Geleneksel protez üretim yöntemleri köklüdür ve günümüzde bile kullanılmaktadır. Bunlar arasında bir ölçü alma, bir alçı üretme ve nihayetinde silikon bazlı veya benzeri bir malzemeden bir protezin elle işlenmesi yer alır. Protezlerin bu şekilde sağlanması, birçok hastaya yıllarca önemli ölçüde rahatlık ve destek sağladı ve onların normal günlük aktivitelerine devam etmelerine ve sosyal etkileşimlerini geliştirmelerine izin vermektedir.
Bu yöntemin sağlayabileceği avantajlara rağmen, uygulaması bazı sınırlamalar ve eksiklikler göstermiştir. Bunlar öncelikle işleme stratejisi, gerekli teknik uzmanlık, zaman, çaba, maliyet ve elde tutma sorunları ile ilgilidir. Ayrıca, genel aşınma ve yıpranma ve ultraviyole radyasyona maruz kalma nedeniyle nispeten kısa bir hizmet süresinden sonra malzeme bozulması ve renk solması nedeniyle dayanıklılık sorunları vardır. Bu nedenlerden dolayı yüz protezleri, hem hastalara hem de protez uzmanlarına yük getiren maliyetli ve zaman alıcı bir süreç olan yenilenme ve periyodik değişim gerektirir.
Son on yılda, üç boyutlu (3B) baskı dahil olmak üzere katmanlı üretim teknolojisi önemli ölçüde gelişmiştir. Renkli 3B baskı da bir dizi malzeme kullanarak tam spektrumlu renkli katı nesneler üretmek için geliştirilmiştir. Çeşitli 3B görüntüleme tekniklerinin evrimiyle, hedef nesne geometrik verilerinin doğru şekilde alınması ve 3B dijital modellere dönüştürülmesi sağlanabilir. 3D görüntü yakalama ve baskı tekniklerini birleştirerek, görülen bir şeyin aynısının basılması yani işlemesini elde etmek için büyük bir potansiyel vardır. Daha da önemlisi, gelişmiş üretim teknikleriyle doğrudan bağlantı kurma yeteneğine sahiptir, yüksek doğrulukta özelleştirmeye izin vererek hem zamandan hem de maliyetten tasarruf sağlar.
Hızlı prototip oluşturmada yaygın olarak kullanılmış, tıp bilimlerinde başarıyla uygulanmış ve multidisipliner uygulamalarda popülerlik kazanmıştır. Tıp için, yakalanan dijital 3B modeller büyük doğruluğa sahiptir ve birkaç yıldır yüz şekil bozukluğunun teşhisi, cerrahi planlama ve tedavi sonuçlarının değerlendirilmesi için etkin bir şekilde kullanılmaktadır. Ek olarak, yüz protezleri için bu otomatik katkı maddesi üretim teknolojisini geliştirme potansiyeli vardır.
Gelenek sel görüntü yakalama teknolojisi ile karşılaştırıldığında, 3B görüntü aygıtları arasındaki görüntü işleme çok daha karmaşık çalışma süreçlerine sahiptir. 3B baskı için, 3B yazdırılan nesnelerin kalitesi yalnızca ciltleyici / alt tabaka etkileşimi ve yazıcı çözünürlüğü dahil olmak üzere yazdırmanın kendisinden değil, aynı zamanda baskı malzemesinden ve herhangi bir işlem sonrası veya son işlem aşamasından da etkilenir. Bu nedenle, belirli bir protokol olmadan, 3B nesneler genellikle düşük güvenilirlik, doğruluk ve kalite ile üretilebilir. Dahası, 3B görüntü üretimi açısından, 3B görüntüleri bir 3B kameradan 3B yazıcıya dönüştürmek için görüntü işleme yöntemleri, 2B teknolojisini kullanan mevcut işlemlerden çok daha az gelişmiştir.
