A háromdimenziós nyomtatás napjainkban kezd igazán elterjedni a fogászatban is, miután az ipar területén ismert – és ma már nélkülözhetetlen – CAD/CAM-megoldások jelentős költségcsökkentés mellett, nagyobb termelékenységgel, a szokásosnál pontosabban biztosítják a különböző fogművek elkészítését. A 3D-s nyomtatási technológiák közül az Izraelben gyártott Objet 3D-nyomtatók fogászati fogadtatása a legjelentősebb világszerte, ezért az Objet által kifejlesztett háromdimenziós nyomtatással megvalósítható alkalmazásokat részletezzük az alábbiakban.

A háromdimenziós nyomtatás a rétegről rétegre történő építkezés gondolatát megtestesítő technológiák egyik folyamatosan fejlődő területét jelenti. Egy 3D-nyomtató automatikusan szeleteli fel az adott objektum háromdimenziós CAD-adatait (CAD- Computer Aided Design – számítógéppel segített tervezés), és szintén automatikusan építi egymásra ezeket a vékony szeleteket. Ebből következik, hogy egy objektumot csak akkor lehet kinyomtatni három dimenzióban, ha annak létezik a háromdimenziós modellje valamilyen számítógépes formában – ilyen adathalmaz lehet például egy gipszmodell 3D-s szkenneléséből létrejövő STL-fájl.

Az 1. ábrán nyomon követhető, hogy a sárga színű alapanyag térbeli alátámasztásához szükséges egy támaszanyag kinyomtatása is – ugyanis a levegőben nem tudunk műgyantacseppeket másképpen pozícióban megtartani –, ennek a színe fehér. Természetesen a felhasználónak a támaszték tervezésével, annak elhelyezésével nem kell foglalkoznia, hiszen az Objet eljárást megtestesítő, különböző munkatérrel rendelkező Objet 3D-nyomtatók ezeket a feladatokat automatikusan megoldják akkor, amikor az STL fájlformátumú 3D-s modelleket a vezérlés előre felszeleteli. Nagyon jó megoldást jelent a felhasználóknak az is, hogy a támaszanyag vízzel lemosható, és így nem kell fizikai beavatkozást (például törés) alkalmazni az eltávolításakor.

1. ábra: Az Objet eljárás elve. 2. ábra: Objet 3D-nyomtatóval készített fogív pontossága.

1. ábra: Az Objet eljárás elve.
2. ábra: Objet 3D-nyomtatóval készített fogív pontossága.

Az Objet eljárás talán legfontosabb jellemzője az alkalmazható rétegvastagság, ami ultravékony – pontosan 16 µm (0,016 mm). Jelenleg a világon ez a legvékonyabb műanyag jellegű alapanyagból építkező 3D-nyomtatási eljárás. A nyomtatott modellek egyenletes pontosságát is jótékonyan befolyásolja ez a vékony rétegű nyomtatás, amely egy beszkennelt gipszmodellről készített STL-fájl kinyomtatása, illetve kinyomtatott fogív esetén ±0,025 mm.

A nyomtatás pontosságát úgy határozták meg, hogy a kinyomtatott fogívet ugyanazzal a szkennerrel újra bevitték a számítógépbe, és a két adathalmazt hasonlították össze. Ezt az eljárást az USA talán legnagyobb fogtechnikai vállalkozása, a Glidewell Laboratories Inc. fejlesztette ki, annak érdekében, hogy a piacon kapható nyomtatók közül a legjobbat tudja kiválasztani. Ma már több Objet 3D-nyomtató szolgálja ki a napi igényeket a Glidewellnél is. Meg kell jegyezni, hogy mind a gipszmodell, mind a kinyomtatott modell geometriai adatait is 3Shape gyártmányú szkennerrel vitték be a számítógépbe.

A nagy pontosságú 3D-s nyomtatást legszélesebb körben az ún. Stone-modellek gyártásában alkalmazzák. Ez azt jelenti, hogy a szokásos gipszmintánkat lehet helyettesíteni ilyen nyomtatott modellekkel.

Az első gondolat azt sugallja, hogy talán felesleges az ilyen modellek kinyomtatása. Viszont a napi fogtechnikai gyakorlatban kiderült, hogy a bonyolult pótlások, kiegészítők készítésénél a gipszminta a sok szilikongumis átfordítás, újraöntés miatt idő előtt elkopik, így igen jó szolgálatot tesz egy kemény, akrilbázisú műgyantából kinyomtatott „helyettesítő modell”. Van olyan helyzet is, amikor a nyomtatás elkerülhetetlen. Ha például a fogívekről nem készül szilikonlenyomat – és így nem lehet gipszmintát sem készíteni –, mert a kezelés alatt álló fogak háromdimenziós adatait intraorális szkennerrel a fogorvos gyűjti össze, akkor a hagyományos fogtechnikai módszerek alkalmazásához elengedhetetlen a kezelésben részt vevő fogív kinyomtatása annak érdekében, hogy például egy korona kivitelezése, a kész korona ellenőrzése lehetővé váljon.

