Использование компьютерно-роботизированных систем (CAD/CAM) для конструирования и изготовления зубных протезов (Обзор литературы)

Автор: Чиканов Сергей Васильевич, кандидат медицинских наук, директор стоматологического центра "Крисмас" (Санкт-Петербург, Россия)

Широко применяемые в настоящее время технологии конструирования и изготовления зубных протезов, в большинстве случаев используют механические устройства с различной степенью автоматизации на отдельных производственных этапах и предусматривают в основном мануальные, а значит субъективные методы, результаты которых чаще всего зависят от опыта, способностей и квалификации специалистов.

    Такая технологическая цепочка состоит из трех основных операций:

    1. Получение материальной статической трехмерной геометрической копии протезного поля (слепок органов полости рта и рабочая модель из гипса)

    Первые слепки с челюстей были изготовлены бреславским врачом Матиасом Готфридом Пурманом (1648-1721) и немецким врачом Вильгельмом Пфаффом в 1756 г. из воска или сургуча. Пфаффу приписывают и предложение отливать по оттискам гипсовые модели. Оттискные ложки были изобретены Делабаром в 1815 г. До него оттиски получали, заставляя пациента укусить комок пластической массы или же прижимая ее к поверхности челюсти рукой. Применение гипса для этих целей относится примерно к 1840 г. В 1848 г. впервые была применена гуттаперча. Стенс предложил в 1856 г. свой оттискной материал, названный впоследствие его именем. В дальнейшем такие массы стали называть термопластическими. В 1925 г. Полер рекомендовал для оттисков агар-агаровую массу. Подобные массы впоследствии получили название гидроколлоидных.

    С тех пор совершенствовались оттискные и модельные материалы, конструкции слепочных ложек, методики их применения (1). Однако, механический принцип получения объемной информации из полости рта для последующего изготовления зубного протеза оставался неизменным.

    2. Планирование на гипсовой модели объема врачебных вмешательств и конструирование зубного протеза с помощью различных измерительных приборов, в том числе параллелометров, параллелографов и параллелопрепараторов.

    Длительное время искусственные зубы изготавливались произвольно, что, конечно, порождало множество ошибок.

    С появлением и совершенствованием измерительных приборов, регистрирующих различные линейные и пространственные характеристики модели челюсти, и базирующихся на результатах изучения анатомических и биомеханических особенной челюстно-лицевой области, значительно улучшилось качество изготавливаемых зубных протезов.

    Однако, субъективная составляющая этой операции до сих пор остается превалирующей.

    3. Изготовление зубного протеза мануальными методами с использованием на предварительных этапах некоторых средств механизации.

    Методы изготовления зубных протезов в настоящее время представлены целым спектром технологических возможностей с различной степенью популярности в практике зубопротезирования:

1. Механическая обработка. Наиболее популярный и технологичный метод создания требуемой геометрической формы зубного протеза. Используются всевозможные вращающиеся инструменты.

2. Электроэрозионная обработка. Используется в основном для создания точных полостей в металлических частях зубных протезов с целью изготовления аттачменов.

3. Химическое растворение поверхности зубного протеза в основном в качестве электрополировки, а также перед нанесением облицовочного покрытия и т.д.

4. Литье, пайка, сварка. Литье металлических заготовок зубных протезов в настоящее время является одним из самых популярных методов изготовления зубных протезов. Пайка и сварка металлических частей зубных протезов наиболее известный метод их соединения.

5. Прессование и паковка используется для изготовления пластмассовых и композитных составляющих зубных протезов.

6. Пластическая деформация - чаще всего к этому технологическому виду относят процесс изготовления штампованных коронок и гнутых кламмеров.

7. Химическая и гальванопластика не нашла пока широкого применения в клинической практике.

8. Напыление физическими методами производят в защитных или эстетических целях. (2)

    Появление компьютерных систем управления создало предпосылки для внедрения в стоматологическую практику комплексов CAD/CAM/CAE, позволяющих в большинстве случаев обойтись без участия человека на этапах изготовления ортопедических аппаратов. Аббревиатура CAD/CAM/CAE расшифровывается следующим образом:

CAD-Computer Aided Design

CAM-Computer Aided Manufacturing

CAE-Computer Aided Engineering

Таблица 1. Соответствие между традиционными технологическими этапами изготовления зубных протезов и применяемыми в системах CAD/CAM

ЭТАПЫ\ТЕХНОЛОГИИТрадиционные технологические этапы изготовления зубных протезовТехнологические этапы систем CAD/CAM для изготовления зубных протезов
Получение трехмерной геометрической информации органов полости ртаПолучение оттиска органов полости рта и изготовление гипсовой модели1. Оптические методы

2. Механические методы

Конструирование зубного протезаПланирование на гипсовой модели объема врачебных вмешательств и конструирование зубного протеза с помощью различных измерительных приборов, в том числе параллелометров, параллелографов и параллелопрепараторовАвтоматическое конструирование зубного протеза в виртуальной трехмерной системе координат компьютера
Изготовление зубного протезаМануальными методами (с использованием средств механизации на предварительных этапах создания зубного протеза)Автоматическое изготовление зубного протеза

Идея применения CAD/CAM для изготовления зубных протезов появилась в 1971 году в результате сотрудничества F. Duret с фирмой Hennson International (3,4,5), но только в 1983 г. на конференции во Франции был представлен первый прототип системы (6,7), а 30 ноября 1985 г. на международном конгрессе, организованном Французской стоматологической ассоциацией во Дворце конгрессов в Париже изготовлена и установлена в полости рта без каких-либо лабораторных вмешательств первая коронка. Любопытно отметить, что первым пациентом системы CAD/CAM была жена автора госпожа Duret. В 1988 г. стоматологическая CAD/CAM система F. Duret вышла на французский рынок, а в 1989 г. - на американский (8).

    Исследования, предшествующие появлению систем CAD/CAM, были в основном экспериментальные и теоретические (9,10,11,12). В 1979 г. разработки P.Heitlinger, F.Rodder (13), которые были продолжены W. Moermann и M. Brandestini в 1980 (14), вплотную подошли к реализации систем CAD/CAM в практической стоматологии.

    В настоящее время известны следующие системы стоматологических CAD/CAM (15, 16, 17, 18):

    Швейцарская система Cerec, разработчики W.H. Moermann, M. Brandestini ( Университет, Цюрих ), производитель Siemens Dental Corp., Benshein (Германия)(19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28). Система была изобретена в декабре 1980 г. В 1985 г. была первая публикация. Получение трехмерной информации производят с помощью моментальных снимков миниатюрной телекамерой в нескольких проекциях в полости рта (Фиг. 1).

Фиг. 1. Получение трехмерной информации в полости рта пациента системой CEREC

Компьютерная обработка полученной информации заключается в реконструкции трехмерного изображения по полученным проекциям и воссоздание недостающих аппроксимальных поверхностей (кроме окклюзионной поверхности, которую под контролем прикуса формирует в полости рта врач)(Фиг. 2).

Фиг. 2. Компьютерная обработка полученной информации и ее коррекция оператором

Изготавливаются одиночные вкладки и коронки из керамики с помощью автоматического трехкоординатного фрезерного станка в течение 3-6 минут (Фиг. 3).

Фиг. 3. Изготовление зубного протеза и этапы получения вкладки

В настоящее время время существуют три модификации системы CEREC:

    Они различаются точностью считывания трехмерной информации - в первом случае это 50 микрон, во втором и третьем- 25 микрон. Основным правилом для получения "оптического слепка" является четкая видимость для сканирующей головки всех контактных поверхностей при ее ориентации соответственно пути введения будущей реставрации. Чтобы избежать зависимости от размера глубины полости, которая может быть в результате дивергенции луча (Фиг. 4), коллимационная линза должна быть выставлена по оптической оси. Кроме того, площадь рабочей поверхности сканирующей головки должна быть несколько больше площади проекции исследуемого объекта (зуба).

    По завершении подготовки полости рта к оптической регистрации размеров на подготовленный зуб и соседние зубы наносят водный раствор полисорбата и с помощью пистолета вода-воздух воздушной струей распределяют его тонким слоем, после чего на стенки полости и прилегающие поверхности соседних зубов наносят тонкий однородный слой порошка TiO2, который служит антибликовым покрытием.

    Для получения "оптического слепка" при помощи видеокамеры с имеющейся в ней дифракционной решеткой на зуб проецируется ряд параллельных полос.

    Компьютер, обработав информацию с видеокамеры, "выдает" оптический слепок и достраивает вкладку как совокупность поперечных сечений для ряда последовательных продольных координат.

    Управляемый компьютером шлифовальный круг всего за несколько минут вытачивает вкладку из керамической заготовки.(74).

Фиг. 4. Оптическая схема сканирующей головки и изображение полостей зуба с вариантами готовых изделий

Инженерная схема сканирующей головки представлена на Фиг. 5. (29)

Фиг. 5. Внутреннее устройство сканирующей головки и изображение зуба со светотеневыми линиями разметки

Дальнейшее производство модели CEREC 3 наладила немецкая фирма SIRONA. (Фиг. 6)(30).

Фиг. 6. Общий вид различных модификаций систем CEREC

Французская система Sopha CAD/CAM, разработчик F. Duret, производитель Sopha Bioconcept ,Lyon (Франция) (31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41). Международное общество Hennson было выкуплено в марте 1991 г. развивающимся обществом Sopha Биоконцерн. Система Hennson превратилась в систему Sopha CAD/CAM. Получение трехмерной информации производят в полости рта с помощью лазерного диодного источника света, пропускаемого через два эндоскопа. Интерференционное (муаровое) изображение фиксируется видеокамерой при плавном изменении угла проекции.(Фиг. 7) Обработка полученной информации заключается в реконструкции трехмерного изображения по большому числу полученных проекций и в подборе подходящих теоретических форм зубных поверхностей из банка данных компьютера и их адаптация (деформирование) к форме протезного ложа в компьютерной системе координат.(Фиг. 8). Возможно изготовление вкладок и коронок с помощью автоматического четырехосного фрезерного станка из керамики и металлов.(Фиг. 9). Фирма Espe Dental AG использует подобную систему Espe Pilotsystem уже в течение 3 лет (42).

Фиг. 7. Получение видеоизображения протезного ложа
Фиг. 8. Компьютерное конструирование зубной коронки
Фиг. 9. Автоматическое изготовление зубной коронки

Продолжение статьи читайте в "Электронной полосе" следующего номера.


>

Источник: www.dentoday.ru

  • Чистка зубов активированным углем
  • Чистка зубов дома
  • Изменился прикус
  • Чистка зубов содой
  • Чистка зубов солью
  • Чистка зубов с брекетами
  Яндекс.Метрика