Progettazione e produzione assistita da computer (CAD/CAM)
Introduzione :
La protesi singola fissata su impianto o su impianto è l’ambito in cui la presa d’impronta e la lavorazione meccanica restano le più utilizzate, due realtà che oggi con l’avvento del digitale hanno modificato notevolmente le fasi e i processi di sviluppo delle protesi dentarie.
Molte cose sono cambiate dai tempi delle ricerche di François Duret sull’impronta ottica e, in effetti: l’invenzione del CAD/CAM in odontoiatria.
Per comprendere appieno gli sviluppi della tecnologia CAD/CAM in ambito dentale, è necessario sapere come funziona.
I: Promemoria sulle protesi fisse singole (corone):
La protesi fissa singola può avere due tipi di pilastro di sostegno: un pilastro dentale naturale o un pilastro implantare artificiale. Dipende dal fatto che come supporto di base venga utilizzata una radice naturale o artificiale (impianto).
Le corone sono protesi di tipo fisso, a differenza di quelle rimovibili. Si tratta di pezzi protesici che ricopriranno la parte coronale del dente per ripristinarne la morfologia estetica e funzionale.
Possono essere singole o multiple (nel caso delle protesi a ponte) e possono essere realizzate sul tessuto dentale residuo dopo la preparazione oppure su un falso moncone protesico in metallo o ceramica.
Si parla di protesi fissa perché la corona verrà fissata al dente o al moncone falso mediante sigillatura o incollaggio (o avvitamento nel caso di protesi su impianto).
Per realizzare una corona si possono utilizzare materiali diversi, a seconda del materiale utilizzato verrà proposto al paziente un gradiente estetico e per associazione un gradiente economico:
Corone fuse (CC) : le meno estetiche e quindi le meno costose, sono realizzate mediante fusione di una lega semipreziosa. In passato per questo tipo di corona si utilizzava l’oro, oggi, dato il costo dell’oro, si preferirà una lega come il Nichel Cromo o il Cobalto Cromo (in caso di allergia al Nichel)
Corone miste : combinano due materiali, un materiale di supporto (lega o metallo) e un materiale cosmetico estetico (ceramica), distinguiamo:
Corone intarsiate vestibolari (CIV) : solo la faccia vestibolare è ricoperta da un guscio in resina (vecchio) o ceramica. Rappresentano un compromesso estetico/economico, ma continueremo a evitarli nella mandibola, dove sarà visibile solo la parte metallica.
Corone in ceramica-metallo (CCM) : una cappetta fusa ricopre completamente la superficie dentale o il moncone falso, su questa cappetta viene aggiunta la ceramica cosmetica. La corona è più estetica di un VSD perché è visibile solo una fascia metallica linguale/palatale, il resto è di natura estetica. È quindi più costoso di un CIV.
Corone in ceramica-ceramica (CCC) : sono realizzate interamente in ceramica, con la cappetta in ceramica molto resistente (il più delle volte in zirconia) e la parte superiore esteticamente più estetica. Sono i più estetici ma anche i più costosi.
Qualunque sia il tipo di corona posizionata, è probabile che vari solo il gradiente estetico; come qualsiasi ricostruzione posizionata nella bocca, la corona deve ripristinare la funzionalità e soddisfare i requisiti biofunzionali della cavità orale.
II: CONCETTO SU CAD/CAM
Definizione :
L’acronimo CFAO è l’abbreviazione di Computer Aided Design and Manufacturing,
In inglese CAD/CAM (progettazione/produzione assistita da computer)
Questo acronimo viene utilizzato per designare la combinazione
CAD (progettazione assistita da computer )
e FAO (Computer Aided Manufacturing), che consiste nell’utilizzo di strumenti digitali al servizio della filiera digitale che va dalla modellazione alla fabbricazione di protesi
Questa tecnologia, utilizzata sia in laboratorio che in studio, può essere applicata a intarsi, onlay, faccette, inlay-core, protesi fisse (singole e multiple), protesi fisse su impianti (incollate o avvitate).
