Digitális munkafolyamat alapján 3D nyomtatással készült teljes kivehető protézisek

A fogorvosi ellátás digitalizációja elkezdődött. A digitális fogászati munkafolyamatok már nemcsak a fogászat távoli jövőjében szerepelnek, hanem lassan a mindennapi munkánk szerves részévé válnak. A digitális elemek a fogorvosi ellátás teljes spektrumában megjelennek a diagnózis felállításához szükséges vizsgálatoktól kezdve egészen az ellátás befejezéséhez szükséges pótlások elkészítéséig. Ugyan még több hiányosság van ebben a folyamatban, de idővel egyre közelebb kerülünk a fogászati ellátás teljes digitalizációjához. Vajon attól már digitális fogászatban jártas fogorvosként tekinthetünk magunkra, hogy van egy intraorális szkenner a rendelőnkben? Sajnos a szkenner elérhetősége csak egy nagyon kicsi, de jelentős eleme annak a keretrendszernek, amely lehetővé teszi a digitális fogászati munkafolyamatok végzését. Ez különösen igaz azokban a helyzetekben, amikor teljesen digitális munkafolyamattal akarunk teljes vagy részleges kivehető protéziseket elkészíteni.

A CAD/CAM technológia szerepe a digitális fogászatban és a 3D nyomtatott protézisek készítésében

Módszer
A CAD/CAM technológia alkalmazásának egyik alapvető felvétele, hogy egy optikai szkenner segítségével digitális lenyomatot készítsünk az ellátni kívánt állcsontról. Ebben az esetben nincs feltétlenül szükség lenyomatanyaggal (pl.: alginát) történő lenyomatvételre. A digitális lenyomatot ezt követően egy virtuális tervezőszoμverbe importálják, ahol megtervezik a kívánt fogművet, majd 3D nyomtató segítségével kinyomtatják. Az ezzel a technológiával készült pótlások dimenziói rendkívüli pontossággal követik a tervezés során meghatározott méreteket. A virtuálisan megtervezett pótlások tervét egy digitális STL-fájlba tudjuk exportálni és ezt bármikor meg tudjuk jeleníteni egy monitoron, legyen szó akár kivehető pótlásokról, hidakról vagy szóló restaurátumokról. Azonban ismét hangsúlyoznánk, hogy ehhez feltétlenül szükségünk van egy nagy pontosságú optikai szkennerre (1. ábra). Egy ilyen készülék segítségével tudjuk méret- és dimenzióhűen lemásolni a kemény- és lágyrészek felszíni struktúráit. Mi a mindennapi munkánk során a Medit 700-as szkennert használjuk, de a Medit 500-as szkenner is tökéletesen alkalmas ennek a feladatnak az elvégzésére. Az állcsontok digitális másolatának elkészítését követően az állcsont relációs helyzetmeghatározása következik. Ez adja meg a rendelkezésre álló harapási magasságot és ez ad információt az állcsontok egymáshoz viszonyított helyzetéről. A készülő teljes vagy részleges kivehető fogpótlás pozicionálását ezen információk alapján tudjuk elvégezni. A pótlásokat lehetőség szerint a centrális relációs helyzetnek megfelelő állcsontviszonyok mellett tervezzük meg, úgy, hogy közben a környező lágyrészek dimenzióira, elhelyezkedésére és kiterjedésére is tekintettel vagyunk (nyálkahártya és ajkak). Miután a pótlás elkészítéséhez szükséges összes információt összegyűjtöttük, a szkennelés során gyűjtött adatokat el kell küldenünk a fogtechnikai laboratóriumba, vagy ha saját magunk tervezzük meg, akkor a virtuális tervezőprogramunkba. Itt az átküldött adatok feldolgozásra kerülnek és megkezdődik a pótlás megtervezése. A pótlások nyomtatását követően fontos, hogy betartsuk a készrevitelre és kidolgozásra vonatkozó gyártói előírásokat. Csak a megfelelő protokollok követésének esetén garantálható, hogy a pótlások rendelkezni fognak a folyamatos viseléshez szükséges fizikai és kémiai tulajdonságokkal. A felszínek optimális kidolgozásával és polírozásával tudjuk a pótlások megfelelő tisztíthatóságát biztosítani. Ezek együttesen teszik lehetővé, hogy a protézisek hosszú időn keresztül megfelelően tudjanak a szájüregen belül funkcionálni. Természetesen a digitális munkafolyamattal készülő pótlások esetén is szükség van gyakorlásra. Megfelelő mennyiségű időt és energiát kell befektetnünk a tanulási folyamatba, hogy idővel egyre jobb és tartósabb protéziseket készítsünk. Ennek köszönhetően hosszú távon elérhetővé válhat számunkra, hogy kimagasló minőségű digitális módszerrel készült pótlásokat adjunk át a pácienseinknek.

A teljesen fogatlan páciensekről történő digitális lenyomatvétel lépései
1. Először a tuberális terület, a kemény szájpad és a szájpadrózsák területe (rugae palatinae) kerül szkennelésre. Fontos, hogy a digitális lenyomat rendelkezzen azokkal az egyedi karakterisztikus anatómiai jegyekkel, amelyek alapján a szoftver meg tudja különböztetni egymástól az oldalakat. Amennyiben ez nem áll rendelkezésre, úgy a program összezavarodhat és téves pozícióban regisztrálhatja a szkennelt adatokat. Az áthajlást határoló elmozdítható nyálkahártyát el kell tartani a feszesen rögzülő lágyrészektől, mert ennek hiányában nem lesz megfelelő a pótlás illeszkedése. Ez egy komplex és bonyolult folyamat, azonban szerencsére már rendelkezésre állnak azok a technikák, amelyek alkalmazása lehetővé teszi a jó minőségű digitális lenyomatok elkészítését. A megfelelő digitális lenyomat készítése elengedhetetlen a készülő pótlás jó széli záródásának biztosításához.
2. A felső állcsont beszkennelését követően az alsó állcsonttal folytatjuk. Ebben az esetben is az állcsont disztális részétől, azaz a retromoláris területtől kezdjük a felvételek készítését. Az állcsontgerinchez feszesen rögzülő nyálkahártyát követve eljutunk az ellenoldalon lévő retromoláris régióig. Az alsó állcsont esetében is fontos, hogy megfelelő nagyságú területet mintázzunk le. Érdemes az állcsont lehető legnagyobb részét beszkennelni, ugyanis a tervezés során így tudjuk majd a megfelelő mértékig kiterjeszteni a pótlás határait.
3. Az állcsontok szkennelését követően határozzuk meg az állcsontrelációs helyzetet. Ez adja meg a felső és alsó minta egymáshoz viszonyított pozícióját. Legyen szó teljesen, vagy részlegesen fogatlan páciensekről, minden esetben ez a szkennelési folyamat utolsó lépése.

A 3D nyomtatás
A fogatlan állcsontokról történő digitális mintavételt követően az adatokat egy STL-fájlba konvertáljuk, majd abból kiindulva a Medit Model Builder program segítségével egy nyomtatható modellt hozunk létre. Ez a modell hasonlít az állcsontokról vett hagyományos lenyomatok alapján készült klasszikus fogtechnikai mintákra, azaz van egy bázisa és alkalmas az artikulálásra. Ha ez kész, akkor a modellt két különböző módszerrel is továbbíthatjuk a SprintRay 3D nyomtatóba. Azt, hogy melyik módszert választjuk, csak az egyéni preferenciánktól és az eddig megszerzett gyakorlati tapasztalatunktól függ:
1. A RayWare Cloud felhőszolgáltatás segítségével: Ebben az esetben a beépített mesterséges intelligenciának köszönhetően az alsó és felső minta nyomtatás rendkívül egyszerű és felhasználóbarát módon tud megvalósulni. A mesterséges intelligencia automatikusan optimális pozícióba helyezi a modelleket a nyomtató platformon. Ezzel időt és anyagot tudunk spórolni. Ha ezt a módszert választjuk, akkor a szkennelés során gyűjtött adatokat tartalmazó fájlokat először le kell mentenünk egy számítógépre és onnan tudjuk feltölteni a SprintRay Cloud felületére.
2. A RayWare Desktop program alkalmazásával: A Medit applikációból közvetlenül a nyomtatószoμverbe is feltölthetjük a digitális mintákat. Ennél a módszernél a modelleket a felhasználóknak kell elrendezni a nyomtató platformon. A pozicionálás során tekintettel kell lenni a minták megfelelő alátámasztására és a nyomtatás minőségét befolyásoló egyéb tényezőkre is. Ez a program lehetővé teszi további alátámasztási pontok hozzáadását és a meglévők módosítását. Ebben az esetben nagyobb szerepet kap a felhasználók eddigi gyakorlati tapasztalata.

