Всё о 3D-принтере в стоматологии: особенности, применение, технологии

3D-печать получила широкое распространение во многих сферах деятельности, и медицина не является исключением. Технология помогает создавать протезы различного назначения, упрощая, удешевляя и улучшая качество конечного изделия. Наибольшая востребованность разработок наблюдается в стоматологии. Рассмотрим основные аспекты использования трехмерного моделирования и печати, для чего нужен 3Д-принтер для стоматологии, какие материалы применяются и прочие нюансы инновационной методики восстановления зубов.

Моделирование и печать: что нужно знать?

Современные трехмерные технологии сопровождаются жесткой последовательностью, которая включает:

1. Получение трехмерной модели. Печать производится на основании цифрового файла, где изображены пропорции, цветовая палитра, рельефность будущей заготовки. Для создания используются специальные сканеры, которые производят замеры и преобразовывают полученные данные в цифровой формат.

2. Доработка через ПО. Профессиональные 3D-сканеры недостаточно совершенны, в процессе получения данных могут появляться отклонения, которые устраняются в программах специального назначения. В ряде отраслей, в том числе в медицине, ПО корректирует дефекты самостоятельно благодаря интеллектуальной системе.

3. Печать. Специальный принтер 3Д для стоматологии обеспечивает получение протеза или другой заготовки, которая в последующем применяется для лечения.

Рассмотрим некоторые технические моменты каждого из этапов, в том числе по выбору материала.

3D-визуализация решает такие задачи:

• выявляет объективные эстетические проблемы на момент обращения пациента;
• выполняет виртуальное моделирование будущей формы и положения зубов;
• позволяет обосновать план лечения, например, перед установкой бюгельного протеза на верхнюю челюсть, и целесообразность привлечения ортодонтов либо хирургов-имплантологов.

Для проектирования используют стандартные формы зубов из банка данных или собственные зубы пациента. Инструменты проектирования – перемещение зубов, повороты, деформирование и масштабирование отдельных частей.

Получение трехмерной модели

Для получения трехмерных моделей используется профессиональное и дорогостоящее оборудование, которое отличается высокой точностью и простотой эксплуатации. Важно отметить, что практики применяют 2 способа получения заготовки для 3D-печати:

1. Сканирование слепка из гипса. Врач делает слепок, после чего последний обрабатывают специальным прибором. Неудобство заключается в повышенных затратах времени и повышенных требований в доработке.

2. Интраоральное сканирование. Приборы по типу 3Shape Trios 4 или Shining DS-EX Pro снимают данные непосредственно челюсти пациента. Это более быстро, но стоимость подобных устройств более высокий.

3D-принтеры и сканеры в стоматологии с каждым годом улучшались, а их стоимость значительно снизилась. Поэтому сегодня даже небольшие клиники обладают подобными технологиями.

Расчет себестоимости печати

Любая новая технология вдвойне хороша, если еще и несет в себе дополнительную экономическую эффективность для пользователей. Зная вес материала, необходимого для создания той или иной модели, можно рассчитать себестоимость печати. Например, для создания одной демо-модели, потребуется около 25 гр. смолы, хирургического шаблона и модели элайнеров – около 15 гр.

Следовательно, себестоимость печати одной модели будет следующая:

• 25 гр. смолы (для демо-модели) Dental Peach обойдется вам в 190 руб., 15 гр. (модели для элайнеров) – 115 руб.
• 15 гр. Dental Yellow Clear для шаблонов будет стоить 150 рублей.

Опираясь на этот простенький расчет, вы можете произвести сравнение с теми способами создания моделей, которыми пользуетесь сейчас, и понять, как быстро вы сможете возвратить свои инвестиции на покупку необходимого вам оборудования.

Доработка 3D-модели

Сегодня существует несколько вариантов для печати протезов для зубов, которые различны по типу используемого материала, по способу формирования заготовки и так далее. Вне зависимости от варианта, повышенные требования предъявляются качеству модели. Для этого выполняется доработка макета при помощи специального софта. Это может быть ПО общего и специализированного назначения. Доработка требуется для устранения серьезных дефектов, повышения качества и снижения затрат времени для пост-обработки непосредственное после установки протезируемого зуба. Для повышения качественной стороны современные принтеры обладают поддержки, специальные дополнения.

