CAD/CAM системы и стоматология

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.

Развитие стоматологических CAD/CAM систем

Первые попытки применить технологию CAD/CAM в стоматологии были предприняты в 1970-х годах Брюсом Альтшулером, Франсуа Дюре, Вернером Морманном и Марко Брандестини. Янг и Альтшулер [1] впервые представили идею использования оптических инструментов для разработки системы картирования поверхности внутриротовой сетки в 1977 году. Первой коммерчески доступной стоматологической системой CAD/CAM была CEREC, разработанная Морманном и Брандестини [2].

Активно системы автоматизированного проектирования и автоматизированного производства (CAD/CAM) стали внедряться в стоматологическую практику в середине 1980-х годов.

Первое поколение стоматологических CAD/CAM было разработано для изготовления вкладок и накладок керамических реставраций непосредственно у кресла пациента [3]. Первые стоматологические компьютерные системы были функционально ограниченными и позволяли работать только с двумерными изображениями. Это определялось объемом памяти и малой вычислительной мощностью компьютеров.

Далее стоматологические системы развивались по пути создания инструментов для моделирования и фрезерования полых коронок. Это и стало началом создания полноценных стоматологических CAD/CAM систем [4].

В процессе развития таких систем появилась альтернатива традиционному методу создания оттиска с помощью эластичного оттискного материала. Данную операцию стало возможным выполнить с помощью внутриротового сканера. Этот процесс называется «оптическим слепком» [5]. Последующие разработки привели к созданию нескольких методов для сбора трехмерных данных о препарированном зубе: с помощью оптических камер, контактной оцифровки и лазерного сканирования.

Как показывает ряд исследований, граничная посадка фрезерованной керамической коронки является важным критерием оценки клинического успеха, средний диапазон краевого прилегания должен составлять от 25 мкм до 113,88 мкм [6-8].

Наряду с программным обеспечением и сканерами совершенствовался инструмент для изготовления реставраций. Замена обычных фрезерных дисков разнообразными алмазными фрезами привела к значительным улучшениям в технологии фрезерования стоматологических элементов.

В дальнейшем использование высокопрочных конструкционных материалов, таких как керамика на основе оксида алюминия и диоксида циркония для изготовления сердечников и каркасов реставраций, которые могут формироваться только с помощью систем CAD/CAM, увеличило срок службы и расширило спрос на изделия реставрации зубного ряда. В результате существенно возросло количество стоматологических CAD/CAM-систем [9, 10, 11, 49].

Современные CAD/CAM системы в стоматологии

В настоящее время стоматологические CAD/CAM системы имеют следующие составляющие:

  • системы сбора данных или сканирование для сбора и записи данных о ротовой полости (препарирование зубов, соседние зубы и геометрия окклюзионных зубов);
  • САПР для проектирования реставрации, подходящей для препарирования и выполняемой в соответствии с обычными стоматологическими требованиями;
  • САМ для изготовления реставрации.

Наиболее известными на сегодня являются следующие стоматологические CAD/CAM системы:
1. Dental System (3Shape, Дания) — объединяет 3D-сканирование, CAD-моделирование, широкий спектр показаний, библиотеки реставрационных компонентов и интеграцию стоматологических устройств различных производителей [13].

CAD/CAM системы и стоматология
проверка функциональности модели;
CAD/CAM системы и стоматология
моделирование мягких тканей

2. Ceramill Mind CAD Software (AmannGirrbach GmbH, Австрия) – разработано в тесном сотрудничестве с зубными техниками для отслеживания рабочего процесса стоматолога. В настоящее время данный продукт хорошо себя зарекомендовал, но находится в стадии постоянного совершенствования и дополнения. Слабыми местами по мнению пользователей являются: точное распознавание подготовленных полей, автоматический дизайн мостовидных протезов и соединителей, составление библиотеки зубов и структура операционной системы [14].

