1 Введение и ключевые цифры

Развитие цифровой стоматологии привело к колоссальным изменениям в этом секторе за последние годы. В частности, аддитивное производство — «3D-печать» — позволило стоматологической индустрии расширить использование цифровых технологий.
Стоматологический сектор — драйвер рынка технологий 3D-печати, поскольку отвечает на запросы по индивидуализации.

Рынок стоматологической 3D-печати в цифрах

2 Технологии 3D-печати в стоматологии

В промышленности аддитивное производство — это процесс, при котором деталь формируется путём добавления материала, наслаиваемого последовательно. 3D-печать — потребительское название набора аддитивных процессов.
В стоматологической индустрии в аддитивном производстве используются несколько технологий и материалов.
Процесс формирования может быть физическим (плавление с последующим отверждением, спекание) или химическим (фотополимеризация).
Выбранная техника зависит от требуемого применения.
Ниже представлены основные процедуры, используемые в стоматологии.

FDM (моделирование методом плавленого осаждения) в стоматологической 3D-печати

Техника заключается в наложении термопластической нити, нагретой до температуры пластичности расплавленного полимера. Процесс формирования физический и использует термопластические материалы (ABS или PLA).
FDM имеет преимущество в производстве деталей по низкой цене, не требующих постобработки. Однако его недостатки — отсутствие скорости, точности и биосовместимости. Поэтому он подходит только для создания мастер-моделей зубов для термоформования ортодонтических элайнеров, ретенционных капп или капп для отбеливания.
С появлением более нового термопластического материала PEEK (полиэфирэфиркетон) этот процесс теперь может производить биосовместимые стоматологические решения, в частности съёмные частичные протезы. Этот одобренный FDA материал обладает превосходной химической и механической стойкостью, будучи лёгким для дополнительного комфорта пациента. Не содержащий металла, этот протез также имеет преимущество вкусовой нейтральности.

Фотополимеризация SLA и DLP в стоматологии

Это основной процесс аддитивного производства, используемый в стоматологическом секторе. Это химическая процедура, используемая в техниках SLA (стереолитография) и DLP (Digital Light Processing).
SLA включает формирование 3D-модели с помощью последовательных слоёв, при котором лазер сканирует каждый слой в фоточувствительной жидкой ванне и полимеризует его. Используемые материалы — реактопластические пластики и эластомеры.
Эта технология предлагает уровни разрешения и точности, значительно превосходящие FDM, с биосовместимыми материалами — жидкими смолами, одобренными CE / FDA. Финишная обработка намного менее сложна, что сокращает общее время производства.
Эта технология позволяет менять материалы для использования с другим применением. Её можно использовать для производства хирургических шаблонов, временных протезов и выгораемых элементов, таких как компоненты бюгельных протезов.

Металлическое аддитивное производство для имплантатов и протезов

Представленное в основном SLM (селективное лазерное плавление) и SLS (селективное лазерное спекание), металлическое аддитивное производство используется для изготовления имплантатов, бюгельных протезов и никель-хромовых колпачков.
Эта технология требует устойчивого производства для амортизации значительных требуемых инвестиций.
Металлические машины также потребуют более значительной постобработки, что снижает производительность; однако с точки зрения стоимости единицы эта технология остаётся значительно более привлекательной.

Процесс / Материалы
Селективное лазерное плавление (SLM) или Laser Metal Fusion +++ Пластики, керамика
Селективное лазерное спекание (SLS) или Metal Laser Sintering +++ Термопластики (поликарбонат, полиамиды, поливинилхлорид), керамика
FDM Fused Deposition Modelling — термопластики (ABS или PLA)
Стереолитография (SLA) — термореактивные эластомеры и пластики

3 Применение 3D-печати в стоматологии

3D-печать была в первую очередь принята стоматологическими специалистами, желающими производить хирургические шаблоны, индивидуальные оттискные ложки, выгораемые элементы из смолы, оттиски для форм и временные коронки.
Применения 3D-печати в стоматологии делятся на три категории:

Прямое производство индивидуальных стоматологических устройств с помощью 3D-печати

Это в основном хирургические имплантационные шаблоны, которые могут направлять хирурга в процессе сверления и соблюдать цифровой пред-имплантационный план, включая местоположение имплантата, угол и глубину.
Используя биосовместимые смолы класса III, также возможно печатать 3D-каппы, удобные и идеально адаптированные к рту пациента, включая каппы для отбеливания, бруксизма и фторгеля.
3D-печать также может использоваться для изготовления устройств, применяемых в DFO, таких как капы для выравнивания и переноса, шаблоны остеотомии и репозиционирования, а также все виды ортезов и устройств для перехвата.
Устройства для челюстно-лицевой хирургии (гениопластика, ринопластика, эпитезы) также могут быть напечатаны в 3D.
3D-печать оттисков для стоматологических форм по технике потерянного воска.
3D-версия зубных протезов (коронки, мосты…), напечатанных с использованием выгораемой смолы, используется для изготовления индивидуальной формы по технике потерянного воска. Окончательный протез получают путём заливки желаемого материала (керамики, металла и т.д.) в эту форму.

Рисунок 1. 3D-печатная зубная коронка (техника потерянного воска)

Прямое производство стоматологических реставраций и протезов в 3D

Благодаря 3D-печати теперь возможно изготавливать временные виниры, коронки и мосты с биосовместимыми смолами. Эти реставрации идеально подгоняются под рот пациента благодаря высокой точности 3D-сканирования и SLA- или DLP-смоляных 3D-принтеров.
Однако следует отметить, что пока невозможно напрямую печатать постоянные коронки или зубные протезы в 3D, ни в смоле, ни в керамике.
Металлическое аддитивное производство позволяет производить коронки, мосты и зубные имплантаты, а также металлическую часть бюгельных протезов и базис съёмных полных протезов.

Какая техника 3D-печати для какого стоматологического применения

Применение / Техника
Хирургические шаблоны — SLA

Временные протезы — SLA
DFO ортезы, устройства перехвата, оттискные ложки, модели — SLA

Челюстно-лицевая хирургия (гениопластика, ринопластика, эпитезы) и DFO: шаблон остеотомии и репозиционирования, например, ортогнатическая хирургия Le Fort, реконструкция нижней челюсти… — SLA

Базисы съёмных полных протезов — FDM
Металлический каркас для съёмных частичных протезов — металлическое аддитивное производство

4 Преимущества, недостатки и перспективы

В современных протезных лабораториях нередко можно увидеть сосуществование различных решений — как субтрактивных, так и аддитивных — в рамках стратегии цифрового рабочего процесса.
Использование 3D-печати в дополнение к традиционным методам обработки предлагает множество преимуществ.

Дематериализованный и упрощённый процесс стоматологического производства

Традиционно протезы были результатом сотрудничества между стоматологом и зубным техником. Появление цифровых технологий встряхнуло эту традиционную организацию, полностью дематериализовав рабочие процессы.
Оба этих участника стоматологии теперь являются частью движения по модернизации своих инструментов, сохраняя при этом свой опыт, который остаётся первостепенным.
Используя аддитивное производство, можно упростить производственную цепочку через цифровые потоки, оптимизировать условия и сократить циклы изготовления протезов и стоматологических форм, а следовательно, и тонкие этапы ручной работы.

Скорость изготовления протеза с помощью 3D-печати

От цифровых стоматологических оттисков до изготовления с помощью 3D-печати, полностью цифровой процесс требует всего лишь нескольких часов работы вместо нескольких дней, традиционно требуемых. В некоторых случаях эти более короткие сроки изготовления означают, что пациента вызывают только один раз.
Сокращая количество человеко-часов, использование аддитивного производства позволяет перераспределить эти часы на работу с большей добавленной стоимостью, значительно повышая производительность.

Прибыльность 3D-печати для стоматологического кабинета

3D-печать имеет высокую окупаемость инвестиций, что объясняет её принятие большим числом стоматологов и зубных техников по всему миру.
Сегодня более 50% французских протезных лабораторий оснащены 3D-сканерами и процессорами, и 20% — 3D-принтерами, что позволяет им увеличить оборот на 70%.
Аддитивное производство чрезвычайно прибыльно, так как несколько протезов можно печатать одновременно, что означает экономию масштаба как по времени, так и по стоимости.

Точность стоматологических деталей, напечатанных в 3D

Техники аддитивного производства, включающие добавление материалов, дополнительно увеличивают степень точности.
Качество изготавливаемых деталей очень благоприятно сравнивается с качеством, производимым традиционными методами, используемыми в стоматологической индустрии.
Главное преимущество 3D-печати заключается в её способности производить индивидуальные, изготовленные на заказ детали.