A harapási sablonok elkészítése
Bármely módszert is válasszuk a minták elkészítésére, mindkét esetben ugyanaz lesz a folyamat következő lépése. A digitális lenyomatok alapján készült nyomtatott modellekre el- készítjük a harapási sablonokat. Ezeket az állcsontok egymáshoz viszonyított helyzetének rögzítése során alkalmazzuk. A nyomtatott modellek teszik lehetővé, hogy hagyományos módszerek alkalmazásával elkészítsük azokat az alaplemezeket, amelyekhez a későbbiekben a viaszsáncok rögzülni fognak (2. ábra). A harapási sablonok segítségével meg tudjuk határozni:
• a harapási magasságot;
• az állcsontok egymáshoz viszonyított helyzetét;
• a készülő fogpótlások határait és a fogak méretét;
• a páciens ajkának és a környező lágyrészek alátámasztottságát (arcprofil).
A harapási sablonok elkészítését követően referenciapontokat helyezünk a viaszsáncokra (3. ábra). Ezek a színes filccel vagy kompozittal történő jelölések tájékozódási pontként szolgálnak majd a szkennerünk számára. Ezt követően a harapási sáncokat visszaszkenneljük, és ezek segítségével rögzítjük a páciens harapási helyzetét. A harapásvételt követően az egymással érintkező sáncokat is beszkenneljük. A szkennelés sorrendjét a Medit applikációban lévő protokollnak megfelelően végezzük. A szükséges adatok összegyűjtését követően a fájlokat a fogtechnikai laboratóriumba továbbítjuk, ahol majd a protézis tervezése történik.

A virtuális terv ellenőrzése és az STL-fájlok kezelése
A protézis digitális tervének elkészítését követően a fogtechnikusok ellenőrzés és véleményezés céljából továbbítják nekünk. A pótlások digitális tervét mobilapplikáción (4. ábra) vagy számítógépes programon keresztül is meg tudjuk tekinteni. Amennyiben szükséges, visszajelzést adunk a kért módosításokról. Ha a digitális tervet megfelelőnek találjuk, akkor a technikusok véglegesítik és egy STL-fájlban továbbítják nekünk. Ezt a fentiekben ismertetett két módszer egyikével (RayWare Cloud vagy RayWare Desktop) a SprintRay nyomtatóra küldjük. A végleges STL-fájl letöltését követően több lehetőségünk is van. A digitális terv a pótlásban lévő összes fog virtuális tervét tartalmazza. Ezeket össze tudjuk kapcsolni egy modellé, így az összes fog egy „blokkban” kerül kinyomtatásra, vagy több részletben, szegmensenként is ki tudjuk őket nyomtatni (5. ábra). Ezeket a nyomtatott fogakat fogjuk majd a pótlásunk szintén nyomtatással készülő alaplemezébe ragasztani, amelynek a tervét ugyanez a végleges STL-fájl tartalmazza. A fogsoralaplemez virtuális terve ugyanolyan részletes kidolgozással rendelkezik, mint amelyet a hagyományos fényre kötő vagy sellak alaplemezre készülő fogsorok esetében megszokhattunk. Ebben az esetben csupán annyi a különbség, hogy az íny karakterisztikáját és a gyökerek lefutását visszaadó részletek digitálisan kerülnek kiépítésre. Az alaplemez elkészítését követően különböző festékek és színezők alkalmazásával még élethűbb megjelenést tudunk a pótlás számára biztosítani. Ezek lehetővé teszik, hogy a műíny sokkal természetesebb esztétikai tulajdonságokkal rendelkezzen (6. ábra).

