Diş Hekimliği hızla gelişen teknolojiler ile değişim gösterir. Günümüzde pratik uygulamaların birçoğuna getirdiği yeniliklerle ve iş yükünde sağladığı kolaylıklarla bilinen 3D yazıcılar bu gelişen teknolojilerden yalnızca biri. Üç boyutlu yazıcıların kullanılması; geleneksel üretimin aksine, daha hızlı ve düşük maliyetli üretim imkânı sunar. Ayrıca hastaların; birden fazla randevu gerektiren tedavi işlemlerine, tek seansta, kişiye özel tasarımlarla ve zengin materyal seçenekleriyle ulaşabilmelerini sağlayacaktır1. Bilgisayar destekli tasarım (CAD) verilerini kullanarak implantların, cerrahi kılavuzların, anatomik modellerin vb. özelleştirilmiş üretimine yardımcı olur2. Bu teknoloji, en son görüntüleme teknikleri ve CAD yazılımıyla birleştiğinde, özellikle çene cerrahlarının karmaşık cerrahi prosedürleri nispeten kolay, yüksek doğrulukla ve daha kısa sürede hassas bir şekilde planlamasını ve uygulamasını mümkün kılmıştır2. Kabaca tanımlarsak; 3 boyutlu baskı, sanal ortamda tasarlanmış 3 boyutlu bir nesnenin katı formda basılması işlemidir1. 3 boyutlu baskıda (teknik adıyla eklemeli üretim teknolojisi), birleştirme işlemi genellikle katman üzerine katman eklenerek gerçekleştirilir1. Aşındırıcı üretim teknolojisinden temel farkı budur3. Aşındırıcı Üretimde istenilen tasarım için frez, testere gibi kesici cihazlar kullanılır1. Bu yöntem bir malzeme bloğu ile başlar1. Aşındırıcı üretim, bir plastik veya metal parçanın freze makinesiyle kesilmesi veya oyulması işlemidir2. 3D baskı, aşındırıcı üretimin tam tersidir2. 3D baskı tekniği, operatörün geleneksel üretim yöntemlerine göre daha az malzeme kullanarak daha karmaşık tasarım ve şekillerde nesneler üretmesine olanak tanır2. 3D tasarımın birçok avantajı vardır. Bu avantajlar; önemli ölçüde malzeme tasarrufu, karmaşık tasarımları ortaya çıkarabilme başarısı, bireye özel ürün üretim uyumu ve mikron doğruludur. 3D yazıcılar birbirinden farklı sistemler ile çalışır. Bu sistemlerin birbirine farklı konularda avantajları ve dezavantajları mevcuttur.
Stereolitografi:
Ultraviyole (UV) ışınla sertleşen bir materyalin birbiri üzerine ince tabakalar halin de yığılmasıyla katı objelerin yapılması metodudur1. SLA ile üretim UV lazerin fotoreaktif reçineyi ince katmanlar halinde dondurmasıyla olur4. SLA tekniğinde reçineyle dolu olan kazan içerisinde hareket edebilen bir tabla vardır. Her katman oluşumu için lazer, öğenin veya nesnenin bir kesitini çizer ve ardından bu kısmı polimerleştirilir2. Bu tekniğin iki faydası vardır; birincisi dış yüzeyin üstün kalitede bitirilmesi ve ikincisi reçine ham maddesi israfının minimuma indirilmesidir2.
Dijital Işık İşletme:
SLA gibi yüksek çözünürlükte parçalar üretilebilir1. İki teknik arasındaki temel fark ışık kaynağıdır. Kullanılan materyaller aynıdır fakat SLA’ da lazer ışını kullanılırken, dijital ışık işlemeli yazıcılarda görünür ışık kullanılır1. Ayrıca bu yöntemde SLA’ya göre daha az atık oluşur. Stereolitografi (SLA) & Dijital Işık İşleme (DLP): Cerrahi kılavuzlar, Geçici restorasyonlar, dental modeller, aligners ve retainers, kronlar ve köprülerde kullanılabilir2.
Elektron Işınlı Eritme (EBM):
Metal parçaların üretiminde kullanılan eklemeli imalat teknolojilerindendir1.
Doğrudan Metal Lazer Sinterleme -DML vey SLS- Seçici Lazer Sinterleme:
Bu teknik için CO2 lazer ışını, reçine tozu parçacıklarını kaynaştırmak için kullanılır, parçacıkların sıcaklığını erime noktasına kadar yükseltir ve böylece toz parçacıklarının kaynaşmasına neden olur, böylece CAD(Bilgisayar Destekli Tasarım) aracılığıyla belirlenen tasarıma uygun olarak ardışık katmanlar halinde yapı oluşturulur2. SLS tekniği için polimerler, metaller, ve seramikler gibi çeşitli malzemeler kullanılır2. DMLS tekniğinde ise sinterlenebilir metal parçacıkları kullanılmaktadır5. Metal kronlar, köprüler, metal veya rezin kısmi protez alt yapılarında kullanılabilir2. DMLS sistemleri metal coping yapımında kullanılabilir2.
Eriyik Yığma Modelleme (EYM, FDM, Fused Depositing Modelling):
Plastik, granül ya da tel filament gibi termoplastik materyaller kullanılır1. Basit anatomik modellerin yapımında kullanılabilir2.
Polyjet Printing Teknolojisi
Yüz protezi, cerrahi kılavuzlar, kraniyomaksillofasiyal implantlar, anatomik modellerin yapımında kullanılabilir2.
3D Yazıcılarda Kullanılan Çeşitli Teknolojiler1,6
TEKNOLOJİ | Avantaj | Dezavantaj |
Stereolitografi (SLA) | - Çözünürlüğü yüksek karmaşık parçalar | - Seri üretimde kullanılamaz |
Dijital Işık İşleme | - Düşük maliyetli bir teknolojidir | - Destek malzemeleri çıkarılmalıdır |
Eriyik Yığma Modellemesi (FDM) | - Daha ucuz teknoloji | - Sadece termoplastik materyallerin kullanılması |
Seçici Lazer Sinterleme (SLS) – Polimerler için | - Polimer malzeme yelpazesi geniştir | - Alt yapı gereklidir (örneğin basınçlı hava kontrolü) |
Seçici Lazer Sinterleme (SLS/SLE/DMLS) – Metal ve alaşımlar için | - Titanyum, kobalt, krom, paslanmaz çelik gibi çeşitli malzemeler kullanılabilir | - Son derece pahalı bir teknolojidir |
3D Biyobasım (Bioprinting - LAB) | - Canlı hücreleri ve diğer biyomalzemeleri yazdırmak için tek seçenek | - Çok pahalı |
(Tablo 1: Üç boyutlu yazıcı teknolojileri; avantajları ve dezavantajları)
3D Yazıcıların Diş Hekimliğinde Kullanım Amaçları:
Eğitim:
Eğitim amaçlı kullanılacak insan dokusu örnekleri, bulunması zor bir ortam oluşturur. Teknoloji ve 3D yazıcılar sayesinde üretilen yapay modeller öğrencilerin ve eğitimcilerin hayatını kolaylaştırmaktadır. Üç boyutlu baskı, orofasiyal anatominin yüksek hassasiyetle kopyalanmasına olanak tanır2. Öğrencilerin anatomiyi tanıması ve kendilerini geliştirebilmeleri için son derece gelişmiş 3D yazıcılar sert ve yumuşak dokuların kopyasını yaratarak eğitime adapte edilebilir hale getirmiştir2.
Oral Cerrahi:
Cerrahi klavuzların yapımı cerrahi yöntemlerde önde gelen teknolojilerdendir. Cerrahi Kılavuzlar: Dental implant cerrahisi, mandibular ve maksillofasiyal rekonstrüksiyon, ortognatik cerrahi, TME cerrahisi için kullanılırlar2. Rehberli cerrahi gibi implant yerleşimi öncesi ameliyat planlamasında da kullanılırlar. Böylece üç boyutlu yazıcılar zaman tasarrufu sağlar. 3 boyutlu yazıcılarla; tam yoğunluklu, dayanıklılığı yüksek, yeterli boyutsal doğruluğu olan, kişiye özel implantlar üretilebilir7. Ayrıca 3 boyutlu kişiye özel kök şekilli implantlar da geliştirilmektedir. Berlin’deki bir Alman firmasının ürünü olan bu implantlar, metal-titanyumdan yapılmış, orijinal kök şeklini taklit eden, hastanın ihtiyacına göre tasarlanmış, minimal invaziv bir implanttır8.
Protetik Diş Tedavisi:
Geleneksel yöntemlerde ölçü maddeleri ve ölçü kaşıkları kullanılır. Bu yöntemler farklı anatomik varyasyonlarda zorluk yaşatabilmesi ve hasta için de pek konforlu olmaması nedeniyle uygulaması görece zordur. Teknolojinin gelişmesiyle ve üretimde 3 boyutlu yazıcı teknolojisinin kullanılmasıyla, kişisel ölçü kaşıklarının ve modellerin üretilmesi mümkün olmuştur1. Chen ve arkadaşlarının yapmış olduğu bir çalışmada; el yapımı kişisel ölçü kasıklarına kıyasla, 3 boyutlu yazıcı ile yapılan kişisel ölçü kaşıklarının doğruluğu daha yüksek bulunmuştur9.
Ortodonti:
Depolama, bilgiye tekrardan ulaşım ve bilgiyi aktarım kolaylığı, dijital modellerin sunduğu avantajlardandır1. Ortodontik hareketli apareyler ve braketlerin yerleştirilmesine rehber olan plaklarda, 3 boyutlu yazıcılarla üretilebilir10. Aligner gibi ortodontik uygulamaların günlük ortalama 50.000 tane üretilebilmesi ticari bir başarıdır11.
Radyoloji:
İleri görüntüleme yöntemleri kullanılarak üretilen, hasta anatomisini ve patolojik süreçleri gösteren tam doğru modellerin tasarlanıp üretilmesi için, radyologlar ve klinik hekimleri arasında yakın etkileşim gereklidir1.
3 boyutlu baskı, diş hekimliğinin diğer disiplinlerinde; endodontik kılavuzlar, periodontal cerrahi kılavuzları, tedavi planlaması ve hasta eğitimi için cerrahi modellerin hazırlanmasında kullanılmaktadır2.
3D yazıcı teknolojileri avantajları ve dezavantajları ile Diş Hekimliğinin farklı kolları için daha özelleşmiş ürünler sunabilmektedir. Tüm 3D baskı teknolojileri farklı türdeki diş malzemeleriyle ilgilidir ve aynı zamanda farklı doğruluklara sahiptir2.
Bölüme Göre Özelleşmiş Uygulamalar6:
Bölüm | Uygulama | Teknoloji | Avantajları |
Ortodonti | Aligner üretimi | SLA, DLP, FDM | Üretim süresinin azaltılması; Para tasarrufu; Tahmin edilebilir sonuç.
|
Endodonti | Cerrahi rehber | SLA, photopolymer jetting | Zamandan tasarruf; Operasyon hatalarının/yaralanmaların azaltılması. |
Periodontoloji | Sert ve yumuşak doku rejenerasyonu için iskeleler | LAB | İskelelerin kemik yüzeyleriyle daha yakın teması; Daha karmaşık tasarımlara izin verilmesi; Ameliyat sonrası rahatsızlığın azaltılması.
|
Periodontoloji | Gingivektomi cerrahi rehberi | SLA, DLP, photopolymer jetting | Kesin sonuç; Kişiye özel. |
Protetik Diş Tedavisi | Kronlar ve sabit parsiyel protezler | SLA, DLP, photopolymer jetting | Düşük maliyetler; Zaman tüketimini azaltır; İyi uyarlanabilirlik. |
Protetik Diş Tedavisi | Tam protezler | SLA, DLP | Hasta dostu; Daha az laboratuvar adımı; Yüksek doğruluk; Yüksek uyum. |
Protetik Ddiş Tedavisi | Hareketli parsiyel protezler | SLS, SLM, EBM | Üretim süresini ve maliyetini azaltmak; Operasyon hatalarının en aza indirilmesi; Yüksek doğruluk; İyi marjinal uyum; İyi mekanik özellikler. |
Implantoloji | Cerrahi rehber | SLA, DLP, photopolymer jetting | Operasyon hatalarının azaltılması; Basit operasyon. |
Implantoloji | Custom tray | SLA, FDM | Yüksek etkinlik ve kesin sonuç. |
Oral ve maksillofasiyal | Cerrahi kılavuz ve şablon | SLA, DLP, photopolymer jetting | Çalışma süresinin azaltılması; Operasyon hatalarının/yaralanmaların en aza indirilmesi. |
Oral ve maksillofasiyal | Özel implantlar | SLS, photopolymer jetting | Yüksek mekanik özellikler. |
Oral ve maksillofasiyal | Maksillofasiyal protezler | SLA, photopolymer jetting, SLS, FDM | Hasta konforu; Daha yüksek doğruluk ve daha iyi uyum. |
(Tablo 2: Üç Boyutlu Yazıcı Teknolojilerinin Diş Hekimliğinde Kullanım Alanları ve Uygulamaları, Avantajları) SLA: Stereolitografi. DLP: Dijital Işık İşleme. SLS: Selectif Lazer Sinterleme. SLM: Selective laser melting. EBM:Elektron Işınlı Eritme. FDM: Eriyik yığma modelleme. LAB: Laser-assisted bioprinting.6
Üç boyutlu yazıcıların farklı alanlarda özelleşmiş teknolojileri dışında da seçimi etkileyen faktörler mevcuttur. Basım hızı ve hassasiyeti, teknoloji çeşidinden yüksek oranda etkilenir. Yazılım uyumluluğu ve kolaylığı veya üretici tarafından yazılım eğitimi verilmesi önemlidir. Seri üretim yapılacaksa 3D yazıcı çok sayıda üretimi bir arada yapabilmelidir. İlk alım maliyetinin yanı sıra, üretimde kullanılan malzemenin maliyeti de hesaba katılmalıdır çünkü uzun vadede yüksek etkinlik gösterecektir. Üreticinin garanti desteği, daha önceki kullanıcıların geri dönüşü her teknolojik cihazda olduğu gibi üç boyutlu yazıcılarda da uygun cihaz seçimini etkiler. Servis ve teknik destek yaşanabilecek bir aksaklıkta en önemli özelliklerden olacaktır.
REFERANSLAR
1: Yavuz, E., & Yılmaz, S. (2021). Diş Hekimliğinde Yeni ve Hızla İlerleyen Üretim Teknolojisi: 3 Boyutlu Yazıcılar. Akdeniz Tıp Dergisi, 7(2), 197-205.
2: Shaikh, S., Nahar, P., & Ali, H. M. (2021). Current perspectives of 3d printing in dental applications. Brazilian Dental Science, 24(3).
3: Astm, I. S. O. ASTM52900-15 Standard Terminology for Additive Manufacturing-General Principles-Terminology. ASTM International, West Conshohocken, PA, 2015; 3(4): 5.
4:Van Noort R. The future of dental devices is digital. Dental Materials 2012; 28(1): 3-12.
5: Alharbi N, Wismeijer D, Osman RB. Additive manufacturing techniques in prosthodontics: where do we currently stand? a critical review. Int J Prosthodont. 2017 September/October;30(5):474–84. doi: 10.11607/ijp.5079.
6: Jeong, M., Radomski, K., Lopez, D., Liu, J. T., Lee, J. D., & Lee, S. J. (2023). Materials and applications of 3D printing technology in dentistry: An overview. Dentistry journal, 12(1), 1.
7: Chen J, Zhang Z, Chen X, Zhang C, Zhang G, Xu Z. Design and manufacture of customized dental implants by using reverse engineering and selective laser melting technology. J Prosthet Dent 2014; 112: 1088–1095.
8: Westover B. Three-dimensional custom-root replicate tooth dental implants. Oral Maxillofac Surg Clin N Am. 2019 Aug;31(3):489–96.
9: Chen H, Yang X, Chen L, Wang Y, Sun Y. Application of FDM three-dimensional printing technology in the digital manufacture of custom edentulous mandible trays. Scientific Reports 2016; 6: 19207
10: Kumar A, Ghafoor H. Rapid prototyping: A future in orthodontics. Journal of Orthodontic Research 2016; 4(1): 1.
11: Lipson H. New world of 3-D printing offers” completely new ways of thinking”: Q&A with author, engineer, and 3-D printing expert Hod Lipson. IEEE Pulse 2013; 4(6): 12-14.
