DT News - Vietnam - Các nhà nghiên cứu đưa ra hướng dẫn hữu ích về in 3D trong cấy ghép

Anisha Hall Hoppe, Dental Tribune Internation

T4. 4 Tháng 10 2023

save

XI’AN, Trung Quốc: Cấy ghép nha khoa không còn chỉ là mài răng nữa. Những bước nhảy vọt về công nghệ trong sản xuất bồi đắp đã đẩy nhanh cả tốc độ mà các bác sĩ nha khoa có thể cung cấp phương pháp điều trị cấy ghép cũng như mức độ họ có thể cá nhân hóa nó. Để giúp các bác sĩ lâm sàng theo kịp những tiến bộ nhanh chóng, một nhóm các nhà nghiên cứu từ Tây An đã công bố một đánh giá toàn diện về hiện trạng công nghệ sản xuất bồi đắp trong cấy ghép. Để thuận tiện cho độc giả trên toàn thế giới, chúng tôi đã tạo bản tóm tắt đánh giá của họ, bao gồm một số công nghệ mà họ đề cập đến.

Công nghệ in 3D thường được sử dụng trong cấy ghép

Không đi sâu vào nhiều ứng dụng tiềm năng, chẳng hạn như hướng dẫn phẫu thuật và lưới titan để tái tạo, chìa khóa đầu tiên là phải biết các nguyên tắc cơ bản của in 3D trong cấy ghép. Các nhà sản xuất trong lĩnh vực nha khoa cấy ghép chủ yếu sử dụng một trong bốn loại quy trình sản xuất bồi đắp chính. Hầu hết các bác sĩ lâm sàng sẽ nhận ra các từ viết tắt đề cập đến các công nghệ phụ của các loại này, vì các công ty in 3D sử dụng chúng để quảng cáo công nghệ cụ thể của họ.

Bốn loại hình tổng thể của sản xuất bồi đắp là quá trình polyme hóa quang hóa trong thùng (VPP), phản ứng tổng hợp bột (PBF), ép đùn vật liệu (MEX; còn được gọi là chế tạo dây tóc hợp nhất, FFF) và phun vật liệu. VPP sử dụng ánh sáng để làm cứng từng lớp nhựa lỏng thành hình dạng 3D mong muốn. PBF sử dụng nguồn nhiệt như tia laser hoặc chùm tia điện tử để nung chảy các vật liệu dạng bột, chẳng hạn như nhựa, kim loại, gốm và thủy tinh, từng lớp một để tạo thành vật thể 3D. MEX, có thể là phương pháp nổi tiếng nhất, đẩy vật liệu (thường là nhựa) thông qua một vòi được làm nóng, di chuyển xung quanh để lắng đọng từng lớp vật liệu theo thiết kế 3D. Phun vật liệu tạo ra các vật thể giống như máy in phun thông thường, nhưng thay vì mực, nó phun các vật liệu lỏng sẽ bị polyme hóa ngay lập tức bằng tia UV.

VPP bao gồm ba công nghệ phụ riêng biệt. Phương pháp đầu tiên là in li-tô lập thể (SLA), sử dụng tia UV cường độ cao để polyme hóa nhựa, truy tìm từng lớp của vật thể. Nó lý tưởng để tạo các đối tượng chi tiết và chính xác, nhưng có thể chậm hơn vì phải vẽ từng lớp. Xử lý ánh sáng kỹ thuật số (DLP) là phương pháp thứ hai. Không giống như SLA, polyme hóa nhựa từng chút một, DLP chiếu ánh sáng lên toàn bộ lớp của vật thể được in cùng một lúc, giúp quá trình này nhanh hơn. Tuy nhiên, DLP có thể không cung cấp nhiều chi tiết như SLA. Kỹ thuật thứ ba là Sản xuất giao diện chất lỏng liên tục (CLIP), phiên bản DLP nhanh hơn. Trong CLIP, vật thể được kéo ra khỏi thùng nhựa trong khi tia UV liên tục chiếu lên lớp tiếp theo. Lớp oxy ngăn không cho nhựa trùng hợp ở đáy thùng, cho phép in liên tục và sản xuất nhanh chóng.

PBF thường được sử dụng để tạo ra các bộ phận kim loại dùng trong nha khoa, ví dụ như bộ cấy titan và khung coban-crom, được chế tạo thông qua quá trình nấu chảy laser chọn lọc (SLM) hoặc thiêu kết laser chọn lọc (SLS). SLM làm tan chảy hoàn toàn bột (thường là kim loại) để tạo thành từng lớp của vật thể. Nó thường được sử dụng để tạo ra các bộ phận chắc chắn, dày đặc. Ngược lại, SLS không làm tan chảy hoàn toàn bột. Thay vào đó, nó làm nóng nó cho đến khi dính lại với nhau để tạo thành vật thể và SLS thường được sử dụng với bột nhựa hoặc gốm. Loại phụ thứ ba của sản xuất PBF là nấu chảy chùm tia điện tử (EBM), tương tự như SLM nhưng sử dụng chùm tia điện tử thay vì tia laser. Nó có ưu điểm là sử dụng năng lượng cao và mật độ năng lượng cao, phù hợp cho sản xuất cấy ghép.

