Актуальной проблемой ортопедической стоматологии является лечение пациентов с частичной потерей зубов [1, 2]. Использование временных несъемных конструкций для протезирования показало себя не только как важный, но и как безальтернативный этап эффективного и качественного лечения. В период от начала препарирования зубов до постоянной фиксации несъемных конструкций необходимо изготовление и применение временных протезов, обладающих высокой механической прочностью и защищающих препарированные зубы от бактериальной инфекции и различных видов раздражителей: температурных и химических. Временные протезы обеспечивают безопасность пульпы, защиту краевого пародонта, предсказуемое формирование маргинальной десны, отсутствие отрицательного влияния на элементы височно-нижнечелюстного сустава (ВНЧС) и жевательной мускулатуры. Кроме того, временные конструкции помогают сохранить или воссоздать утраченную окклюзию и эстетику. На данный момент в арсенал стоматологовортопедов входит большое количество материалов, используемых для временных конструкций. 

Цель данного исследования — представить основные методики временного протезирования и преимущества конструкций, изготовленных путем 3D-печати.

Поиск научных публикаций по рассматриваемой теме проведен в каталоге научных электронных библиотек (https://www. elibrary.ru, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov) за 2017–2024 гг.

При поисковом словосочетании «3D-печать» с фильтром по стоматологии по данным библиотеки Elibrary найдено 205 результатов (195 из которых за 2017–2024 гг.), при поисковом сочетании «временные коронки» — 310 результатов (150 из которых за 2017–2024 гг.), при поисковом сочетании «3d printed crowns» в Pubmed — 389 результатов (362 из которых за 2017–2024 г.), при поисковом сочетании «Temporary crowns» — 1716 результатов (344 из которых за 2017–2024 гг. ) (рис. 1).

При помощи ручной сортировки были отобраны 153 публикации.

Проведя расширенный поиск по подготовленной подборке, удалось получить следующую информацию по типу публикаций: диссертаций — 2 (1,3%); книг — 15 (9,8%); материалов конференций — 29 (18,9%); патентов — 11 (7,1%) (рис. 2).

Традиционный подход

Традиционный подход подразумевает использование акриловых пластмасс и композитов различных типов полимеризации.

Акриловые пластмассы с основой в виде метилметакрилата чаще применяют при лабораторном изготовлении временных конструкций. Коронки и мостовидные протезы из данного типа пластмасс характеризуются высокой прочностью и стабильностью цвета, а также могут применяться для длительного периода восстановления.

Этилметакрилат применяют для временного протезирования с непродолжительной экспозицией в полости рта. Преимущество этого материала заключается в меньшем выделении тепла и сниженном проценте усадки. 

Большой популярностью пользуются материалы для временного протезирования на основе бис-акрилата. Это двухкомпонентный материал, основанный на многофункциональных акриловых эфирах, производных метилметакрилата. Материалы на основе бис-акрилата выпускают в основном в виде картриджей для диспенсерных систем замешивания 4 : 1 или 1 : 1, что позволяет быстро и легко произвести временные конструкции при наличии силиконового ключа. Недостаток таких материалов — снижение прочностных характеристик и необходимость изготовления силиконового ключа.

Композитные материалы при холодном типе полимеризации так же производятся в виде картриджей для диспенсерных систем замешивания 4 : 1 или в виде шприца как текучие варианты пломбировочных композитов. Данные материалы характеризуются положительными свойствами современных стоматологических материалов: легко вводятся в полость благодаря своей консистенции [3].

Цифровой подход

Если говорить о цифровом подходе, одним из вариантов для временного протезирования являются фрезерованные конструкции с применением CAD/CAM-технологии.

CAD (Computer Aided Design) — это компьютерный дизайн, а именно создание виртуальной конструкции. CAM (Computer Aided Manufacturing) — производство под управлением компьютера. CAD/CAM является современной технологией производства каркасов или полноанатомических зубных протезов с помощью компьютерного моделирования и фрезерования на станках с числовым программным управлением (ЧПУ).

Основным материалом для фрезерования временных конструкций является пластмасса полиметилметакрилат (PMMA). PMMA используют как для краткосрочных реставраций, так и для конструкций с длительным сроком эксплуатации. Данный материал гибок и весьма прочен. Недостатком является затрудненное получение достаточной силы адгезии с отпрепарированной культей зуба.

Следующий этап развития цифрового подхода во временном протезировании — появление технологии 3D-печати. На данный момент она позволяет изготовить полные съемные протезы, коронки, супраструктуры для имплантатов, а также навигационные шаблоны. Полученные результаты прототипирования превосходят возможности эквивалентного использования материалов традиционного подхода [4].

3D-печать на основе фотополимерных смол относится к широкой категории световой полимеризации в ваннах. Концепция основана на способности светочувствительных смол в жидкой фазе застывать под воздействием световой энергии.

На данный момент имеется несколько вариантов 3D-печати — SLA, DLP, LCD. Технология SLA (laser stereolithography, stereolithography apparatus) основывается на прохождении ультрафиолетового лазерного пучка в ванну с фотополимерной смолой, что приводит к полимеризации в определенной точке. Далее происходит смещение рабочей поверхности вниз на 0,025–0,300 мм и лазер приводит к полимеризации следующего слоя. Процесс повторяется до завершения построения модели [5].

DLP — цифровая светодиодная проекция. Излучение цифрового проектора избирательно воздействует через область печати на жидкую фотополимерную смолу, находящуюся в специальной емкости. Происходит послойное затвердевание смолы в местах воздействия и постепенное построение объемной модели. Отличия этой технологии — относительно небольшая рабочая площадь, высокая скорость печати, большой выбор совместимых расходных материалов.

LCD-технология — самая молодая среди фотополимерных принтеров. Изначально LCD появилась как более доступный аналог DLP-технологии, так как принципы их действия похожи. В LCD применяются ультрафиолетовые светодиоды, которые светят через ЖК-экран для отверждения фотополимерных смол. Хотя ЖК-экран также создает целые слои за то же время, что и DLP-3D-принтеры, качество слоев зависит от разрешения экрана. Чем выше разрешение ЖК-экрана, тем выше качество печати.

Для медицинских целей широко используют полимерные материалы. Помимо общих технических требований (температура плавления, прочность, износостойкость и т. д.) к полимерным материалам медицинского назначения, в особенности стоматологического, предъявляются дополнительные санитарно-гигиенические требования: минимальное взаимодействие с биологически активными средами, отсутствие токсичных свойств, низкая растворимость, минимальные сорбирующие свойства.

В состав фотополимерных смол для временного протезирования обычно входят следующие компоненты.

Мономерная основа. Обычно используют мономеры на основе метакрилата, такие как Bis-GMA (бисфенол-Aглицидилметакрилат) или UDMA (уретандиметакрилат). Эти мономеры обеспечивают высокую прочность и стабильность смолы.

Фотоинициаторы — вещества, запускающие реакцию полимеризации за счет света. Наиболее распространенными фотоинициаторами являются camphorquinone (CQ), benzophenone (BP) и 4-methylaminobenzoic acid phenylpropionate (MABBP). Они поглощают свет определенной длины волны и генерируют свободные радикалы, которые начинают процесс полимеризации.

Наполнители — это частицы, добавляемые в смолу для улучшения ее свойств. Они могут быть минеральными (например, кремний диоксид), органическими (например, барий сульфат) или синтетическими (например, микростекло).

Отвердитель — это вещество, которое ускоряет процесс полимеризации. Обычно используют пероксид бензоила или другие органические пероксиды.

Пигменты — это вещества, которые придают смоле определенный цвет. Они могут быть органическими или неорганическими.

Добавки — это дополнительные вещества, которые могут быть добавлены в смолу для улучшения ее свойств. Например, антиоксиданты для предотвращения окисления, пластификаторы для повышения гибкости или увлажняющие агенты для предотвращения дегидратации.

Стоматология широко признана областью, которая может извлечь большую пользу из технологий 3D-печати. В отечественной литературе существует значительное количество обзорных публикаций, посвященных применению 3D-печати. Однако работ, детально рассматривающих параметры, характеристики и свойства данных материалов, не много [6, 7].

При обзоре иностранной литературы данных становится значительно больше.  Некоторые исследования утверждают, что временные полимерные материалы с 3D-печатью обладают более низкой прочностью на изгиб (FS) по сравнению с фрезерованными временными реставрациями [8, 9]. Однако временные полимерные материалы, напечатанные на 3D-принтере, обладают более высокой прочностью на изгиб по сравнению с временными конструкциями, изготовленными из традиционных материалов [10, 11]. Многочисленные исследования, в которых сравнивали износостойкость материалов, показали меньшую потерю объема при износе и более гладкие поверхности у напечатанных 3D-принтером образцов [12]. Во время печати принтеры имеют возможность наносить слои размером до десятой доли микромиллиметра, в результате чего получается изделие с более гладкой поверхностью и сокращается время полировки по сравнению с фрезерованием [13].

Более того, материалы, напечатанные на 3D-принтере, как правило, имеют более высокий модуль упругости (EM), чем обычные, но он не выше фрезерованного. Что касается шероховатости поверхности, то образцы, напечатанные на 3D-принтере, имеют более гладкую поверхность, чем фрезерованные и обычные временные материалы.

Таким образом, данные исследований физикомеханических свойств говорят о том, что в сравнении с традиционными материалами 3D-смолы показывают лучшие результаты. Фрезерованные конструкции являются фаворитами, за исключением гладкости протезов.

Однако не стоит забывать об экономическом аспекте. В ряде работ затронута экономическая целесообразность печати с использованием фотополимерных смол [14, 15]. Методика 3D-печати экономична, возможность изготовления только необходимой конструкции без применения гипсовых моделей уменьшает время производства. В процессе печати затрачивается только необходимый для изготовления конструкции объем фотополимера, в то время как при фрезеровке около 30% от объема блоков является издержкой. Цифровой подход и наличие 3D-принтера позволяет лечащему врачу выполнить все необходимые для лечения процессы на базе одной клиники без привлечения сторонних зуботехнических лабораторий и зубных техников. 

В нашей стране в основном используют фотополимерные смолы отечественного производства, которые обходятся значительно дешевле, чем иностранные аналоги. Стоит отметить, что смолы, производимые в России, не уступают по своим свойствам импортным материалам, а также экспортируются в другие страны для стоматологического применения. В противоположность этому, на рынке CAD/CAM-заготовок для временного протезирования практически полностью доминируют производители из Китая, за счет чего стоимость финального изделия становится дороже.

Процесс повышения прочности на изгиб печатных полимеров все еще продолжается. Существуют модификации фотополимерных смол, в которых добавлены наночастицы оксида циркония (ZrO2) в различных концентрациях. Были обнаружены превосходные механические свойства по сравнению со стандартной печатной смолой, что увеличивает возможный срок эксплуатации данных конструкций. Такие модификации уже существуют на рынке, в том числе и от отечественных производителей смол для 3D-печати.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Применение дентальных 3D-смол является перспективным направлением для временного протезирования, в том числе для длительной эксплуатации. Механические свойства данных материалов не уступают конкурентам. Стоимость конструкции дешевле, чем аналогичная с применением CAD/CAM-технологий. Это открывает двери для использования эффективных и доступных вариантов протезирования.