ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЗУБНЫХ ПРОТЕЗОВ С ПОМОЩЬЮ CAD/CAM-ТЕХНОЛОГИЙ В ОРТОПЕДИЧЕСКОЙ СТОМАТОЛОГИИ

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЗУБНЫХ ПРОТЕЗОВ С ПОМОЩЬЮ CAD/CAM-ТЕХНОЛОГИЙ В ОРТОПЕДИЧЕСКОЙ СТОМАТОЛОГИИ

Проф. Т.И. Ибрагимов, доц. Н.А. Цаликова

Перспективность CAD/CAM-технологии в стоматологии заключается в том, что она позволяет изготовить конструкции зубных протезов в одно посещение, практически на глазах у пациента и при этом обойтись без зубного техника. Главное преимущество данной методики заключено в способе обработки материала для реставрации - так называемая холодная обработка. Холодная обработка (фрезерование) является более щадящей и позволяет сохранить заданные свойства материала неизменными.

В настоящее время техника моделирования и изготовления прецизионных деталей различного назначения с помощью CAD/CAM-технологий нашла широкое применение во всём мире, в том числе в стоматологии.

Аббревиатура CAD означает компьютерное моделирование, CAM - компьютерное изготовление протезов.

В 1970 году зародилась идея автоматизированного изготовления стоматологических реставраций. На её воплощение ушло более 10 лет, и в 1983 году в Париже на Международном конгрессе стоматологов впервые была демонстративно изготовлена реставрация при помощи CAD/CAM-системы. Пациенткой была мадам Duret, жена Francis Duret - разработчика фантастической по тем временам идеи применения компьютерного моделирования для изготовления конструкций в стоматологии. Идея была осуществлена совместно с фирмой «Henson International». Так появилась система «Duret» для компьютерного моделирования и изготовления реставраций.

Почти параллельно с этим разрабатывалась швейцарская система «Cerec». Разработчиками являются «Verner Moermann» и «Marco Brandestini».

Система «Duret» существует и сейчас, однако, к сожалению, ей не нашлось достойного места на стоматологическом рынке.

Так было положено начало эре CAD/CAM-технологий в стоматологии. В настоящее время каждый год заявляют о себе уже не одна, а несколько новых систем.

Некоторое время два направления, символизирующие инновационное развитие стоматологии, существовали параллельно, однако было очевидно, что рано или поздно, они пересекутся. Изготовление супраконструкций на имплантатах методом компьютерного фрезерования уже широко практикуется в клинике ортопедической стоматологии. Одиночные коронки и мостовидные протезы различной протяжённости производятся практически всеми CAD/ CAM-системами.

Ниже перечислены этапы работы CAD/CAM-систем, которые необходимо использовать для изготовления зубных протезов с помощью данной технологии.

Получение информации об объекте. Это можно сделать с помощью внутриротовой камеры, стационарного сканера или контактного профилометра.

Обработка полученной информации компьютерной программой и перевод данных в систему координат.

Виртуальное моделирование реставраций в компьютере с помощью виртуального каталога и специального программного обеспечения.

Изготовление виртуально смоделированных реставраций с помощью фрезерного станка.

ПОЛУЧЕНИЕ ОПТИЧЕСКОГО ОТТИСКА

Для получения оптического оттиска с препарированного зуба или модели применяют внутриротовые камеры или стационарные сканеры. Внутриротовая камера предназначена для получения информации непосредственно из полости рта, и её применение позволяет исключить этапы снятия оттиска и отливки модели. Благодаря этому осуществляется принцип изготовления реставраций в одно посещение в присутствие пациента. При применении стационарного сканера это преимущество теряется, однако появляется возможность существования централизованной лаборатории для изготовления CAD/CAM-реставраций.

У современных камер и сканеров точность считывания информации достигает 25 мкм. По данным литературы, краевой зазор менее 100 мкм является приемлемым. Сканирование осуществляется при помощи лазерного излучения или поляризованного света. Преимущество современной коллинеарной технологии сканирования

заключается в том, что падающий и отображённый лучи распространяются вдоль одной оси. Это исключает образование мёртвых зон, т.е. затемнённых участков, однако затрудняет считывание информации с дивергирующих стенок из-за большого расстояния между сканируемыми точками. В российской системе «OpticDent» лучи расходятся под углом 90°, угол дивергенции 8-9° при вертикальном положении.

При увеличении глубины сканирования происходит рассеивание луча, что ухудшает точность изображения. В современных оптических системах, применяемых в стоматологии, глубина сканирования достигает 1 см. При этом камера должна быть максимально приближена к зубу. Чтобы повысить качество оптического оттиска, лучше выполнять снимки в нескольких проекциях. С этой точки зрения удобнее использовать стационарный сканер.

При сканировании рабочей поверхности модели площадь рабочей поверхности сканирующей головки должна быть больше площади проекции исследуемого объекта. Это достаточно легко определить с помощью дифракционной решётки, вмонтированной в камеру. Она проецирует на зуб несколько параллельных полос. Реставрация моделируется как совокупность поперечных сечений для ряда продольных координат.

При получении оптического оттиска в полости рта существуют определённые клинические особенности, которые следует учитывать при работе с внутриротовой камерой. Прежде всего они связаны с дрожанием руки в процессе получения оттиска (снимка) и сложностью правильного позиционирования камеры по отношению к объекту.

В этой связи большое значение имеет освещение объекта. Оно не зависит от проекции полос, так как при дрожании руки полосы могут размываться. Кроме того, важен вид освещения: постоянное или импульсное. Импульсное освещение позволяет нивелировать отрицательные эффекты дрожания руки в большей степени, чем постоянное освещение. Для получения качественного оптического оттиска желательно также максимально сократить время съёмки.

Важнейшим условием получения качественного оптического оттиска является правильное ОП с учётом оптических возможностей камеры или сканера. Перед снятием оптического оттиска, для снижения бликования, поверхность объекта съёмки покрывают водным раствором полисорбата для равномерной адгезии последующего

антибликового слоя, а затем покрывают антибликовым слоем из порошка TiO 2 и снимают оптический оттиск. После оценки качества полученного оптического оттиска всю информацию о геометрических размерах объекта переводят в систему координат и обрабатывают с помощью компьютерной программы.

Следующий этап изготовления CAD/CAM-реставраций - моделирование анатомической формы зуба. Для этого можно использовать базу данных компьютерной программы, содержащую стандартные формы зубов, или каталог зубов, созданный индивидуально. Врач может создать и личный каталог зубов.

Оптимальным вариантом моделирования анатомической формы зуба является использование в качестве шаблона модели исходной ситуации до разрушения или препарирования либо симметрично расположенного зуба с задействованием функции зеркального отражения. В различных CAD/CAM-системах индивидуализация формы зуба происходит по-разному. В современных системах существует функция автоматической подгонки края реставрации к линии препарирования зуба. Подгонка может осуществляться и вручную. Регулировке поддаётся также плотность проксимальных и окклюзионных контактов.

При этом в базу данных заложены параметры толщины реставрации в зависимости от материала изготовления. В случае моделирования каркасов коронок, вместо анатомической формы зуба задают толщину реставрации соответственно выбранному для её изготовления материалу. При моделировании при помощи программного обеспечения каркасов мостовидных протезов задают форму и пространственное положение промежуточной части.

Фрезерование. Для фрезерования конструкции зубного протеза в станке зажимают стандартный блок материала, подобранный в зависимости от размера и длины конструкции. Затем приступают к калибровке. Материал обрабатывается алмазными или твердосплавными фрезами. На старых аппаратах использовалось два диска, затем диск и фреза, а в настоящее время на новых аппаратах используются 2 фрезы. Минимальный диаметр фрезы 1 мм. Это значит, что толщина сканируемого зуба должна быть не менее 1,2 мм. Например, в системе «Хинтелл» (Германия) использовано 12 фрез, из которых компьютер сам выбирает 2 фрезы нужного для конкретной ситуации диаметра.

Фрезерование металла проводится твердосплавными фрезами, а остальных материалов - алмазными.

Качество фрезерования зависит, в том числе, от количества осей вращения в станке. В современных системах их насчитывается 4-5. Использование водяного охлаждения или масляной смазки в процессе вытачивания реставрации позволяет одновременно осаждать взвесь частиц материала в воздухе, охлаждать реставрацию и смазывать рабочую поверхность.

Лазерное спекание. В настоящее время используют принцип лазерного спекания порошка металла. Этот способ применяют при обработке хром-кобальтового сплава, так как его фрезерование связано с большим расходом фрез и времени. Механизм спекания подразумевает нанесение порошка металла на округлую пластинку. Виртуальная модель конструкции зубного протеза условно делится на 50 пластов, и соответственно каждому слою идёт спекание металлического порошка по принципу «здесь спекаем - здесь не спекаем», до полного спекания зубного протеза. По такому же принципу можно изготовить не только коронки и мостовидные протезы, но и бюгельные протезы.

Материалы:

Диоксид циркония (Y-TZP ZrO 2 HIP), Ti, Fu;

Оксид циркония (полностью спечённый и полуспечённый);

Стеклокерамика (усадка после повторного обжига достигает 25%);

Керамика;

Композиты (для временных коронок);

Хромкобальтовый сплав, куда входят добавки марганца, вольфрама, молибдена, железа, кадмия;

Сплавы титана;

Титан и др.

Таким образом, принципиальное различие материалов для изготовления зубных протезов по CAD/CAM-технологии заключается не только в химическом составе заготовок, но и в фазовом состоянии используемого материала.

CAD/CAM-реставрации при протезировании на имплантатах. История современной дентальной имплантации насчитывает уже более 50 лет. Все началось, когда Ингвар Бранемарк в процессе изучения микроциркуляции в костной ткани при помощи титановой обсервационной камеры, внедрённой в витальную кость, обнаружил необычное сращение металла с костной тканью и сформулировал понятие остеоинтеграции. В дальнейшем он выработал основные принципы дентальной имплантации.

Первым этапом всегда является получение информации об объекте. Информация может быть получена как оптическим, так и тактильным методом, как, например, в системе «Procera». При наличии в системе внутриротовой камеры, как в системах «Cerec» и «Duret», эта информация может быть получена прямо из полости рта как с естественных, так и с искусственных опор. Процедура идентична изготовлению обычных восстановительных коронок на естественные зубы. Установленный в полости рта абатмент и окружающие его ткани покрывают антибликовым порошком, после чего получают оптический оттиск. Если используют имплантат с раздельной супраструктурой, то отверстие для винта в абатменте предварительно герметизируют. Второй снимок делают с целью регистрации окклюзионных контактов, после чего производят виртуальную моделировку реставрации, которая затем изготавливается в шлифовальном блоке.

