح ثبت)، فاصله کانونی (عمق میدان…)، دیجیتالی کردن قالب / قوس دندانی
- ارگونومی دستگاه: مدت زمان ثبت، با یا بدون پودرپاشی
بهطور کلی، دوربینهایی که با استانداردهای فعلی مطابقت دارند، با ثبت در جریان ویدیویی، رنگی و بدون پودر هستند.
۸ نتیجهگیری
قالبگیری نوری در حال رشد است و جایگزین جدی برای تکنیکهای قالبگیری متعارف محسوب میشود.
این یک روش قابل اعتماد، سریع و راحت ثبت است که ارتباط با آزمایشگاههای پروتز و بیماران را تسهیل میکند، حتی اگر کیفیت دیجیتالی کردن قوس کامل امروزه همچنان محدود است.
پس از تسخیر دنیای پروتز ثابت، به پروتز متحرک، ایمپلنتولوژی و ارتودنسی نیز گسترش یافته است و به این ترتیب راهحلهای کامل به جراحان دندانپزشک تبدیلشده به دیجیتال ارائه میدهد.