چاپ سه‌بعدی در دندان‌پزشکی

سرمقاله

چاپ سه‌بعدی در دندانپزشکی
نویسندگان: سرینیواسا پراساد، نورا عبدالکادر، جی. سوجاتا، تیرومال راج* و شانکارگودا پاتیل

1. کالج و بیمارستان دندانپزشکی مینکاشی آمال، چنای، تامیل نادو، هند

2. دندانپزشک خصوصی، کلینیک آل اسمایلز، چنای، تامیل نادو، هند

3. کالج و بیمارستان دندانپزشکی سری ونکاتسوارا، چنای، تامیل نادو، هند

4. گروه آسیب‌شناسی دهان و میکروبیولوژی، کالج دندانپزشکی سری ونکاتسوارا، چنای، هند

5. گروه جراحی فک و صورت و علوم تشخیصی، کالج دندانپزشکی دانشگاه جازان، عربستان سعودی
   *نویسنده مسئول: thirumalraj666@gmail.com

«تکنیک‌های سنتی ساخت کاهشی مانند فرز، به‌طور ذاتی منجر به اتلاف زیاد مواد می‌شوند. این مشکل می‌تواند با به‌کارگیری این روش‌ها همراه با ساخت افزایشی به حداقل برسد. در میان تمام روش‌های دیجیتال موجود برای این منظور، چاپ سه‌بعدی به وضوح برتری دارد.»

نسخه اولیه: 9 مه 2018؛ پذیرفته‌شده: 11 مه 2018؛ انتشار آنلاین: 14 اوت 2018

مقدمه

چاپ سه‌بعدی (3DP) که به عنوان ساخت افزایشی نیز شناخته می‌شود، پیشگام در دندانپزشکی دیجیتال امروزی است. اگرچه این فناوری در دهه ۱۹۸۰ معرفی شد، اما تنها در دهه اخیر و با ورود روش‌های تولید چابک به مرحله اصلی رسید. در سال ۱۹۸۳، چارلز هال برای نخستین‌بار یک شیء سه‌بعدی با چاپگر سه‌بعدی چاپ کرد.

در این روش، اشیاء جامد سه‌بعدی از فایل دیجیتال STL (زبان مثلث‌بندی استاندارد) ساخته می‌شوند که شامل داده‌هایی برای اتصال، چسباندن، پخت یا پلیمریزاسیون مواد است.

طبق چرخه هایپ گارتنر ۲۰۱۷، چاپ سه‌بعدی به دلیل توانایی بالای شخصی‌سازی، به سرعت در حال نفوذ به دندانپزشکی است.

کاربردها

کاربردهای آن شامل مدل‌سازی پزشکی، ساخت راهنماهای جراحی، پروتزهای دندانی، ترمیمی، ارتودنسی، ایمپلنتولوژی و تولید ابزار است. رشد فناوری‌های تصویربرداری مانند سی‌تی اسکن در گسترش این کاربردها نقش داشته‌اند.

چاپ اندام‌ها با استفاده از سلول‌ها و مواد زیستی، امکان تولید ساختارهایی مشابه بافت زنده را فراهم می‌کند که می‌تواند کمبود اهداکنندگان اندام را کاهش دهد. همچنین امکان تولید داروهای شخصی‌سازی‌شده مانند قرص‌های چندلایه، میکروکپسول‌ها و سیستم‌های پیشرفته رهایش دارو را فراهم می‌سازد.

ایمپلنت‌های تیتانیومی متخلخل را نیز می‌توان با دقت بالا به کمک چاپگرهای سه‌بعدی ساخت. به عنوان مثال، سیستم Invisalign در ارتودنسی دیجیتال از چاپ سه‌بعدی برای ساخت الاینرها استفاده می‌کند که به تدریج دندان‌ها را تنظیم می‌کنند.

سایر کاربردها: ساخت روکش‌ها، چارچوب‌های پروتزهای متحرک، ابزار جراحی، ایمپلنت‌های فک و صورت، آنتروپولوژی قانونی، و مدل‌های شبیه‌سازی آموزشی.

مراحل تکنیک

1. جمع‌آوری داده‌ها: تصاویر حاصل از سی‌تی اسکن یا MRI

2. پردازش: تبدیل تصاویر به مدل CAD

3. ساخت: چاپ لایه به لایه با هد چاپگر در صفحه XY و سپس حرکت در محور Z

مواد مورد استفاده شامل ABS، رزین اپوکسی، PLA، نایلون، فلزات (نقره، فولاد، تیتانیوم)، فتوپلیمر، موم و پلی‌کربنات هستند.

فناوری‌های چاپ سه‌بعدی

• استریولیتوگرافی، جت‌فتوپلیمر و پردازش نور دیجیتال: استفاده از رزین نوری و نور

• چسب پودری: استفاده از آب و پودر، ارزان ولی با کیفیت پایین

• زینترینگ لیزری انتخابی و ذوب با پرتو الکترونی: مناسب برای فلزات، اما گران و خطرناک

• مدل‌سازی رسوب ذوبی (FDM): استفاده از رشته‌های ترموپلاستیک؛ ارزان و رایج در چاپگرهای خانگی

مزایا

• کاهش ضایعات مواد نسبت به روش‌های سنتی کاهشی

• انعطاف‌پذیری بالا، راندمان و استفاده بهینه از مواد

معایب

• زمان‌بر بودن مراحل پس‌فرآوری

• هزینه بالا

• اثر پلکانی (staircase effect)

• نیاز به مواد پشتیبان که جداسازی آن دشوار است

• عدم امکان چاپ مناسب سرامیک‌ها به دلیل تخلخل زیاد

نتیجه‌گیری

چاپ سه‌بعدی، دندانپزشکی دیجیتال را متحول کرده و زمینه‌هایی چون تشخیص، درمان و آموزش را تحت تأثیر قرار داده است. تحقیقات پرشتاب در این حوزه نویدبخش آینده‌ای روشن در این صنعت هستند.