3D-технологии в ортопедической стоматологии: диагностика

Компьютерная томография

Этот метод, в основе которого лежит экспоненциальный закон ослабления излучения для поглощающих сред, позволяет получить много точек с разной оптической плотностью. Это необходимо для оценки состояния твердых тканей, которые невозможно осмотреть визуально. В качестве регулятора оптической плотности при проведении КТ выступают зубы, кость и поверхности кожного покрова.

Еще более точным методом, по сравнению с КТ, является оптическое сканирование (до 5 мкм, что намного точнее, чем 300 мкм при томографии). Эта технология необходима для визуализации мягких тканей, в том числе поверхности десны, в 3D-сцене зубочелюстной системы.

Современное протезирование зубов — европейское качество и многолетний эффект

Сегодня можно с уверенностью сказать, что благодаря уникальной компьютерной технологии Cerec 3d восстановление и протезирование зубов в стоматологии вышло на новый уровень. Что же представляет собой, как называют её многие специалисты, эта «технология 22-ого века» и какие ее преимущества?

Во-первых

, это очень быстрое обслуживание пациентов. Любой зуб, если у него сохранился корень, можно восстановить по технологии CEREC за 1-1,5 часа.

Во-вторых

, это цены на восстановление зубов. Они вас реально приятно удивят.

Методы сканирования в ортопедической стоматологии

Существует несколько методик трехмерного сканирования со своими плюсами и минусами у каждой. Все они делятся на две большие группы:

• контактные, или механические;
• бесконтактные, или оптические.

Оптические сканеры более востребованы в стоматологии, чем механические, поскольку они затрачивают меньше времени на сканирование и более эффективно работают с крупными объектами. Кроме того, они позволяют получать трехмерную текстуру – характерную окраску объекта.

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

Первые попытки применения 3D-печати в стоматологии предприняли специалисты компании Align Technology в 1990-х годах. При помощи 3D-принтера изготавливали капы для зубов, что послужило стартом для развития этой технологии в стоматологической отрасли. На процесс изготовления зубов взглянули с кардинально новой точки зрения

Но развитие продвигалось не так быстро, как хотелось бы: понадобилось почти 20 лет, чтобы добиться удовлетворительного качества печати и оптимизировать работу. Первый имплантат был напечатан фирмой Layer Wise в 2012 году. В этом же году впервые удалось вживить пациенту титановую нижнюю челюсть, которая была сделана с помощью 3D-принтера. С тех пор технология развивалась и поднимала планку качества.

Преимущества применения 3D-принтера

Сегодня 3D-принтер для стоматологов позволяет выпускать долговечные и качественные модели коронок, мостов, виниров и др. Это существенно облегчает и ускоряет работу зуботехнической лаборатории: широкий ассортимент материалов позволяет в короткие сроки решить практически любую задачу. С помощью стоматологического 3D-принтера можно моделировать значительное количество необходимых экземпляров за одну сессию. Все проекты сохраняются в файлах, поэтому в будущем можно повторно изготовить такую же модель при необходимости.

Больше не нужно отправлять пациента на 2-3 дня, чтобы дождаться изготовления гипсовых моделей. Теперь всё происходит значительно быстрее: врач за несколько минут строит 3D-модель с помощью интраорального сканера и моментально передаёт данные в лабораторию, где печать также не займёт много времени. Скорость и максимальная точность повышают уровень лечения и действительно экономят ресурсы и время.

Что именно можно печатать

Выделим самые распространённые направления использования 3D-печати в стоматологии. При помощи принтера можно создавать:

• демонстрационные и разборные модели челюсти, секторальное воспроизведение верхней и нижней челюсти в прикусе;
• беззольно выгораемые конструкции, колпачки, основы под коронки и мосты, бюгельные протезы;
• хирургические шаблоны для имплантации, индивидуальные капы, направляющие для челюстно-лицевой хирургии.

Активно развивается такое перспективное направление, как печать постоянных и временных ортопедических конструкций, базисов съёмных протезов.

О видах печати

Как мы уже выяснили, основная задача 3D-принтера для стоматологии – сокращение времени изготовления реставраций и удешевление производства без потери качества и точности. Разберёмся в технологиях печати и их особенностях.

Стереолитография (SLA или SL).

При использовании этой технологии лазерный луч избирательно воздействует на ёмкость с жидкой смолой через область печати. Таким образом, смола послойно затвердевает в конкретных местах и образует трёхмерную фигуру.

Стереолитография даёт наилучшее качество поверхности деталей и наиболее часто используется в современных моделях 3D-принтеров. SLA аппараты обеспечивают большую область построения реставрации и работают с широким спектром материалов, предназначенных для разнообразных задач.

Чтобы переключиться с одного материала на другой, достаточно заменить картридж и ёмкость с полимерной смолой. Относительно компактные габариты, простота рабочего процесса и доступная цена делают SLA принтеры оптимальным выбором для зуботехнических лабораторий. Пример моделей SLA – Form 2 и Form 3 от Formlabs, SLASH PLUS производства Uniz Technology, Basic Dental от Omaker, Asiga PICO2.

Цифровая светодиодная проекция (DLP).

Здесь химический процесс схож с SLA, однако в роли источника света для затвердевания смолы вместо лазера применяется цифровой проектор. У DLP принтеров простой процесс взаимодействия, довольно скромная рабочая площадь и неплохой выбор вариантов материала, но по более высокой цене в сравнении с SLA.

Из-за особенностей засветки светодиодным проектором, наблюдается тенденция появления воксельных линий-слоёв, образованных небольшими прямоугольными кирпичами материала. У моделей, изготовленных по DLP, качество поверхности уступает SLA моделям. Но стоит отметить, что DLP принтеры печатают намного быстрее, чем лазерные. В качестве примеров принтеров DLP можно привести Varseo S от Bego, AccuFab-D1 бренда Shining 3D, D2-150 производства Veltz 3D, Versus от Microlay.

Технология PolyJet.

Процесс напоминает работу обычного струйного принтера, но вместо струйных чернильных капель на бумаге 3D-принтер выдувает слои жидкой смолы на область печати. Слои затвердевают под воздействием света.

Когда-то PolyJet набирала популярность в стоматологической отрасли, но её развитие затормозили два фактора: высокая стоимость оборудования и внушительные габариты аппаратов. Модели, изготовленные по технологии PolyJet, требуют длительной постобработки и в плане качества поверхностей опять же уступают SLA.

Системы PolyJet изготавливают детали очень быстро, но применимы для ограниченного круга изделий из-за дорогих запатентованных расходников. Поэтому в контексте нашей отрасли лучше купить 3D-принтер для стоматологии с SLA технологией.

SLS и EBM.

Позволяют печатать титаном уже готовые элементы для замены частей челюсти. Эти технологии работают по принципу лазерного спекания металлоглины – специального металлического порошка для стоматологии. Так, системы SLS и EBM позволяют работать с биосовместимым титановым сплавом. Так как чистый металлический порошок не требует связующего наполнителя, готовые модели не отличаются пористостью. Для достижения необходимой механической прочности изделиям не требуется дополнительный обжиг. Пример принтера, способного печатать металлами – EP-M150T от Shining 3D.

Филаментная печать.

Технология не актуальна в стоматологии и сейчас мы объясним, почему.

Печать производится с помощью филамента – материала, похожего на тонкую проволоку для садового триммера. Смотанный филамент заряжают напрямую в головку 3D-принтера, которая движется на трёх осях.

По сравнению с другими материалами для 3D-печати такая нить стоит совсем недорого, но даёт низкую точность в сравнении с порошками. Самые популярные виды филамента – ABS и PLA пластик.

Сравнение основных технологий 3D-печати, применяемых в стоматологии

Чтобы наглядно показать основные плюсы и минусы каждой технологии, сравним их в формате таблицы.

Отметим, что в таблице приведены выводы в формате общего обзора и параметры могут варьироваться в зависимости от конкретной модели 3D-принтера.

Наше резюме

Технология PolyJet уходит в прошлое из-за дороговизны и несовершенных результатов печати. SLS и EBM скорее актуальны для больших лабораторий, нежели рядовых клиник. Поэтому стоит рассматривать SLA и DLP принтеры для решения повседневных задач. Например, присмотритесь к Bego Varseo S, Formlabs Form 2. Эти аппараты уже хорошо зарекомендовали себя на стоматологическом рынке и дают гарантированно качественный результат. Все 3D-принтеры, представленные в StomShop.pro, вы можете посмотреть здесь.

Фотограмметрия

Эта технология стоит несколько обособленно от оптического сканирования. Она отличается высокой производительностью, поскольку измеряет изображение, а не объект. Среди других преимуществ – такие:

• высокая точность;
• строгие способы обработки результатов измерения;
• возможность изучения неподвижных и движущихся объектов;
• дистанционный характер измерений.

Чаще всего используют монофотограмметрию со структурированной подсветкой. Последняя представляет собой определенный известный узор, спроецированный на объект. Для построения трехмерной модели берут искажение при проецировании на объект.

Преимущества имплантации 3D

Тщательное планирование имплантации зубов имеет огромное количество плюсов:

• визуализация итога имплантации: пациент сможет увидеть на компьютере не только как будет проводиться имплантация зубов, но и результат лечения с демонстрацией обновленной улыбки,
• максимальная точность при установке имплантатов и уменьшение риска ошибок даже при установке конструкций при ярко выраженной атрофии костной ткани,
• минимальная травматизация тканей при установке имплантатов за счет использования шаблонов,
• сокращенные сроки лечения и реабилитации.

Оптическое сканирование по полосам

Эта технология показывает лучшие результаты по сравнению с вышеназванными. Специальная сетка или полосы проецируются на объект. По их искажениям определяют рельеф сканируемой поверхности. В этом случае достаточно определить координаты поверхности объекта с помощью одной камеры и дополнительной структурированной подсветки. Такой подход в современной ортопедической стоматологии используется чаще всего.

Структурированный свет при этом бывает разным – лазерным, инфракрасным, видимым. Главное условие – автоматическое распознавание этих линий программным обеспечением. Известное расстояние между проецируемыми полосами позволяет рассчитать координаты точек поверхности. Чем больше линий, тем более точным будет результат. Чем больше камер задействовано, тем выше будет скорость сканирования.

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.

Разновидности сканеров

1. Стационарные, или внеротовые. Появились раньше остальных и получили широкое распространение. Поле сканирования – 80 х 90 или 90 х 90 мм, что охватывает гипсовую модель всего зубного ряда. В некоторых модификациях ограничена высота сканирования. Точность – 5-15 мкм.
2. Внутриротовые. Появились позже, но активно вытесняют внеротовые аналоги. Такие сканеры экономят время стоматолога, поскольку с их приходом в зуботехнической лаборатории больше не надо размешивать гипс и ожидать его застывания, устанавливать пины, изготавливать разборные модели, гипсовать их для сканирования. Однако внутриротовые сканеры все еще уступают стационарным в точности (их показатель – от 30 мкм).
3. Лицевые. Эти устройства стоят обособленно от предыдущих, позволяют получать трехмерное изображение лица для планирования лечения пульпита, периодонтита, кариеса с учетом требований к эстетике.

Появление новых диагностических приборов в ортопедической стоматологии упростило задачу врачу, а также сократило сроки на постановку диагноза и составление схемы лечения. Трехмерные технологии значительно повысили точность терапевтических и ортопедических манипуляций на всех этапах воздействия.

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.

Какой материал выбрать?

В стоматологической отрасли наибольшим спросом пользуются филаменты от NextDent, Detax, HARZ Labs и Formlabs. В их обширных палитрах легко подобрать тот оттенок, который идеально совпадет с естественным цветом десен и зубов пациента.

NextDent (Голландия)

Линейка стоматологических филаментов NextDent насчитывает 30 наименований, что является рекордом для отрасли. Все филаменты этого производителя биосовместимы и сертифицированы. Стоимость одной упаковки продукта составляет в среднем 30 000 рублей.

Detax (Германия)

В линейке этого бренда представлено 13 филаментов, каждый из которых рекомендуется использовать для создания определенного типа изделий: элайнеров, имплантов, слепков челюсти и так далее. Средняя стоимость одной упаковки составляет 20 000 рублей.

HARZ Labs (Россия)

Специализированная линейка продукции для стоматологов у HARZ Labs носит название Dental. В ней представлены следующие типы филаментов:

• для моделирования хирургических шаблонов;
• для создания демонстрационных моделей временных коронок и мостов;
• для создания демонстрационных стоматологических моделей и мастер-моделей;
• рентгеноконтрастный полимер для изготовления КТ-шаблонов, облегчающий последующее совмещение отсканированной челюсти с компьютерной томограммой;
• для изготовления моделей, используемых для прямого литья;
• для изготовления демонстрационных стоматологических моделей десны;
• для изготовления прозрачных моделей.

Стоимость одной упаковки полимера составляет в среднем 12 000 рублей.

Formlabs (США)

Линейка стоматологических филаментов Formlabs включает в себя 6 наименований, предназначенных для изготовления:

• ортодонтических и диагностических моделей;
• шаблонов и направляющих для сверления;
• ночных кап;
• литых коронок и съемных каркасов зубных протезов;
• прозрачных элайнеров и ортодонтических моделей;
• пробных и постоянных протезов.

Средняя стоимость одной упаковки составляет 15 000 рублей.

Моделирование брекет-системы

Для этого могут использоваться CAD/CAM технологии: для отдельных элементов выполняется проектирование цифровых моделей, по которым они позже изготавливаются на станках с ЧПУ. Другой вариант применения цифровых технологий — печать элементов брекет-систем на 3D-принтерах. Чаще 3D печать используется для изготовления кап, элайнеров, но ее применение возможно и для вестибулярных или лингвальных брекетов. При моделировании врач может рассматривать несколько сценариев коррекции прикуса, выбирая из них оптимальный.

Коррекция

В период ортодонтического лечения пациент периодически посещает врача для коррекции брекет-системы. Она нужна, чтобы по мере перемещения зубов выравнивающее усилие оставалось правильным. Такая коррекция может предполагать замену или регулировку дуг. Если для исправления прикуса используются 3D-технологии, она проводится быстрее, точнее. Время визита к ортодонту сокращается, при регулировке брекет-системы нет неприятных ощущений, дуга устанавливается в новое положение с высокой точностью. Общее время лечения при использовании технологий цифрового моделирования сокращается на 20%.

Виртуальное препарирование зубов

3D-визуализация и планирование позволяют получить информацию о будущей форме зуба. Используя ее, можно спроектировать форму будущей культи, созданной препарированием, то есть выполнить «обратное планирование». Для этого из формы зуба отнимают толщину будущей коронки (каркас и облицовочный материал). Зная форму алмазного бора для препарирования, задают траекторию движения по зубу, чтобы получить нужный результат.

Поскольку бор в наконечнике закрепляется единственным способом, движение наконечника по отношению к зубному ряду легко вычислить. Это также можно сделать относительно трех реперных объектов, закрепленных на наконечнике.

Следующий этап – проектирование шаблона, или каппы, для фиксации на зубах. В теле каппы необходимо виртуально «вычесть» пазы согласно известным заданным траекториям. Шаблон изготавливается методом прототипирования и используется для навигации препарирования зубов.

Технология могла бы найти широкое применение, но этого пока не произошло, по крайней мере, ее все еще не используют с коммерческой целью. Разработка принадлежит американской компании Origin (2012 г.).