Этот способ позволяет изготовить бескаркасную керамическую реставрацию в одно посещение.

Другим вариантом изготовления ортопедической конструкции является непрямое сканирование при помощи стационарного сканера. После этого изготавливают модель с имплант-аналогами и подбирают абатменты. Готовую модель сканируют и приступают к изготовлению реставрации.

При использовании таких лабораторных систем, как «Everest», «Cerec inLab» и других, допускается изготовление каркасной керамики, в том числе мостовидных протезов.

Третий вариант производства реставраций представляет собой CAM-изготовление конструкций. Этап виртуальной моделировки в этом случае отсутствует, зато производится двойное сканирование. Вначале сканируют модель с абатментом, затем - восковую или пластмассовую реплику конструкции, выполненную по традиционной технологии в зуботехнической лаборатории. Далее реставрацию изготавливают в шлифовальном блоке.

Ещё несколько лет назад при оценке эффективности имплантации эстетические параметры вообще не принимались во внимание. Имели значение только степень остеоинтеграции и функциональность конструкций, изготовленных с опорой на имплантаты. Однако в связи с ростом требований к эстетике всё чаще стали использовать индивидуальные абатменты, позволяющие учитывать особенности слизистой оболочки десны, направление оси имплантата, прикуса. С их помощью изготавливалось и изготавливается большое

количество высокоэстетичных конструкций. Однако существуют традиционные для методики литья недостатки: возможность недоливов, образование внутренних пор, отсутствие гарантии качества металла. С точки зрения сохранности мягких тканей, окружающих имплантат, возможности удаления остатков цемента и из гигиенических соображений плечо абатмента не должно располагаться ниже уровня маргинальной десны. Однако, если речь идёт об имплантации в области фронтальных зубов, уровень плеча диктуют эстетические соображения. При прозрачной истончённой слизистой оболочке край металлического абатмента может создавать серую тень в пришеечной области. Кроме того, при изготовлении безметалловых конструкций, покрывающих имплантаты, логичнее использовать безметалловые абатменты, так как одним из условий обеспечения эстетики реставраций с опорой на имплантаты является гармоничное сочетание механических, биологических и эстетических свойств конструкционных материалов.

В настоящее время производители систем имплантации предлагают абатменты из оксида циркония в виде стандартной заготовки в комплекте с крепёжным винтом. Абатменты корректирует техник. Возможна разметка абатмента и его шлифовка алмазными или карборундовыми инструментами.

С расширением функций программного обеспечения CAD/CAM-систем становится возможным изготавливать с их помощью не только супраконструкции на имплантатах, но и сами абатменты. Преимущество методики заключается в возможности виртуальной моделировки формы абатмента с учётом особенностей рельефа слизистой оболочки и других эстетических и функциональных требований.

В настоящее время наблюдается тенденция к объединению усилий производителей имплантационных и CAD/CAM-систем. Примером является сотрудничество фирм Straumann и Sirona, которое вылилось в совместный проект «CARES» (Computer Aided Restoration Service), и фирм Astra-Tech и Atlantis, также заявляющих о совместном изготовлении абатментов не только из оксида циркония, но и из титана, как в системе «Procera» и других.

Условно существуют две методики автоматизированного изготовления абатментов из оксида циркония: CAD/CAM-изготовление, включающее виртуальное моделирование конструкции, и CAM-изготовление, копирующее восковую или пластмассовую заготовку, выполненную техником.

На примере системы «CARES» рассмотрим первый вариант.

Необходимые средства: система «Sirona inLab», стационарный сканнер «inEos», специальные заготовки абатментов для сканирования, по диаметру соответствующие имплантату. Оптимальным считается вариант использования временного абатмента с временной реставрацией для предварительного формирования мягких тканей.

После получения оттиска и получения мастер-модели изготавливают ещё одну модель из скан-гипса с установленным скан-абатментом. Проводят сканирование абатмента, что называется, in situ, либо в «inEos», либо при помощи лазерного сканнера системы «inLab». Возможно также сканирование в полости рта внутриротовой SD-камерой. Затем процедура напоминает моделировку мостовид-ного протеза. Очерчивают периметр абатмента и проводят дальнейшее моделирование. Для этого необходима программа моделировки абатментов.

Оптимальным вариантом является использование в процессе моделировки силиконового индекса или временной конструкции.

Необходимо следить, чтобы толщина покрывающей имплантат реставрации была равномерной.

На примере системы «Procera» можно продемонстрировать CAD-изготовление абатментов. Первая часть процедуры похожа на изготовление индивидуально отливаемых абатментов. Имеются заготовки абатментов, соответствующие имплантатам, которые индивидуализируются в зуботехнической лаборатории. После этого производится их сканирование. В системе «Procera» сканер тактильный. После преобразования полученной информации и воспроизведения индивидуальной модели абатмента на экране он устанавливается в виртуальный цилиндр для соотнесения с блоком, из которого будет шлифоваться готовый абатмент.

к.м.н., стоматолог-ортопед Ервандян Арутюн Гегамович

Дата публикации — 4.10.2015

С момента изобретения человеком компьютера настала новая эра в науке, технике и просто в жизни человека. В то время как большинство людей способны использовать компьютерную технику максимум для общения в социальных сетях, скайпе и совершения онлайн покупок, другие уже давно используют компьютеры для совершения сложнейших математических измерений, 3D проектирования, программирования, изучения сопротивления материалов и усталостных нагрузок, а также в области CAD/CAM технологий. CAD/CAM — это аббревиатура, которая расшифровывается как computer-aided design/drafting и computer-aided manufacturing , что дословно переводится как компьютерная помощь в дизайне, разработке и компьютерная помощь в производстве, а по смыслу — это автоматизация производства и системы автоматизированного проектирования / разработки.

С развитием технологий, ортопедическая стоматология также прошла эволюция от времён бронзового человека, когда привязывались искусственные зубы золотой проволокой к соседним зубам, до современного человека, который использует технологию CAD/CAM. В момент появления CAD/CAM, основными технологиями изготовления коронок и мостовидных протезов были старая и имеющая много недостатков технология штамповки и пайки, более перспективная и передовая технология литья и менее распространённые технологии, также лишённые недостатков штамповки и пайки, сверхпластичная формовка и спекание. С другой стороны, две последние технологии можно применять для очень ограниченного количества материалов, например, сверхпластичную формовку только для титана. CAD/CAM технология лишена всех недостатков, присущих технологиям литья, например, усадки, деформации, в том числе и при извлечении отлитых коронок, мостовидных протезов или их каркасов. Отсутствует опасность нарушения технологии, например, перегрева металла при литье или повторное использование литников, что приводит к изменению состава сплава. Отсутствует усадка каркаса после нанесения керамической облицовки, возможная деформация при снятии восковых колпачков с гипсовой модели, поры и раковины при литье, непролитые участки и т.д.. Основным недостатком технологии CAD/CAM является высокая себестоимость, что не позволяет широко внедриться этой технологии в ортопедическую стоматологию. Первоначальная технология CAD/CAM представляла из себя компьютер с необходимым программным обеспечением на котором производилось трёхмерное моделирование несъёмного протеза с последующим компьютерным фрезерованием с точностью до 0.8 микрон из цельного металлического или керамического блока.

Соответственно, расходными материалами для данной процедуры становились дорогостоящие блоки и фрезы, в основном твёрдосплавные. Благодаря дальнейшей эволюции CAD/CAM технологии, на смену компьютерному фрезерованию пришла технология 3D печати, которая позволила уменьшить себестоимость и дала возможность изготавливать объекты любой формы и сложности, которые невозможно было произвести до этого ни одной из существующих технологий. Например, благодаря 3D печати можно изготовить цельный полый объект с любой формой внутренней поверхности. Применительно к ортопедической стоматологии, можно изготовить полое тело протеза, что позволит не уменьшая прочности конструкции уменьшить его вес. Уникальность технологии 3D печати можно увидеть на видео.

В стоматологии способ 3D печати зависит от печатаемого материала и поэтому саму технологию условно можно разделить на несколько ветвей:

1. Печать воском
2. Печать пластмассой
3. Печать металлом
4. Печать гипсом/керамикой

Первая ветвь — это 3D печать воском. Она относится к технологии термопечати, т.е. воск нагреваясь переходит в жидкое состояния, и соответственно в таком состоянии покапельно наносится. После нанесения остывает и переходит в твёрдое состояние. Фактически этот способ является более совершенной технологией моделирования конструкций протезов с присущими ей всеми недостатками литья. Т.е. можно смоделировать на компьютере и напечатать из воска идеальный каркас, но при литье опять столкнуться со всеми проблемами присущими литью. Таким образом данная технология устраняет все недостатки моделирования каркаса из воска, но не устраняет недостатки технологии литья.

Вторая ветвь — это 3D печать пластмассой. Данная технология позволяет получить как разборные модели челюстей, каркасы из беззольной пластмассы для литья, так и готовые протезы, например, коронки или мостовидные протезы из композита, а также напечатать съёмные протезы.

В свою очередь существует два метода 3D печати пластмассой:

1. Терпомечать
2. Светополимеризационная печать

Термопечать можно использовать для 3D печати термопластами, например, съёмных протезов или же для печати беззольной пластмассой. Светополимеризационную печать можно использовать для печати как коронок из композитов, так и каркасов из беззольной пластмассы, съёмных протезов из акрилатов и полиуретана.

Технология термопечати воска и пластмассы схожи и чем-то похожи на принцип печати обычного цветного струйного принтера. Материал разогревается до температуры плавления и микрокаплями наносится, но в отличии от цветного струйного принтера, который печатает только в одной плоскости, 3D принтер печатает в трёх плоскостях и соответственно не краской, а твёрдыми материалами. Благодаря нанесению материала микрокаплями достигается полная компенсация усадки материала. Кроме этого существует ещё один способ термопечати пластмассой, при котором пластмассовая проволока нагревается и непрерывно подаётся на поверхность печатаемого объекта (FDM 3D печать). Такая технология самая дешёвая и распространённая в мире, но в стоматологии не нашла широкого распространения, так как не обладает высокой точностью.

Более совершенным методом термопечати является технология выборочного термического спекания «SHS » (Selective Heat Sintering). Подробное описание метода представлено в разделе «3D печать металлом».

Фотополимерная печать

Существует 2 способа фотополимерной 3D печати пластмассой в стоматологии:

1. Стереолитографическая 3D печать (SLA)

Струйная фотополимерная 3D печать (MJM)

Светополимеризационная (фотополимерная) печать похожа на термопечать и отличается только тем, что материал не нужно разогревать, так как он уже жидкий, а затвердевание т.е. полимеризация происходит под действием света синего спектра 455-470 нм.

Стереолитографическая печать (SLA)

Кардинально другой принцип используется в технологии стереолитографической печати. Суть метода заключается в печати в ванне наполненной фотополимерной пластмассой или композитом. В отличие от остальных методов печати при этом методе печать производится сверху вниз и печатаемый объект находится в перевёрнутом состоянии. У многих читателей возникнет вопрос, а как же можно печатать в ванне наполненной фотополимерным материалом, так как должно произойти отверждение всего материала, находящегося в ванне. Всё до гениальности просто. Дело в том, что платформа на которой начинается выращивание печатаемого объекта погружается в толщу фотополимерного композита, не доходя 6-20 мкм до дна (зависит от принтера), т.е. остаётся прослойка фотополимерного материала толщиной 6-20 мкм и соответственно в нужных местах отверждается только эта прослойка. После отверждения платформа поднимается вверх, отрывая отвердевший полимер от дна ванны, затем повторно погружается не доходя 6-20 мкм полимеризованной частью до дна. Таким образом опять создаётся прослойка неотверждённого фотополирмерного материала между дном ванны и уже напечатанным слоем. Процесс повторяется столько раз, сколько слоёв необходимо напечатать для полной готовности объекта.

Преимуществами технологии стереолитографической печати являются:

1. Высокая точность;
2. Высокая разрешающая способность;
3. Гладкая поверхность.

Недостатками стереолитографической печати являются:

1. Возможность печати только одним цветом;
2. Фоновая засветка фотополимера, так как небольшая мощность светового излучения рассеивается в общей массе фотополимера. Таким образом часть фотополимерного материала портится, что приводит к увеличению себестоимости печати;
3. Ограниченный ресурс ванной. Из-за того, что полимер должен постоянно отрываться от дна ванны, её изготавливают из силикона или аналогичного материала, и со временем она выходит из строя, соответственно требует замены;
4. Ограниченный ресурс дорогостоящего лазера.

Третья ветвь – 3D печать металлом. Суть метода заключается в точечном оплавление металлического порошка лучом до получения однородной структуры. Существует несколько способов 3D печати металлом:

1. DMD «прямое осаждение металла » (Direct Metal Deposition);
2. LDT «технология лазерного напыления » (Laser Deposition Technology);
3. LCT «технология лазерного наплавления » (Laser Cladding Technology);
4. LFMT «технология лазерного свободноформенного производства » (Laser Freeform Manufacturing Technology);
5. LMD «лазерное осаждение металла » (Laser Metal Deposition);
6. LMF «лазерное сплавление металла » (Laser Metal Fusion);
7. SLS «выборочное лазерное спекание » (Selective Laser Sintering);
8. DMLS «прямое лазерное спекание металлов » (Direct Metal Laser Sintering);
9. SLM «выборочное лазерное плавление » (Selective Laser Melting);
10. LC «лазерная фокусировка » (LaserCusing);
11. EBM «электронно-лучевое плавление » (Electron Beam Melting);
12. SHS «выборочное термическое спекание » (Selective Heat Sintering).

Технология выборочного лазерного спекания (SLS ) была изобретена Карлом Декардом и Джозефом Биманом из Университета Техаса (Остин, США) в середине 1980-х.
Технология выборочного лазерного плавления (SLM ) была изобретена Вильгельмом Майнерсом и Конрадом Виссенбахом из Института лазерной техники (ILT) Общества Фраунгофера (Ахене, Германия) совместно с Дитером Шварце и Маттиасом Фокеле из компании F&S Stereolithographietechnik GmbH (Падерборн, Германия) в 1995 году.

Все эти методы можно использовать в стоматологии. Условно их можно разделить на две группы, отличающиеся только методом нанесения порошка металла. К первой группе относятся методы подачи порошка с одновременной микросваркой. Ко второй группе относятся методы нанесения слоя порошка с последующей микросваркой порошка.

I группа методов 3D печати металлом.

Метод 3D печати методом прямого осаждения металла (DMD ) очень похож на методику лазерной сварки с применением порошка. Суть метода представлена на схеме.

Лазерный луч точечно нагревает участок и туда же подаётся аэрозоль порошка металла в среде инертного газа. Под действием лазера происходит оплавление порошка и переход в жидкую фазу, которая после охлаждения затвердевает. Затем процесс повторяется и таким образом покапельно наслаивается металл. В случае лазерной сварки всё делает зубной техник в ручном режиме. При 3D печати процесс контролируется компьютером, поэтому он производится максимально быстро и точно.

DMD , LFMT , LMD , LDT и LCT методы ничем не отличаются, единственное отличие в том, что LDT и LCT методы применяются для реставрации повреждённых объектов, например, при истирании.

II группа методов 3D печати металлом.

При послойном методе производится нанесении слоя металлического порошка, имеющего микроскопическую толщину (10-50 мкм), на подложку и спекание или точнее микросварка лазером в среде инертного газа микроскопических зёрен металла в необходимых участках слоя. После этого наносится сверху ещё один слой порошка металла, и производится микросварка лазером микрозёрен металла уже не только между собой, но и с нижним слоем.

Микросварка металлического порошка

Таким образом, послойно печатается трёхмерный объект из металла. После завершения печати готовый металлический объект извлекается из порошка. Оставшийся порошок можно использовать повторно. Данная технология представляет из себя безотходное производство, которое в конечном счёте приводит к уменьшению себестоимости конструкции. А благодаря применению компьютерных технологий достигается высокие качество и точность порядка 1-10 микрон. Точность метода ограниченна только диаметром лазерного луча и размером микрозёрен печатаемого материала. Но необходимо помнить, что чем выше точность печати, тем медленнее производиться печать. Предлагаем вашему вниманию видеоролик о 3D печати металлом в стоматологии.

Отличием SLS (выборочное лазерное спекание) от DMLS (прямое лазерное спекание металлов) заключается в том, что второй метод можно применяется только для печати металлом. А методом SLS можно применять для печати любым термопластом. SLS от SLM отличается только тем, что в первом случае производится спекание, а во втором — плавление порошка. Данное отличие является условным, так как при спекании также происходит плавление металла, а отличие названия и описания метода связано с коммерческими моментами. Тоже касается и метода LC и LMF . Поэтому разделение всех этих методов является надуманным, хотя по данным создателей технологий SLS и DMLS плотность печатаемого объекта может регулироваться при использовании этих методов печати.
Электронно-лучевое плавление (EBM ) отличается от остальных методов тем, что вместо лазерного луча применяется электронный луч (пучок) высокой мощности, а сама печать производится в условиях вакуума.
Выборочное термическое спекание (SHS ) отличается от остальных методов тем, что вместо лазерного или электронного луча используется термоголовка. Благодаря этой технологии возможно создание 3D принтеров маленького размера. Но недостатком технологии является низкая температура печати и поэтому она может быть применена только для печати легкоплавкими металлами и термопластами.

Четвёртая ветвь – 3D печать гипсом/керамикой. Принцип печати гипсом похож на технологию SLS , только вместо лазера используется связующий агент, так называемый клей, соединяющий частички гипса или керамики. Однако печать гипсом не нашла применения в стоматологии, так как модели начали печатать из пластмассы. Печать керамикой является перспективной и позволит печатать каркасы или готовые конструкции коронок и мостовидных протезов.

Использование статьи в библиографическом списке «Ервандян, А.Г. CAD/CAM технологии в ортопедической стоматологии [Электронный ресурс] / Арутюн Гегамович Ервандян, 4.10.2015. –

CAD/CAM - это сокращение слов Computer-Aided Design (проектирование с использованием компьютерной технологии) и Computer-Aided Manufacture (изготовление с использованием компьютерной технологии). В течение многих лет системы CAD/CAM находили себе применение в различных отраслях промышленности, особенно в автомобильной. Компьютеры облегчают все стадии автомобильного производства, начиная с исходной концепции проекта и вплоть до конечного производства составляющих машину деталей. Ныне такие технологии находят себе множество разнообразных применений в медицине и стоматологии.

CAD (Проектирование с использованием компьютерной технологии)

Проектирование с использованием компьютерной технологии - это использование компьютерных систем для проектирования и разработки продукта. Компьютер применяется в качестве высокоусовершенствованного заменителя чертежной доски, позволяющего выполнить трехмерное моделирование и проектирование, не прибегая к ручке и туши. Модель, созданная в такой системе, может быть показана под любым углом, а также может быть смоделирована так, чтобы рассмотреть ее проекцию в определенном освещении. Отдельные элементы чертежа могут быть пересмотрены, заменены, а вся модель в целом - перестроена заново. После того, как проект доведен до окончательного уточнения, детализированные и снабженные размерами чертежи, могут быть распечатаны с целью использования в процессе производства. Или же, с другой стороны, они могут быть переданы далее, и информация относительно формы детали может быть превращена в производственные инструкции, которые будут переданы непосредственно машинам, изготовляющим данную деталь.

В особенно прогрессивных системах, возможно, принимать в расчет также и структурные свойства материалов. Математическое моделирование конструкции с использованием этих величин дает возможность получить оценку определенных моментов ее поведения еще до того, как она покинет кульман. Эта технология известна под названием «анализ конечного элемента». Можно оценить последствия тех или иных изменений в проекте в отношении поведения детали, еще прежде чем она будет изготовлена хотя бы в виде физической модели.

САМ (Изготовление с использованием компьютерной технологии)

Изготовление с использованием компьютерной технологии - это использование компьютерных систем для управления механизированными инструментами. Это позволяет придавать материалам определенную форму с тем, чтобы создавать из них конструкции и приспособления. Компьютеры, контролирующие механизированные инструменты, могут действовать в соответствии с инструкциями, полученными от системы проектирования с использованием компьютерной технологии. Таким образом, возникает полная интегрированная система. Объект, который необходимо изготовить, конструируется на экране компьютера, после чего проект воплощается в жизнь компьютером же, передающим свои инструкции непосредственно механизированным инструментам.

В отношении постановки пломб стоматология была всегда ограничена определенным ассортиментом доступных технологий изготовления. Пломбирование зубов в одно посещение всегда было ограничено использованием амальгамы для зубной пломбы, кислотно-основными смесями или же полимеризацией смол. Пломбы, изготовляемые в лабораторных условиях, ограничивались выплавляемым модельным литьем, агломерированием фарфоровых пломб и полимеризацией смол. Это очень жестко ограничивало диапазон материалов, которые могли быть использованы. Давая нам новую методику контроля формы объекта, CAD/CAM системы в стоматологии открывают доступ к целым системам новых материалов.

Технология CAD/CAM в стоматологии делает возможным использование керамических материалов с очень хорошими характеристиками и композитных материалов на основе стеклянного вяжущего вещества, которые были произведены в оптимальных фабричных условиях, при соблюдении необходимых технологических характеристик. Такие материалы имеют огромные преимущества перед теми, что используются здесь традиционно.

В сравнении с другими материалами для пломбирования керамические материалы отличаются целым рядом преимуществ. Они могут быть смешаны в такой пропорции, чтобы очень близко соответствовать цвету зуба. Они обладают очень высокой биосовместимостью и очень износостойки. Очень важно также и то, что посредством соответствующей обработки как самой керамики, так и поверхностей зуба, возможно, добиться создания прочной связи, так что пломба и сам зуб станут единым функциональным элементом. Данное преимущество означает то, что поврежденный зуб может быть укреплен, будучи связан с керамической пломбой. Хотя то же самое возможно осуществить также и с композитными материалами на полимерной основе, все-таки эти пломбы по их прочности не могут быть поставлены рядом с изготовленными механическим способом керамическими пломбами.

Диапазон структурных полимеров, которые могут быть использованы для создания основного тела композитных пломб, сравнительно невелик. Большинство этих композитных материалов основаны на BIS-GMA.

Улыбнитесь - всё будет хорошо!

Если вам это определение показалось сложным, то приведем пример для ясности. Раньше коронку устанавливали в течение нескольких посещений (от 2 до 4), причем они были разделены несколькими днями ожидания. Это было необходимо для того, чтобы техник, изготавливающий коронку, смог правильно смоделировать и воспроизвести реставрацию из керамики или металла. Сегодня благодаря технологиям CAD/CAM изготовление коронки или вкладки на зуб происходит в течение одного дня! Ведь, используя их, можно создать любые несъёмные конструкции: коронки, вкладки, виниры, индивидуальные абатменты, мостовидные протезы, хирургические шаблоны. Причем они могут быть цельнокерамическими или металлическими. И с каждым годом спектр применения cad cam технологий в стоматологии расширяется.

Что такое CAD/CAM технологии?

Это комплекс оборудования, включающий в себя:

1. Сканер. Он необходим для создания 3D-модели зубов пациента. Есть внутриротовые и обычные сканеры (сканируют гипсовые модели челюсти).
2. Компьютер со специальным программным обеспечением. Он обрабатывает полученную объемную модель, а затем в автоматическом или полуавтоматическом режиме воссоздает виртуальную модель будущего зуба (вкладки, коронки или винира). Интерфейс CAD/CAM очень схож с программой трехмерного редактора. Техник может создать или изменить любой элемент реставрации (кривизну стенок, выраженность рельефа и др.). Когда все изменения будут внесены, файл с моделью реставрации отправляется на станок.
3. Фрезерный станок. На нем автоматически вытачивается из металла или керамики реставрация, смоделированная в программе.

Виды CAD/CAM-систем

CAD/CAM-системы появились давно, а вот в стоматологии использоваться начали лишь в 1971 году. Первые прототипы системы были громоздкими и неудобными, а сканеры искажали виртуальные модели. Но на сегодняшний день все эти проблемы решены. Точность цифровых моделей не уступает оттиску, полученному классическим способом.

В России используются несколько видов CAD/CAM-систем: Cerec, Organical, Katana и др.

В чем отличия между коронками, получаемыми классическим методом и с помощью CAD/CAM-технологий?

По внешним признакам коронки, изготовленные разными способами, почти не отличаются, пациент в любом случае получит высокоэстетичную реставрацию. Однако использование инновационных технологий позволяет упростить и ускорить процесс изготовления коронки, вкладки и т.д. Кроме того, врач использует вместо традиционного оттискного материала внутриротовой сканер, что позволяет пациенту избежать процедуры снятия обычных слепков. Это, безусловно, порадует пациентов с явно выраженным рвотным рефлексом.

Неужели вам не хочется использовать технологию CAD-CAM в своей повседневной практике? Высокое качество и минимальные временные затраты — вот два показателя успешной работы врача, особенно если дело касается непрямых реставраций в стоматологии. Технология CAD-CAM позволяет сократить количество лабораторных этапов реставрации, которые зачастую занимают много времени.

Доктора, которые работают с CAD-CAM, утверждают, что технология CAD-CAM очень проста. Главное — освоить ее и применять в повседневной практике.

Частичные реставрации непрямым методом

Технология CAD-CAM – уникальное сочетание качества реставрации, её стоимости и временных затрат. Непрямые частичные реставрации в стоматологии являются наиболее современным решением многих дефектов. Они позволяют создать прочные бугры, адаптировать реставрацию к десне и обеспечивают превосходную эстетику.

Для комфортной работы должен использоваться надежный протокол лечения.

Первоначальная ситуация: пациент после эндодонтического лечения и с временной композитной пломбой на мезиальной поверхности зуба 16. Предыдущая реставрация не восстанавливала контактный пункт, препятствовала прохождению зубной нити.

Удаляется медиальная часть старой композитной пломбы, устанавливается коффердам. Сразу после удаления старой композитной пломбы приступаем к реставрации дентинным оттенком A2 (Filtek Supreme XTE).

