Технология CAD/CAM в стоматологии: изготовление коронок и зубных протезов

14.04.2021 Реставрационную стоматологию сегодня сложно представить без компьютерных программ. Ручное изготовление протезов путем литья планомерно уступает место новой, точной и быстрой CAD/CAM-технологии в стоматологии.

CAD/CAM – это современная цифровая методика, которая автоматизирует процесс создания зубных протезов: заготовка моделируется в электронной программе и фрезеруется на станке с числовым программным управлением (ЧПУ). Технология применима к цирконию, титану, кобальт-хрому, стеклокерамике и др.

Что такое CAD и CAM?

CAD – Computer-Aided Design (с англ. компьютерная помощь в проектировании, моделировании). После сканирования полости рта модель создается в виртуальном пространстве на специальном ПО. В результате коронка идеально подходит по размеру.
CAM – Computer-Aided Manufacturing (с англ. компьютерная помощь в производстве). Данные о смоделированном изделии передаются на станок с ЧПУ, где автоматически вытачивается коронка.

При традиционном изготовлении коронок литьем пациент испытывал дискомфорт при создании оттисков, и могли возникать ситуации, когда коронка не точно подходила по форме. Кроме того, время изготовления протеза занимало в среднем 2-3 дня, на время которых пациент оставался с открытыми обточенными зубами.

Коронки cad/cam не только точнее и совершеннее, чем их сестры, изготовленные литьем, но и производятся значительно быстрее – количество визитов к стоматологу сокращается до одного. При этом пациент может лично наблюдать за изготовлением протеза, и выглядит это впечатляюще.

Преимущества CAD/CAM

Создание конструкций любой формы и сложности.
Отсутствие дискомфорта при сканировании ротовой полости.
Быстрота изготовления ортопедических конструкций.
Возможность создавать изделия из разных металлов, включая диоксид циркония.
Высокоточная компьютерная технология (точность до 25мкм).

Технология CAD/CAM подходит для создания цельных керамических и металлических несъемных протезов разных видов: коронок, виниров, абатментов и пр. Этот метод лишен привычных недостатков предыдущих технологий: усадки, деформации, перегрева металла, наличия пор и непролитых участков.

Этапы создания зубных протезов

Подготовка к протезированию (гигиена, санация, подготовка опорных зубов).
Сканирование полости рта внутриоральным сканером.
Электронное трехмерное моделирование индивидуальной коронки кед/кам.
Автоматическое вытачивание на фрезерном станке.
Спекание и шлифовка.

Какие cad/cam-программы существуют?

Для полноценной работы оборудования CAD/CAM необходимо корректное программное обеспечение. Общее название для программных продуктов, которые позволяют проводить трехмерное моделирование и передавать данные оборудованию, – CAE. CAE – Computer Aided Engineering (с англ. компьютерная помощь в инженерном анализе). По сути, эта система управляет работой оборудования, анализирует и автоматизирует проведение численных расчетов.

Отдельная CAD/CAM-программа совместима с системами проектирования открытого типа, в которых можно заменять составные части (сканер, ПО, фрезерный станок, расходные материалы и др.). В системах закрытого типа программные модули уже интегрированы в базу.

Особенности компьютерного моделирования элементов

Компьютер помогает обойтись без чертежей, выполняя моделирование в трехмерном формате. Готовую модель можно рассмотреть в любой проекции, произвести корректировку и довести тем самым форму до совершенства. К моделям можно применять даже освещение под разным углом, чтобы в виртуальном формате оценить, как будет смотреться окончательный результат в реальной жизни.

Изготовленный по методу СAD моделирования виртуальный элемент можно передать на следующий этап производства или перевести в инструкцию для автомата, который изготовит продукт с точным следованием разработанной модели.

Прогрессивные системы в процессе расчетов могут принимать во внимание свойства материалов, особенности их структуры. Оценить нужные параметры будущего изделия можно еще на этапе проектирования и внести коррективы при необходимости.

Краткий экономический расчет 3D принтера по металлу для стоматологии:

1. Стоимость порошка ( 25-40 микрон) составляет 18000 рублей. Себестоимость (прямая) изготовления 1 каркаса (2гр изделие + 1 грамм поддержки) = 3*18=54 рубля. 2. Время изготовления 60 ед – 2 часа. Количество загрузок в день- 4. Количество изготовленных единиц в день – 240. 3. При заполнении на 60% одной машины ЛСП ( 240*22*0,6) общее количество единиц составит 3168 ( с учетом брака и переделок). 4. При стоимости лазерного спекания на рынке от 300 рублей, валовая прибыль составит 728 000 рублей. 5. Окупаемость технологии, при 60% загрузке составит менее 10 месяцев.