Печать протеза 3D-принтером

Как отмечалось ранее, в современной стоматологии используется несколько технологий. Наиболее удачным решением считается печать фотополимерами SLA/DLP/LCD. Принтеры такого типа отличаются высоким уровнем точности и производительностью. Технологический процесс предполагает выполнение заготовки с последующим затвердеванием под определенным источником света (SLA – лазер, DLP – проектор, LCD – световая матрица).

Каждая из представленных технологий обладает преимуществами и недостатками. Раньше серьезным недостатком считалась цена, но за последние 20 лет удалось снизить стоимость оборудования и материала в десятки раз. При выборе устройств важно учитывать несколько факторов, в том числе скорость печати, площадка для построения протеза, использование различных свойств. Среди прочего рекомендуется оценить простоту работы со слайсером, который отвечает за перенос трехмерной модели в заготовку. Каждый производитель предлагает собственные наработки, оценить их можно в режиме онлайн.

Лидеры продаж на отечественном рынке

Выбрать принтер для стоматологии 3D весьма непростая задача, ведь на рынке представлено существенно разнообразие технических средств и решений. Приобретаемое изделие должно соответствовать ряду характеристик: скорости печати, удобству, качеству результата. Среди прочего продукция должна отличаться приемлемой ценой покупки и дальнейшего обслуживания. Для упрощения задачи рекомендуем обратить внимание на лидеров рынка, которые зарекомендовали себя с положительной стороны:

1. 3D-принтер Elegoo Mars 2 Pro (Mono LCD). Считается лучшим бюджетным вариантом 2021 года по версии Amazon. Простой, удобный и универсальный вариант для небольших стоматологических клиник. Среди ключевых преимуществ выделяется повышенная скорость, небольшие затраты на обслуживание, высокая точность выполнения, а также надежность опорных элементов. Еще одним достоинством считается русификации, что упрощает работу с интерфейсом. Его аналогом по техническим характеристикам является Phrozen Sonic Mini.

2. 3D-принтер Elegoo Saturn Mono 4K. Лучший вариант в линейке принтеров 3Д для стоматологии от фирмы Elegoo. Устройство попадает в средний ценовой сегмент и заточен под ювелирное дело и работу с зубными протезами. В основе лежит использование современной LCD печати. В отличие от Mars 2 Pro здесь располагается улучшенная площадка для формирования заготовок, работа с разрешением 4K, улучшенная детализация до 50 микрон и повышенная скорость. В комплект входит удобная цельнометаллическая ванночка. Еще одним существенным плюсом является возможность подключения оборудования к интернету кабелем.

3. Anycubic Photon Mono X. Если требуется профессиональное оборудование с высоким ценовым сегментом, тогда нужно рассмотреть продукцию компании Anycubic. Изделие имеет увеличенную рабочую область, снабжается монохромным LCD 4K экраном. Последнее гарантирует повышенный уровень точности и уникальную скорость печати. Photon Mono X работает с любой фотополимерной смолой, что обеспечивает универсальность эксплуатации. Подключение к сети интернет выполняется через Wi-Fi, а ПО совместимо как с Windows, так и с Mac, Linux.

В премиальном сегменте можно выделить продукцию компании Formlabs. Но из-за существенной цены покупки и обслуживания ее сложно найти на отечественном рынке. Вышеупомянутые модели доступные для заказа прямо сейчас через наш сайт.

3D в стоматологии: какие технологии применяются?

В стоматологии сегодня чаще всего применяются следующие технологии 3D-печати:

