„Díky 4D tisku budeme schopni nabídnout mnohem dokonalejší léčbu“

Všichni jsme slyšeli o 3D tisku, co ale znamená 4D tisk?

Je pravda, že doposud jsme většinou slýchali pouze o 3D tisku. 4D tisk navíc přináší čtvrtý rozměr – čas. Spočívá v aditivní výrobě* nebo tisku speciálních materiálů na 3D tiskárnách, které mají tvarovou paměť zabudovanou do výrobků modelováním jednotlivých vrstev. Výrobky jsou navrhovány v CAD softwaru, který dokáže plánovat změny materiálu a jeho reakci na okolní vlivy během nošení.

Můžete nám sdělit více o vašich současných aktivitách týkajících se 4D technologií?

Poté, co jsem nechal myšlenku využití 4D tisku v ortodoncii patentovat, aplikoval jsem tuto technologii ve výzkumných laboratořích K Line Europe GmbH v německém Düsseldorfu. Výzkumný tým se věnoval novým možnostem, které nám tato technologie nabízí. Já jsem se mezitím soustředil na aplikaci této technologie za použití pokročilých 3D tiskáren a modifikovaných metamateriálů do systému léčby fóliovými aparáty a také do výroby ortodontických oblouků. Protože se považuji za experimentátora, tak v současné době zkouším terapii 4D tištěnými fóliemi na vlastních zubech. Pečlivě zaznamenávám všechny detaily a výsledky budu po ukončení léčby publikovat ve vědecké studii.

Jak 4D tisk změní medicínu a zejména ortodoncii?

Věřím, že v příštích dvou letech 4D změní mnoho postupů, které v současné době používáme při léčbě našich pacientů. Pokud si v online vyhledávači zadáte 4D, velké množství výsledků vás ujistí o tom, že 4D technologie bude mít zejména na medicínu obrovský dopad. Bioinženýři například právě zkouší využití technologie 4D tisku při nahrazování některých tkání. Dokonce se pouštějí do výroby implantátů a splintů, které mohou být umístěny přímo do našeho těla. 4D tištěné objekty mohou měnit svůj tvar uvnitř těla podle potřeby bez nutnosti dalších reoperací, což by mohlo zachránit mnoho lidských životů. V ortodoncii budeme pacientům schopni poskytnout mnohem detailnější léčbu, která bude přesně odpovídat jejich potřebám. Toho lze docílit přizpůsobením fóliových aparátů nebo ortodontických oblouků – ty budou měnit svůj tvar v dutině ústní do požadované formy. Výsledkem tedy bude mnohem lepší efekt za použití menšího počtu alignerů nebo oblouků. Na celou léčbu tak budou třeba pouze 1–2 fólie nebo 1–2 oblouky.

Jakým problémům čelí současné alignery a fixní aparáty na trhu?

Myslím, že v současné době jsou zde tři základní problémy, kterým v ortdoncii čelíme při léčbě fóliovými či fixními aparáty. Prvním z nich je komplikovaný výrobní proces, který zahrnuje mnoho kroků. Složitý proces výroby způsobuje nižší přesnost a zvyšuje finanční i časové nároky, a v neposlední řadě také přináší nutnost důslednější kontroly. Za další problém můžeme považovat složité softwarové plánování nutné k překonání limitací současných alignerů. Často totiž potřebujeme různé doplňující prvky, více attachementů apod. Také komfort pacientů během léčby alignery nebo fixními aparáty je problematický – momentálně je třeba velké množství fólií či oblouků, které je třeba často měnit.

Jak by mohla 4D technologie tyto problémy řešit?

4D technologie slibuje řešení všech výše zmíněných problémů a další výhody. Krátké vysvětlení, jak to funguje: zuby jsou standardně naskenovány 3D skenery. Poté je pomocí 3D CAD softwaru léčba rozfázována na jednotlivé kroky, které simulují kam a jak je třeba zuby pohnout k dosažení optimálního výsledku. Alignery nebo oblouky jsou potom navrženy jako negativní repliky těchto jednotlivých fází. Software zároveň umožňuje vložit do fólií spoje a vrstvy umožňující kontrakci či expanzi. Tím lze navrhnout fólie či oblouky měnící svůj tvar v čase podle plánu léčby. Takový objekt (tj. fólie nebo oblouk) je vytisknut na 3D tiskárně použitím speciálních metamateriálů reagujících na zabudované spoje a vrstvy. Tyto výsledné objekty umístěním v dutině ústní, kde jsou vystaveny dvěma efektivním stimulům – slinám (tj. tekutině) a 37 °C tělesné teploty (tj. teplu), mění svůj tvar. Jednoduše řečeno, pacient nosí fólii nebo oblouk, který postupně mění svůj tvar do naprogramovaného výsledku, přičemž na zuby působí lehkými kontinuálními silami. Každý aligner nebo oblouk tak může být nošen více než 5 měsíců v závislosti na naprogramování během počáteční plánovací fáze.

Jak byste popsal výhody využití konceptu 4D v ortodoncii?

Výhody jsou poměrně jasné. Pacienti si budou moci užít příjemnější léčbu, kdy nebudou nuceni navštěvovat svého ortodontistu tak často, což je v souladu se současným trendem léčby „na dálku“. Také nebude nutné tolik refinementů během léčby fóliovými aparáty jako dříve. Dále budeme schopni dosáhnout mnohem vyšší přesnosti v aplikaci a distribuci sil. Díky plánování ve specializovaném softwaru budeme mít i lepší kontrolu nad velikostí aparátů a jejich detailním působením. Tloušťka může být měněna v závislosti na naší potřebě a kontrolována během celé léčby. To nám umožní udržení absolutně stabilních sil a kotvení, a vyvarujeme se určité variabilitě, která byla pozorována u předchozích systémů fóliových aparátů.

Kdy předpokládáte dostupnost této technologie na trhu?

Doufáme, že přivedeme tuto technologii na světlo světa velmi brzo. Očekáváme vstup na trh v roce 2019 a tím změnu současných léčebných konceptů v ortodoncii.

Jak vidíte vývoj ortodoncie v příštích několika letech?

Myslím, že 4D tisk a rozšířená realita budou v nejbližších letech největšími hybateli medicíny, a tedy také ortodoncie.

Kde můžeme získat více informací a případně dále sledovat tuto moderní technologii?

Internet již nyní obsahuje mnoho informací o 4D technologii. Aplikaci 4D technologií v ortodoncii můžete sledovat na internetové stránce: www.kline-europe.de/4dortho

Děkujeme za cenný příspěvek a doufáme, že brzy uslyšíme o dalších nových vynálezech.

Já děkuji za tuto příležitost a doufám, že pokročilá technologie 4D tisku přinese více pohodlí do života našich pacientů.

Redakčí poznámka: Tento rozhovor byl připraven ve spolupráci s K Line Europe GmbH, dental coordination team.

* Aditivní výroba označuje proces, při němž vzniká výrobek postupným nanášením tenkých vrstev na sebe. Ačkoliv je aditivní výroba v podstatě totéž co 3D tisk nebo rapid prototyping, na rozdíl od těchto pojmů se využívá zejména pro označení procesů, při nichž vzniká koncový výrobek a nikoliv jen prototyp.

Dr. Sherif Kandil

Ortho 2/2017

Štítky: