پلیمر ها در پرینت سه بعدی خارجی فک و سیستم نگهدارنده آنها
نقایص فک و صورت، ناشی از تروما، بیماری انکولوژیک یا ناهنجاری های مادرزادی، زندگی روزمره را تحت تاثیر قرار می دهد. ترمیم پروتز بازسازی زیبایی شناختی و عملکردی را با کمک مواد تقلید از بافت های طبیعی ارائه می دهد. چاپ سه بعدی پلیمری طراحی پروتزهای خاص بیمار را با پیچیدگی ساختاری بالا و همچنین ساخت سریع و کم هزینه بر اساس تقاضا را امکان پذیر می کند.
هر ساله تقریباً 69 میلیون نفر در سراسر جهان از نقایص فک و صورت ناشی از سرطان، ضربه یا بیماری های مادرزادی رنج می برند (Dewan et al., 2019). این شرایط پیامدهای روانی، اجتماعی و اقتصادی قابل توجهی دارند و مهمتر از همه، می توانند منجر به مرگ یا ناتوانی شوند (داس و همکاران، 2023). در بسیاری از موارد، بازسازی نقایص فک و صورت چالش برانگیز است و به دلیل پیچیدگی آناتومیکی، خطر عفونت و اختلال در ساختارهای آناتومیکی حیاتی، دستیابی به نتیجه رضایت بخش با بازسازی جراحی دشوار است. چالش اصلی همچنین به میل به نتیجه زیبایی شناختی مثبت و همچنین وجود انواع مختلف بافت (استخوان، غضروف، ماهیچه، پوست) و ساختارها (گوش، چشم، بینی، دهان) در ناحیه نزدیک مربوط می شود (Nyberg et al. al., 2017). برخی از عوامل حیاتی، مانند کمبود بافت های نرم یا استخوانی، تحرک بافت آسیب دیده، منحصر به فرد بودن هر نقص نیز به پیچیدگی کمک می کنند (جیندال و همکاران، 2021).
پروتزها با هدف بازگرداندن زیبایی و عملکرد، از موادی استفاده می کنند که خواص بصری، بافتاری و مکانیکی بافت طبیعی را تقلید می کنند. این شامل ارائه روشی موثر برای تثبیت پروتز است. در بازسازی میانی صورت خارجی، معمولاً نیاز به جایگزینی ساختارهای ناحیه مداری، گوش و بینی است (Bhaskar et al., 2018)(Fukushima, 2016). نتایج تا حد زیادی به خواص مواد بستگی دارد. از اهمیت ویژه ای برخوردار است مقاومت در برابر پارگی بالا، مقاومت کششی، عدم سمیت، خواص غیر آلرژیک، سازگاری زیستی، وزن سبک، جذب آب کم، امکان رنگ آمیزی و سطح سختی مناسب که مشابه بافت های ناحیه نقص است (Lanzara et al., 2021)(Das et al., 2023). همواره جستجو برای یافتن ماده پروتز فک و صورت وجود داشته است که از نظر ظاهری و خواص بسیار شبیه به بافت های نقص باشد.
پیشرفت در شیمی پلیمر در قرن بیستم منجر به تولید بسیاری از مواد پلیمری مصنوعی جدید شده است که می توانند بر اساس خواص آنها طبقه بندی شوند، مانند هترو و هموپلیمرها، کوپلیمرهای با ترکیب و ساختار متنوع، الاستومرها و پلاستیک ها، ترموپلاستیک ها و ترموست ها و غیره. این مواد طیف گسترده ای از خواص فیزیکی را از سخت و سفت تا نرم و انعطاف پذیر، و همچنین تنوعی از اشکال، از جمله ذرات و هیدروژل ها را نشان می دهند. مواد پلیمری نرم که از بافت های انسانی تقلید می کنند بسیار مورد توجه هستند. مواد نرم و سخت عمدتاً در یک ویژگی مهم مانند سفتی کششی که توسط مدول یانگ نشان داده می شود، متفاوت هستند. بافت های انسانی عمدتاً از موادی با مدول 103-109 پاسکال (شکل 1b) تشکیل شده اند که با مواد نرم مرتبط است. بنابراین، پلیمرهای مصنوعی در تولید پروتزها توجه قابل توجهی را به خود جلب کرده اند و شباهت زیادی به بافت و کارایی در جایگزینی بافت نشان می دهند (Lanzara et al., 2021).
روش های سنتی ساخت پروتز فک و صورت در حال حاضر به طور فعال با تکنیک های پیشرفته چاپ سه بعدی با استفاده از مواد پلیمری مختلف جایگزین شده است. پرینت سه بعدی یک فناوری جدید و برجسته است که توانایی بهینه سازی بازسازی فک و صورت را دارد. پرینت سه بعدی یک رویکرد شخصی ارائه می دهد که امکان ایجاد مدل های سفارشی با دقت آناتومیکی بالا را فراهم می کند (Liu et al., 2019). روند کلی کار فشرده نیست و زمان درمان کوتاه تری را می طلبد (پریتام، 1995). شایان ذکر است که دو رویکرد برای پرینت سه بعدی پروتزها وجود دارد. یک رویکرد شامل چاپ مستقیم شی از یک ماده مورد نظر است. در روش دوم، یک پلیمر انعطاف‌پذیر در قالبی ریخته می‌شود که به صورت سه بعدی با جزئیات آناتومیکی دقیق چاپ شده است (Das et al., 2023).
پرینت سه بعدی پروتزهای فک و صورت مبتنی بر پلیمر یک فناوری نسبتاً جدید است که فرصت های زیادی را برای ایجاد پروتزهای سفارشی متناسب با هر بیمار ارائه می دهد. اولین استفاده از تکنیک‌های چاپ سه بعدی برای ایجاد قالب‌های پلیمری برای ریخته‌گری با دقت، دقت و کیفیت سطح بالا که با روش‌های سنتی دست نیافتنی است، امیدوارکننده‌تر و قابل اعتمادتر است (فاروک و همکاران، 2022). برداشت مستقیم مشکل بود زیرا محل های معیوب فک و صورت از نظر شکل و اندازه بسیار پیچیده هستند. توسعه چاپ سه بعدی امکان ساخت مستقیم ساختار پروتز را با استفاده از اسکن سه بعدی و طراحی به کمک کامپیوتر (CAD) فراهم کرده است. این روش دقیق تر، سریع تر و کم هزینه تر شده است (داس و همکاران، 2023). اکتساب داده های دیجیتال امکان تولید مدل بزرگ شده و معکوس جانبی را فراهم می کند، که به ویژه برای بیماران با نقص های بزرگ صورت مفید است. مزیت دیگر این روش این است که اولین برداشت را می توان مستقیماً از مدل ایجاد کرد.
موفقیت پروتزهای صورت چاپ سه بعدی تا حد زیادی به چهار عامل کلیدی بستگی دارد: i) اسکن و مدل سازی دیجیتال؛ ii) مواد چاپ؛ iii) تکنیک چاپ؛ iv) سیستم نگهداری. این عوامل برای توسعه مداوم چاپ سه بعدی پلیمر، به منظور ارائه پروتزهای بهتر و مقرون به صرفه‌تر برای بیماران، بسیار مهم هستند. مروری بر فناوری دیجیتال برای جمع‌آوری داده‌ها، مشخصه‌یابی مواد پلیمری سازگار با تکنیک‌های فعلی چاپ سه بعدی، رویکردهای ساخت چند ماده‌ای و نمونه‌هایی از سیستم‌های نگهداری پلیمر می‌تواند بینش ارزشمندی در مورد وضعیت فعلی پروتزهای فک و صورت ارائه دهد. توسعه این حوزه با ترکیبی از نوآوری‌ها در چاپ سه‌بعدی و پیشرفت‌های مواد پلیمری، از جمله مخلوط‌ها و ترکیبات، مرتبط است. این امر می‌تواند منجر به اجرای سریع فناوری‌های سه‌بعدی در عمل و جایگزینی رویکردهای سنتی شود (Dwivedi and Mehrotra, 2020). یک نمایش گذشته‌نگر از سازگاری تدریجی چاپ سه بعدی پلیمر، با استفاده از مطالعات موردی در زمینه پروتزهای بینی، گوش و چشم، می‌تواند به ارزیابی چالش‌های بازسازی‌های فک و صورت کمک کند.
تکنیک‌های چاپ سه بعدی مناسب برای ساخت پروتزهای پلیمری بر اساس ساخت لایه‌های چاپ طبقه‌بندی می‌شوند: به طور مستقیم در حجم (لیتوگرافی) یا پس از رسوب‌گذاری (اکستروژن). طراحی مواد با تقلید از بافت طبیعی، وظیفه مهمی در پروتزها است.
پلیمرها در سیستم های نگهدارنده
موفقیت استفاده از پروتز فک و صورت اساساً توسط سیستم نگهداری تعیین می شود. طیف گسترده ای از انواع مداخله و پیچیدگی فرآیند، اطلاعات متعددی را در مورد سیستم های نگهداری پروتزها تعیین می کند. برای حفظ پروتزهای پلیمری میانی صورت خارجی می توان از روش های مختلفی استفاده کرد. این روش‌ها شامل چسب‌ها، برش‌های آناتومیکی، عینک، آهن‌ربا یا ایمپلنت‌های ثابت می‌شوند.
نتیجه گیری و چشم انداز آینده
تکنیک‌های پرینت سه بعدی را به عنوان ابزاری حیاتی برای کمک به پروتزهای فک و صورت در نظر گرفته می شود که تأثیر مثبتی بر سلامت عاطفی، روانی و عملکردی دارد. درمان ناهنجاری های صورت به دلیل پیچیدگی های مرتبط با ساختارهای آناتومیکی، تعدد انواع بافت، کمبود استخوان و بافت نرم و غیره دشوار است. پروتزهای فک و صورت باید بهترین جزئیات آناتومی صورت را بازتولید کنند تا برای توانبخشی بدون بافت مناسب باشند.
Reference
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0378517324004150