A pótlások nyomtatása
A protézisek digitális tervét tartalmazó végleges STL-fájlokat általában a RayWare Cloud segítségével továbbítjuk a nyomtatóra. Ebben az esetben a beépített mesterséges intelligencia segít a modellek nyomtató platformon való elhelyezésében. A program által javasolt pozíciót a kijelzőn tudjuk ellenőrizni (7. ábra). Ezután a nyomtatási paramétereket kell meghatároznunk (8. ábra) és követnünk a program által kiadott utasításokat. Ezek a teljesség igénye nélkül a következők:
1. a páciens nevének vagy a nyomtatásra kerülő projekt elnevezésének megadása;
2. a fogsor alaplemezének és a műfogak anyagának kiválasztása;
3. a nyomtatás minőségének meghatározása (a kisebb felbontás simább és részletgazdagabb felszínt biztosít, míg a nagyobb felbontás gyorsabb nyomtatási sebességet tesz lehetővé;
4. az alátámasztás típusának kiválasztása;
5. további paraméterek beállítása (vagy a felajánlott alapbeállítások elfogadása).
A nyomtatás elindítását követően a kijelzőn megjelenik a nyomtatás befejezéséhez szükséges idő, valamint a nyomtatási feladat elvégzéséhez szükséges rezin mennyisége. Ezeket a nyomtatásra vonatkozó többi fontos paraméterrel együtt a nyomtató automatikusan egy RayWare Cloud fájlba menti.
A SprintRay rendelkezik olyan rezinnel (SprintRay Crown), amely megfelel a nyomtatott műfogak alapanyagául szolgáló anyagokkal szemben támasztott követelményeknek. Ez az anyag nyomtatást követően a természetes fogakéhoz hasonló keménységgel és kopásállósággal rendelkezik (9. ábra). A fogpótlás alaplemezét szintén többféle anyagból tudjuk kinyomtatni. Ezek közel hasonló optikai tulajdonságokkal, de más-más színnel rendelkeznek.

Nyomtatást követő kidolgozás
A nyomtatás befejezését követően a nyomtató platform ki fog emelkedni a rezinből és ezután megkezdhetjük az egyes elemek platformról való eltávolítását és kidolgozását. Kinyomtatott elemek eltávolításának legegyszerűbb módja, ha elválasztjuk a nyomtató platformhoz rögzülő alátámasztástól. A későbbiekben természetesen az alátámasztást biztosító részeket is le kell választani a platformról (10. ábra). Ha a RayWare Cloudot használtuk a  modellek elrendezéséhez, akkor az alátámasztást biztosító elemek egy olyan hálót vagy „állványzatot” fognak alkotni, amelyet szabad kézzel is viszonylag könnyen el tudunk majd távolítani. Ez nagyban megkönnyíti a készülő pótlások kidolgozását. Más rendszereknél – ezzel ellentétben – olyan alátámasztással is találkozhatunk, amelyek eltávolításához csípőfogókra és éles pengékre is szükség lehet. Ennek főként az az oka, hogy ezek nagyobb vastagsággal rendelkeznek és ebből adódóan erősebben rögzülnek a kinyomtatott elemekhez, valamint az eltávolításuk után kisebb felszíni egyenetlenségek maradhatnak vissza, amelyek lesimításához időigényes polírozás szükséges. Talán ez a legfőbb oka annak, hogy a RayWare Cloudot használjuk a nyomtatott pótlások platformon való pozicionálásához. Számunkra hatalmas előnyt jelent, hogy a platformon lévő elemek eltávolítását gyorsan, egyszerűen és a pótlások felszínén visszamaradt egyenetlenségek nélkül tudjuk végrehajtani.