A 3. ábrán az is látszik, hogy ha az intraorális szkennerrel bevisszük az antagonista oldal releváns adatait, akkor akár a harapás ellenőrzéséhez szükséges modellt is valósághűen tudjuk kinyomtatni. Itt érdemes megjegyezni, hogy az intraorális szkennerek elterjedése is megállíthatatlannak tűnik, hiszen használatukkal két hibaforrás szüntethető meg. Az egyik hiba a szilikonlenyomat vételénél, míg a másik a gipszminta öntésénél keletkezhet. Intraorális szkenner használatával ezek a hibalehetőségek megszűnnek – igaz viszont, hogy az intraorális szkennerek pontosságát még tovább kell javítani. Ma egy rövid szegmens szkennelési pontossága kb. 40-50 mikron (ez megfelelő minden szempontból) –, míg egy teljes fogívnél ez az érték 70-80 mikron között alakul az ismert intraorális szkennerek használatakor. Ez a pontossági érték tovább fog javulni a mozgatás korrekcióját végző algoritmusok fejlesztésével, és tegyük hozzá, hogy a fogorvosoknak is időre lesz szükségük az intraorális szkennerek precíz használatának elsajátításához. Ha a kedves olvasó többet szeretne megtudni az intraorális szkennerek működéséről, akkor a szokásos keresőkbe írja be a „confocal microscopy” szavakat, ennek eredményeképpen sok jól részletezett leírást találhat. Egy következő írásunkban megpróbáljuk összegyűjteni a különböző intraorális szkennerek napi használatával kapcsolatos tapasztalatainkat is.

3. ábra: Nyomtatott Stone-modellek. 4. ábra: Nyomtatott fogív koronapótlás próbájával. 5. ábra: Nyomtatott modell nyomtatott héjakkal. 6. ábra: Átlátszó fogszabályzó sín melegalakításához használt nyomtatott minta.

3. ábra: Nyomtatott Stone-modellek.
4. ábra: Nyomtatott fogív koronapótlás próbájával.
5. ábra: Nyomtatott modell nyomtatott héjakkal.
6. ábra: Átlátszó fogszabályzó sín melegalakításához használt nyomtatott minta.

A kinyomtatott Stone-modell felhasználható a direkt héjak ellenőrzésére is. Az ellenőrzéshez kinyomtathatjuk a később elkészítendő héjak modelljeit szintén az Objet eljárással – a képen a fehér színű modellek ezért készültek.

A nyomtatott Stone-modellek mellett a fogszabályzáshoz használatos, melegen alakított, átlátszó fogszabályozó sínek gyártásához lehet hatékonyan felhasználni a kinyomtatott fogíveket.

A fogszabályozás ebben az esetben úgy zajlik, hogy a páciens „rendetlenül” álló fogsoráról készül egy digitális változat, akár gipszminta szkennelésével, akár közvetlenül intraorális szkennerrel. Egy számítógépes, orthodontiális tervezőszoftver segítségével a fogszabályozó szakorvos megtervezi a fogak „rendes”, azaz a kívánt íven való elhelyezkedését. A kiinduló állapot és a végső, kívánatos állapot közötti változásokat a szoftver megfelelő mennyiségű lépésre osztja, majd az egyes lépésekhez tartozó fogíveket külön STL-fájlba menti el. Ha ezeket az íveket kinyomtatjuk, majd átlátszó fóliából melegen kisajtoljuk a fogszabályozó íveket, akkor a páciens sorban fogja viselni az egyes átlátszó szabályozókat addig, amíg a kívánt eredményt el nem éri. Természetesen az átlátszó ívek cseréjét fogszabályozó szakorvos irányítása mellett kell elvégezni. Az átlátszó fogszabályozó sínek viselésének legnagyobb előnye, hogy a páciens maga is ki tudja venni például tisztítási célból, és a viselés egyébként gyakorlatilag nem látszik – szemben a bracketes fogszabályozó rendszerekkel. A fogszabályozásban jártas orvosok ismerik az amerikai Invisalign rendszert, amely magas költségei miatt nem tudott széles körben elterjedni. Ma már hazánkban is van olyan fogtechnikai vállalkozás, amely az Objet 3D-nyomtatási technológiával állítja elő a szükséges mintákat az átlátszó sínek vákuumformázásához. A Székesfehérváron működő céget a www.clearsmile.hu honlapon találhatják meg az olvasók.

A háromdimenziós nyomtatással kapcsolatban a legnagyobb érdeklődést az implantátumok biztonságos behelyezéséhez szükséges furatok pozicionálását biztosító ún. fúrósablonok – „Surgical Guide” – készítésénél tapasztaltunk.

Közismert, hogy többféle számítógépes rendszer segítségével tervezhetjük meg az adott beteg csontállományához illeszkedő implantátumokat, illetve a helyüket. Ezek a rendszerek a tervezést az adott beteg CT-felvételére alapozzák, és a fogorvos egyszerű eszközökkel helyezheti el a kiválasztott implantátumot az orvosilag indokolt pozícióba úgy, hogy háromdimenziósan is tudja ellenőrizni az implantátum helyzetét. Ehhez képest egy 2D-s panorámaröntgen a szükséges információknak csak mintegy 50-60 százalékát biztosítja.

7. ábra: Implantátum behelyezésének tervezése. 8. ábra: CT-sablon és fúrósablon a titán fúróperselyekkel együtt.

7. ábra: Implantátum behelyezésének tervezése.
8. ábra: CT-sablon és fúrósablon a titán fúróperselyekkel együtt.

Ezek a tervezőrendszerek alapvetően két csoportra oszthatók. Az egyik csoportot zártnak lehet nevezni, mert vagy csak egyféle gyártó implantátumait lehet figyelembe venni a tervezésnél, vagy a megtervezett implantátumhelyzetekhez alkalmazható fúrósablon adatait nem lehet kinyerni a tervezőrendszerből. Az Objet cég – és mi is – olyan rendszert keresett, amely mindkét szempontból nyitott. Ez azt jelenti, hogy több gyártó implantátumaiból válogathatunk az adott beteg fogpótlásának lehető legjobb megoldásához – továbbá a tervezés eredménye is nyitott, azaz nemcsak a szoftver fejlesztője képes a fúrósablonok gyártására, de akár magunk is megtervezhetjük a saját elvárásainknak legjobban megfelelő fúrósablont. A tervezés teljes folyamatához elengedhetetlen az ún. CT-sablon megléte is, amelynek a tervezésénél már figyelembe vehetjük a fúrósablonnal kapcsolatos elvárásainkat.

Az Objet tanácsára mi is a kiváló orosz matematikusok és orvosok közös szoftverrendszere, az „Implant-Assistant” rendszer hazai forgalmazását kezdjük el úgy, hogy az implantátum helyzetét tervező szoftver költségét alacsonyan kívánjuk tartani, továbbá a CT-, valamint a fúrósablonok gyártását szolgáltatásként kínáljuk a hazai fogorvosok számára, biztosítva, hogy az implantátumra épülő fogpótlások minél szélesebb körben terjedhessenek el. Az Implant-Assistant rendszer katalógusában nagyon sok ismert gyártó implantátumai szerepelnek, de a katalógus természetesen bővíthető. A fúrósablonok összes verzióját figyelembe vehetjük a tervezéskor, azaz fogakra, ínyre, csontra, illetve ezek értelmes kombinációira illeszthető fúrósablonokat vehetünk figyelembe a sebészeti beavatkozás optimalizálása érdekében.

A 9. ábrán egy fogatlan beteg implantátumainak a befúrásához használható fúrósablon látható, amelynek két különálló rögzítőcsavarja is van, így a fúrósablont az operáció alatt nem kell külön kézzel rögzíteni. A fúrósablonba a szokásos 2,2 mm átmérőjű, ún. pilotfuratok fúrásához használható titánperselyeket rögzítettek.

9. ábra: Ínyre illeszkedő  fúrósablon.

9. ábra: Ínyre illeszkedő fúrósablon.

A fúrósablon használatának előnyei ma már közismertek, közülük talán az a legfontosabb, hogy a megfelelően előkészített betegekből egységnyi idő alatt többet lehet megoperálni fúrósablonok segítségével. Persze nagyon fontos, hogy a fúrósablon használatával biztonságosan fúrhatjuk az implantátumok helyét, elkerülve az idegcsatornákat, és olyan helyekre tervezhetjük be a szükséges implantátumot, ahol a megfelelő csontállomány is rendelkezésre áll. Az Implant-Assistant implantátumbehelyezést tervező szoftverrendszert egy külön cikkben is be fogjuk mutatni az Implantológia következő számában.

Összefoglalva elmondhatjuk, hogy ma már a korszerű Objet eljárás háromdimenziós nyomtatás alkalmazásainak széles köre áll a fogászat rendelkezésére, mind a fogorvosok, mind a fogtechnikusok munkáját segíti, gyors, termelékeny, ugyanakkor pontos eljárásával. Természetesen a 3D-nyomtatók nem helyettesítik az ember kreativitását, tapasztalatait és tudását, de kiválóan használhatók a meglévő folyamatok gyorsítására, egyes műveletek hatékonyabb elvégzésére. A 3D-nyomtatás előnyei a fentiekben említett alkalmazások mellett számtalan más felhasználási területen is érvényesíthetők, ezekre igyekszünk a jövőben visszatérni. Szeretnénk ezúton is felhívni a figyelmet arra, hogy az Objet eljárást szolgáltatásként is igénybe vehetik a Varinex Zrt.-nél, illetve az Objet 3D-nyomtatóit forgalmazzuk is annak érdekében, hogy Önök közvetlenül is élvezhessék a 3D-nyomtatás kézzelfogható előnyeit. További információkat találhatnak a www.dental.varinex.hu weboldalon.

Várjuk olvasóink érdeklődését, kérdéseit, illetve ötleteit is!

Falk György, Gnädig András