Về công nghệ MEX, nhiều bác sĩ lâm sàng sẽ quen thuộc với mô hình lắng đọng hợp nhất (FDM). FDM làm tan chảy sợi nhựa nhiệt dẻo và ép nó lên nền tảng xây dựng, tạo ra từng lớp đối tượng. Đây là một phương pháp rẻ tiền, phổ biến dành cho những người có sở thích và tạo mẫu, nhưng không cung cấp mức độ chi tiết như SLA.

Đối với các bộ phận có độ phân giải cao hơn, phun vật liệu, cụ thể là công nghệ PolyJet, là một lựa chọn hữu ích không yêu cầu quá trình trùng hợp thứ cấp và mang lại độ chính xác cao hơn so với SLA.

Xuất bản hướng dẫn phẫu thuật

Hướng dẫn phẫu thuật đã được sản xuất bằng in 3D trong hơn mười năm. Nhanh chóng và tiết kiệm, SLA là công nghệ được sử dụng rộng rãi nhất để chế tạo thanh dẫn hướng, nhưng công nghệ PolyJet đã được chứng minh là tạo ra các thanh dẫn hướng chính xác hơn.

Các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác của dụng cụ hướng dẫn phẫu thuật:

Lỗi hệ thống: Những lỗi này được tạo ra trong quá trình quét và chuyển đổi dữ liệu CBCT và nằm ngoài tầm kiểm soát của con người.
Lỗi sản xuất: Những lỗi này liên quan đến loại máy in 3D được sử dụng, lựa chọn vật liệu in, sử dụng các cấu trúc hỗ trợ cũng như phương pháp cắt và loại phần mềm.
Độ dày lớp và góc xây dựng: Nghiên cứu chỉ ra rằng việc in ở độ dày lớp 50 µm mang lại kích thước dẫn hướng tổng thể tốt hơn so với in ở độ dày 100 µm. Ngoài ra, in ở góc xây dựng 0° và 45° mang lại hướng dẫn phẫu thuật chính xác nhất.
Các yếu tố khác: Có những cân nhắc bổ sung có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của dụng cụ hướng dẫn phẫu thuật, chẳng hạn như vị trí của dụng cụ hướng dẫn, phương pháp cố định, loại dụng cụ dẫn hướng, cách tiếp cận vạt, hệ thống cấy ghép, phương pháp khử trùng và chế độ hỗ trợ (tức là xương, mô mềm hoặc răng).

Sản xuất implants

Cấy ghép tùy chỉnh có thể được thực hiện để mô phỏng gần giống chân răng tự nhiên, mang lại một bộ cấy ghép cá nhân hóa hơn—một bộ cấy ghép tương tự chân răng. Việc tùy chỉnh này cho phép bộ cấy ghép khớp tốt hơn với ổ cắm nhổ, cải thiện độ ổn định và mô phỏng hình dạng nướu tự nhiên. Dữ liệu từ quá trình quét CT hoặc CBCT được sử dụng để xây dựng mô hình 3D của răng, sau đó phần mềm CAD được sử dụng để thiết kế bộ cấy ghép, sau đó sẽ được in ra. Toàn bộ quá trình đảm bảo rằng sự dẫn truyền và phân bổ ứng suất tương tự như răng tự nhiên. In 3D cũng có thể tạo ra các bộ phận cấy ghép phù hợp với bệnh nhân, không được tùy chỉnh như bộ cấy ghép tương tự chân răng, nhưng vẫn được tối ưu hóa cho các nhu cầu cụ thể của bệnh nhân, chẳng hạn như bộ phận cấy ghép có đường kính hẹp cho những bệnh nhân có chiều rộng xương ổ răng không đủ.

Titan, hợp kim titan và zirconia là những vật liệu chính được sử dụng để cấy ghép in 3D. Một số nhà nghiên cứu đã đề xuất sử dụng titan cho phần chân răng và zirconia cho trụ cầu để có sự tích hợp xương và bám dính mô mềm lý tưởng.

Tối ưu hóa tiềm năng hơn nữa bằng cách sử dụng in 3D

Các tác giả của bài đánh giá đã bổ sung thêm thông tin chi tiết về việc sử dụng in 3D trong cấy ghép, cũng như thảo luận về các vật liệu, công nghệ và cải tiến mới mà các bác sĩ lâm sàng nên lưu ý.

In 3D có nhiều ứng dụng trong giai đoạn phục hồi của liệu pháp cấy ghép và có thể mang lại nhiều lợi thế so với các kỹ thuật truyền thống. Việc sử dụng công nghệ in 3D không chỉ tăng hiệu quả và độ chính xác mà còn giảm nguy cơ sai sót và lượng lãng phí vật liệu. Tuy nhiên, cần chú ý đến việc lựa chọn công nghệ in 3D, lựa chọn vật liệu và quy trình in để đảm bảo sản phẩm tạo ra đạt tiêu chuẩn yêu cầu.

Nghiên cứu có tiêu đề “Công nghệ sản xuất bồi đắp trong phòng khám cấy ghép răng miệng: Đánh giá về các ứng dụng và tiến bộ hiện tại”, được công bố trực tuyến vào ngày 20 tháng 1 năm 2023 trên tạp chí Frontiers in Bioengineering and Biotechnology.