CAD/CAM системы и стоматология
копирование или зеркальное отражение зубов для получения однородной формы/структуры зубов в челюсти;
CAD/CAM системы и стоматология
CAD-дизайн с визуальной маркировкой областей контакта и проникновения с противоположной моделью перед использованием виртуального артикулятора (расчет динамики)

3. dwos Dental Software(Dental Wings Inc.,Канада) — полностью интегрированный рабочий процесс управляемой хирургии, который включает: планирование имплантата, проектирование протеза, проектирование и изготовление хирургических шаблонов. Приложение coDiagnostiX – это сложное, удобное для пользователя программное обеспечение с обширной библиотекой, содержащей системы имплантатов, абатментов и гильз от всех основных производителей имплантатов. Данное ПО также позволяет разрабатывать направляющие сверла и выводить проектные данные для 3D-производства [15].

CAD/CAM системы и стоматология
dwos Dental Software;
CAD/CAM системы и стоматология
модуль coDiagnostiX

4. inLab CAD SW 18 (Dentsply Sirona, США) — компонент отдельный от устройств сканирования и производства, представляет собой модульную систему для зуботехнической лаборатории. Позволяет обрабатывать стандартные типы файлов с различных цифровых сканеров, эта платформа может работать с широким спектром существующего сканирующего оборудования и практически с любыми опциями интраорального сканирования [16].

CAD/CAM системы и стоматология
моделирование участка десны;
CAD/CAM системы и стоматология
моделирование многослойной мостовидной конструкции

5. Dental CAD (exocad, США) — считается одной из наиболее надежных модульных стоматологических CAD-систем, которая по мнению пользователей хорошо подходит для зубных техников с различным уровнем опыта в CAD/CAM. Базовое программное обеспечение можно использовать для моделирования коронок и мостовидных протезов, но дополнительные модули позволяют использовать его практически для любой реставрации. Расширенное органическое моделирование делает программное обеспечение мощным, а постоянное развитие с учетом того, что пользователи видят в программном обеспечении, делает его отличным вариантом для любой стоматологической лаборатории [17].

CAD/CAM системы и стоматология
моделирование зубного ряда;
CAD/CAM системы и стоматология
моделирование прикуса

Кроме перечисленных выше стоматологических CAD/CAM-систем можно выделить аналогичные и также пользующиеся популярностью системы:

  • Preciso CAD Software и Preciso CAM Software (Jensen Dental, США) [18];
  • Tizian Creativ RT CAD Software (Schütz Dental, Германия) [19];
  • Straumann CARES Visual Software (Straumann USA, США) [20];
  • ZFx Dental CAD Design Software (Zimmer Biomet, США) [21].

На территории СНГ таких систем практически нет. Единственной известной CAD/CAM системой, предложенной еще в 2006 году была Optik Dent [22]. Данная система обладала рядом недостатков: низкая разрешающая способность интраоральной камеры, сложный интерфейс, некорректная взаимосвязь различных модулей. Одним из самых слабых мест в данной системе был фрезеровочный блок (САМ) который предназначен для автоматизированной обработки материалов для зубных протезов. Слабость заключалась в том, что низкие по мощности моторы фрезеровочного блока не позволяли обеспечить приемлемое фрезерование конструкционных материалов. Время фрезерования одной реставрации из полевошпатной керамики составляло 90 минут, что разительно отличалось от данного показателя зарубежных аналогов, а качество реставрации оставляло желать лучшего [23].

Резюме

Даже краткий обзор дает возможность составить представление насколько мощными и многофункциональными являются современные стоматологические CAD/CAM-системы. При этом обращает на себя внимание особенность, что большинство ведущих разработок сосредоточены в узком круге стран.

Даже такое малое соприкосновение с данной тематикой оставило глубокое впечатление и множество вопросов, на которые сложно дать ответ, не будучи специалистом в данной области.

Хотелось бы услышать мнение читателей, возможно кто-то из вас владеет интересными наблюдениями и опытом в данной сфере, да и просто мнение о подобных системах и перспективах их развития будет весьма интересным.

  1. Young J.M., Altschuler B.R. (1977) J. Prosthet. Dent., 38, 216-225.
  2. Mörmann W.H., Brandestini M. (2006) In: State of the art of CADS/CAM restorations: 20 years of CEREC (Mörmann WH) London, Quintessence, 1-8.
  3. Mormann W.H. The origin of the CEREC method: a personal review of the first 5 years. Int J Comput Dent. 2004;7(1):11-24.
  4. Miyazaki T, Hotta Y, Kunii J, et al. A review of dental CAD/CAM: current status and future perspective from 20 years of experience. Dent Mater J. 2009;28(1):44-56.
  5. Mormann W.H. The evolution of the CEREC system. J Am Dent Assoc. 2006;137 Suppl:7S-13S.
  6. Groten M, Girthofer S, Probster L. Marginal fit consistency of copy-milled all-ceramic crowns during fabrication by light and scanning electron microscopic analysis in vitro. J Oral Rehabil. 1997;24(12):871-881.
  7. Sulaiman F, Chai J, Jameson LM, Wozniak WT. A comparison of the marginal fit of In-Ceram, IPS Empress and Procera crowns. Int J Prosthodont. 1997;10(5):478-484.
  8. Posada M, Nathanson D. Marginal and internal fit of all-ceramic CAD/CAM single crown restorations. International Association of Dental Research meeting, Barcelona, Spain, 2010; Abstract #532.
  9. Hintersher J., (1994) Europäische Patentschrift EP 0630622B1. June 23.
  10. Giordano R. (2003) J. Dent. Technol., 20, 20-30.
  11. Tinschert J., Natt G., Hassenpflug S., Spiekermann H.(2004) Int. J. Comput. Dent., 7(1), 25-45.
  12. Witkowski S. (2005) Quintessence Dent. Technol., 28, 169-184.
  13. https://www.3shape.com/en
  14. https://www.amanngirrbach.com/en/home/
  15. https://dentalwings.com/
  16. https://www.dentsplysirona.com/ru-ru
  17. https://exocad.com/
  18. https://jensendental.com/
  19. http://www.schuetz-dental.de/
  20. https://www.straumann.com/us/en/dental-professionals.html
  21. https://www.zimmerbiomet.com/
  22. Loshchilov, K.E. The OptikDent dental CAD/CAM suite. Meas Tech 49, 1260–1263 (2006). https://doi.org/10.1007/s11018-006-0270-x
  23. Разумная З. В. Совершенствование технологии изготовления зубных протезов с помощью CAD/САМ систем: Автореф. дис.. канд. мед. наук. – М., 2012.

Оцени материал:

Звезд: 1Звезд: 2Звезд: 3Звезд: 4Звезд: 5 (8 голосов, средний: 4,88 из 5)
Загрузка...

  • Nataliia Ответить

    Вполне интересный, познавательный и нестандартный материал. Список источников хорош, даже можно самому перейти на сайты разработчиков, разобраться что к чему) Понятно, что уровень стоматологических услуг, потребляемых большей частью населения не позволяет сейчас в полной мере применять такие технологии, но раз уж такая информация идет, то дальше такие все будет идти по пути удешевления и массовости. Так что перспективы есть)

    в
  • Игорь Ответить

    Я за то, чтобы по одной из систем, вы выпустили книжку.

    в
  • Наталья Ответить

    Булерова арифметика вряд-ли может быть уместна при расчетах размеров и их модификации нелинейных геометрических объектов, таких как зуб. Поэтому данные пакеты программного обеспечения я расцениваю более как средство визуализации, чем медицинскую лабораторию изготовления полноценных, не требующих подгонки, протезов. Я восхищаюсь работой скульптора (металлокерамические коронки), результаты которой выдержали удар челюсти об корпус автомобиля при аварии. С другой стороны, адаптивная технология выпекаемых изделий может быть уместна для проведения тестов муляжей протезирования и реставрации зубов на работоспособность, что, очевидно, и было проведено для составов коронок моих искусственных зубов. Осталось добавить, что ещё более актуальной для внедрения систем CAD является проблема изготовления аппаратов фиксации повреждения костной системы и протезов в травматологии с обязательным расчетом для пациентов, “приговоренным” к длительному ношению АНФ или протезов.

    в
  • Александр Ответить

    Статья очень познавательна, но введение CAD – систем в РФ требуют невероятных денежных средств для обучения персонала, достойных материалов и дороговизны в конечном итоге для простого обывателя в РФ.
    “Реальная опасность состоит не в том, что компьютеры начнут думать как люди, а в том, что люди станут думать как компьютеры”.

    “Сидни Харрис”

    в
  • Владимир Ответить

    Реально ли из промышленного инженера переквалифицироваться в зубного CAD инженера

    в

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *