Skip to main content

3D tiskane stelitne konstrucije so neprimerne v dentalni medicini!

Povzetek 

Ta prispevek izpostavlja velike klinične probleme v dentalni medicini, ki so vzročno povezani z uvedbe 3D tiskanih stelitnih konstrukcij (v nadaljevanju - 3DTK). 3DTK konstrukcije so zaradi mehanskih lastnosti sintranih kovin, poroznosti, notranjih napetosti in pomanjkanja dolgotrajnih kliničnih rezultatov, neprimerne za uporabo v dentalni medicini.

S prispevkom želim opozoriti vse kolege, naj ponovno ocenijo laboratorijske postopke izdelave kovinskih konstrukcij in zaradi slabših mehanskih lastnosti sintranih 3DTK, pomanjkanja študij o dolgotrajni klinični uporabnosti in nedorečenih postopkov postprocesiranja (toplotne obdelave), opustijo tehniko 3DTK  stelitnih zlitin. Ulite monolitne konstrukcije predstavljajo standard, ki ga ni moč zamenjati z novo tehnologijo zgolj zaradi stroškovne učinkovitosti.

S prispevkom izpostavljam pomen celostnega vpogleda v nove tehnike, ki so posredno in neposredno povezane z delom v dentalni medicini. 

Uvajanje novih tehnologij zahteva kritično presojo zdravnika, upoštevanje na dokazih podprte medicine (evidence based medicine) in poznavanje področji, ki še do pred kratkim sploh niso bila v domeni medicine. 

Nekritično sprejemanje rešitev, ki temelji na tržno usmerjeni medicini (marketing based medicine) ima lahko velike posledice za paciente. Ta članek izpostavlja nekritično uporabo tehnike 3DTK v dentalni medicini.

 

3D tiskanje je v izjemnem vzponu in razvoju, vendar so uporabne izvedbe zgolj eksperimentalne!

3D tiskanje je v zadnjih letih tehnologija, ki ima izjemen razvojni in uporabni potencial (Nature).  V zadnjih dveh letih se je na področju uporabnih materialov in uporabe 3D tiskalnikov izjemno povečala tudi zanimanje za uporabo  tehnike v izdelavi stelitnih ogrodji v dentalni medicini (3D tiskane konstrukcije - 3DTK). 

Ta pojav sovpada s splošnim zanimanjem za uporabo 3D tiskanih zlitin v vseh industrijah, kjer uporabljajo kompleksne ulite konstrukcije iz kovin.

Prikaz 3D tiskanih konstrukcij (3DTK) podjetja EOS Gmbh

 

Zakaj se sploh uporablja 3DTK namesto klasičnih ulitih konstrukcij?

V zadnjih letih smo v Sloveniji doživeli pravi razmah uporabe tehnike 3D tiskanih stelitnih konstrukcij. Zobotehnični laboratoriji so skoraj brez izjeme zamenjali tehniko ulitih kovinskih konstrukcij (UKK) s tehniko 3D tiskanih konstrukcij (3DTK). Izjemna razširjenost uporabe te tehnike je posledica cenovne učinkovitosti. Cena 3DTK na prevleko je za 70% manjša kot pri tehniki ulivanja!

Cena 3DTK/prevleko

Cena ulite konstrukcije (UKK) prevleko

7 EUR

20 EUR

Primerjava cene 3D tiskane konstrukcije na prevleko in ulite konstrucije na prevleko

V primerjavi s tehniko izdelave UKK je postopek krajši in cenejši. Večji zobotehnični laboratoriji so imeli pred uvedbo 3DTK zaposlene zobotehnike, ki so bili posebej specializirani za izdelavo UKK. Zaradi izjemne stroškovne učinkovitosti 3DTK, pa so nekateri zobotehnični laboratoriji celo zmanjšali število zaposlenih zobotehnikov.

 

Kakšen je postopek izdelave 3DTK?

V tabeli so primerjalno opisani postopki 3D tiskane in ulite konstrukcije. Iz analize postopkov je razvidno, da je 3DTK stroškovno in časovno bolj učinkovita od UKK. Vendar to še zdaleč ne pomeni, da je tudi bolj kvalitetna.

 

Ulita kovinska konstrukcija (UKK)

3D tiskana konstrukcija (3DTK)

material

Stelitne Co-Cr zlitine (npr. Wirobond C, I-Bond NF)

Stelitni kovinski prah (Mediloy M-Co)

*nezanesljiv podatek

1

Ulivanje mavčnega modela

2

Prilagajanje mavčnega modela (rezanje, obdelava)

3

Prilagajanje krnov

*opcijsko - v primeru anomalij na odtisu

4

Aplikacija distančenga laka na krn

3D skeniranje (CAD - Computer Aided Design in pošiljanje datoteke v 3D print laboratorij (CAM - Computer Aided Manufacturing)

5

Izolacija krnov proti sprijemanju voska z cementom

 

6

Izdelava voščene konstrukcije

7

Izdelava ulivnih kanalov na vošč

8

Prenos v kiveto za ulivanje

9

Kivetiranje voščenega modela v vložno maso

10

Ulivanje konstrukcije v peči

11

Razbijanje vložne mase

12

Groba obdelava ulite konstrukcije (odstranjevanje ulivnih kanalov, prilagajanje ulite konstrukcije na model)

13

Fina obdelava 

14

Peskanje

 

Zakaj 3D konstrukcije niso  uporabne v dentalni medicini? 

Osnovni princip izdelave 3DTK (additive manufacturing) je lasersko varjenje kovinskega prahu. Zaradi tehnike laserskega varjenja kovinskega praha se med postopkom ustvarjajo nepravilnosti kot so povečana poroznost in notranje napetost, ki vplivajo na stabilnost in trajnost konstrukcije (prikaz). Zaradi omejenih težav so potrebne dodatne tehnike toplotne obdelave 3DTK (post-processing heat treatment). 

3DTK zaradi drugačnih mehanskih lastnosti nimajo trajnostne in prožnostne vzdržljivosti v primerjavi z ulitimi konstrukcijami (prikaz).  3DTK so v fazi razvoja in preizkušanja v celotni industriji.

Zaradi lastnosti sintranih konstrukcij, poroznosti, omejitev pri različnih tehnikah laserskem varjenju, izgube elastičnosti so 3DTK trenutno neprimerne za uporabo v dentalni medicini.  

Čeprav so 3DTK cenovno zelo ugodne, ne obstaja nobenih dokazov, da dosegajo kvaliteto ulitim kovinskim konstrukcijam. Ravno obratno. Dosedanje raziskave kažejo, da bo potrebnega še kar nekaj razvoja in preizkušanja, da bo 3DTK primerna za uporabo v dentalni medicini.

Zaenkrat še ne obstaja nobenih dolgoročnih kliničnih podatkov o uspešnosti in obstojnosti 3DTK. (članek). 

 

Kako v ambulanti ločiš 3DTK od ulite kovinske konstrukcije (UKK)?

Ne moreš. Vizualno razlikovanje je praktično nemogoče. Včasih na UKK zobotehniki pustijo sled stika z ulivnim kanalom. Večinoma pa so ogrodja spolirana in speskana, tako da ni nobene možnosti razločevanja.

Zaradi tega dejstva so zobotehniki zamenjali UKK s 3DTK, pri tem pa zobozdravniki pogosto sploh niso bili obveščeni. Tudi če zobozdravnik vztraja na izdelavi UKK, vse temelji na zaupanju med zobotehničnim laboratorijem in ambulanto. V primeru, da je zobotehnični laboratorij preobremenjen z delom, se pogosto zgodi, da laboratorij v časovni stiski izdelajo 3DTK namesto UKK. Pri tem pa zobozdravnik sploh ni obveščen. 