Készrevitel
A nyomtatott elemek felszínén lévő rezinmaradványokat csak nagyon alapos lemosással lehet maradéktalanul eltávolítani. Erre a feladatra a SprintRay egy automata mosó- és szárítóberendezést fejlesztett ki, amely alkalmas az összes felszínen lévő rezin eltávolítására és a kinyomtatott elemek végpolimerizálásra és kidolgozásra való előkészítésére. A SprintRay Pro Wash/Dry (11. ábra) az első olyan automatizált multifunkcionális mosó- és szárítóegység, amelyet kifejezetten a fogászati 3D nyomtatás során való alkalmazásra fejlesztettek ki. Ez az eszköz biztosítja azt a gyorsaságot, tisztaságot és könnyű felhasználhatóságot, amely rendkívül alkalmassá teszi a digitális munkafolyamatok során való alkalmazásra. Ez a rendszer nagy teljesítményű motorra, jól megtervezett propellerekkel és innovatív alkoholkeringető funkcióval rendelkezik, amelynek köszönhetően egy teljes kétfázisos mosó- és szárítóciklust kevesebb mint 9 perc alatt képes önállóan elvégezni. Ez azt jelenti, hogy a folyamat során sem a fogorvosnak, sem az asszisztensnek nem kell manuálisan közbeavatkoznia.

Végpolimerizáció a ProCure 2 egységgel
A pótlások átadás előtti végpolimerizációjával biztosíthatjuk, hogy a kinyomtatott elemek felszínén lévő mikropórusok lezáródjanak, és ezáltal a protézisek felülete az általunk meghatározott textúrával rendelkezzen. A végpolimerizáció ultraibolya tartományba eső fénnyel történik. A folyamat során nyeri el a pótlás a kiválasztott alapanyagra jellemző rigiditást vagy flexibilitást. A ProCure 2 (12. ábra) végpolimerizációs egység ezen a ponton kapcsolódik be a digitális munkafolyamatokba. A könnyen kezelhető és nagymértékben automatizált programozásának köszönhetően kevesebb mint 5 perc alatt képes a végpolimerizáció elvégzésére. Az eszköz számos fogászati felhasználásra engedélyezett alapanyagot ismer és a polimerizáció során ezen anyagokra vonatkozó paraméterek gyárilag bele vannak programozva. Ez azt jelenti, hogy a ProCure 2 használata esetén számos rezin esetében nincs szükség a fényerősség, a megvilágítás hosszának, vagy a hőmérséklet egyedi beállítására, mivel ezeket az adatokat gyárilag tartalmazza.

A pótlások végső kidolgozása
A pótlások nyomtatott alaplemezét és kinyomtatott műfogakat ugyanazzal a rezin alapanyaggal ragasztjuk össze, mint amelyet ezek kinyomtatása során használtunk. Az egyes elemek összeillesztését követően a pótlást a ProCure 2 egységbe helyezzük, ahol megvilágítás hatására létrejön az elemek közti stabil kötés. A kész pótlást a hagyományos technológiával készülő pótlások esetében megszokott polírpasztákkal és polírozóeszközökkel dolgozzuk ki. Legvégül egy filckoronggal megyünk végig a felszínén, amely megadja az ilyen pótlások esetében elvárt végső felületi simaságot és csillogást (13–14. ábra). Ezután még opcionálisan felvihetünk egy glazúrréteget (GC glaze), amelyet szintén a ProCure 2 egységgel fixálunk, de erre a feladatra egy hagyományos kézi polimerizációs lámpát is használhatunk. Az utóbbi esetben valamivel erőteljesebben mutatkozik meg a glazúrréteg optikai hatása. Több különböző színező és folyékony kompozit is rendelkezésünkre áll, amellyel tovább tudjuk egyéniesíteni és karakterizálni a kész fogpótlás végső megjelenését.

Összefoglalás

Annak ellenére, hogy a digitális munkamenettel készült 3D nyomtatással létrehozott teljes kivehető protézisek elkészítése egy hosszú és bonyolult folyamat, mégis azt javasoljuk, hogy minél hamarabb kezdjünk bele az ilyen jellegű pótlások készítésébe, mivel ez hosszú távon hatalmas előnyt jelenthet a folyamatosan digitalizálódó fogászatban. A magas szinten automatizált digitális munkafolyamatokat segítő eszközök alkalmazása nagymértékben meg tudja könnyíteni azt a tanulási folyamatot, amely ezen technológia elsajátításához szükséges.