После снятия коффердама окклюзионная поверхность препарируется на 2 мм. Появляется место для непрямой реставрации в стоматологии. Глубина препарирования может варьироваться в зависимости от типа и свойств реставрационного материала.

Препарируется деминерализованная эмаль в области дистального маргинального гребня. Краевые гребни перенесены в зону, где находились клинья. Эта область легко доступна для зондов, щеток, зубной нити. Считается, что частичные реставрации боковой группы зубов требуют обширного препарирования. Современная методика препарирования представляет собой комбинацию из старых техник. Основные принципы:

1. Незаметный переход пломба-зуб

2. Доступ ко всем поверхностям

3. Минимальный объем препарировани

4. Плоские поверхности

5. Уникальная геометрическая форма.

После удаления клиньев и коффердама возможна кровоточивость десны. Чтобы остановить кровотечение используют гемостатическую вяжущую пасту 3M ESPE. После 5-минутной экспозиции пасты, ее смывают водой и воздухом.

Рабочая область слегка «напудрена» контрастным агентом CAD-CAM. Выполняется внутриротовое сканирование (TrueDef).

Снятие оттисков для изготовления реставраций технологией CAD-CAM требует других навыков и движений по сравнению с обычными силиконовым оттисками. Поэтому, чтобы помочь врачу, были разработаны специальные инструменты.

Командой Styleitaliano вместе с Smile Line под руководством доктора Гаэтано Паолоне разработана серия ретракторов мягких тканей под названием «Photo-CAD», специально предназначенных для одновременной изоляции языка и щек при работе на зубах нижней челюсти (Photo-CAD LOW), и для изоляции щеки на всем протяжении до вторых или третьих моляров на верхней челюсти (Photo-CAD UP). Название Photo-CAD получено из-за 1) способности выступать в качестве ретрактора при фотосъемке и 2) для получения CAD-оттисков (Computer Assisted Design).

STL-файл немедленно отправляется в лабораторию (Джузеппе Мигнани, Болонья). В это же время врач решает другие задачи. При классическом подходе к лечению стоматолог должен проектировать реставрацию и выполнять дальнейшую работу самостоятельно, затрачивая много времени.

Проверка окклюзионных взаимоотношений.

Необходимо четко наладить связь между лабораторией и клиникой. Как только лаборатория получает файл, довольно быстро проектируется 3D-дизайн: примерно через 20 минут файл возвращается назад.

Современные материалы, такие как литий-дисиликат, часто используются для проведения реставраций с превосходными результатами. Однако до сих пор альтернативой керамическим реставрациям остается лабораторно изготовленная композитная реставрация. Очевидные плюсы — мягкость материала и отсутствие вреда для антагонистов, а также несложная коррекция при необходимости и хорошая обрабатываемость. Для данного клинического случая был выбран LAVA ultimate, обладающий отличными свойствами.

Окончательная моделировка и полировка выполняются довольно быстро, обеспечивая идеальную анатомию.

Вкладка Оверлей припасовывается и при необходимости корректируется. Если припасовка не вызывает вопросов, переходим к изоляции рабочего поля и фиксации вкладки.

Контактные пункты должны быть проверены и откорректированы абразивной резиновой головкой, пока не будет получен идеальный переход реставрация-зуб, стабильность и соответствие десневому краю.

Реставрации CAD-CAM довольно точны и требуют лишь незначительных корректировок. Кажется, что цвет реставрации далек от идеала. Однако после цементировки граница зуб-реставрация, скорее всего, исчезнет.

Квадрант изолирован и все готово к фиксации реставрации.

Сразу же выполняется пескоструйная обработка реставрации с давлением 2 бар на расстоянии минимум 5 сантиметров от поверхности.

После тщательной пескоструйной обработки композитной реставрации при изолированных соседних зубах, защищенных матрицами, проводится избирательное кислотное травление эмали с 37% фосфорной кислотой в течение 15 секунд.

Полость обрабатывают универсальной адгезивной системы (Scotchbond Universal, 3M ESPE), брашируют в течение 20 секунд и оставляют на 40 секунд, после этого воздухом удаляют избыток материала. Не полимеризуют.

Такой же адгезив помещается внутрь реставрации, избыток материала удаляется описанным выше способом.

Цемент двойного отверждения помещается внутрь реставрации.

Избыток цемента, вытекающий через край при проведении полимеризации.

С помощью небольшого инструмента (Fissura, LM Arte, LM instruments, Parainen, Финляндия) избыток цемента удаляется со всех поверхностей, в том числе аппроксимальных.

Круглым конденсером (Condensate, LM Arte, LM instruments, Parainen, Финляндия) реставрация удерживается на месте, редко при этом вытекает избыток материала. Флоссом обрабатывают аппроксимальные поверхности.

Избытки материала удаляются кистью.

Длительная полимеризация.

Полимеризованный избыток материала удаляется острым инструментом (Eccesso, LM Arte, LM instruments, Parainen, Finland), особое внимание уделяется проксимальной области.

Финальный вид реставрации.

Минимальные корректировки окклюзионной поверхности.

Финальный вид реставрации.

Перевод выполнен Петрущенко А.. Пожалуйста, при копировании материала не забывайте указывать ссылку на текущую страницу.

Технология CAD-CAM В Современной Стоматологии обновлено: Март 17, 2018 автором: Валерия Зелинская