3D‑печать в стоматологии: сложные задачи – по зубам

Что такое цифровая стоматология | Динамика рынка стоматологической 3D‑печати | Преимущества 3D‑печати | Аддитивные технологии, материалы и оборудование | Сколько стоят стоматологические 3D‑принтеры | Рентабельность инвестиций в 3D‑печать

3D‑технологии уже стали привычной и неотъемлемой частью работы стоматологических клиник и лабораторий, а также образовательных и исследовательских организаций по всему миру. Все направления медицины, в том числе стоматология, получили громадное преимущество, которое дает аддитивное производство, – возможность быстро моделировать и изготавливать сложные изделия с учетом индивидуальных особенностей пациентов.

Сфера применения 3D‑принтеров в стоматологии охватывает ортодонтию, ортопедию и хирургию, а спектр изготавливаемых изделий варьируется от восковых мастер-моделей, фотополимерных элайнеров и временных коронок до металлических имплантатов и протезов.

Благодаря 3D‑технологиям дантисты могут лечить пациентов не только быстрее, но и качественнее. Возможности лечения и реставрации значительно упрощаются и улучшаются, многие процедуры становятся менее трудоемкими и дискомфортными, а инвазивные методы в некоторых случаях удается избежать.

Как 3D‑печать применяется в этом направлении медицины на практике? Какие технологии и оборудование можно внедрить и какие задачи решать? Какова экономическая выгода для вашего бизнеса? Разбираемся с этими и другими вопросами и рекомендуем конкретные решения.

Закажите консультацию 3D-экспертов

Что такое цифровая стоматология

В стоматологии, как и в любой другой отрасли, 3D‑печать является частью комплексной системы, включающей различные процессы и технологии. В широкий спектр решений, которые объединяет понятие «цифровая стоматология», входят интраоральные сканеры, цифровая визуализация, CAD/CAM‑системы, специализированное ПО для проектирования, станки с ЧПУ и другие инструменты. Одним словом, это полноценная экосистема, которая позволяет вывести зубоврачебную практику, исследования и обучение на качественно новый уровень.

Аддитивные методы не призваны полностью заменить традиционные – их можно успешно комбинировать и даже решать одни и те же задачи, выбирая более подходящий способ. Допустим, изделие, которое обычно изготавливается на станке, в случае особой срочности можно напечатать на принтере прямо в клинике или у поставщика 3D‑услуг.

Посмотрим, к примеру, из чего состоит процесс создания зубного протеза средствами цифровых технологий.

1. Получение цифровой модели ротовой полости с помощью интраорального сканера, МРТ или КТ.

2. Импорт данных в специализированное ПО 3D‑моделирования и их обработка.

3. 3D‑печать выжигаемой модели протеза из фотополимера или выплавляемой модели из воска.

4. Изготовление протеза субтрактивным методом по напечатанной модели.

Альтернатива двум последним пунктам – 3D‑печать конечного изделия из металла.

Динамика рынка стоматологической 3D‑печати

Отрасль переживает бурный рост, обусловленный увеличением спроса на персонализированные и эстетически привлекательные решения. Согласно исследованию компании MarketsandMarkets, в 2023 году мировой рынок стоматологической 3D‑печати по объему выручки оценивается в 3,0 млрд долларов США и достигнет $6,7 млрд в 2028 г. Темпы роста за этот период составят 17,5%. 

Столь благоприятные перспективы рынка можно объяснить такими факторами, как совершенствование материалов и оборудования для стоматологии, появление все более доступных решений, увеличение реальных доходов и рост информированности населения о гигиене полости рта.

Рост рынка аддитивного производства в сфере стоматологии © MarketsandMarkets

Преимущества 3D‑печати для стоматологов

1. Высокая точность моделирования и производства изделий и приспособлений с учетом мельчайших анатомических особенностей пациентов.

2. Большой выбор материалов с отличными характеристиками.

3. Сокращение сроков производства, расходов и трудозатрат благодаря высокой производительности.

4. Исключение ошибок ручного труда – за счет автоматизации процесса роль человеческого фактора сведена к минимуму.

5. Возможность создания множества моделей за одну сессию печати. Прежде чем получить точную и удобную для пациента модель, можно вносить изменения в CAD‑файл и выполнять необходимое число итераций 3D‑печати.

6. 3D‑модели сохраняются в цифровом архиве: их можно корректировать и повторно печатать без необходимости каждый раз выполнять сканирование. Также стоматологи могут делиться цифровыми данными с коллегами по всему миру.

7. Печать прямо в клинике или лаборатории. Нет необходимости в отдельном помещении – многие принтеры имеют настольное исполнение или достаточно компактны для размещения в обычном офисе (исключение составляют SLM‑установки, к которым предъявляются особые требования).

Общий итог применения цифровых технологий в стоматологии – повышение качества лечения, снижение рисков для пациентов, сокращение продолжительности операций.

Согласно исследованию, при создании однокомпонентных коронок с опорой на имплантат с помощью цифрового технологического процесса затраты снижаются на 52‑60%

Аддитивные технологии, материалы и оборудование

В зубоврачебной практике используются разные технологии 3D‑печати, но мы остановимся на трех самых распространенных – основанных на использовании фотополимерных смол, воска и металлических порошков.

Материалы для стоматологической 3D‑печати отличаются от тех, которые обычно применяются в промышленном аддитивном производстве: разработаны специальные смолы и металлы, обеспечивающие биосовместимость, эластичность, безопасность и эстетическую привлекательность. Врачи могут выбрать материал для конкретного случая из широкого ассортимента – именно тот, который, по их мнению, подходит лучше всего.  

Фотополимеры: от наглядных моделей до мостов и коронок

Главное преимущество фотополимерных 3D‑принтеров – быстрое и высокоточное изготовление сложных прототипов и функциональных изделий из материалов с многообразными физико-механическими свойствами. В зависимости от поставленной задачи, вы можете получить модели, которые будут эластичными или жесткими, матовыми или прозрачными, термостойкими, биосовместимыми и т.п. Напечатанные изделия, прошедшие несложную постобработку, имеют идеально гладкую поверхность и отличаются высокой прочностью.

LCD‑принтеры Wiiboox с разрешением до 8К обеспечивают точную печать с передачей мельчайших деталей

3D‑печать фотополимерами основана на стереолитографии. Эта технология подразделяется на три процесса (SLA, DLP, LCD), каждый из которых имеет свои особенности. Общее у них – использование жидкой фотополимерной смолы, послойно отверждаемой в процессе построения. Толщина напечатанного слоя составляет от 0,03 до 0,1 мм.

В технологии SLA засветка слоев выполняется лазером, в DLP используется проектор, а в LCD – ЖК‑экран. В последних двух случаях объекты печатаются быстрее, так как целые слои создаются одновременно (а в SLA требуется ручное отслеживание размеров каждого слоя с помощью лазера). Однако лазерные стереолитографические машины обеспечивают лучшее качество и надежность, возможность печати более крупногабаритных объектов и стоят дороже. DLP‑решения, в свою очередь, позиционируются как более профессиональные в сравнении с LCD.

DLP‑принтер Rayshape – компактное и производительное решение, идеально подходящее для стоматологической лаборатории

Что можно напечатать из фотополимеров:

• временные мосты и коронки;

• прозрачные элайнеры, ретейнеры, каппы;

• окклюзионные шины (сплинты);

• выжигаемые мастер-модели (челюстей, разборных конструкций и т.д.);

• модели десен;

• модели для непрямой постановки брекет-систем;

• наглядные модели любых приспособлений для демонстрации и валидации;

• хирургические шаблоны.

Модель зубного протеза из прозрачного фотополимера Clara A компании ProtoFab

Рекомендуемые фотополимерные 3D‑принтеры

• LCD: Wiiboox Light 280S | Wiiboox Light 380

• DLP: Rayshape Shape 1+ и Shape 1+ HD
  

• SLA: ProtoFab SLA100 DLP | ProtoFab SLA200 DLP

Выплавляемые восковые модели

Воск – экологически безопасный растворимый материал, широко используемый при производстве изделий методом литья по выплавляемым моделям. В аддитивном производстве за создание восковок отвечает технология многоструйного моделирования (MJP). Восковые 3D‑принтеры обеспечивают высокую производительность и просты в эксплуатации.

Восковой материал хорошо выплавляется при температуре от 60 °С, благодаря чему напечатанные мастер-модели обладают высоким качеством поверхности, максимальной степенью детализации и исключительной точностью (толщина стоя достигает 16 микрон).

Что можно напечатать из воска:

• выплавляемые восковые модели для литья протезов и других стоматологических изделий.

Рекомендуемые MJP‑принтеры

• FlashForge WaxJet 400/410

Прямое производство металлических имплантатов и протезов

3D‑печать металлами (SLM‑технология) получила широкое распространение в стоматологии, открыв беспрецедентные возможности для изготовления сложных индивидуальных зубных протезов, имплантатов, ортодонтических аппаратов и хирургических шаблонов. Используя 3D‑принтер по металлу, дантисты могут преодолеть ограничения традиционных методов изготовления и добиться идеальной точности исполнения и комфорта для пациента.

Примеры SLM‑печати для стоматологии на установках HBD

Что можно напечатать из металлов

• Зубные имплантаты. Металлическая 3D‑печать позволяет изготавливать имплантаты индивидуальной конструкции, идеально соответствующие анатомическим особенностям пациента. Результат – улучшение остеоинтеграции, сокращение времени лечения и повышение удовлетворенности пациента.

• Коронки и мостовидные протезы. Могут быть изготовлены с высокой точностью из биосовместимых металлических сплавов (кобальт-хром, титан Grade 1 или Ti6Al4), гарантирующих превосходную прочность, долговечность и эстетические качества.

• Индивидуальные ортодонтические брекеты и элайнеры. Изготовление этих приспособлений с помощью 3D‑печати металлом способствует более эффективному и аккуратному лечению.

• Хирургические шаблоны, напечатанные из металлических сплавов, обеспечивают точную установку, помогают сократить время операции и снизить риск ошибок при проведении сложных операций.

Мост, напечатанный на SLM‑установке российского производителя 3DLAM. Такие решения могут существенно расширить возможности любой лаборатории или клиники

Рекомендуемые SLM‑принтеры

HBD 150D | HBD 200 | 3DLAM Mini | 3DLAM Mid

Сколько стоят стоматологические 3D-принтеры

Цены варьируются от нескольких тысяч долларов за настольный LCD‑принтер до десятков, а то и сотен тысяч долларов за более сложные, в том числе крупноформатные, системы профессионального или промышленного уровня (SLA, SLM). На стоимость влияет сложность технологических решений и качество компонентов, размер камеры построения, параметры точности печати и повторяемости, комплектация оборудования (например, количество лазеров в SLA- и SLM‑системах).

Помимо принтера вам может потребоваться программное обеспечение для подготовки моделей к 3D‑печати. Мы поможем подобрать готовое решение исходя из ваших требований к качеству, точности, объемам производства, бюджету и т.д., а также рассчитаем рентабельность аддитивного производства.

Рентабельность инвестиций в 3D‑печать

Учитывая жесткую конкуренцию на рынке стоматологических услуг и растущие требования пациентов к их качеству, найти баланс между удовлетворенностью клиента и прибылью становится все более сложной задачей.

Цифровые технологии упрощают и автоматизируют рабочий процесс, открывают возможность массовой кастомизации, уменьшают трудозатраты, снижают вероятность ошибок – и все это приводит к экономии времени и средств. Стоимость 3D‑оборудования и материалов (как правило, высокая) компенсируется оптимизацией процессов и затрат в ближайшей перспективе. В выгоде оказывается не только бизнес, но и собственно стоматолог, и его пациенты. Более того, поскольку отпадает необходимость в использовании неудобных слепков и сокращается число визитов к врачу, впечатления клиентов и репутация клиники только улучшаются.

Так, исследование, проведенное в двух разных университетах, показало, что изготовление однокомпонентных коронок с опорой на зуб с использованием цифровых технологий привело к снижению стоимости на 25‑40% по сравнению с традиционными методами. Согласно тому же исследованию, при создании однокомпонентных коронок с опорой на имплантат с помощью цифрового технологического процесса затраты снижаются на 52‑60%. И еще немного статистики: Университет штата Иллинойс установил, что рентабельность единичных реставраций с опорой на зуб с использованием классических и цифровых технологий составляет 9% и 45% соответственно (данные Института цифровой стоматологии – Institute of Digital Dentistry).

Итак, по сравнению с классическими методами цифровая стоматология, несомненно, – лучший способ экономии средств, увеличения доходов, роста конкурентоспособности и перспектив вашей практики.

Уверены, что у дантистов, выбравших 3D‑решения от iQB Technologies, будет меньше головной боли, а у их пациентов – зубной!

Статья опубликована 29.09.2023 , обновлена 31.01.2024