Плюсы КАД/КАМ

Данные технологии востребованы в сфере зубопротезирования, так как характеризуются множеством достоинств:

создают каркас нужной формы, правильного цвета;
не допускают ошибок;
сокращают сроки производства сложных стоматологических аппаратов;
не вызывают дискомфортных ощущений у пациента (позволяют отказаться от кап для снятия слепков);
исключают влияние человеческого фактора;
никоим образом не связаны с риском и травматичностью;
гарантируют безупречную посадку изготовленного аппарата.

С ними доктор еще до начала лечения точно знает, какой результат будет достигнут по его завершению. Это очень важно, так как в случае исзготовления коронки, которая плохо «сядет», пациент потом будет постоянно испытывать дискомфорт. Неподходящий протез может раздражать ткани, способствовать развитию гингивита. Если же он будет точно повторять очертания остутствующего зуба, такие сложности исключаются.

Стеклокерамика на основе дисиликата лития (LS2) IPS e.max®CAD Ivoclar Vivadent

Инновационная стеклокерамика на основе дисиликата лития (LS2) IPS e.max® CAD сочетает в себе прекрасные эстетические свойства и великолепные рабочие качества. IPS e. max®CAD применяется для эффективного изготовления эстетичных и высокопрочных одиночных реставраций, таких как виниры, вкладки Inlay, коронки и частичные коронки.

Стеклокерамика на основе дисиликата лития обрабатывается в «мягком» промежуточном состоянии, при котором материал имеет характерный голубой цвет. Благодаря этому можно быстро и эффективно проводить адаптацию вручную или работать техникой Cut-back, а также проверять посадку.

Затем следует простой и быстрый процесс кристаллизации (прим. 20 мин.), при котором материал приобретает свою конечную прочность в 360 МПа, а также желаемые эстетические свойства, такие как цвет и прозрачность. IPS e.max®CAD можно использовать на выбор: либо для полноанатомических реставраций, либо в качестве каркаса (облицовка с помощью IPS e.max®Ceram).

Преимущества:

Высокая прочность (360 МПа) и превосходная эстетика;

Эффективная, экономичная обработка благодаря простой фрезеруемости;

Минимально инвазивные реставрации;

Три уровня прозрачности.

В зависимости от показаний: адгезивная, самоадгезивная или традиционная фиксация

Показания:

Тонкие виниры;
Минимально инвазивные вкладки Inlay/Onlay (1мм);
Частичные и одиночные коронки. Блоки дисиликата лития IPS e.max® CAD выпускаются трёх степеней прозрачности: Блоки HT (High Translucency — высокая прозрачность) Блоки LT (Low Translucency — низкая прозрачность) Блоки MO (Medium Opacity — средняя опаковость)

Гибридная керамика VITA ENAMIC

VITA ENAMIC — первая в мире дентальная гибридная керамика с двойной сетчатой структурой.

Доминирующая в материале керамическая сетчатая структура (86%) уси- лена полимерной сетчатой структурой (14%), причём обе эти структуры полностью взаимопроникаемы. Благодаря этому VITA ENAMIC — дентальный гибридный материал объединяет в себе преимущества как керамики, так и композита. Этот инновационный гибридный материал, наряду с превосходной устойчивостью к нагрузкам, обладает также и исключительной эластичностью. Данные свойства материала идеально подходят для исполнения одиночных коронок в боковых отделах, а также впервые стало возможно значительно уменьшить толщину стенок при минимально инвазивных реставрациях.

Кроме того, VITA ENAMIC отличается исключительно высокой надёжностью, легко поддаётся обработке и гарантирует изготовление детально точных результатов, даже при очень тонких краях реставрации. Гибридный материал по своим свойствам максимально приближен к натуральным тканям зуба и благодаря превосходной светопроводимости воспроизводит естественную игру цвета.

Преимущества:

Естественная эстетика;

Превосходная устойчивость к нагрузкам;

Исключительная эластичность;

Уникальная функция остановки трещин в полимерной структуре;

Минимально инвазивные реставрации;

Реставрации в областях с высокой жевательной нагрузкой;

Две степени транслюцентности в пяти цветах;

Быстрая и экономичная обработка.

Показания:

Коронки;

Вкладки и накладки;

Виниры VITA ENAMIC предлагается в двух степенях транслюцентности: HT=high translucent — высокотранслюцентный T=translucent — транслюцентный. А также в пяти цветах в каждой степени транслюцентности.

Аналогии проектирования в технике и здравоохранении

Как правило, у многих людей CAD-системы ассоциируются с техникой. Мы понимаем, что данный вид компьютерных программ используется для реализации определенных технических решений. И вот иногда случаются в жизни события, которые связывают, казалось бы абсолютно разные сферы человеческой деятельности.
В своей работе нашему коллективу часто приходится сталкиваться с деталями оборудования, которые имеют конструктивные элементы, называемые зубьями. Понятное дело, в первую очередь, это давно известные и всеми любимые различные зубчатые колеса. Но есть еще профилированные валки горных и металлургических машин с зубьями, которые оказывают механическое воздействие на перерабатываемое сырье, зубья ковшей экскаваторов, дорожных фрез, буровые зубья (резцы) и т.д. Все эти зубья изнашиваются в процессе работы и их порой восстанавливают методами наплавки, также существуют конструкции рабочих узлов со сменными зубьями. И здесь, как бы иронично это не звучало, возникает прямая аналогия с человеком.

Однажды, будучи в стоматологическом кабинете, мне довелось мельком увидеть как два врача на компьютере рассматривали 3D- модель челюсти с одним из вариантов протезирования зубного ряда. И это так зацепило мое воображение, ведь не сталкиваясь с этим, я даже не задумывался насколько могут быть полезными CAD-системы в медицине и, в частности, в стоматологии. Интерес к этой теме впоследствии подогрел разговор с близкой родственницей, которая является стоматологом и достаточно активно интересуется новыми технологиями в своей профессиональной сфере. После общения с ней, я даже стал смотреть на зубные коронки, импланты, мосты и подобные полезные вещи двояко – вроде бы это часть человека, с другой стороны это запасная часть. Прямо трансгуманизмом веет, который сам по себе, явление спорное и неоднозначное, связанное с целым клубком морально-этических норм и понятий. Но ведь насколько эти “зубные запчасти” делают жизнь многих людей более полной и качественной. Да и стоматология в целом очень полезное и давно привычное нам направление человеческой деятельности.

Поэтому в данной статье хочется вкратце поделиться интересными фактами о развитии и применимости CAD-систем в стоматологии.

Транслюцентный диоксид циркония

Транслюцентный диоксид циркония — это тот же диоксид циркония, но с повышенной светопроницаемостью. Благодаря своей транслюцентности (прозрачности) под- ходит для изготовления полноанатомических реставраций и мостовидных протезов любой протяжённости на всех группах зубов. В конце процесса изготовления конструк- ции её быстро и эффективно окрашивают или в случае реставрации на передние зубы облицовывают область режущего края массами IPS e.max Ceram Ivoclar Vivadent. Высокая транслюцентность, отличные физические свойства данного материала дают фантастические возможности для создания высокоэстетичных реставраций.

Преимущества диоксида циркония:

Эстетика. Благодаря диоксиду циркония реставрации получаются настолько естественными, что протезы или коронки не отличить от натуральных зубов. Реставрации на основе диоксида циркония оптимально интегрируются в зубном ряду.

Светопроницаемость и оптическая идентичность натуральным зубам. В отличие от металлического каркаса, колпачок из диоксида циркония обладает светопроницаемостью. Светопроницаемость диоксид — циркониевой заготовки близка к светопроницаемости зубной эмали. Коронка на основе диоксида циркония имеет цветовые характеристики естественных тканей зуба в проходящем свете, состоя из более опакового ядра и более прозрачной периферической зоны.

Гипоаллергенность и абсолютная биосовместимость. После протезирования металлокерамическими протезами нередко начинается аллергическая реакция на металл, иногда даже на золотосодержащий сплав. Диоксид циркония обладает химической стабильностью, не оказывает неблагоприятного влияния ни на прилежащие ткани пародонта, ни на состояние организма в целом. Возможные взаимодействия (гальванизм) диоксида циркония с металлическими конструкциями, уже находящимися в ротовой полости пациента, также исключаются.

Высокая механическая прочность. Прочность диоксида циркония превосходит прочность некоторых металлических сплавов. Сила излома диоксида циркония равна 1400 МПа (для сравнения: сила излома человеческого зуба — 160 МПа), поэтому диоксид циркония со временем не деформируется.

Низкая теплопроводность. Низкая теплопроводность диоксида циркония особенно актуальна при протезировании живых зубов. Живой зуб или имплантат, закрытый коронкой из диоксида циркония, не подвержен перепадам температур (холодной и горячей пищи) по сравнению с металлокерамической коронкой.

Высокая стойкость протезов к изменению цвета и изнашиваемости. Данный материал, обладая высокой химической стабильностью, обеспечивает долговечность цветовых характеристик коронки и её формы.

Малый вес. Несмотря на прочность, коронки на основе диоксида циркония гораздо легче металлокерамических коронок (к примеру: удельный вес диоксида циркония равен 6,06 г/см3 по сравнению со сплавами неблагородных металлов, удельный вес которых составляет 8,2 — 8,4 г/см3, а удельный вес сплавов благородных металлов колеблется от 16,1 до 19,2 г/см3). CATALOGUE 14

Отсутствие чёрной каймы вдоль десневого края. Керамика на основе диоксида циркония позволяет избежать всех негативных биологических и эстетических проблем, связанных с расположенным в области десневой борозды металлическим краем, который обычно становится заметным при рецессии десны.

Высокая степень очищаемости коронок. Поверхность зубов из диоксида циркония очень гладкая, что препятствует накоплению зубного налёта и развитию заболеваний пародонта, а это означает, что данный материал идеален в протезировании на имплантатах. Диоксид циркония кислостойкий и беспористый материал, который не впитывает токсичные вещества, что способствует быстрой и простой чистке протеза, следовательно, гигиене ротовой полости.

Подбор цвета. Впервые подбор цвета осуществляется не только на уровне керамического покрытия, но и на уровне каркаса. Это позволяет избежать эффекта просвечивания металла, свойственного металлокерамическим коронкам.

Адгезия керамической облицовки к циркониевому каркасу. Благодаря химическому родству, каркас из диоксида циркония прекрасно соединяется с керамической массой облицовки. Эксперименты показали, что скол керамики на циркониевом протезе чаще происходит в толще керамической массы, а не по границе каркаса и облицовки.

Свойство диоксида циркония, препятствующее прогрессированию трещины. Если в каркасе развивается трещина, то находящиеся в диоксиде циркония стабилизированные иттрием тетрагональные частицы превращаются в моноклинные, что приводит к увеличению объёма. Благодаря подобному фазовому преобразованию в каркасе возникает напряжение сжатия, которое в идеале приводит к прекращению прогрессирования трещины. Этот процесс определяют как трансформационное усиление или «эффект подушки безопасности» диоксида циркония.

Противопоказания к применению безметалловой керамики на основе диоксида циркония:

Наличие низкой клинической высоты естественных зубов (мелкие зубы);

Глубокий прикус;

Большой дефект зубного ряда (в этом случае применяются конструкции из металлокерамики);

Бруксизм (исключение составляют мосты с наличием одной или нескольких цельноциркониевых коронок).

Мультиблоки IPS Empress®CAD Ivoclar Vivadent

Инновационный многоцветный блок IPS Empress®CAD Multi подходит для реставраций, которым требуется естественный переход цвета и флюоресцентности от дентина к режущему краю, создавая при этом максимальную эстетику и естественность.

Преимущества:

Великолепная эстетика;
Обширный выбор цветов и размеров для любого клинического случая;
Полировка с помощью OptraFine — глазурь не требуется Показания Виниры, вкладки типа Inlay и Onlay, коронки на передние и боковые зубы.

Лейцитная стеклокерамика IPS Empress®CAD Ivoclar Vivadent

IPS Empress® CAD превосходно подходит для изготовления эстетичных монохромных одиночных реставраций, например: виниров, вкладок типа Inlay и Onlay, коронок на передние и боковые зубы.

Благодаря гомогенности и светорассеиванию материал IPS Empress®CAD имеет сбалан- сированный эффект хамелеона. Наряду со световыми оптическими свойствами реставрации IPS Empress®CAD воодушевляют естественной прозрачностью и высокой эстетикой.

Блоки лейцитной стеклокерамики IPS Empress®CAD выпускаются в двух степенях прозрачности: Блоки HT (High Translucency — высокая прозрачность), Блоки LT (Low Translucency — низкая прозрачность).