Преимущества стоматологической 3D-печати для пациента

Сочетание цифровых техник позволяет производить индивидуальные стоматологические устройства и протезы в рекордно короткие сроки, что в свою очередь приносит пользу для комфорта пациента, а также для эффективности лечения.

Экологическое воздействие 3D-печати в стоматологии

Аддитивные технологии признаны за низкое потребление энергии. Они экологичны, с меньшим влиянием на экосистему.
Используемые материалы обычно биоразлагаемы и подлежат переработке, поэтому более устойчивы.

Недостатки и ограничения стоматологической 3D-печати

3D-технологии предлагают значительные преимущества; однако некоторые специалисты могут неохотно их принимать после многих лет работы с традиционными методами.
Переход на цифровые технологии означает определённое доверие к этим процессам. Стоматологи и зубные техники, переходящие на цифру, должны приобрести необходимое оборудование, использование которого подразумевает новую организацию и систему работы, а также обучение для овладения программным обеспечением и устройствами.

Перспективы и будущее 3D-печати в стоматологии

SmarTech Publishing объясняет, что решения для 3D-печати из смолы, стоимостью менее 5000 долларов, будут играть ключевую роль в росте 3D-печати в стоматологической индустрии.
Компания оценивает, что за последние два года Formlabs увеличил свою долю рынка более чем в 20 раз благодаря 3D-принтеру Form 2 и сертифицированным стоматологическим смолам.
SmarTech говорит, что в течение следующих десяти лет аддитивное производство станет основным методом производства всех стоматологических реставраций, в конечном итоге охватывая весь спектр зубных протезов; в частности, металлическое аддитивное производство должно сыграть важную роль, особенно для прямого производства металлических имплантатов.
Отчёт оценивает, что оборот по экстернализированной 3D-печати металлических имплантатов превысит миллиард долларов к 2024 году.

5 Заключение

Со своей мириадой техник и материалов 3D-печать утвердилась в стоматологическом секторе благодаря своей гибкости в производстве, эффективности, скорости и точности.
Аддитивные техники могут использоваться для оптимизации производственных процессов протезирования и различных стоматологических устройств, которые долгое время доминировались технологией обработки, без ущерба для конечного качества этих продуктов.
Их главное преимущество заключается в производстве индивидуальных устройств, что является серьёзной проблемной областью в медицине, и особенно в стоматологии.
Все данные указывают на многообещающий рост стоматологического рынка, который может извлечь максимальную пользу из цифровой технологии.

6 Часто задаваемые вопросы о стоматологической 3D-печати

Какова цена 3D-принтера для зубных протезов?

Цена стоматологического 3D-принтера варьируется в зависимости от технологии. SLA/DLP смоляные принтеры начального уровня (Formlabs, SprintRay) стартуют от 3 000 до 5 000 евро. Профессиональные модели высокой точности для протезных лабораторий — от 10 000 до 30 000 евро. Системы металлического аддитивного производства для имплантатов и бюгелей превышают 100 000 евро.

Возможно ли изготовить 3D-печатный зуб?

Да, возможно изготовление временных коронок, мостов и зубных протезов с биосовместимыми смолами с помощью 3D-печати. Постоянные керамические протезы пока нельзя напрямую печатать в 3D, но техника потерянного воска позволяет создать напечатанную форму для заливки окончательного материала. Металлическое аддитивное производство может напрямую производить металлические коронки и имплантаты.

Какова цена стоматологического 3D-сканирования?

3D-внутриротовое сканирование (оптический оттиск) стоит от 50 до 150 евро для пациента. Для кабинета инвестиции в внутриротовой сканер составляют от 15 000 до 40 000 евро в зависимости от модели. Эта стоимость быстро амортизируется за счёт устранения физических оттисков, сокращения ошибок и ускорения цифрового рабочего процесса.

Какова цена 3D-стоматологической панорамы?

3D-стоматологическая панорама (Cone Beam или КЛКТ) стоит от 60 до 200 евро для пациента в зависимости от охватываемой области и специалиста. Для кабинета инвестиции в Cone Beam, такой как Owandy I-MAX 3D XPRO, представляют собой существенное оборудование для планирования имплантации и направленной хирургии — двух областей, где 3D-печать добавляет прямую ценность.