1. SLM . Это технология лазерного плавления для работы с металлом. Ее можно задействовать для создания брекетов и имплантов. На подогреваемой рабочей платформе принтера размещают плиту построения, на плиту послойно наносят металлический порошок. Луч лазера сканирует сечения слоев. Как только один слой готов, платформа опускается вниз на толщину одного слоя. Так будет повторяться до тех пор, пока не окажется напечатан последний слой.
2. SLA. Лазерная стереолитография применяется в тех сферах, где важна максимальная точность деталей. Сетчатую платформу помещают внутрь емкости, заполненной жидким полимером. Под воздействием лазера полимер затвердевает на определенных участках. Платформа слой за слоем погружается вниз. Готовый отпечаток помещают в ванну со специальным раствором, чтобы удалить с него ненужные элементы.
3. LCD. Принтер оснащен жидкокристаллической матрицей, через которую проходит свет от светодиодов. Эта матрица аналогична той, что устанавливается в привычные нам смартфоны. Световой поток при этом затемняется дисплеем. Под воздействием лазера жидкий фотополимер в ванночке послойно застывает. В отличие от SLA-технологии, весь слой засвечивается мгновенно, а не по отдельным точкам, что значительно ускоряет процесс печати.
4. LFS. Стереолитография малой мощности напоминает SLA , но делает процесс печати менее сложным и более экономичным. Компания Formlabs разработала для этой технологии уникальный блок обработки света, позволяющий добиться безупречной поверхности опечатков. LFS-принтеры обычно могут возобновить процесс печати после паузы или непредвиденной остановки так, что это не скажется на качестве отпечатка.

ВНИМАНИЕ. Тенденции в развитии технологий таковы, что 3D-печать становится все менее затратной и все более скоростной. Управлять печатным устройством становится все проще, точность и детализированность готовых отпечатков стабильно возрастают.

Вот примеры распечатанной в 3D стоматологической продукции:

Материал и производители

Принтеры для стоматологии 3Д часто имеют ограничения по типу используемых материалов. Поэтому покупка расходников должна осуществляться в соответствии с техническими рекомендациями производителя. Что касается доступных предложений на рынке, то здесь нужно выделить:

1. NextDent (Голландия). Продукция фирмы соответствует полной биосовместимостью, которая говорит о безопасности использования в медицине. Смола прошла сертификацию и соответствует стандартам CE и FDA. Особой популярностью у стоматологов пользуется Gingiva Mask, применяемый для имитации слизистой человека.

2. Detax (Германия). Немецкая компания предлагает несколько линеек смол, которые предназначаются для дантистов. Сюда нужно включить модельный ряд Ortho и Splint.

3. HARZ Labs (Россия). Молодая компания, которая зарекомендовала себя с положительной стороны. Смолы отличаются безопасностью и универсальностью, которая необходима специалистам узкого профиля. Продукция компании обладает лучшим соотношением цены и качества.

4. Formlabs (США). Расходные материалы этого производителя используется только в премиальном оборудовании этого же бренда. Это становится причиной повышенной цены, которая нереальна для большинства клиник и стоматологических кабинетов.

У нас доступны практически все популярные расходные материалы, применяемые в медицине. Выбрать и заказать их можно через основной каталог.

Что можно изготовить на принтере?

Задействование современного принтера 3Д в стоматологии в совокупности с качественными материалами позволяют создать:

1. Хирургические шаблоны. Универсальные каппы, используемые для установки имплантатов в нужное место и под нужным углом. Выполняются в автоматическом режиме узкопрофильным оборудованием. Для этих целей отлично подходит смола HARZ Labs Dental Yellow Clear, которая выделяется отсутствием запаха, высокой прочностью, термической стойкостью.

2. Временные мосты и коронки. Для лечения болезней зачастую важна этапность с выдержкой времени. Именно поэтому для повышения комфорта и удобства клиента используются временные коронки и мосты. Изготавливать их лучше фотополимером Dental Sand A1-A2, который представлен в различных вариантах по цвету. Сопровождается биологической безопасностью, достаточной твердостью.

3. Создание демо- и мастер-модели керамических коронок и элайнеров. Для этих целей подходят полимерные Dental Peach и HARZ Labs Dental Cast. Расходники отличаются высоким уровнем безопасностью и улучшенными физическими свойствами. При изготовлении коронки отливка выполняется в специальные формы.

4. Модели десны. Для этого применяются смолы, которые различаются устойчивостью к деформации. Обычно это прочные глянцевые варианты, к примеру, HARZ Labs Dental Pink. Продукция также безопасная, обладает соответствием по цвету и долговечностью.

В некоторых случаях применимы варианты с повышенными требованиями жесткости, термостойкости или прочности. Для этого применяются специальные, усиленные полимеры.

Себестоимость изготовления моделей

В любой профессиональной деятельности важно не только качественно выполнять работу, но и рассчитывать ее стоимость. При работе с 3D-принтером процедура установления себестоимости и цены значительно упрощается. Для создания демо-модели потребуется порядка 25 грамм смолы, для шаблонов порядка 15 грамм, как и для элайнеров. В зависимости от линейки фотополимеров и ее фактической цены осуществляется расчет себестоимости. Что касается конечной цены, то здесь каждый вправе устанавливать свою надбавку.

Возможности цифровой стоматологии

1. Имплантация.
   Цифровая стоматология очень активно интегрировалась в имплантологическое лечение пациентов. В первую очередь это планирование лечения и изготовление хирургических шаблонов. Доктор с помощью специальных программ определяет места, куда будут установлены имплантаты. Затем на фрезерном станке или 3D-принтере изготавливается хирургический шаблон, хирург перемещает его в полость рта пациента и через специальные шахты устанавливает имплантаты. Подобная хирургическая навигация исключает возникновение ошибок в результате дентальной имплантации, риск повреждений каких-то структур, канала, гайморовых пазух. По этой технологии еще до установки имплантата можно изготовить временную или постоянную коронку. Хирургический шаблон особо важен, когда у пациента наблюдается не очень хорошая ситуация по костной пластике — нужно максимально точно рассчитать место для установки имплантата. На глаз это делать опасно.

   В клинике цифровой стоматологии можно изготовить хирургический шаблон в день прихода пациента, а также установить имплантаты и провести протезирование временными или постоянными конструкциями.

2. Ортопедия.
   С помощью цифровых технологий очень быстро и качественно изготавливаются вкладки, коронки, виниры, проводится протезирование на имплантатах. Уже сегодня у докторов есть возможность изготавливать полный съемный протез методом компьютерного фрезерования или прототипирования.

До и после протезирования на имплантатах. Работа Апресяна С.В

3. Терапия.
   Какой бы хороший ни был композитный материал, он имеет свои недостатки: через 2—3 года службы начинается усадка, пломбировочный материал впитывает влагу и теряет свои прочностные и эстетические свойства. Используя цифровые технологии, можно изготовить керамическую вкладку, которая по своим характеристикам не идет ни в какое сравнение с композитной пломбой.
4. Ортодонтия.
   В этой сфере 3d цифровая стоматология в Москве тоже широко используется, начиная от планирования ортодонтического лечения, когда компьютер сам прогнозирует перемещение зубов. Сегодня многие компании предлагают исправление прикуса с помощью элайнеров, но перед этим происходит компьютерное планирование лечения, и еще до его начала пациент видит конечный результат, знает, сколько понадобится наборов кап и как долго продлится коррекция.

Постобработка и доведение протеза или модели до идеала

Любая «сырая» заготовка требует постобработки, которая гарантирует получение идеальной поверхности и нужных физических свойств. Для этих целей предусмотрено 2 дополнительных устройства, которые зачастую не идут в комплекте. Здесь выделяется камера засветки и ультразвуковой очиститель. Обычно постобработка включает следующие этапы:

1. Обработка техническим спиртом. Это позволяет удалить остатки смол.

2. Для дополнительной обработки используется ультразвуковая ванночка. Очиститель идеально справляется с поставленной задачей.

3. УФ-камера – это последняя стадия воздействия на заготовку. Она применяется для повышения прочности, что является важнейшим эксплуатационным свойством. Процесс занимает не более 15 минут.

Сегодня на рынке предлагаются специальные наборы, ускоряющие процесс без ущерба качеству.

Основные преимущества КТ

• Быстрота исследования. Само исследование занимает 15-20 секунд. Его результаты сразу воспроизводятся на компьютере. На расшифровку данных, запись CD-диска и распечатку изображений рентгенолог тратит несколько минут. Пациенту не нужно ждать, пока врач «проявит» снимки.
• Удобство хранения и передачи данных. Пленочные снимки со временем выцветают и теряют четкость. Изображения на CD-диске могут храниться неограниченно долго. По интернету данные с диска можно отправлять лечащему врачу или другим специалистам для сторонней консультации.
• Безопасность. Лучевая нагрузка КТ ниже, чем у традиционного панорамного обследования (ортопантомографии).
• Высокая надежность и точность. Компьютерные 3D-снимки зубов получаются четким и детальными. Это дает возможность составить точную картину о расположении, размерах и форме всех структур зубочелюстной системы пациента. Врачу не приходится делать повторных исследований для уточнения диагноза.