Методика цифрового объемного сканирование культи зуба путем применения Computer aided design - технологии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Математическая морфология.

Электронный математический и медико-биологический журнал.

Том 14. Вып. 2. 2015.

МЕТОДИКА ЦИФРОВОГО ОБЪЁМНОГО СКАНИРОВАНИЯ КУЛЬТИ ЗУБА ПУТЁМ ПРИМЕНЕНИЯ COMPUTER AIDED DESIGN-ТЕХНОЛОГИИ

Гасюк П. А., Радчук В. Б.,

Калашников Д. В., Зубченко С. Г.

Аннотация

Новейшие технологические разработки открыли путь для широкого применения Hi-tech материалов в стоматологии. Изготовление зубопротезных конструкций методом компьютерного программируемого фрезерования гарантирует максимальную точность и наивысшее качество выполнения работ. Процесс CAD-CAM (Computer Aided Design-Computer Aided Manufacture) вмещает в себя получение выходных данных с помощью цифрового объемного сканирования, передачу их на компьютер и обработку со следующим изготовлением конструкции на автоматическом станке, который руководствуется тем же компьютером. Новая система CAD-CAM автоматизирует все фазы производства протеза и экономит время врача и пациента. В отличие от традиционного ручного изготовления коронок, эта технология исключает возможность любой ошибки, так как системой регистрируются даже микронные отклонения от заданных параметров. Благодаря столь точной методике изготовления, у пациента, даже после долгого времени, каких-либо проблем не наблюдается.

Ключевые слова: CAD-CAM, цифровое объёмное сканирование, компьютер. стоматология протез зубопротезный компьютерный

Annotation

METHOD OF DIGITAL SURROUND SCAN TOOTH STUMP BY APPLYING COMPUTER AIDED DESIGN-TECHNOLOGY

Gasiuk P. A., Radchuk V. B., Kalashnikov D. V., Zubchenko S. G.

The newest technological developments opened a way for the wide use of hi - tech materials in stomatology. Guarantees making of dentoprosthetic constructions the method of the computer programmable milling maximal exactness and the greatest quality of implementation of works. Process of CAD-CAM (Computer Aided Design - Computer Aided Manufacture) contains for itself the receipt of weekend of data by means of digital by volume scan-out, transmission of them on a computer and treatment with the next making of construction on an automatic machine-tool that follows the same computer. The new system CAD-CAM automates all phases of production prosthesis and saves time doctor and patient. Unlike traditional hand-made crowns, this technology eliminates the possibility of any mistake, because the system registers even micron deviation from the set parameters. Thanks so precise manufacturing technique, the patient, even after a long time, some problems are observed.

Key words: CAD-СAM, digital by volume scan-out, computer.

Введение

С целью повышения точности, надёжности и обеспечения оптимальных биомеханических свойств стоматологических конструкций, были разработаны системы шлифовки керамических заготовок с компьютерной программой методом фрезерования: системы CAD-CAM ? Computer Aided Design - Computer Aided Manufacturing - автоматизированный дизайн / автоматизированное производство. Создание таких систем было вызвано ужесточением требований к функциональности, биосовместимости и эстетики при протезировании жевательных зубов, а также низкой прочностью и сомнительной биосовместимостью альтернативных материалов, в том числе амальгам, композитов и различных сплавов металлов [1].

Высокая клиническая эффективность цельнокерамических микропротезов (90%-100%), изготовленных методом CAD-CAM, подтверждена многими научными исследованиями. Они полностью восстанавливают анатомическую форму зуба и функцию жевательного аппарата, адекватно формируют окклюзионные и апроксимальные контакты, имеют значительно более высокую прочность и эффективность с точки зрения восстановления анатомической формы зубов, а также функционируют в полости рта в течение более длительного времени. Новейшие технологические разработки открыли путь для широкого применения Hi-tech материалов в стоматологии. Изготовление зубопротезных конструкций методом компьютерного программируемого фрезерования гарантирует максимальную точность и высочайшее качество выполнения работ [2, 3].

Цель исследования

Автоматизация работы в изготовлении конструкций зубных протезов методом компьютерного программируемого фрезерования.

Результаты исследований и их обсуждение

Процесс CAD-CAM (Computer Aided Design - Computer Aided Manufacture) включает в себя получение исходных данных с помощью цифрового объемного сканирования, передачу их на компьютер и обработку с последующим изготовлением конструкции на автоматическом станке, который руководствуется тем самым компьютером.

Таким образом, полная система должна включать в себя 3 элемента:

1) 3D (трёхмерное) сканер;

2) компьютер, который обрабатывает информацию и исполняющий моделирование будущего протеза;

3) станок-автомат с компьютерным управлением, который производит реставрацию.

В современном программном обеспечении для CAD-CAM - систем появилась опция виртуальный артикулятор. Теперь сложные механические системы замещены на современные компьютерные. Эта возможность реализована следующим образом. С помощью специальных приспособлений модели челюстей (отпечатки) располагают в пространстве сканера в том положении, которое они занимают относительно рам артикулятора. Это позволяет программе идентифицировать пространственное положение виртуальных зубных рядов относительно шарнирной оси. После программа требует ввести индивидуальные характеристики углов движений нижней челюсти заранее определенных с помощью аксиографии, или используют средние значения [4].

В последние годы чрезвычайное внимание уделяется вопросам гнатологии, особенно работе артикулятора. За рубежом применение аксиографии и артикуляторов уже давно стало нормой. Но до недавнего времени относительно молодые CAD-CAM - технологии не могли построить функциональные окклюзии. Такая возможность появилась совсем недавно. Работа с виртуальным артикулятором начинается с позиционирования моделей в виртуальном пространстве артикулятора. Это обеспечивается сканированием моделей на специальной подставке, которая является специфической для каждой системы артикуляторов и обеспечивает необходимое расположение моделей относительно шарнирной оси и резцового упора. Расположение моделей относительно рам артикулятора может корректироваться мануально. После чего устанавливаются индивидуальные настройки артикулятора (могут быть стандартными) в виде углов Беннета, суставного пути и величины мгновенного бокового смещения, а также размера протрузии, ретрузии и боковых движений. Градиентом цвета автоматически отмечаются окклюзионные контакты, которые корректируются также автоматически или мануально [5, 6].

Этапы изготовления реставраций с помощью CAD-CAM можно рассматривать на примере работы аппарата CEREC. Сначала врач выполняет препарирования полости под вкладку по общепринятой методике. После того подготавливает полость к снятию оптического отпечатка. Оптическим отражением называют трехмерное изображение отпрепарированного зуба, которое получают с помощью камеры CEREC. Качество контролируют на мониторе аппарата CEREC. С этого начинается строение будущей вкладки врачом на экране компьютера. Сначала выполняется перемещение трёхмерного изображения зуба в систему координат. Врач-оператор отмечает границу препарирования и обрисовывает нижнюю границу вкладки, а после ? достраивает линии экватора зуба, которых не хватает. В автоматическом режиме аппарат CEREC находит и прорисовывает жевательную верхнюю границу виртуальной реставрации. Следует обратить внимание, что аппарат CEREC 1 не позволяет учитывать зубы-антагонисты. Этот недостаток устранен в следующих поколениях этого аппарата CEREC 2 и CEREC 3, что дает возможность сканировать жевательную поверхность зубов-антагонистов и накладывать ее на моделируемую реставрацию [8].

После окончания всех построений врач-оператор отправляет виртуальную реставрацию в память фрезеровального аппарата, устанавливает блок материала, из которого будет отфрезерована вкладка. Через некоторое время врач получает готовую реставрацию, которая подгоняется в полости рта и фиксируется.

CAD-CAM - технология позволяет получать каркасы зубных протезов высокой точности, прекрасной биосовместимости и безупречной эстетики при высокой автоматизации труда.

Технология позволяет максимально исключив неточности, заранее увидеть полноценную модель зубного протеза, чтобы лучше спланировать сам процесс протезирования. Благодаря компьютерному моделированию можно еще до начала работы увидеть, каким будет вид пациента с новыми зубами, и выбрать оптимальный вариант внешнего вида и установки протеза [7].

С помощью CAD-CAM-систем можно изготовить единичные коронки и мостовидные протезы малой и большой протяженности, телескопические коронки, индивидуальные абатменты для имплантатов, воссоздать полную анатомическую форму для моделей пресс-керамики, наносится на каркас (overpress), создать временные коронки в полный профиль и различные литьевые модели. Материалом может служить диоксид циркония, титан, кобальто-хромовый сплав, пластмасса, воск.

По сравнению с литьем ? традиционным методом изготовления каркасов (создание восковой композиции, подготовка литниковой формы, литье, распаковки, обработка и подгонка) технология CAD-CAM не требует столь высокой квалификации и большого опыта техника, не занимает так много рабочего времени и площадей. При работе CAD-CAM - оборудования нет такого загрязнения рабочей зоны, как при отливке. В принципе комплекс CAD-CAM может обслуживать один зубной техник.

К особым преимуществам CAD-CAM относятся: высокая точность изготовления (отклонения размеров 15-20 мкм по сравнению с 50-70 мкм при отливке); высокий уровень автоматизации труда (сбережения рабочего времени техника более чем в пять раз); большая производительность (до 120 ед. / сутки); возможность моделирования на рабочем месте, широкий спектр материалов, компактность оборудования (CAD-CAM - комплекс занимает помещение площадью 10 мІ).

Рассмотрим изготовление каркаса из диоксида циркония в фрезерном центре CAD-CAM полного цикла: гипсовая модель поступает в фрезерный центр. Гипсовая модель сканируется с помощью специального устройства (сканера). Сканер преобразует информацию о внешнем виде модели в компьютерный файл. Далее с помощью специальной компьютерной программы моделирования (CAD-модуль) на модели конструируется каркас, абатмент, супраструктура. Программа предлагает конструкцию, а техник может изменять ее движениями компьютерной «мышки» примерно так, как на гипсовой модели делается восковая композиция электрошпателем. Кроме того, конструкцию всегда можно рассмотреть в любом ракурсе, «снять» с модели, попробовать варианты облицовки, рассмотреть в любом сечении. В результате получается оптимальная конструкция каркаса. После моделирования файл с конструкцией поступает в блок управления фрезерной машины. В зависимости от выбранного материала фрезерная машина выпиливает (фрезерует) из заготовки каркас. В результате из материала изготавливается трехмерная модель, созданная ранее на компьютере. Если материалом был выбран диоксид циркония, после фрезерования конструкция требует спекания (агломерация). Каркас из диоксида циркония помещается в специальную агломерационную печь, в которой он приобретает окончательный размер, цвет и прочность. Крепкий, эстетический, точный и лёгкий каркас готов [6].

На сегодняшний день на стоматологическом рынке представлены многие CAD-CAM - системы, например: CADESTHETICS (фирма IVOCLAR VIVADENT, Лихтенштейн, 2007) предназначена для изготовления отдельных каркасов, супраконструкций имплантатов, каркасов мостовидных протезов фронтального и боковых отделов челюсти; CERCON (фирма DEGUSSA, Германия, 2003) предназначена для изготовления только каркасов одиночных коронок и мостовидных протезов фронтального и боковых отделов челюсти с 4-5 элементов; DSC PRECIDENT (фирма DCSAG, Швейцария, 1993) предназначена для изготовления коронок и каркасов мостовидных протезов различной протяженности, которые лимитированы только толщиной блока того материала, который подвергается фрезерованию; DIGIDENT (фирма GIRRABCH DENTAL, Германия, 2005) предназначена для изготовления каркасов или полностью анатомических отдельных коронок, мостовидных протезов протяженностью в 8 элементов, фронтального и боковых отделов челюсти, вкладки; ETKON SYSTEM (фирма ETKON AG, США, 2009) предназначена для изготовления каркасов коронок и мостовидных протезов до 5 элементов из циркониевой керамики и мостовидные протезы с титана. Данная система позволяет использовать оксид циркония, золото, титан, керамика, на основе оксида алюминия; EVEREST (фирма KAVO, Германия, 2009) может изготавливать анатомические элементы, мостовидные протезы, коронки из различных материалов; FIT CICERO (фирма ELEPHNT DENTAL BV, Нидерланды, 2002) ? применяется для созидания каркасов, вкладок типа инлэй / онлэй; GN-1 (фирма GC, Япония, 2002) для изготовления единичных анатомических коронок, каркасов, вкладок из титана, керамики и композитов; LAVA (фирма 3M ESPE, США, 2001) применяется для изготовления каркасов одиночных коронок, мостовидных протезов до 4-х элементов из керамики на основе оксида и мостовидных протезов с 3-4 элементов фронтальной и боковой групп зубов, вкладки типа инлэй/онлэй, полные анатомические коронки и мостовидные протезы, каркасы с гирляндой и анатомической жевательной поверхностью. Материалы: титан, золото, керамика на основе литиум дисиликата, Цельнокерамические каркасы и коронки; PROCERA ALL CERAM (фирма NOBEL BSOCARE, Швеция, 1986) используется для изготовления каркасов, мостовидных протезов из 3-х элементов в передней и боковой области, каркасы виниров толщиной 0,25 мм супраструктуры имплантов с формовщиком десен; WOL-CERAM (фирма WOLZ-DENTALTECHNIK, Германия, 1998) производит каркасы одиночных коронок, мостовидных протезов до 4-х элементов фронтального и боковых отделов челюсти, супраструктуры имплантатов.

К недостаткам системы CAD-CAM можно отнести высокую цену всех систем.

Выводы

Таким образом, преимущества системы CAD-CAM - ее значительная оперативность, ведь больше не требуется делать отпечатки и изготавливать временные коронки. Этот этап работы выполняется с помощью компьютерных технологий, что влечет за собой снижение затрат на реставрацию. Кроме того, косметический эффект при использовании этой системы гораздо выше, чем при работе с традиционными технологиями. Современная система CAD-CAM в стоматологии исключает ряд недостатков по сравнению с традиционными методами лечения. Новая система CAD-CAM автоматизирует все фазы производства протеза и экономит время врача и пациента. В отличие от традиционного ручного изготовления коронок, эта технология исключает возможность любой ошибки, так как системой регистрируются даже микронные отклонения от заданных параметров. Благодаря столь точной методике изготовления, у пациента, даже после долгого времени, каких-либо проблем не наблюдается.

Литература

1. Гасюк П. А. Особливості морфологічних змін твердих тканин зубів після одонтопрепарування / П. А. Гасюк, Д. В. Калашніков, В. Б. Радчук // Клінічна стоматологія. 2014. № 4. С. 8-11.

2. Гасюк П. А. Особливості впровадження сучасних комп`ютерних технологій в клініку ортопедичної стоматології / П. А. Гасюк // Медична інформатика та інженерія. 2014. №3. С. 93-96.

3. Davidovich G. The use of CAD/CAM in dentistry / G. Davidovich, P. G. Kotick // Dental clinics of North America. 2011. Vol. 55. № 3. P. 559-570.

4. Gasiuk P. A. Album from propedeutics of orthopedic stomatology / P. A. Gasiuk, A. O. Hrad, T. I. Dzetsiukh // Ternopil: Ukrmedknyha, 2014. 212 p.

5. Li R. W., Chow T. W., Matinlinna J. P. Ceramic dental biomaterials and CAD/CAM technology: State of the art / R. W. Li, T. W. Chow, J. P. Matinlinna // Journal of prosthodontic research. 2014. Vol. 58. № 4. P. 208-216.

6. Miyazaki T. CAD/CAM systems available for the fabrication of crown and bridge restorations / T. Miyazaki, Y. Hotta // Australian dental journal. 2011. Vol. 56. № 1. P. 97-106.

7. Mously H. A. Marginal and internal adaptation of ceramic crown restorations fabricated with CAD/CAM technology and the heat-press technique / H. A. Mously, M. Finkelman, R. Zandparsa, H. Hirayama // Journal of Prosthetic Dentistry. 2014. Vol. 112. № 2. P. 249-256.

8. Tamac E., Toksavul S., Toman M. Clinical marginal and internal adaptation of CAD/CAM milling, laser sintering, and cast metal ceramic crowns / E. Tamac, S. Toksavul, M. Toman // Journal of Prosthetic Dentistry. 2014. Vol. 112. № 4. P. 909-913.

Размещено на Allbest.ru