СУЧАСНІ АСПЕКТИ ВИКОРИСТАННЯ 3D-ТЕХНОЛОГІЙ У виготовлення знімних зубних протезів

1. бібліографічна ПОСИЛАННЯ

1 Аствацатрян Л.Е. 1 Гажва С.І. 1

1 ФГБОУ ВО «НіжГМА» МОЗ Росії (Федеральне державне бюджетне освітня установа вищої освіти «Нижегородська державна медична академія» Міністерства охорони здоров'я Російської Федерації)

В даному огляді спеціальної вітчизняної та зарубіжної літератури обговорюється питання про можливості та перспективи використання цифрових технологій в стоматології. Зроблено акцент на реальних досягненнях в області виготовлення часткових і повних стоматологічних знімних протезів з використанням різних методик і алгоритмів, показані їх переваги та недоліки. Обговорюється ефективність цифрових технологій на початкових етапах протезування - внутриротового сканування і віртуального моделювання знімних протезів. Дана детальна характеристика сильних і слабких сторін застосування систем CAD / CAM для виготовлення базисів знімних протезів і штучних зубів. Наводяться приклади використання адитивного виробництва або 3D-друку на етапах виготовлення знімних протезів різних конструкцій. Проводиться порівняння 3D-друку і технології CAD / CAM в питанні ефективності створення знімних зубних протезів.

cad / cam

віртуальний відбиток

3D моделювання

3d друк.

1. Невзоров А.Ю. Повна адентія: вибір варіанта лікування на основі комп'ютерного моделювання [Електронний ресурс] // Бюлетень медичних інтернет-конференцій. - 2013. - Т. 3, № 2. - С. 230. - Режим доступу: https://elibrary.ru/download/elibrary_18820608_65519082.pdf. (Дата звернення: 15.09.2017).

2. A Combination of Various Technologies in the Fabrication of a Removable Partial Denture - A Case Study / S. Seitz [et al.] // Texas Dental Journal. - 2016. - Vol. 133, № 1. - P. 24.

3. Наумович С.С. Cad / cam системи в стоматології: сучасний стан та перспективи розвитку / С.С. Наумович, А.Н. Разоренов // Сучасна стоматологія. - 2016. - № 4 (65). - С. 2-9.

4. 3D printing in dentistry / A. Dawood [et al.] // British Dental Journal. - 2015. - Vol. 219, № 11. - P. 521-529.

5. Bidra AS Computer-aided technology for fabricating complete dentures: systematic review of historical background, current status, and future perspectives / AS Bidra, TD Taylor, JR Agar // The Journal of Prosthetic Dentistry. - 2013. - Vol. 109, № 6. - P. 361-366.

6. Shape Optimization for Additive Manufacturing of Removable Partial Dentures - A New Paradigm for Prosthetic CAD / CAM [Electronic resource] / J. Chen [et al.] // PLoS ONE. - 2015. - Mode of access: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0132552. - Date of access: 15.09.2017.

7. Additive Manufacturing Techniques in Prosthodontics: Where Do We Currently Stand? A Critical Review / N. Alharbi [et al.] // The International Journal of Prosthodontics. - 2017. - Vol. 30, № 5. - P. 474-484.

8. Rajaa MM Computer-Based Technologies in Dentistry: Types and Applications / MM Rajaa, FF Farzaneh // Journal of Dentistry of Tehran University of Medical Sciences. - 2016. - Vol. 13, № 3. - P. 215-222.

9. Total CAD / CAM Supported Method for Manufacturing Removable Complete Dentures [Electronic resource] / AF de Mendonça [et al.] // Case Reports in Dentistry. - 2016. - Mode of access: https://www.hindawi.com/journals/crid/2016/1259581/. - Date of access: 15.09.2017.

10. Torabi K. Rapid Prototyping Technologies and their Applications in Prosthodontics, a Review of Literature / K. Torabi, E. Farjood, S. Hamedani // Journal of Dentistry, Shiraz University of Medical Sciences. - 2015. - Vol. 16, № 1. - P. 1-9.

11. CAD / CAM milled removable complete dentures: an in vitro evaluation of trueness / M. Srinivasan [et al.] // Clinical Oral Investigations. - 2017. - Vol. 21, № 6. - P. 2007-2019.

12. Accuracy of CAD-CAM-fabricated removable partial dentures [Electronic resource] / C. Arnold [et al.] // The Journal of Prosthetic Dentistry. - 2017. - Mode of access: http://www.thejpd.org/article/S0022-3913(17)30305-0/fulltext. - Date of access: 15.09.2017.

13. Computer-aided fabrication of a zirconia 14-unit removable dental prosthesis / J. Grösser [et al.] // International Journal of Computerized Dentistry. - 2014. - Vol. 17, № 4. - P. 307-316.

14. Complete denture fabrication using piezography and CAD-CAM: A clinical report [Electronic resource] / C. Ohkubo [et al.] // The Journal of Prosthetic Dentistry. - 2017. - Mode of access: http://dx.doi.org/10.1016/j.prosdent.2017.04.013. - Date of access: 17.09.2017.

15. Schwindling FS A comparison of two digital techniques for the fabrication of complete removable dental prostheses: A pilot clinical study / FS Schwindling, T. Stober // The Journal of Prosthetic Dentistry. - 2016. - Vol. 116, № 5. - P. 756-763.

16. Removable partial dentures: use of rapid prototyping / JM Lima [et al.] // Journal of Prosthodontics. - 2014. - Vol. 23, № 7. - P. 588-591.

17. Alifui-Segbaya F. Additive Manufacturing: A Novel Method for Fabricating Cobalt-Chromium Removable Partial Denture Frameworks [Electronic resource] / F. Alifui-Segbaya, RJ Williams, R. George // European journal of prosthodontics and restorative dentistry. - 2017. - Vol. 25, № 2. - Mode of access: http://www.ejprd.org/view.php?article_id=876&journal_id=114. - Date of access: 13.08.2017.

18. Abduo J. Trends in Computer-Aided Manufacturing in Prosthodontics: A Review of the Available Streams [Electronic resource] / J. Abduo, K. Lyons, M. Bennamoun // International Journal of Dentistry. - 2014. - Mode of access: http://dx.doi.org/10.1155/2014/783948. - Date of access: 19.09.2017.

19. Beguma Z. Rapid prototyping - when virtual meets reality / Z. Beguma, P. Chhedat // International Journal of Computerized Dentistry. - 2014. - Vol. 17, № 4. - P. 297-306.

20. Stansbury JW 3D printing with polymers: Challenges among expanding options and opportunities / JW Stansbury, MJ Idacavage // Dental Materials. - 2016. - Vol. 32, № 1. - P. 54-64.

21. A review of computer-aided design / computer-aided manufacture techniques for removable denture fabrication / MS Bilgin [et al.] // European Journal of Dentistry. - 2016. - Vol. 10, № 2. - P. 286-291.

22. Preliminary Clinical Application of Removable Partial Denture Frameworks Fabricated Using Computer-Aided Design and Rapid Prototyping Techniques / H. Ye [et al.] // The International Journal of Prosthodontics. - 2017. - Vol. 30, № 4. - P. 348-353.

23. A preliminary study on the forming quality of titanium alloy removable partial denture frameworks fabricated by selective laser melting / Y. Liu [et al.] // Chinese journal of stomatology. - 2017. - Vol. 52, № 6. - P. 351-354.

24. Loney RW Digital scanning to aid guiding plane and rest seat preparations for removable partial dentures [Electronic resource] / RW Loney, CJ Lee, P. Michaud // The Journal of Prosthetic Dentistry. - 2017. - Mode of access: http://dx.doi.org/10.1016/j.prosdent.2017.01.020. - Date of access: 18.09.2017.

25. Варіанти використання 3D-сканування в ортопедичної стоматології / А.В. Юмашев [и др.] // Вісник нових медичних технологій. - 2015. - № 1. - С. 2-6.

26. Mansour M. The Use of Digital Impressions to Fabricate Tooth-Supported Partial Removable Dental Prostheses A Clinical Report / M. Mansour, E. Sanchez, C. Machado // Journal of Prosthodontics. - 2016. - Vol. 25, № 6. - P. 495-497.

27. Intraoral scanning of hard and soft tissues for partial removable dental prosthesis fabrication / MT Kattadiyil [et al.] // The Journal of Prosthetic Dentistry. - 2014. - Vol. 112, № 3. - P. 444-448.

28. Wu J. Use of intraoral scanning and 3-dimensional printing in the fabrication of a removable partial denture for a patient with limited mouth opening / J. Wu, Y. Li, Y. Zhang // The Journal of the American Dental Association . - 2017. - Vol. 148, № 5. - P. 338-341.

29. Fabrication of a definitive obturator from a 3D cast with a chairside digital scanner for a patient with severe gag reflex: a clinical report / J. Londono [et al.] // The Journal of Prosthetic Dentistry. - 2015. - Vol. 114, № 5. - P. 735-738.

Цифрова стоматологія зростає в усій загальної стоматологічній практиці. Комп'ютерне моделювання дозволяє розраховувати поведінку зубощелепних сегментів в залежності від індивідуальних особливостей стану порожнини рота. Розраховуються переміщення, кути повороту і нахилу зубів в залежності від модуля зсуву кісткової тканини, координати і проекції прикладених сил, жувальний тиск різних ділянок протеза. Це дозволяє створити унікальну, найбільш підходящу пацієнту конфігурацію часткового або повного знімного протезу. За рахунок застосування комп'ютерних моделей підвищується ефективність роботи стоматологів, а пацієнти з адентією отримують можливість поліпшити якість життя [1].

Цифрові відбитки, програмне забезпечення CAD / CAM і їх фрезерні пристрої, 3D-принтери регулярно вже використовуються деякими приватними стоматологічними клініками. Пацієнти вказують, що вони залишаються задоволені протягом усього курсу лікування, і особливо кінцевим результатом. Технології майбутнього продовжують розвиватися і будуть більш широко використовуватися в знімному протезуванні та інших областях стоматології [2; 3].

Тривимірна друк була сприйнята як руйнівна технологія, яка змінить виробництво, швидко наближаючись до прийняття в якості найбільш гнучкою технологією обробки, яка може бути застосована до пластикових, металевих, керамічним, бетонних і інших будівельних матеріалів. Однак, користуючись величезною універсальністю, пов'язаної з фотополімеризацією, а також з можливістю вибору з безлічі полімерів, тривимірна друк переважно націлена на виробництво полімерних деталей і моделей. Використовувана в аерокосмічній галузі, оборонної промисловості, мистецтві і дизайні, 3D-друк стає предметом великого інтересу в медицині. Технологія отримала особливий резонанс в стоматології поряд з технологіями 3D-візуалізації і моделювання, такими як комп'ютерна томографія і внутрішньоротове сканування, а також з відносно великою історією використання технологій CAD / CAM в стоматології, вона буде набувати все більшого значення. Використання 3D-друку включає в себе виготовлення напрямних для дентальних імплантатів, виробництво фізичних моделей для протезування, ортодонтії та хірургії, виготовлення зубних, краніомаксіллофаціальних і ортопедичних імплантатів, а також виготовлення копій і каркасів для імплантатів і стоматологічних реставрацій [3; 4].

Щодо виготовлення знімних зубних протезів комп'ютерні технології ще тільки поступово впроваджуються в стоматологічну практику. Відсутня узагальнена інформація про історичне минуле, поточний статус і перспективи на майбутнє. Поки ще тільки з'являється наукова література, пов'язана з цифровими технологіями виготовлення знімних протезів. Значні успіхи цих технологій поступово приводять до їх все більшою комерційної доступності з більш короткими клінічними протоколами [5-8].

Впровадження технології автоматизованого проектування / автоматизованого виробництва (CAD / CAM) в виробництво зубних протезів приносить кілька переваг процесу виготовлення, забезпечуючи кращу передбачуваність бажаних результатів і високу точність кріплення зубного протеза, головним чином тому, що фрезерування блоків полиметилметакрилата усуває усадку акрилового базису. Крім того, спостерігається зниження пористості в порівнянні з традиційно обробленим протезом, і, отже, знижується утримання Candida albicans на базисі зубного протеза [9].

Системи автоматизованого проектування / автоматизованого виробництва (CAD / CAM) грунтуються виключно на методах віднімання, які полягають в розрізанні, випилюванні, фрезеруванні зі збірного блоку з використанням борів, свердел або алмазних дисків [10]. За заявою багатьох авторів, використання методів автоматизованого проектування та автоматизованого виробництва (CAD / CAM), особливо швидкого прототипування, обіцяє більш ефективний метод для створення знімних протезів [5; 9; 11; 12]. Інтеграція цифрового моделювання, оптимізація обчислень і вільне створення форми забезпечує більш ефективну клінічну адаптацію. Очікується, що індивідуальний оптимальний дизайн протезів мінімізує біль, дискомфорт і потенційно зменшить довгострокову резорбцію альвеолярного гребеня [6].

Описана техніка для виготовлення протеза за технологією CAD / CAM повністю без воскового моделювання. Використання швидкого комп'ютерного прототипирования дозволяє всім сторонам оцінити критерії успіху до випуску готової конструкції, забезпечуючи контроль за результатами [9]. Швидке прототипування являє собою індивідуальне моделювання конструкцій на комп'ютері в спеціалізованих програмах, це швидко розвивається метод, який може зіграти значну роль у можливій заміні гіпсових стоматологічних моделей. Віртуальні стоматологічні моделі, створені за допомогою методів швидкого прототипування, вважаються клінічно прийнятними з точки зору точності і відтворюваності і можуть бути придатними для застосування в ортопедичної стоматології [10].

У системах CAD / CAM віртуальний артикулятор є основним інструментом для вирішення питань функціональних аспектів оклюзії. З введенням віртуальних артикуляторов очікується яскраве майбутнє, і в цифровій стоматології відбудуться революційні зміни [8]. Клінічні звіти демонструють, що «цифровий» протез може бути ефективним і точним, усуваючи або замінюючи кроки, які можуть привести до ускладнень. Оскільки це новий підхід, подальші дослідження повинні бути спрямовані на вивчення стабільності кольору, методів фарбування і міцності зв'язку між гарнітурних зубами і базисом протеза. Необхідно контрольоване клінічне дослідження для визначення того, чи є «цифрові» зубні протези CAD / CAM більш досконалими в порівнянні зі звичайними методами для знімних протезів [9; 11-15]. В даний час опубліковано лише кілька клінічних звітів без клінічних досліджень. Використання технології CAD / CAM при виготовленні знімних протезів може привести до кращих результатів з точки зору задоволеності пацієнтів в короткостроковій перспективі. Висновки з клінічних звітів вимагають підтвердження більшими контрольованими достовірними випробуваннями [14; 15]. У дослідженні на порівняння шорсткості повних знімних протезів, виготовлених за технологією CAD / CAM, інжекційним литтям і традиційно способом, було виявлено, що у всіх трьох досліджених методів показники шорсткості, мабуть, залишаються в межах клінічно прийнятного діапазону. Додаткові дослідження виправдані по аспектам, пов'язаним з вибором матеріалів, економічної ефективності, клінічної ефективності, результатами, орієнтованим на пацієнта [7; 9; 11].

Ohkubo C. з співавт. навели приклад клінічного створення повних знімних протезів нижньої щелепи пацієнта з важкою резорбцией альвеолярного гребеня, простір для протезів реєструвалося з використанням техніки пьезографіі. Після сканування з використанням програмного забезпечення для автоматизованого дизайну зубних рядів виконувалося віртуальне розташування гарнітурних зубів в базисі протеза. Базис протеза фрезерувати з блоку поліметілметакрілатной пластмаси з використанням автоматизованого виробництва (CAD / CAM), а гарнітурні зуби протеза були з'єднані з базисом полімерним клеєм. Використовуючи описану техніку пьезографіі, фізіологічно відповідні повні знімні протези були виготовлені на основі концепції нейтральної зони [14].

Schwindling FS і Stober T. в своєму дослідженні провели порівняння двох способів виготовлення повних знімних протезів: фрезеруванням полиметилметакрилата за технологією CAD / CAM і традиційним методом лиття полиметилметакрилата. Як вони з'ясували, обидва типи протезів можуть бути виготовлені без серйозних ускладнень. В процесі виготовлення відбулися лише незначні ускладнення, переважно естетичні. У питаннях, що стосуються функціональних аспектів, не виявлено вираженої різниці. Остаточний естетичний результат оцінювався як дуже хороший. Повні знімні протези, виготовлені з використанням цифрової технології, відповідали клінічним вимогам. Однак автори констатують, що для підтвердження результатів цього дослідження необхідні додаткові клінічні і лабораторні випробування [15].

Незважаючи на те що технологія CAD / CAM для виготовлення металевих каркасів для знімних протезів ще дуже нова [16], аддитивное виробництво (АП), часто зване 3D-печаткою, вже в даний час показує, що воно може бути значно більш ефективним при створенні металевих елементів знімних протезів. Відзначається, що AП пропонує значні переваги з точки зору швидкості виробничих процесів, однак вартість та інші аспекти даної технології все ще залишаються перешкодою [17]. У порівнянні з CAD / CAM обробкою цей метод є більш економічним, оскільки матеріальні втрати зведені до мінімуму, і будь-який невикористаний матеріал повністю або частково можна використовувати повторно для подальшої обробки. Крім того, 3D-друк підходить для виготовлення більш масивних деталей і конструкцій (наприклад, лицьового протеза і скелетних моделей), що недоступно CAD / CAM методам, які більш підходять для невеликих деталей. Аддитивное виробництво також дозволяє виготовляти заготовки з різними консистенції і властивостями матеріалу [18]. Частими методиками створення ортопедичних конструкцій в стоматологічній практиці є стереолітографія, моделювання методом наплавлення, фрезерування, лазерне спікання [3; 19; 20]. З появою методу селективного лазерного наплавлення металеві каркаси, в тому числі титанові і з КХС для знімних протезів можуть бути безпосередньо виготовлені на 3D-принтері, тим самим опускаючи стадію лиття [10; 17; 19].

Кожна частина структури каркаса повинна бути виконана належним чином в процесі проектування. Через розмаїття частин і їх нерегулярних форм тривимірне проектування каркасів часткових знімних протезів займає багато часу і вельми складно у виконанні. З цієї причини дослідники шукали правильний алгоритм і програмне забезпечення для тривимірного проектування каркасів протягом багатьох років. Основні кроки для виготовлення каркасів часткових знімних протезів за допомогою комп'ютерного моделювання: по-перше, відбитки отримують з використанням традиційного способу або цифровим методом. Сканування здійснюється за допомогою цифрового сканера. Шлях введення протеза визначається в цифровій формі, а потім компоненти каркаса проектується в спеціальних 3D-редакторах стоматологами або лаборантами. Нарешті, металеві каркаси друкуються на 3D-принтері [21].

Ye H. з співавт. провели дослідження, в якому каркаси частково знімніх протезів були розроблені и віготовлені безпосередно з Використання технології Швидкого прототипування (БП) и селективного лазерного наплавлення (СЛН), и Прийшли до висновка, что каркаси (БП / СЛН) могут ВІДПОВІДАТИ клінічнім Вимоги з задовільною ретенцией и стабільністю и без небажаним обертальніх моментів. Хоча середній розрив між точкою окклюзионного спокою і відповідною точкою спокою каркасів БП / СЛН був трохи більше, ніж у каркасів традиційного лиття (P <0,05), він був прийнятним для клінічного застосування. Каркаси часткових знімних протезів можуть бути розроблені і виготовлені безпосередньо з використанням цифрових технологій з прийнятними результатами в клінічному застосуванні [22].

Схожі результати спостерігалися і в дослідженнях Liu YF з співавт. про каркасах з титанового сплаву. Загальна середня відхилення каркаса з титанового сплаву, виготовленого за технологією СЛН, становило 0,089 ± 0,076 мм, среднеквадратическая помилка становила 0,103 мм. В каркасах не було виявлено видимих ​​пір, тріщин та інших внутрішніх дефектів. Каркас повністю підходить до гіпсової моделі [23]. Варто відзначити, що точність адитивної техніки залежить від товщини шару і ширини отверждающей променя. Чим тонше шари і більш вузький промінь, тим точніше кінцевий продукт. Однак збільшення кількості шарів і зменшення діаметра променя буде експоненціально збільшувати час виготовлення. Менші розміри частинок, велика щільність порошку, більш висока інтенсивність лазера, зменшена швидкість сканування і менша товщина шару сприятимуть збільшенню щільності продукту. Однак це слід зіставити з потенційним ризиком підвищеної похибки вимірювань, так як велика потужність лазера і більш низька швидкість сканування можуть привести до великих спотворень [18].

Ще однією перевагою цифрового типу виробництва в стоматології є можливість отримання цифрового відбитка, що також дозволяє значно скоротити час перебування пацієнта на прийомі і загальну трудомісткість процесу [24; 25]. Зняття відбитків є критичним кроком у виготовленні знімного зубного протеза. Описана методика отримання відбитків за допомогою автоматизованого проектування та комп'ютерного аналізу цифрового тривимірного відбитка порожнини рота [24; 26]. Інтраоральний сканер використовується для сканування твердих і м'яких тканин для створення Стереолітографіческая файлу, який згодом імпортується в комп'ютерну програму для цифрового / віртуального проектування знімного протезу зубів [27]. Особливо дана технологія буде корисна в роботі з пацієнтами з утрудненим відкриванням рота [25; 28]. Також ця методика показана для пацієнтів з підвищеним блювотним рефлексом; вона виявилася більш зручною альтернативою для пацієнта і більш точним методом, що дозволяє клініцисту фіксувати деталі твердого та м'якого піднебіння для виготовлення знімних протезів [29]. Самі пацієнти віддають перевагу скануванню порожнини рота, ніж звичайним методом зняття відбитків, якщо у них є можливість вибирати, і сприймають вони тривалий внутрішньоротове сканування більш позитивно, ніж традиційний спосіб отримання відбитків, з використанням відбиткових мас [25].

Wu J. з співавт. продемонстрували з'єднання методик інтраоральний цифрового відбитка з комп'ютерним прототіпірованії і 3D-печаткою каркаса часткового знімного протезу. На відміну від традиційного методу, ця інтеграційна система має потенціал для розробки індивідуального стоматологічного протеза, так як практично повністю автоматизує процес виготовлення кінцевої конструкції і скорочує використання витратних стоматологічних матеріалів [28].

На закінчення варто відзначити, що цифрові технології мають ряд незаперечних переваг у порівнянні з традиційними методами ортопедичної стоматології. Але, на жаль, цифрові технології поки вельми повільно впроваджуються в стоматологічну практику. Пов'язано це насамперед з високою вартістю обладнання та в деяких випадках з консервативними поглядами самих стоматологів і недовірою до комп'ютерних технологій. Однак поступове поява нових гравців на ринку з розвитком 3D-технологій в стоматологічній науці і, як наслідок, збільшення пропозиції повинні збільшити доступність даних технологій і обладнання. Виходячи з цього очікується, що в майбутньому неминуче повсюдне використання цифрових технологій в стоматологічній практиці, і у виготовленні знімних протезів зокрема.

бібліографічна ПОСИЛАННЯ

Аствацатрян Л.Е., Гажва С.І. СУЧАСНІ АСПЕКТИ ВИКОРИСТАННЯ 3D-ТЕХНОЛОГІЙ У виготовлення знімних зубних протезів // Сучасні проблеми науки та освіти. - 2017. - № 5 .;
URL: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=27071 (дата звернення: 16.06.2019).

Пропонуємо вашій увазі журнали, что видають у видавництві «Академія природознавства»

(Високий імпакт-фактор РИНЦ, тематика журналів охоплює всі наукові напрямки)