Ayrıca, yüz protezleri için doğru renk reprodüksiyonu son derece arzu edilmektedir ve cilt rengi reprodüksiyonunun kalitesi, yüz protezlerinin genel kalitesini önemli ölçüde etkileyebilir. Bu nedenle, doğru renk yönetimi süreçleri yalnızca gerekli olmakla kalmaz, aynı zamanda kullanılan belirli 3B üretim süreçleriyle birlikte yürütülmesi gerekir. Son zamanlarda, hassas 3 boyutlu renkli görüntü reprodüksiyonuna öncelik veren yüz yumuşak doku protezlerinin üretimi için yeni ve yenilikçi yöntemler geliştirildi ve özel 3B işleme için bir çerçeve ve protokol tasarlanmıştır. Ek olarak, renk yönetimi süreçleri geliştirilmiş ve 3D görüntüleme cihazlarına ve üretim süreçlerine başarıyla uygulanmıştır.
3D Renkli Baskı Aşaması
Tam renkli 3B baskı, sürekli olarak geliştirilen ve gelişen farklı 3B renkli baskı teknolojileriyle ileri teknoloji olarak kabul edilir. Yaygın bir tam renkli 3B baskı teknolojisi, toz bağlayıcı baskı olarak da bilinen 3DP TM baskısıdır. Massachusetts Institute of Technology’de geliştirilmiştir ve Z Corporation ve 3D Systems lisansına sahip olan sürecin kendisi, tozun ardışık katmanlar halinde biriktirildiği ve daha sonra seçmeli olarak renkli bağlayıcı ile mürekkep püskürtmeyle birleştirilen mürekkep püskürtmeli baskıya dayanmaktadır. Üç (CMY) veya dört (CMYK) renkli bağlayıcı, şeffaf bir bağlayıcıyla birlikte karıştırılarak toz malzemeyi katman katman tam renkli bir spektrumda yazdırır. 3B baskıdan sonra, aşırı kullanılmamış tozun giderilmesi ve sızma dahil olmak üzere son işlemenin genellikle nihai modeli üretmek için yapılması gerekir.
Tozlar farklı türden malzemelerden yapılabilir. Alçı, öncelikle plastik toz ile birlikte kullanılır. Ancak nişasta, seramik, cam ve diğer toz halindeki malzemeler de işlenebilir. Yüz protezleri üretmek için, biyouyumlu nişasta tozuna renk basmak için Z Corp Z510 3D yazıcı (3D Systems Inc., Rock Hill, SC, ABD) dahil olmak üzere 3D yazıcılar kullanılabilir. Bu durumda baskı sonrası işlem gereklidir. Esnek, hafif ve gerçekçi bir yumuşak doku protezi üretmek için uygun elastomerik polimer ile sızma daha sonra gerçekleştirilebilir. Daha yakın zamanlarda, doğrudan biriktirme ve filaman baskısı dahil olmak üzere diğer elastomerik 3D baskı işlemlerinde gelişme olmuştur. Bununla birlikte, ana dezavantajı, yazdırabilecekleri sınırlı renk spektrumudur.
Yüz Protezinde Sızma Temel Tasarımı
Baskı işleminin kendisi, eksik yüz kısmının oldukça hassas bir katı modelini üretecek ve basılı pudra ve ten rengi bağlayıcıdan oluşacaktır. Ortaya çıkan yapı göz önüne alındığında, baskı sonrası işlemenin, gerekli role, doğası gereği hafif, esnek ve dayanıklı – kendisini ödünç verecek özelliklere sahip uygun bir malzeme ile modele sızması gerekir. Doğrudan protez baskısı için gereken baskı sonrası işlem nedeniyle, etkilenen ve bitişik alandan modellenmiş bir sızma tabanı oluşturulmalıdır.
Etkilenen alanın sahası, uygun bir CAD yazılım programı kullanılarak sürece tek bir yüzey olarak aktarılır. Daha sonra, son protez bir kılavuz olarak kullanılarak, infiltrasyon tabanı, protezi desteklemek için ve temas noktasını tanımlamak veya son yerleştirme için tüylü bir kenar sağlamak için gereken herhangi bir çevresel uzantıyı desteklemek üzere kırpılabilir. Protezin her bir gereksinimi, değiştirilecek yüz kısmının tipine ve çevresindeki dokunun özelliklerine bağlı olarak çevrenin tam doğası ile destek içinde geliştirilebilir. Düzgün çevresel yüzeyler tüylü kenarlara daha uygun olurken, sınırları iyi belirlenmiş kırışıklıklar veya daha yakın yerleştirme için iyi tanımlanmış bir kenara cerrahi kenar boşlukları daha uygun olacaktır. Sızma tabanındaki nihai tasarım özellikleri, eksik yüz kısmının geometrisine bağlı olacaktır.
