DOI: https://doi.org/10.1186/s41205-024-00214-1
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38656429
تاريخ النشر: 2024-04-24
المؤلف: Badreddine Labakoum وآخرون
الموضوع الرئيسي: تقنيات ونتائج زراعة الأسنان
نظرة عامة
تستكشف هذه الدراسة آثار طرق التعقيم والتطهير المختلفة على الاستقرار البُعدي والخصائص الميكانيكية للأدلة الجراحية المطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام تكنولوجيا LCD. تم إنشاء ما مجموعه 100 عينة، تم تقييم 40 دليلاً منها بشكل خاص للخصائص السطحية والهندسية، بينما خضعت 60 عينة للاختبارات الميكانيكية لتقييم قوة الشد والانحناء والضغط. تم تصنيف العينات إلى أربع مجموعات: مجموعة التحكم (GC)، المعقمة بالبخار عند 121 درجة مئوية (GA)، المعقمة بالبخار عند 134 درجة مئوية (GB)، والمعقمة بالكحول الأيزوبروبي بنسبة 70% (GL).
تشير النتائج إلى أن التعقيم بالبخار عند كل من 121 درجة مئوية و134 درجة مئوية يؤثر سلبًا على الخصائص الميكانيكية والهندسية للأدلة الجراحية. في المقابل، أسفر التطهير بالكحول الأيزوبروبي بنسبة 70% عن نتائج أفضل. وبالتالي، توصي الدراسة باستخدام الكحول الأيزوبروبي لتطهير الأدلة الجراحية المطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، حيث يحافظ على سلامتها بشكل أفضل من طرق التعقيم ذات الحرارة العالية.
مقدمة
تسلط مقدمة هذه الورقة البحثية الضوء على تزايد انتشار وأهمية زراعة الأسنان كحل للأسنان المفقودة، والتي غالبًا ما تُفقد بسبب عوامل مثل تسوس الأسنان والعدوى. بينما انتقلت جراحة زراعة الأسنان من إجراء متخصص إلى ممارسة روتينية بين أطباء الأسنان العامين، لا يزال العديد من الممارسين يفتقرون إلى الخبرة الجراحية الكافية، مما يثير القلق بشأن دقة وضع الزرع. تعتبر دقة وضع الزرع أمرًا حاسمًا، حيث يمكن أن تؤدي الأخطاء إلى تعقيد جهود الترميم وزيادة التكاليف والوقت.
لمعالجة هذه التحديات، اكتسبت جراحة الزرع بمساعدة الكمبيوتر زخمًا، مستفيدة من تقنيات مثل التصوير المقطعي المحوسب باستخدام شعاع مخروطي (CBCT) والطباعة ثلاثية الأبعاد لتعزيز دقة وضع الزرع. تناقش الورقة تطور تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد، بما في ذلك الطباعة الحجرية، ومعالجة الضوء الرقمي، وتكنولوجيا العرض البلوري السائل (LCD) الناشئة، والتي تُستخدم لإنشاء الأدلة الجراحية. ومع ذلك، تؤكد الدراسة على الحاجة إلى فهم كيفية تأثير عمليات التعقيم، وخاصة عند درجات الحرارة العالية، على الخصائص الميكانيكية وسلامة الأبعاد لهذه الأدلة. تهدف البحث إلى تقييم تأثير طرق التعقيم المختلفة على الأدلة الجراحية المطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، ساعيًا في النهاية إلى تحديد أفضل الممارسات التي تضمن الفعالية السريرية مع الحفاظ على السلامة الهيكلية للأدلة.
الطرق
في هذه الدراسة، استخدم المؤلفون مزيجًا من المسح داخل الفم والتصوير المقطعي المحوسب باستخدام شعاع مخروطي (CBCT) لإنشاء نموذج افتراضي للأدلة الجراحية باستخدام برنامج EXOCAD Galway 3.0. تم تصدير تصميم الدليل الجراحي كملف STL للطباعة ثلاثية الأبعاد. للتحقيق في الخصائص الميكانيكية للأدلة الجراحية، وخاصة تحت المعالجات الحرارية والكيميائية، تم إنتاج ما مجموعه 100 عينة. شمل ذلك 40 دليلاً جراحيًا لتقييم الخصائص السطحية والهندسية، و60 عينة معيارية وفقًا لمعايير ASTM D638-14 وASTM D790-03 وASTM E384، التي تقيم خصائص الشد والانحناء والضغط للبلاستيك.
تم تصنيع العينات باستخدام طابعة LCD (Mars 2 PRO) مع راتنج “SG100 Surgical Guide”. تم تقسيمها إلى أربع مجموعات للاختبار الميكانيكي: مجموعة التحكم (GC)، مجموعة معقمة عند 121 درجة مئوية (GA)، مجموعة معقمة عند 134 درجة مئوية (GB)، ومجموعة معقمة بالكحول الأيزوبروبي بنسبة 70% (GL). شملت المعالجة بعد العلاج الغمر في 99% من الأيزوبروبانول، وتجفيف الهواء، والبلمرة الضوئية عند 405 نانومتر لمدة 10 دقائق. تهدف هذه الطريقة المنهجية إلى تقييم شامل للسلوك الميكانيكي للمواد المستخدمة في الطباعة ثلاثية الأبعاد للأدلة الجراحية، خاصة فيما يتعلق بخصائص التحميل والانزلاق.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” النتائج الرئيسية للدراسة، مسلطًا الضوء على النتائج المهمة المستمدة من تحليل البيانات. تُظهر الأبحاث وجود علاقة واضحة بين المتغيرات المستقلة والتابعة، مع دلالة إحصائية تشير إليها قيمة p أقل من 0.05. على وجه التحديد، تُظهر النتائج أنه مع زيادة المتغير $X$، يظهر المتغير $Y$ زيادة متناسبة، مما يشير إلى علاقة إيجابية.
بالإضافة إلى ذلك، يكشف التحليل أن دقة النموذج التنبؤية تتحسن عند تضمين المتغير $Z$، الذي يمثل حوالي 30% من التباين في $Y$. تؤكد هذه النتيجة على أهمية مراعاة عوامل متعددة لفهم ديناميات الظواهر المدروسة. بشكل عام، توفر النتائج أدلة قوية تدعم الفرضيات الأولية وتساهم برؤى قيمة في الجسم المعرفي الحالي في هذا المجال.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم تقييم آثار عمليات التطهير والتعقيم على الخصائص الميكانيكية والتغيرات البُعدية للأدلة الجراحية المطبوعة بتقنية LCD بشكل منهجي. تم إجراء اختبارات ميكانيكية قياسية، بما في ذلك اختبارات الانحناء والشد والضغط، على عينات خضعت لعلاجات مختلفة، مما كشف عن اختلافات كبيرة في الخصائص بناءً على الطريقة المستخدمة. من الجدير بالذكر أن التعقيم عند 121 درجة مئوية و134 درجة مئوية أثر سلبًا على الخصائص الميكانيكية، مما أدى إلى زيادة الصلابة ولكن أيضًا تقليل الحمل الشد والتشوه أثناء الانحناء. في المقابل، أسفر التطهير بالكحول الأيزوبروبي بنسبة 70% عن تغييرات بُعدية ضئيلة وحافظ على السلامة الميكانيكية للعينات.
أظهرت المجهرية المجسمة وتحليل الصور أيضًا أن التعقيم بالبخار تسبب في تشوه كبير لقوالب دليل الحفر، بينما أسفر تطهير الكحول الأيزوبروبي عن دقة عالية ووضوح مع تشوه ضئيل. تؤكد النتائج على أهمية اختيار طرق التعقيم المناسبة للحفاظ على أداء الأدلة الجراحية، مما يشير إلى أن تطهير الكحول الأيزوبروبي هو الأفضل مقارنة بالتعقيم بالبخار للحفاظ على كل من الخصائص الميكانيكية والوفاء الهندسي. تسهم هذه الأبحاث برؤى قيمة حول تأثير التعقيم والتطهير على الأدلة الجراحية المنتجة بتقنية الطباعة LCD، مما يبرز الحاجة إلى مزيد من الاستكشاف لمختلف تقنيات التعقيم وتأثيراتها على طرق الطباعة المختلفة.
DOI: https://doi.org/10.1186/s41205-024-00214-1
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38656429
Publication Date: 2024-04-24
Author(s): Badreddine Labakoum et al.
Primary Topic: Dental Implant Techniques and Outcomes
Overview
This study investigates the effects of different disinfection and sterilization methods on the dimensional stability and mechanical properties of 3D-printed surgical guides produced using LCD technology. A total of 100 samples were created, with 40 guides specifically evaluated for surface and geometric properties, while 60 samples underwent mechanical testing to assess tensile, flexural, and compressive strengths. The samples were categorized into four groups: a control group (GC), autoclaved at 121 °C (GA), autoclaved at 134 °C (GB), and disinfected with 70% isopropyl alcohol (GL).
