DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-06081-y
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40542049
تاريخ النشر: 2025-06-20
المؤلف: Isabella Di Lorenzo وآخرون
الموضوع الرئيسي: البحث في طب الأسنان وكوفيد-19
نظرة عامة
في التعليم السني، التدريب التقليدي لعلاج قنوات الجذر عادة ما يستخدم الأسنان الطبيعية أو كتل الأكريليك الشفافة. تقدم هذه الدراسة نهجًا جديدًا باستخدام أسنان تدريب مطبوعة بتقنية ثلاثية الأبعاد بتكلفة منخفضة وقابلة للتكرار، مصممة بناءً على التشريح الطبيعي لقناة الجذر، مستمدة خصيصًا من مسح ميكرو-CT لسن مستخرج (رقم 36). تم تنفيذ عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام Autodesk Inventor 2019 وطابعة Form 3B. خلال دورة عملية، استخدم طلاب طب الأسنان هذه الأسنان التدريبية لأداء علاجات قنوات الجذر باستخدام كل من نظام التبادل (Reciproc، VDW GmbH) ونظام التحضير الدوار (Pro Taper Next، Dentsply Sirona GmbH).
قدم الطلاب ملاحظات من خلال استبيان يقيم المواد التدريبية، ونجاح التعلم، وتجربة التعلم العامة. أشارت النتائج إلى أن الأسنان المطبوعة بتقنية ثلاثية الأبعاد تم تقييمها بشكل أعلى بكثير من حيث الملاءمة (p < 0.001) والتعامل (p = 0.001) مقارنة بكتل الأكريليك، وكذلك نماذج الأسنان الطبيعية. تشير النتائج إلى أن الأسنان التدريبية المطبوعة بتقنية ثلاثية الأبعاد تسهل الممارسة المستقلة والمركزة للطلاب، مما يقدم بديلاً قيمًا لطرق التدريب التقليدية. لا يعزز هذا النهج المبتكر بيئة التعلم فحسب، بل يعالج أيضًا المخاوف الصحية والأخلاقية المرتبطة باستخدام الأسنان الطبيعية. يمكن أن تؤدي التقدمات المستقبلية إلى تحسين هذه الطريقة التدريبية بشكل أكبر.
الطرق
في هذه الدراسة، تم تطوير سن تدريب مطبوعة بتقنية ثلاثية الأبعاد باستخدام ضرس mandibular الأيسر المستخرج الذي قدمه متبرع، مع إخفاء جميع البيانات. تم إجراء تصوير مقطعي محوسب لإنشاء إعادة بناء مفصلة لتشريح السن، والذي تم تعديله بعد ذلك باستخدام Autodesk Inventor 2019 لضمان التعرف الواضح على الهياكل ذات الصلة وإنشاء تجويف وصول، مما أدى إلى تمثيل واقعي لتشريح قناة الجذر. تم تعديل نموذج mandibular المستخدم سابقًا لتثبيت سن التدريب بشكل آمن، محاكياً بيئة سريرية.
تم إنتاج المواد التدريبية عبر الاستريوليثوغرافي (SLA) باستخدام طابعتين ثلاثيتي الأبعاد مختلفتين، Form 2 و Form 3B، تم اختيارها بناءً على توفر الموارد بدلاً من المواصفات. استخدمت طابعة Form 2 حجم بقعة ليزر 140 ميكرومتر، بينما كانت طابعة Form 3B تحتوي على حجم بقعة ليزر 85 ميكرومتر ودقة XY تبلغ 25 ميكرومتر. تم استخدام راتنجات مختلفة لمكونات مختلفة من سن التدريب لمحاكاة خصائص المواد السنية الطبيعية؛ تم طباعة أجزاء العاج باستخدام راتنج White Resin V4 و Model Resin V2، بينما تم إنشاء أجزاء المينا باستخدام راتنج Rigid 4000 لتعزيز القوة والتشابه الجمالي مع المينا الطبيعي. شملت المعالجة اللاحقة تنظيفًا دقيقًا وعلاجًا للمواد المطبوعة، مع فحوصات إضافية لفتح قناة الجذر. شملت التجميع النهائي لصق غطاء المينا بالعاج، تلاه تطبيق طلاء لتحسين مظهر السن.
النتائج
في هذه الدراسة، أكمل ما مجموعه 38 طالبًا في طب الأسنان (29 امرأة و 9 رجال، متوسط العمر 24.9 ± 3.1 سنوات) استبيانًا يقيم تجاربهم مع التدريب على علاج قنوات الجذر. أشارت النتائج إلى أن الطلاب قيموا سهولة تعاملهم مع التمارين السابقة بنسبة 61.1% (± 21.7) للعلاجات غير المرضى و 60.8% (± 18.1) للدورات السريرية. عبروا عن استمتاعهم العالي بعناصر التعليم العملي (79.4% ± 16.7) وقيموا مهاراتهم اليدوية بنسبة 65.0% (± 12.4). من الجدير بالذكر أن ملاءمة الأسنان المطبوعة بتقنية ثلاثية الأبعاد للتدريب تم تقييمها بشكل أعلى بكثير (84.0% ± 15.4) مقارنة بكتل راتنج الأكريليك (49.1% ± 25.0) وأقل قليلاً من نماذج الأسنان الطبيعية (88.2% ± 13.1)، مع تقييم التعامل مع الأسنان المطبوعة والنماذج الطبيعية بشكل مشابه.
أظهر التعامل مع أنظمة التحضير المختلفة أنه بينما تم اعتبار نظام Reciproc (74.6% ± 20.9) أكثر صعوبة من ProTaper Next (78.1% ± 18.1)، فضل الطلاب Reciproc (82.6% ± 20.0) على ProTaper Next (76.0% ± 23.1). شعر الطلاب بأنهم مستعدون جيدًا لتحضير قنوات الجذر (69.1% ± 18.3) وعبروا عن حماسهم لتحسين مهاراتهم (75.9% ± 17.1). تم الإشارة إلى رغبة قوية في المزيد من التمارين مع الأسنان المطبوعة بتقنية ثلاثية الأبعاد (81.5% ± 16.1)، على الرغم من أن إكمال التدريب باستخدام هذه النماذج تم تقييمه بشكل أقل (48.6% ± 30.9). تم تأكيد موثوقية الاستبيان مع ألفا كرونباخ قدره 0.814، مما يدل على اتساق داخلي ممتاز. تضمنت الاقتراحات لتحسين الأسنان المطبوعة بتقنية ثلاثية الأبعاد تعزيز الاحتفاظ، وتحسين صلابة المواد، ودمج تحضير تجويف الوصول.
المناقشة
تؤكد قسم المناقشة في ورقة البحث على فعالية الأسنان المطبوعة بتقنية ثلاثية الأبعاد في التعليم السني، خاصة لتدريب علاج قنوات الجذر. تضمنت الدورة العملية التي أجريت في مستشفى جامعة فيورزبورغ طلاب طب الأسنان في السنة الخامسة الذين كان لديهم خبرة سريرية سابقة. استخدم الطلاب كل من أنظمة التحضير المتبادلة والدورانية على الأسنان المطبوعة بتقنية ثلاثية الأبعاد، والتي تم ملاحظتها لتمثيلها الواقعي وفعاليتها من حيث التكلفة. أشارت نتائج الاستبيان إلى أن الطلاب قيموا الأسنان المطبوعة بتقنية ثلاثية الأبعاد بشكل أعلى بكثير من كتل الأكريليك التقليدية من حيث الملاءمة للتدريب والتعامل، على الرغم من أنهم لا يزالون يجدون الأسنان الطبيعية متفوقة في بعض الجوانب.
سلطت الدراسة الضوء على مزايا تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، التي تسمح بإنشاء تشريح قنوات الجذر المعقدة التي لا يمكن تحقيقها بالطرق التقليدية. عبر الطلاب عن حماسهم للتدريب، مقدرين الفرصة للممارسة في بيئة مسيطر عليها دون المخاوف الأخلاقية المرتبطة باستخدام الأسنان البشرية. ومع ذلك، تضمنت الاقتراحات للتحسين تعزيز احتفاظ الأسنان في النماذج وتعديل تجويفات الوصول لمحاكاة الظروف السريرية بشكل أفضل. بشكل عام، تدعم النتائج دمج الأسنان التدريبية المطبوعة بتقنية ثلاثية الأبعاد في المناهج الدراسية لطب الأسنان، مما يوفر أداة تدريب واقعية وفعالة تعد الطلاب لتحديات سريرية في العالم الحقيقي.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-06081-y
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40542049
Publication Date: 2025-06-20
Author(s): Isabella Di Lorenzo et al.
Primary Topic: Dental Research and COVID-19
Overview
In dental education, traditional training for root canal treatment typically utilizes natural teeth or transparent acrylic blocks. This study introduces a novel approach using cost-effective and reproducible 3D printed practice teeth, designed based on the natural anatomy of a root canal, specifically derived from a micro-CT scan of an extracted tooth (number 36). The 3D printing process was executed using Autodesk Inventor 2019 and a Form 3B printer. During a hands-on course, dental students employed these practice teeth to perform root canal treatments using both a reciprocating system (Reciproc, VDW GmbH) and a rotating preparation system (Pro Taper Next, Dentsply Sirona GmbH).
The students provided feedback through a questionnaire assessing the practice materials, learning success, and overall learning experience. Results indicated that the 3D printed teeth were rated significantly higher in suitability (p < 0.001) and handling (p = 0.001) compared to acrylic blocks, as well as natural tooth models. The findings suggest that 3D printed practice teeth facilitate independent and focused practice for students, presenting a valuable alternative to conventional training methods. This innovative approach not only enhances the learning environment but also addresses hygienic and ethical concerns associated with using natural teeth. Future advancements could further improve this training method.
Methods
In this study, a 3D printed practice tooth was developed using an extracted left mandibular molar provided by a donor, with all data anonymized. Micro-computed tomography was performed to create a detailed reconstruction of the tooth’s anatomy, which was then modified using Autodesk Inventor 2019 to ensure clear identification of relevant structures and to create an access cavity, resulting in a realistic representation of root canal anatomy. A previously used mandibular model was adapted to securely hold the practice tooth, simulating a clinical environment.
The practice materials were produced via stereolithography (SLA) using two different 3D printers, Form 2 and Form 3B, selected based on resource availability rather than specifications. The Form 2 printer utilized a 140 μm laser spot size, while the Form 3B had an 85 μm laser spot size and an XY resolution of 25 μm. Different resins were employed for various components of the practice tooth to mimic the properties of natural dental materials; dentin portions were printed with White Resin V4 and Model Resin V2, while enamel portions were created using Rigid 4000 Resin for enhanced strength and aesthetic similarity to natural enamel. Post-processing involved thorough cleaning and curing of the printed materials, with additional checks for root canal patency. The final assembly included bonding the enamel cap to the dentin, followed by a varnish application to enhance the tooth’s appearance.
Results
In this study, a total of 38 dental students (29 women and 9 men, average age 24.9 ± 3.1 years) completed a questionnaire assessing their experiences with endodontic training. The results indicated that students rated their ease with previous exercises at 61.1% (± 21.7) for non-patient treatments and 60.8% (± 18.1) for clinical courses. They expressed high enjoyment of practical education elements (79.4% ± 16.7) and self-evaluated their manual skills at 65.0% (± 12.4). Notably, the suitability of 3D printed teeth for practice was rated significantly higher (84.0% ± 15.4) compared to acrylic resin blocks (49.1% ± 25.0) and slightly lower than natural tooth models (88.2% ± 13.1), with handling of printed teeth and natural models rated similarly.
The handling of different preparation systems revealed that while the Reciproc system (74.6% ± 20.9) was perceived as more difficult than ProTaper Next (78.1% ± 18.1), students preferred Reciproc (82.6% ± 20.0) over ProTaper Next (76.0% ± 23.1). Students felt well-prepared for root canal preparation (69.1% ± 18.3) and expressed enthusiasm for improving their skills (75.9% ± 17.1). A strong desire for more exercises with 3D printed teeth was indicated (81.5% ± 16.1), although the overall completion of training using these models was rated lower (48.6% ± 30.9). The reliability of the questionnaire was confirmed with a Cronbach’s alpha of 0.814, indicating excellent internal consistency. Suggestions for improving the 3D printed teeth included enhancing retention, optimizing material hardness, and integrating access cavity preparation.
Discussion
The discussion section of the research paper emphasizes the efficacy of 3D printed teeth in dental education, particularly for training in root canal treatments. The hands-on course conducted at the University Hospital of Würzburg involved fifth-year dental students who had prior clinical experience. The students utilized both reciprocating and rotary preparation systems on 3D printed teeth, which were noted for their realistic representation and cost-effectiveness. The questionnaire results indicated that students rated the 3D printed teeth significantly higher than traditional acrylic blocks in terms of suitability for practice and handling, although they still found natural teeth to be superior in certain aspects.
The study highlighted the advantages of 3D printing technology, which allows for the creation of intricate root canal anatomies that are not feasible with conventional methods. Students expressed enthusiasm for the training, valuing the opportunity to practice in a controlled environment without the ethical concerns associated with using human teeth. However, suggestions for improvement included enhancing the retention of the teeth in models and modifying the access cavities to better simulate clinical conditions. Overall, the findings support the integration of 3D printed practice teeth into dental curricula, providing a realistic and effective training tool that prepares students for real-world clinical challenges.