Prav tako ni sledljivosti materialov (glej tabelo postopka). 3DTK se pogosto odvijajo v dislociranih enotah, tudi izven Slovenije. Komunikacija med zobotehničnimi laboratoriji je pomankljiva. Prav tako sledljivosti uporabljenih materialov in postopkov postprocesiranja oz. toplotne obdelave kovine v dislociranem zobotehničnem laboratoriju. 

Po poizvedovanju sem dobil informacijo, da se večina 3DTK toplotno obdeluje (če sploh se??) na 900 °C, kar po nobenih teoretičnih kriterijih ne zadošča homogeniziranju 3DTK. Raziskave kažejo, da tudi toplotna obdelava za šest ur na 1050 °C ne odpravi mehanskih nepravilnosti. Toplotna obdelava eno uro na 1150 °C homogenizira tiskano stelitno konstrukcijo, vendar to še ne pomeni, da taka konstrukcija dosega ali celo presega stabilnost in vzdržljivosti ulite stelitne konstrukcije. Na tem področju tudi ni še dolgoročnih kliničnih raziskav (članek), ki bi omogočile varno in zanesljivo uporabo tehnike 3DTK v dentalni medicini.

Ob teh dejstvih pa je skoraj nepredstavljivo, da v Sloveniji zobotehnični laboratoriji množično uporabljajo tehniko 3DTK za izdelavo stelitnih prevlek in ogrodji.

 

Kakšne so klinične posledice 3DTK na pacientih?

Posledice slabih mehanskih lastnosti (poroznost, mikropoke, neprožnosti…) se najhitreje izrazijo pri totalnih fiksnih protetičnih konstrukcijah. Še posebej v primeru izdelave mostičkov po konceptu SDA (Short Dental Arch). Pacienti že kmalu po vstavitvi mostička anamnestično opisujejo nespecifične težave. Imajo občutek, kot da se jim ob zagrizu nekaj premakne. Prav tako tožijo o bolečinah, na posameznih zobeh, ki se počasi stopnjujejo.

Klinični pregled ne pokaže nobenih posebnosti. Perkutorno zobje večinoma niso občutljivi. Na ugriz čutijo napetost. Rtg slika je dokaj neznačilna. Začetni rentgenski posnetki ne kažejo posebnosti.

Primer rtg diagnostike. Pacient ima nedefinirano bolečino ob zagrizu le nekaj mesec po vstaviti. 3DTK.

Diagnostika notranjih razpok in zlomov v sami konstrukciji je izjemno težavna. Pogosto pacient prihaja zaporedoma več tednov v ambulanto, preden se odkrije vzrok. Ponavadi šele oteklina razkrije vso razsežnost notranjih pok in zlomov. Rtg diagnostika pokaže vertikalne frakture zob na endodontsko pozdravljenih zobeh z oskrbljenimi mostički. 

Prikaz vertikalno frakturiranih zob 3 - 12 mesecev po vstavitvi. Prikazana primera  sta prva dokumentirani primera vertikalnih zlomov po zelo kratkem času (obdobje 3-12 mesec) po vstavitve konstrukcije v ambulanti OZ v zadnji 10 letih. Konstrukciji sta izdelani s tehniko 3DTK. Pred vstavitvijo končne konstrukcije sta pacienta v naši ambulanti skoraj letno dni brez težav nosila začasni akrilatni most.

 

Kaj se dogaja na vitalnih zobeh?

Zaradi rigidne sintrane konstrukcije in posledičnega pomanjkanja prožnosti, prihaja do izjemnih obremenitev na živih zobeh v nivoju kostnega roba (prehoda korenine v alveolo). Posledica so horizontalne frakture vitalnih zob. 

Preobčutljivost zoba se v nekaj mesecih stopnjuje. Perkutorno zob večinoma ni občutljiv. Pacient pred končnim posegom, trepanacijo zoba skozi prevleko, toži o konstantnih bolečinah. Zdravljenje takih zob je večinoma dolgotrajno. Zaradi horizontalne poke v nivoju kostne roba, prihajajo do kontinuiranega vdora patogenov v koreninski kanal. Potrebna je popolna demontaža prevleke, v nasprotnem primeru korenino ni možno pozdraviti.

 

Trenutek resnice ali kako lahko v ambulanti ugotoviš, da imaš izdelano 3DTK?

Kot že opisano ne moreš ugotoviti ali je tehnik izdelal UKK ali 3DTK. 

Ali je bila konstrukcija ulita ali 3D sprintana lahko ugotovimo šele pri demontaži. Takrat je velikokrat že prepozno in so nosilci nepovratno poškodovani. Večinoma je potreben popolnoma nov načrt protetične oskrbe.

Kovina 3DTK se pri demontaži obnaša popolnoma drugače. Ker ni nobene upogibne prožnosti je prerezano kovino na bukalni strani praktično nemogoče odvojiti od prevleke s pomočjo navora. Kovina se pri demontaži lomi in je krhka. Konstrukcija je potrebno razrezati na čimveč mestih, pri tem pa se mora terapevt izogibati navornim silam. Navorne sile pri demontaži še dodatno poškodujejo krne. Posledica uporabe navorne sile so dodatni horizontalni zlomi na vitalnih zobeh.

Pri demontaži mostičkov se sintrana konstrukcija lomi po mikropokah, ki so ustvarjeni med postopkom 3DTK (rdeča puščica). Demontaža prevleke ali mostička v enem kosu ni mogoča! Vsi horizontalni frakturirani nosilci so bili po 5 mesecih po vstavitvi avitalni (pred vstavitvijo vitalni) s prisotnimi horizontalnimi pokami. Zob oskrbljen z zatičkom je imel vertikalno frakturo.

 

Na sliki je prikazan horizontalni prelom in odlom konstrukcije izdelane s tehniko 3DTK. Pacient je pred tem imel že predhodno trepaniran zob, ki ga zaradi horizontalne poke pod konstrukcijo nismo uspeli pozdraviti. Avitalen zob s horizontalno poko je bil tudi sosednji zob (trenutno še v prevleki). Potrebna je bila popolna demontaža konstrukcije.

 

Kako prepoznati UKK?

Zaradi vseh navedenih razlogov je terapevt lahko prepričan, da je dobil ulito konstrukcijo samo z neposrednim dokazom (fotografijo) pred fino obdelavo konstrukcije (glej tabelo postopka). Potreben je dogovor s tehnikom. Tehnik konstrukcijo fotografira in pošlje v ambulanto. Na fotografiji morajo biti razvidni ulivni kanali in pravilno označen pripadajoč delovni model.

 

Oznake (zelena puščica) in ulivni kanali (rdeča puščica) nedvoumno prikazujejo ulito kovinsko konstrukcijo. V dokumentaciji mora biti priložena tudi vrsta material.

 

Zaključek

Namen tega prispevka je tudi spodbuditi raziskovalce k interdisciplinarnim študijam tega aktualnega problema Zaradi nekritične uporabe novih in klinično nepreizkušenih tehnologij bo potrebno vzpostaviti tudi priporočila zbornice pri uporabi novih tehnologij v dentalni medicini.

Viri:

  1. 3D printing gets bigger, faster and stronger, Nature, Februar 2020
  2. Sintranje, Wikipedia
  3. The Material Science of Metal 3D Printing, Real engineering
  4. Review of the Applications of Additive Manufacturing Technologies Used to Fabricate Metals in Implant Dentistry, ACP, Junij 2020
  5. Challenges of Co–Cr Alloy Additive Manufacturing Methods in Dentistry—The Current State of Knowledge (Systematic Review), Materials, Avgust 2020
  6. red. prof. dr. Srečko Glodež, univ. dipl. inž. str., Univerza v Mariboru
  7. Dr. Ciril Zevnik, dipl. inž. metalurgije
  8. Dokumentacija Ordinacije Zevnik

 

Datum zapisa