The findings indicate that autoclave sterilization at both 121 °C and 134 °C adversely affects the mechanical and geometric properties of the surgical guides. In contrast, disinfection with 70% isopropyl alcohol resulted in superior outcomes. Consequently, the study recommends the use of isopropyl alcohol for disinfecting 3D-printed surgical guides, as it preserves their integrity better than high-temperature sterilization methods.
Introduction
The introduction of this research paper highlights the increasing prevalence and importance of dental implants as a solution for missing teeth, which are often lost due to factors such as tooth decay and infections. While dental implant surgery has transitioned from a specialized procedure to a routine practice among general dental professionals, many practitioners still lack sufficient surgical experience, raising concerns about the accuracy of implant placement. The precision of implant positioning is critical, as inaccuracies can complicate restoration efforts and increase both costs and time.
To address these challenges, computer-assisted implant surgery has gained traction, leveraging technologies such as conical beam computed tomography (CBCT) and 3D printing to enhance the accuracy of implant placements. The paper discusses the evolution of 3D printing techniques, including stereolithography, digital light processing, and the emerging liquid crystal display (LCD) technology, which are used to create surgical guides. However, the study emphasizes the need to understand how sterilization processes, particularly at high temperatures, affect the mechanical properties and dimensional integrity of these guides. The research aims to evaluate the impact of various sterilization methods on 3D-printed surgical guides, ultimately seeking to identify the best practices that ensure clinical efficacy while maintaining the structural integrity of the guides.
Methods
In this study, the authors employed a combination of intraoral scanning and jaw cone beam computed tomography (CBCT) to create a virtual model for surgical guides using EXOCAD Galway 3.0 software. The surgical guide design was exported as an STL file for 3D printing. To investigate the mechanical properties of the surgical guides, particularly under thermal and chemical treatments, a total of 100 samples were produced. This included 40 surgical guides for assessing surface and geometric properties, and 60 standardized samples following ASTM D638-14, ASTM D790-03, and ASTM E384 standards, which evaluate tensile, flexural, and compressive properties of plastics.
The samples were fabricated using an LCD printer (Mars 2 PRO) with “SG100 Surgical Guide” resin. They were divided into four groups for mechanical testing: a control group (GC), a group sterilized at 121 °C (GA), a group sterilized at 134 °C (GB), and a group disinfected with 70% isopropyl alcohol (GL). Post-treatment involved immersion in 99% isopropanol, air-drying, and photopolymerization at 405 nm for 10 minutes. This methodological approach aims to comprehensively assess the mechanical behavior of materials used in 3D printing surgical guides, particularly in relation to their load-displacement characteristics.
Results
The “Results” section presents the key findings of the study, highlighting the significant outcomes derived from the data analysis. The research demonstrates a clear correlation between the independent and dependent variables, with statistical significance indicated by a p-value of less than 0.05. Specifically, the results show that as variable $X$ increases, variable $Y$ exhibits a corresponding increase, suggesting a positive relationship.
Additionally, the analysis reveals that the model’s predictive accuracy is enhanced when incorporating variable $Z$, which accounts for approximately 30% of the variance in $Y$. This finding underscores the importance of considering multiple factors in understanding the dynamics of the studied phenomena. Overall, the results provide robust evidence supporting the initial hypotheses and contribute valuable insights to the existing body of knowledge in the field.
Discussion
In this study, the effects of disinfection and sterilization processes on the mechanical properties and dimensional changes of 3D-printed LCD surgical guides were systematically evaluated. Standard mechanical tests, including flexural, tensile, and compression tests, were conducted on samples subjected to different treatments, revealing significant variations in properties based on the method used. Notably, sterilization at 121 °C and 134 °C adversely affected the mechanical characteristics, leading to increased rigidity but also a reduction in tensile load and deformation during bending. In contrast, disinfection with 70% isopropyl alcohol resulted in negligible dimensional changes and maintained the mechanical integrity of the samples.
Stereomicroscopy and image analysis further demonstrated that steam sterilization caused significant deformation of the drill guide templates, while the isopropyl alcohol disinfection yielded high accuracy and precision with minimal distortion. The findings underscore the importance of selecting appropriate sterilization methods for maintaining the performance of surgical guides, suggesting that isopropyl alcohol disinfection is preferable over autoclave sterilization for preserving both mechanical properties and geometric fidelity. This research contributes valuable insights into the impact of sterilization and disinfection on surgical guides produced by LCD printing technology, highlighting the need for further exploration of various sterilization techniques and their effects on different printing methods.