İmalat
Modelin ve son protezin tasarımının CAD manipülasyonunu takiben, veriler yazıcıya aktarılmak üzere .zpr dosyalarına dönüştürülebilir. Yine bu, uygun yazılım kullanılarak gerçekleştirilebilir. Biyouyumlu toz ve renkli bağlayıcı ile katmanlı üretim kullanılarak protez, uygun bir elastomerik polimer ile infiltrasyon dahil olmak üzere herhangi bir son işlem için hazır basılabilir. Çoğu durumda, sonuçta elde edilen basılı modelin, bağlayıcının tamamen kurumasına izin vermek için bir süre dinlendirilmesi gerekir ve fazla tozun nazikçe çıkarılması, doğru son işlemeye izin verir. Daha önce detaylandırıldığı gibi, yüz dokusunun önemli kısımlarının yerini alacak şekilde tasarlanmış büyük modeller için, bu işlem sırasında bozulmayı veya sarkmayı önlemek için bir infiltrasyon tabanı gerekli olabilir.
Protez İnfiltrasyonu
3D baskı, nihai yapıyla yakından ilişkili fazla toz içeren modeller üretir. Elde edilen toz, uygun bir malzeme ile süzülmeden önce nazikçe çıkarılmalıdır. Daha sonra protez, infiltrasyon tabanı ile veya infiltrasyon tabanı olmadan infiltrant içine daldırılabilir ve tam satürasyon için bir süre izin verilir. Bu işlem, yazdırılan modelin kalınlığına ve sızıntının viskozitesine ve ayar özelliklerine bağlı olacaktır.
Kesin protezlerin üretilmesinden önce hepsinin değerlendirilmesi gerekecektir. İdeal olarak, karşılaştırılabilir bir protez yapmak için mevcut üretim yöntemlerinde kullanılanlara yakın özelliklere ve özelliklere sahip malzemeler kullanılmalıdır. Normalde, kullanılan malzemeler doğada silikon, akrilik veya polivinil olacaktır. Bu malzemelerin özelliklerindeki değişkenlik göz önüne alındığında, uzun süreli daldırma veya basınç altında sızma dikkate alınmalıdır. Bu işlemin ardından, fazla sızıntının açıklıklar, delikler ve bağlantı yuvaları gibi kilit alanlardan çıkarılması ve ardından tamamen sertleşmesi ve kurumasına izin verilmesi gerekir. Bu işlem normalde yaklaşık 24 saat sürer.
Son Hazırlıklar
Protezin üretimini takiben son uygulama için anaplastoloğa teslim edilebilir. Üretilen çevrenin doğası ve karşılaştırılabilir bir malzeme ile sızma göz önüne alındığında, normal duruş ve işlevde tam bir uyum ve renk uyumu elde etmek için hem çevresel uydurma yüzeyinde hem de renkte ayarlamalar yapılabilir. Bu değişikliklere ek olarak, bağlantı bileşenleri uygun yapıştırıcılar kullanılarak protez içindeki yerine sabitlenebilir.
Son olarak, matlaştırıcı maddeler veya dış renklendiricilerin eklenmesiyle doku ve yüzey görünümünde küçük değişiklikler de yapılabilir. İkincisi, daha doğal bir bitişe izin verecektir. Protez daha sonra hastaya takılabilir. Mıknatıs ekleri tarafından tutulan 3 boyutlu baskılı bir burun protezini gösterir. Bu temassız yaklaşım kullanılarak üretim ve son teslimat 48 saat içinde gerçekleştirilmektedir. Herhangi bir tek baskının tek seferde 60-80’e kadar protez üretebileceği düşünüldüğünde, birden fazla hasta için yüz protezi üretmek için gereken göreceli süre önemli ölçüde azaltılabilir.
Kaynakça:
https://www.researchgate.net/publication/323144729_Direct_3D_printing_of_silicone_facial_prostheses_A_preliminary_experience_in_digital_workflow
https://www.nature.com/articles/s41598-020-67945-z
Yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu