báo cáo về công nghệ in 3d trong chỉnh nha trực tiếp

Ứng dụng trong nhiều lĩnh vực đờisống: y học, quân sự, thời trang,…- Công nghệ in 3D trong nha khoa là việc ứng dụng công nghệ in 3D dựatrên sự kết hợp giữa quét 3D và in 3D.=> Để phục v

ANH SÁCH THÀNH VIÊN NHÓM 6 RHMK10 :

1 Đinh Thị Lan Anh2 Lê Phương Anh3 Tạ Thị Ngọc Anh4 Ngô Thế Hải

5 Nguyễn Thị Thúy Hiền6 Đỗ Thị Phương Hoa7 Quàng Lâm Phương8 Dương Quỳnh Thơ9 Nguyễn Thị Cẩm Vân

2

MỤC LỤC

I.TỔNG QUAN GIỚI THIỆU IN 3D TRONG NHA KHOA 4

II.CÁC KỸ THUẬT IN MÁNG 3D TRONG CHỈNH NHA 6

III.VẬT LIỆU IN MÁNG 3D TRONG CHỈNH NHA 8

IV.QUY TRÌNH IN MÁNG 3D TRONG CHỈNH NHA 10

V.CÁC THUỘC TÍNH CỦA MÁNG IN 3D TRONG CHỈNH NHA 14

VI.ƯU, NHƯỢC ĐIỂM CỦA MÁNG IN 3D CHỈNH NHA 35

BẢNG PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ: 36

I.TỔNG QUAN GIỚI THIỆU IN 3D TRONG NHA KHOA

1 Giới thiệu công nghệ in 3D

- Công nghệ in 3D hay còn gọi là công nghệ bồi đắp vật liệu các lớp, vậtliệu được chồng đắp lên nhau và được định dạng dưới sự kiểm soát củamáy tính để tạo ra vật thể 3 chiều Ứng dụng trong nhiều lĩnh vực đờisống: y học, quân sự, thời trang,…

- Công nghệ in 3D trong nha khoa là việc ứng dụng công nghệ in 3D dựatrên sự kết hợp giữa quét 3D và in 3D.

=> Để phục vụ công tác chẩn đoán, điều trị các tình trạng về răng, hàmcủa bệnh nhân.

- Ngoài máy in 3D, nha khoa còn có phần mềm CAD/CAM được đưavào sử dụng in 3D trong nha khoa 1 cách rộng rãi, xuất hiện tại nhiều cơsở nha khoa hiện nay để cải thiện chất lượng nha khoa.

2.Giới thiệu công nghệ in máng 3D trong chỉnh nha

Khay trong suốt đã được sử dụng như một giải pháp thay thế choniềng răng chỉnh nha do ít ảnh hưởng đến chất lượng cuộc sống, hiệuquả tương đối đối với các sai khớp cắn ở mức độ thấp và cấu trúc cánhân hóa cho bất kỳ bệnh nhân nào Kỹ thuật sản xuất đã phát triển kể từkhi máng chỉnh nha ra đời bao gồm tạo hình chân không, đúc thạch caovà gần đây là in 3D In 3D có những ưu điểm khi so sánh với các kỹthuật thông thường, bao gồm tốc độ sản xuất, cải thiện sự phù hợp vớitừng bệnh nhân và kỹ thuật ít xâm lấn hơn cũng như tích hợp các côngnghệ tiên tiến hơn Với các phương pháp mới, như in 3D, sẽ xuất hiệnmột loạt thách thức mới Vì vật liệu mới là cần thiết nên sự thiết kế vàđộ an toàn của chúng phải được nghiên cứu Các kỹ thuật phổ biến đượcsử dụng để in máng chỉnh nha bao gồm: Xử lý ánh sáng kỹ thuật số(DLP), In lập thể (SLA), Polyjet (PJ) và các kỹ thuật Vat Polymerization(VP) thích hợp để thay đổi cấu trúc hóa học của vật liệu có thể in theo

4

những cách độc đáo, đảm bảo an toàn và độ bền là tối quan trọng Mụcđích của bài đánh giá này là làm rõ các quy trình, ưu điểm và sự phứctạp trong việc phát triển các máng chỉnh nha có thể in 3D cũng như thảoluận về tương lai của in 3D trong lĩnh vực nha khoa Khi nghiên cứu chobài đánh giá này, các tác giả đã tập trung vào các bài báo liên quan đếnin 3D trực tiếp các máng chỉnh nha trong suốt được xuất bản từ năm2017 đến năm 2023.

II.CÁC KỸ THUẬT IN MÁNG 3D TRONG CHỈNH NHA

1 Kỹ thuật in lập thể (SLA)

- Là kỹ thuật in 3D lâu đời nhất và được sử dụng rộng rãi trong nhakhoa

- Quá trình in:

+ Tạo một mô hình 3D số của sản phẩm.

+ Tia laser máy in chiếu ánh sáng lên một lớp mỏng của chất lỏng đặcbiệt (chất polymer hoặc chất nhựa) trên bề mặt in.

6

+ Chất lỏng này sẽ đông cứng và hình dạng được định hình theo môhình 3D của sản phẩm.

+ Sau khi lớp đầu tiên được định hình, bề mặt in được hạ xuống mộtchút và lặp lại quá trình này cho các lớp tiếp theo.

+ Sau khi in hoàn tất, sản phẩm hoặc bản in sẽ được tách ra khỏi bề mặtin và các lớp chất lỏng đã đông cứng được kết dính lại với nhau để tạothành sản phẩm cuối cùng.

- Ưu điểm:

+ Tốc độ sản xuất, độ phân giải cao.

+ Chi phí tương đối thấp so với các loại máy in 3D khác.+ Khả năng xây dựng các thiết kế phức tạp

- Ứng dụng: sản xuất khay chỉnh nha , hướng dẫn phẫu thuật, nẹp, bảovệ khớp cắn, răng giả hoàn chỉnh, mão răng tạm thời và vĩnh viễn.

2 Xử lý ánh sáng kỹ thuật số (DLP)

- Là phương pháp tạo ra hình ảnh sống động và chính xác bằng cách sửdụng một máy chiếu và một bảng mạch điện tử được lập trình để điềukhiển ánh sáng.

- Là phương pháp chế tạo nhanh hơn khi in trên quy mô lớn - Quy trình:

+ Tạo một mô hình số 3D của sản phẩm hoặc bản in được cần in

+ Mô hình được chia thành một loạt các lớp mỏng, và mỗi lớp đượcchuyển đổi thành một tập hợp các điểm ảnh hoặc pixel.

+ Khi bắt đầu in, một bảng mạch điện tử chuyển đổi các điểm ảnh thànhcác tín hiệu điện, và máy chiếu sử dụng các tia laser để chiếu ánh sáng

lên bề mặt in Ánh sáng này sẽ được tập trung vào các vùng cụ thể củabề mặt in để tạo ra các lớp 3D của sản phẩm cuối cùng

8

III VẬT LIỆU IN MÁNG 3D TRONG CHỈNH NHA

Các loại nhựa có thể in 3Dđóng vai trò là giải pháp thay thế linhhoạt cho thạch cao và cho phép chế tạo các hệ thống căn chỉnhrăng trong suốt Các hệ thống này thường được chế tạo từ nhiềuloại polyme phổ biến, bao gồm polyester (PE), polyurethane(TPU), polypropylen (PP), polyetylen terephthalate (PET),polyetylen terephthalate glycol (PETG), polycarbonate (PC),ethylene vinyl axetat ( EVA) và polyvinyl clorua (PVC) Việclựa chọn những vật liệu này bắt nguồn từ các thuộc tính cơ học,quang học và vật lý của chúng

1 Polyurethane (TPU)

- TPU có nhiều đặc tính ưu việt như kháng hóa chất, chống màimòn, đặc tính bám dính và dễ gia công Tuy nhiên, cần lưu ý rằngTPU không trơ và dễ bị ảnh hưởng bởi nhiệt, độ ẩm và tiếp xúckéo dài với enzyme nước bọt

- Chủ yếu bao gồm di- và tri-isocyanate, polyol, là một polyme cựckỳ linh hoạt khác thể hiện nhiều đặc tính thuận lợi như cơ họctuyệt vời và các đặc tính đàn hồi, kháng hóa chất và mài mòn, đặctính bám dính cũng như tính đơn giản của gia công.

- Khả phục hồi hình dạng ban đầu khi tải trọng được loại bỏ, có thểkéo dài và phục hồi do tính linh hoạt của vật liệu Vật liệu nàycũng thể hiện khả năng chống rách cao và khả năng phục hồi rộng.

- Một số nhựa TPU tiêu biểu như: SmartTrack (Mỹ, Invisalign độcquyền), Zendura (Mỹ), CA clear aligner (Đức), Atmos (Mỹ), Goodfit/ GT Flex (Mỹ)…

- Nhựa TPU tích hợp được nhiều ưu thế về tính chất nhưng việc sảnxuất vấp phải nhiều khó khăn để tạo ra vật liệu đủ tiêu chuẩn về antoàn sinh học cho bệnh nhân nên chi phí cao là một trong nhữngyếu tố được cân nhắc khi lựa chọn khay niềng răng trong suốt sửdụng vật liệu TPU.

2 Polyetylen terephthalate glycol (PETG)

- PETG nổi tiếng với đặc tính co dãn và đàn hồi tuyệt vời, khả năngchống mỏi, tính linh hoạt và khả năng định hình vượt trội nhưng cókhả năng kháng hóa chất hạn chế đối với các dung môi điển hìnhđược sử dụng trong in 3D nha khoa.

- Ngoài ra, PETG cũng giảm thiểu hiện tượng oxy hóa do nhiệt và ốvàng khi tiếp xúc với tia UV.

- Đặc biệt bền, có độ bền va đập cao, có khả năng chống lại sự thayđổi hóa học và là vật liệu được lựa chọn để chế tạo các thiết kếphức tạp.

- PETG là một loại co-polyester không kết tinh, PETG cho thấy độtrong suốt tuyệt vời, đặc tính dòng chảy phù hợp và khả năngchống lại các dung môi khác nhau và có thể được đục lỗ, cắt theokhuôn, in hoặc dập nóng.

- Tính trong suốt, cơ học và quang học được cải thiện làm cho PETGtrở thành vật liệu phù hợp để chế tạo khay trong suốt.

- Một vài loại vật liệu PETG tiêu biểu có thể kể đến như: Erkodur(Đức), Essix (Mỹ), Duran (Đức), Bilon (Đức), Ghost Aligner (Ý),Dreeve … PET-G là loại vật liệu được sử dụng phổ biến nhất docân bằng được nhiều yếu tố về tính chất, hiệu quả lâm sàng và giáthành sản xuất.

IV QUY TRÌNH IN MÁNG 3D TRONG CHỈNH NHA

 Bước 1: Quét 3D

+ Chuẩn bị bệnh nhân: môi trường trong miệng, dặn dò giải thích bệnh

nhân để bệnh nhân hợp tác trong qua trình quét.

+ Chuẩn bị máy quét: đầu quét, máy tính, lắp ráp kết nốt theo hướng dẫncủa nhà sản xuất.

10

+ Môi trường xung quanh: ánh sáng từ ghế máy, từ mũ đội đầu, ảnhhưởng đến chất lượng hình ảnh thu được.

+ Tiến hành quét: tư thế ngồi của bác sĩ, trợ thủ; tư thế cầm máy quét ;thứ tự quét mỗi hàm, quét khớp cắn.

- Máy scan 3D sẽ tiến hành việc lấy dữ liệu về tình trạng hàm răng thôngqua quét 3D và lưu lại file 3D Bản vẽ được in ra là cơ sở để bác sĩ nhakhoa có những nhận xét, đánh giá chính xác về tổng quan hàm răng củakhách hàng.

- Phương pháp scan 3D dễ dàng thực hiện và thuận lợi hơn trong việccung cấp nhiều dữ liệu đầy đủ trên hệ thống máy tính so với phươngpháp truyền thống là lấy dấu bằng sáp phải tiến hành thực hiện ít hai lầnđể cho ra kết quả.

- Khách hàng sẽ yên tâm hơn về chất lượng hàm răng bởi dữ liệu quét3D có độ chính xác vô cùng cao và màu sắc trực quan hỗ trợ công tácchẩn đoán, điều trị đạt hiệu quả cao nhất.

 Bước 2: Thiết kế máng 3D trên máy tính:

- Sau khi thực hiện quét 3D, kỹ thuật viên sẽ sử dụng phần mềm chuyêndụng nha khoa để xử lý hoàn thiện lại bản vẽ 3D đối với những chỗ màmáy quét 3D chưa quét hết hay còn sót lại do bị khuất sâu bên trong.- Phần mềm thiết kế 3D chuyên dụng nha khoa có hỗ trợ nhiều công cụđể phân tích dữ liệu tổng quan hàm, từng khu vực hay từng răng Mộtbản vẽ 3D hoàn chỉnh sẽ phục vụ hiệu quả cho việc gia công CNC hayin 3D tại bước tiếp theo.

12

 Bước 3: In 3D

- Phương pháp in 3D được tiến hành dựa trên bản vẽ và máy in 3D sẽvận hành cho ra sản phẩm một cách vô cùng đơn giản và tiết kiệm thờigian Nếu so sánh với phương pháp truyền thống là gia công sản phẩmtrên máy phay CNC, đòi hỏi người thực hiện phải có trình độ và đượcđào tạo chuyên nghiệp thì phương pháp in 3D hiện nay được thực hoàntoàn bởi máy in 3D để cho ra sản phẩm chuẩn xác và chất lượng cao.Với phương pháp in trực tiếp thì sản phẩm ta nhận được là khay chinhnha chứ không chỉ là mẫu hàm như phương pháp gián tiếp Việc này rútngắn thời gian làm việc, công đoạn gia công, hạn chế vật liệu thải ra môitrường.

 Bước 4: Xử lí và hoàn thiện khay chỉnh nha

+ Lấy bỏ phần vật liệu dư thừa dính với khay.

+ Xử lí để vật liệu được cải thiện chất lượng đảm bảo các đặc tính cơhọc tốt nhất có thể : độ bền uốn, kéo tối ưu, độ ổn định màu sắc, ngănchặn sự hấp thu nước của nhựa.

V.CÁC THUỘC TÍNH CỦA MÁNG IN 3D TRONG CHỈNHNHA

· Việc xây dựng thành công các kế hoạch điều trị chỉnh nha trong suốt đòihỏi phải đánh giá kỹ lưỡng chẩn đoán và lựa chọn các đặc điểm chínhcủa máng chỉnh nha, chẳng hạn như tính chất cơ học, độ dày và mức độkích hoạt của chúng.

· Ngoài các đặc điểm cơ học, các khía cạnh quan trọng khác cần đượcxem xét cẩn thận bao gồm độ chính xác, độ ổn định trong môi trườngtrong miệng, hình thức quang học và khả năng tương thích sinh học củabộ chỉnh nha in 3D.

1 Tính chất cơ học

Một trong những vấn đề của các máng chỉnh nha trong suốt được tạohình bằng nhiệt hiện nay là chúng cần được tinh chỉnh, hiệu chỉnh giữachặng, các khí cụ cố định phụ trợ và đôi khi thậm chí là phải điều chỉnhlại bằng các khí cụ cố định Để xây dựng các khay chỉnh nha rõ ràng phù

hợp thông qua in 3D, các thông số như lựa chọn vật liệu, độ dày củamáng chỉnh nha, phân phối lực và dự đoán cần được xem xét kỹ lưỡng.

1.1 Độ đàn hồi và phân phối lực

· Khi lập kế hoạch điều trị chỉnh nha bằng hệ thống khay chỉnh nha, điềuquan trọng là phải thực hiện phân tích cơ sinh học của vật liệu in và khícụ để biết sự phân bố chính xác của lực và mô men

· So với các khí cụ cố định thông thường, khay chỉnh nha trong suốt baophủ toàn bộ răng như một khí cụ phủ trong quá trình di chuyển của răng,khiến chúng có sự khác biệt đáng kể về hiệu quả và độ chính xác

· Điều trị chỉnh nha dựa trên khay chỉnh nha bao gồm sự di chuyển dầndần của răng bằng nhiều Khay chỉnh nha hoặc khay liên tiếp; mỗi trongsố đó dần dần định vị lại răng với độ dịch chuyển rất nhỏ yêu cầu khayphải có độ đàn hồi tốt.

1.2 Độ dày

· Sự thay đổi về độ dày ảnh hưởng đáng kể đến đặc tính biến dạng lực,với các khay chỉnh nha mỏng hơn thể hiện độ cứng giảm và khả năngtruyền lực giảm.

· Độ dày của khay chỉnh nha ảnh hưởng trực tiếp đến cường độ lực, vớicác khay thiết kế dày hơn mang lại lực cao hơn đáng kể so với các thiếtkế mỏng hơn.

· Việc giảm độ dày sẽ làm tăng biến dạng vật lý của khay chỉnh nha, do đólàm giảm diện tích tiếp xúc giữa răng với khay chỉnh nha Việc giảm độdày này cũng giúp tăng cường tính linh hoạt nhưng đi kèm với tăng nguycơ gãy khay.

· Độ dày của khay căn chỉnh thường nằm trong khoảng từ 0,5 mm đến 1,5mm, theo chỉ dẫn của tài liệu và các nhà sản xuất khác nhau ba độ dàyphổ biến: 250 μm, 500 μm và 750 μm.m, 500 μm, 500 μm và 750 μm.m và 750 μm, 500 μm và 750 μm.m.

· Một hình thức mới được đề xuất dày 0,5mm trong 1 tuần và 0,7mmtrong 10 ngày đeo Tuy nhiên, các yếu tố góp phần gây ra độ lệch độ dày

16

vẫn có thể phát sinh, chẳng hạn như sự kết hợp nhựa dư và sự khác biệtvề loại nhựa, bao gồm độ co ngót, phản xạ ánh sáng trong quá trình quétvà tương tác phun, tất cả đều có khả năng ảnh hưởng đến độ dày và độlệch bề mặt 3D.

1.3 Khả năng đàn hồi

Một khay chỉnh nha lý tưởng phải thể hiện khả năng đàn hồi và đàn hồitrong khi duy trì các đặc tính tĩnh của nó trong suốt quá trình điều trị Lýtưởng nhất là vật liệu chỉnh răng phải có đủ độ cứng để tạo ra lực và mô-men cần thiết nhằm đạt được sự di chuyển của răng theo kế hoạch đồngthời cho phép máng chỉnh nha giữ chắc vào răng với lực giữ cao Trongtrường hợp răng bị nghiêng, cần có độ đàn hồi cao của khay chỉnh răngđể dựng trục và làm thẳng răng Hơn nữa, mô đun thích hợp phải đủ caođể duy trì trong miệng trong một khoảng thời gian cho phép răng dichuyển theo kế hoạch điều trị.

Hiện nay, các tiêu chuẩn đã được thiết lập cho polyme chỉnh nha tuânthủ các tiêu chí được nêu trong JIS T6528 và ISO 20795-2, bắt buộc cácgiá trị tối thiểu là 50 MPa đối với cường độ uốn và 1300 MPa đối với môđun uốn Tuy nhiên, điều quan trọng cần lưu ý là hiện tại không có tiêuchuẩn cụ thể nào cho khay chỉnh răng.

Tuy nhiên, các vật liệu điển hình được sử dụng để làm khay chỉnh răngcó mô đun đàn hồi thấp hơn khoảng 40 đến 50 lần so với dây cung Ni-Tithông thường Sự khác biệt đáng kể về mô đun này cho thấy rằng vật liệuchỉnh răng dễ bị biến dạng vĩnh viễn hơn đáng kể khi so sánh với hầu hếtcác khí cụ dây cung.

1.4 Lực di chuyển

Để tạo điều kiện thuận lợi cho việc sắp xếp lại răng hiệu quả bằng khaychỉnh răng, việc duy trì mức độ căng thẳng thích hợp trong suốt quá trìnhđiều trị là điều cần thiết Các lực tác dụng này và sự phân phối chính xác

của chúng phụ thuộc vào các yếu tố như điểm tác dụng, cường độ, hướngvà Tâm xoay (CoR) của răng tất cả đều nằm trong giới hạn an toàn đểngăn ngừa tổn thương rang.

Chất lượng của lực chỉnh nha từ khí cụ trong suốt phụ thuộc vào đặc tínhvật liệu chế tạo và thiết lập kỹ thuật số cho phép thực hiện chính xác cácchuyển động của từng răng.

Chuyển động của răng liên quan đến sự tác động qua lại của lực cănggiữa khí cụ và phức hợp sinh học của Dây chằng Nha chu và xương xungquanh.

Trong cơ sinh học, có hai kiểu chuyển động của răng: nghiêng, trong đóthân răng di chuyển trong khi chân răng đứng yên, và chuyển động tịnhtiến, trong đó cả thân răng và chân răng đều di chuyển đồng thời Loạichuyển động phụ thuộc vào mối quan hệ của lực tác dụng với CoR và vịtrí của nó trên răng Để đạt được chuyển động tịnh tiến thuần túy đòi hỏilực phải truyền trực tiếp qua CoR, thường nằm ở một phần ba chiều dàichân răng về phía đỉnh xương ổ răng đối với răng một chân Tuy nhiên,vị trí này thay đổi tùy theo xương xung quanh, chiều dài chân và hìnhdạng Lý tưởng nhất là lực hướng vào CoR tạo ra chuyển động tịnh tiếnđược ưu tiên chỉnh nha

Có hai phương pháp chính để tác dụng lực lên răng Phương pháp đầutiên liên quan đến việc áp dụng một lực duy nhất hướng ra khỏi CoR,được gọi là “thời điểm lực” Lực này làm cho CoR dịch chuyển dọc theođường tác dụng của lực, dẫn đến răng bị nghiêng xung quanh CoR.Phương pháp thứ hai đòi hỏi phải tác dụng một cặp lực bằng nhau, tạothành một “cặp lực”, tạo ra xu hướng quay, thường được gọi là “momentcủa cặp lực”.

Trong hệ thống máng chỉnh nha, việc áp dụng các kỹ thuật cơ sinh họcnhư niềng răng cố định là một thách thức do các lực khác nhau từ vùng

18

răng cửa đến vùng nướu và sự không khớp về mặt hình học giữa răng vàKhay chỉnh nha Khả năng dự đoán chuyển động của cơ thể trong điều trịbằng khay chỉnh răng trong suốt bị hạn chế do lực căng được phân tántrên một vùng tiếp xúc rộng hơn Khay chỉnh nha trong suốt chủ yếu gâyra hiện tượng nghiêng thân răng, trong khi hiện tượng xoắn chân răngkhó dự đoán hơn Để đạt được sự dịch chuyển cơ thể đòi hỏi phải cânbằng lực ở rìa cắn và kẽ nướu, tránh bị lật.

Lực quá mạnh có thể dẫn đến tác dụng phụ như tiêu chân răng và gâykhó chịu cho bệnh nhân Các răng cửa bên đặc biệt dễ bị tổn thương dolực tập trung vào diện tích bề mặt chân răng nhỏ hơn đòi hỏi phải xemxét cẩn thận các lực và mô-men không mong muốn trong quá trình lập kếhoạch điều trị chỉnh nha dựa trên khay chỉnh nha Để giảm thiểu nhữngvấn đề này, điều quan trọng là ban đầu phải tác dụng lực nhẹ để bảo vệrăng và các mô nha chu Việc lựa chọn độ cứng của khay chỉnh răng, thểtích khe hở và vị trí của chúng ảnh hưởng đáng kể đến thành công củaviệc điều trị

Theo truyền thống, bằng cách sử dụng dây hoặc mắc cài, việc thay đổiloại (mô đun) của dây cung và kích thước (mômen quán tính) có thể tạora kiểu chuyển động răng mong muốn để tạo ra các cường độ khác nhaucủa hệ thống lực.

Việc phân phối lực tối ưu là rất quan trọng để điều trị chỉnh nha hiệuquả, đạt được tốc độ di chuyển răng tối đa mà không gây hại cho răng.Đối với các chuyển động răng khác nhau, phạm vi lực được khuyến nghịnhư sau: 0,5 đến 0,75 N để nghiêng , 1 đến 1,5 N để xoay, 0,75 đến 1,25N để kiểm soát mô-men xoắn và 0,75 đến 1,25 N đối với chuyển độngtịnh tiến Trong thực hành lâm sàng, lực chỉnh nha thường dao động từ0,098 đến 1,18 N, tùy thuộc vào loại chuyển động răng cụ thể Mángchỉnh nha nhằm mục đích di chuyển răng trong khoảng 0,2 đến 0,3 mmđể dịch chuyển và 1 đến 3 độ để xoay trong khoảng thời gian 14 ngày.