Per ogni famiglia i processi di produzione sono diversi, ma i processi digitali restano sostanzialmente gli stessi.
Progettazione e produzione assistita da computer (CAD/CAM)
Figura 2: Parte del museo CAD/CAM (il primo sistema Hennson conosciuto)
Materiali utilizzati nella CAD/CAM dentale:
Figura 3: Materiali lavorabili tramite CAD/CAM dentale
I materiali disponibili sono più numerosi rispetto a quelli offerti dal metodo tradizionale e quelli più frequentemente utilizzati nella protesica convenzionale sono accessibili tramite CAD/CAM; tuttavia, non tutti i sistemi CAM attualmente in commercio consentono l’accesso a tutti i materiali.
1-metalli:
I metalli vengono lavorati da blocchi o dischi oppure sagomati da
Le tecniche laser, in ambito CAD/CAM, sono le più utilizzate: titanio e cromo-cobalto.
2-ceramica :
Infatti, è sulla ceramica che la tecnologia CAD/CAM ha dedicato il massimo della ricerca, soprattutto sviluppando ceramiche ad alta resistenza.
Tutte le protesi in ceramica devono innanzitutto soddisfare determinati standard, come:
Norma ISO 6872.
Ceramiche utilizzabili per CAD/CAM a seconda della natura chimica della loro fase cristallina:
2.1 Ceramica feldspatica:
Figura 5: Diagramma ceramico feldspatico per lavorazione con vista trasparente del futuro
Protesi.
Questo tipo di ceramica è indicato per la realizzazione di corone singole nel settore anteriore.
2.2 Vetroceramica: questi blocchi vengono utilizzati per corone singole anteriori su denti polpati.
Figura 6: Tamponi in vetroceramica per lavorazione meccanica.
2.3. Ceramica infiltrata:
2.3.1 IN CERAMICA SPINELL(MgAL2O4)
Si tratta di una ceramica altamente traslucida, con eccellenti proprietà ottiche per denti anteriori molto luminosi.
2.3.2 IN CERAMICA ALLUMINIO (AL203)
Questa ceramica viene utilizzata principalmente per la realizzazione di infrastrutture per corone singole.
2.3.3 IN CERAM ZIRCONIA (33% Zr e 66% allumina)
Viene utilizzato principalmente per nascondere un supporto colorato, ad esempio un’anima intarsiata, oppure nel caso in cui sia necessario rinforzare le proprietà meccaniche (infrastrutture di unità posteriori, piccoli ponti).
2.4 Ceramica policristallina:
Questo è l’esempio perfetto di materiali che non erano accessibili prima dell’avvento del CAD/CAM. In questa categoria, distinguiamo Allumina e Zirconia.
2.4.1 ALLUMINA PURA
Si tratta di blocchi di allumina pura presinterizzata.
Viene utilizzato per corone singole e piccoli ponti.
2.4.2 ZIRCONIA PURA: ZrSiO4
– ZIRCONIA TZ
Esempi di parti protesiche in zirconia ottenute tramite CAD/CAM da un blocco.
-LA ZIRCONIA DELL’ANCA
Si dice che sia puro: il suo contenuto di zirconia è almeno del 93,6%.
3-compositi:
I materiali in resina composita sono stati tradizionalmente utilizzati nel restauro diretto alla poltrona, con un limite al loro utilizzo nei settori posteriori dovuto alla loro bassa resistenza. Negli ultimi anni sono stati fatti notevoli progressi nel miglioramento delle loro proprietà, consentendone l’impiego nei settori molari posteriori.
Con lo sviluppo della tecnologia CAD/CAM, le loro indicazioni sono state ampliate, passando da un materiale di restauro diretto a un materiale lavorabile sotto forma di blocco composito per la produzione di parti protesiche indirette come faccette, intarsi, onlay e corone.
Come funziona il CAD/CAM dentale:
1.1 Principi generali del CAD/CAM dentale
Il CAD/CAM dentale è costituito da tre fasi:
• L’impronta:
1◦ stampe convenzionali:
È bene sapere che se si desidera utilizzare la tecnologia CAD/CAM è possibile realizzare una stampa convenzionale, ma in un secondo momento sarà necessario abbinare questa tecnica a una stampa digitale (spesso tramite uno scanner da tavolo).
2 ◦ impronte digitali :
impronte digitali ottiche:
• intraorale
• scanner da tavolo: lo scopo è quello di scansionare un modello in gesso o un’impronta convenzionale
impronte digitali meccaniche: sonde
• CAD di progettazione assistita da computer : il software riceve l’impronta della preparazione, sia in formato di file aperto (STL), sia in formato di file chiuso, specifico della marca utilizzata. Il suo scopo è quello di modellare la futura protesi (intarsio, corona, ponte, ecc.) utilizzando un software CAD e tenendo conto di diversi parametri: occlusione, punti di contatto con i denti adiacenti, altezza protesica disponibile, scelta del materiale, ecc.
• Produzione assistita da computer (CAM) : il file contenente la parte protesica modellata viene inviato alla macchina utensile che può realizzarla in diversi modi: per sottrazione o per addizione.
1.2 Progettazione assistita da computer, concetti di sistemi aperti e chiusi:
– formato libero: è il formato STL che significa StereoLithography o Surface Tesselation
Lingua. Questo formato di file può essere utilizzato universalmente da diversi software CAD. Stiamo quindi parlando di un sistema aperto.
– formato proprietario: il file può quindi essere utilizzato solo da software della stessa marca della telecamera intraorale. Stiamo quindi parlando di un sistema chiuso.
Talvolta è però possibile acquistare un software aggiuntivo che consenta di convertire questi file proprietari in formato STL (come nel caso del sistema CEREC con il software SIRONA Connect che consente di aprire i file). Parleremo quindi di un sistema “semi-aperto”.
Le funzionalità dei software CAD sono generalmente simili: è possibile modificare la forma della futura protesi, ingrandire e cambiare l’orientamento del modello virtuale, tracciare i limiti delle preparazioni, regolare i punti di contatto occlusali e con i denti adiacenti, stimare lo spessore del materiale protesico.
CAD di una protesi secondo Zheng et al. (2011)
1.3 Produzione assistita da computer:
Dopo aver modellato la futura parte protesica tramite software CAD, è ora il momento di produrla. Per farlo, esistono diverse tecniche: metodi sottrattivi o metodi additivi. Vi mostreremo come funziona ciascuna tecnica.
1.3.1. Metodo sottrattivo: Lavorazione
Le tecniche di produzione per sottrazione si basano su un principio semplice: un blocco di materiale viene lavorato da una macchina utensile. È dotato di diversi assi sui quali sono fissate le frese, che consentono di dare forma al pezzo desiderato. Nel nostro campo il numero di assi varia da 3 a 5.
Più assi ha la macchina utensile, più veloce sarà, perché diversi tipi di frese saranno in grado di lavorare il blocco di materiale. Ecco perché le macchine utensili a 3 assi sono in grado di lavorare corone, barre singole, ponti e cappette. Le macchine utensili a 4 assi possono lavorare anche i monconi degli impianti, oltre a tutti gli altri elementi precedentemente menzionati. Le macchine a 5 assi possono anche lavorare contemporaneamente parti protesiche complesse e più monconi implantari.
I materiali lavorabili con queste macchine utensili sono molteplici: allumina, zirconia, vetroceramica, cromo-cobalto, titanio, resine, cera, ecc.
Ciò consente la produzione rapida di parti protesiche, con una precisione molto soddisfacente.
1.3.2. Metodi additivi:
La produzione additiva consiste nel dare forma a un oggetto aggiungendo materiale tramite l’impilamento di strati successivi (a differenza della lavorazione meccanica, che dà forma a un oggetto rimuovendo materiale). In questo caso si parla di “produzione diretta” perché un pezzo viene formato direttamente dalla sua rappresentazione digitale 3D, senza passare attraverso uno stampo o lavorando un blocco.
Esistono diversi metodi di produzione additiva:
ha. Stampanti 3D:
Consentono la modellazione mediante deposizione selettiva in più getti di una cera indurita tramite riscaldamento o di una resina liquida fotosensibile indurita tramite polimerizzazione UV.
-B. Stereolitografia:
Consiste nella modellazione mediante polimerizzazione UV selettiva di una miscela di cera/resina liquida fotosensibile contenuta in un serbatoio.
-C. Microfusione (o sinterizzazione laser):
Il processo prevede la fusione della polvere secondo i parametri geometrici definiti dal file CAD, dopodiché la polvere fusa si solidifica rapidamente formando perle di materiale solido. Questa tecnica è oggi la più adatta per la produzione di telai e chassis in metallo duro, perché è più rapida e conveniente rispetto al processo di fonderia o di lavorazione meccanica.
Le indicazioni per questi metodi di fabbricazione sono molteplici: possono essere utilizzati sia per realizzare protesi temporanee (in cera o resina) sia per realizzare protesi definitive (in metallo, composito, ceramica, ecc.). Il vantaggio principale di queste tecniche è la possibilità di realizzare una moltitudine di forme, consentendo alla parte protesica di adattarsi perfettamente.
1.4. I diversi canali digitali:
1. CAD/CAM “diretto”, “semidiretto” o “indiretto”:
In CAD/CAM diretto
Il professionista esegue il restauro in studio e in un’unica seduta. L’impronta ottica intraorale viene elaborata in loco dal professionista che esegue anche il restauro in loco utilizzando un’unità di lavorazione a controllo numerico. Questa tecnica consente solo la lavorazione in serie di blocchi di ceramica o materiale sintetico, mentre la macchina del professionista realizza intarsi, onlay, faccette in ceramica, corone singole o ponti utilizzando il metodo diretto.
Disegno della corona:
. La progettazione digitale richiede la disponibilità di un software dedicato e di una macchina utensile. L’offerta protesica è un po’ più limitata rispetto alla tecnica CAD/CAM semidiretta. Ma nulla impedisce al professionista di inviare l’impronta ottica al laboratorio protesico (via Internet) e di delegare a quest’ultimo tutta o parte della fase di modellazione e realizzazione. Questo lavoro può essere eseguito molto facilmente, in tempi brevi e con risultati qualitativi equivalenti e talvolta superiori a quelli ottenibili in laboratorio con le tecniche convenzionali.
Nella tecnologia CAD/CAM semidiretta , l’impronta ottica rilevata dal professionista viene inviata tramite Internet a un laboratorio o a un centro di lavorazione partner.
Progettazione e produzione assistita da computer (CAD/CAM)
Digitalizzazione della situazione clinica nello studio dentistico mediante telecamera per impronte ottiche intraorali. Il medico esegue un’impronta ottica in studio, la controlla e invia il file con il suo ordine al protesista tramite l’invio di un file digitale. Il laboratorio progetterà digitalmente l’elemento protesico partendo dall’impronta ottica, quindi lavorerà meccanicamente il pezzo e lo rifinirà. Tutto ciò che dovrà fare il professionista sarà posizionare l’elemento protesico.
Nel CAD/CAM indiretto :
I laboratori possono essere dotati di un sistema CAD o CAM oppure entrambi CAD/CAM. Nel primo caso, il laboratorio scannerizzerà il modello in gesso e svilupperà la parte protesica che invierà a un laboratorio di lavorazioni meccaniche FAO che realizzerà il pezzo in una scelta non esaustiva di materiali: ceramica feldspatica, zirconia, titanio, ceramica ibrida, cromo-cobalto, ecc. …
Catena CAD/CAM indiretta
Se il laboratorio è dotato di un sistema CAD/CAM: eseguirà la scansione del modello in gesso o utilizzerà un’impronta digitale realizzata nello studio dentistico. Progetterà una parte protesica utilizzando un computer e un software di modellazione. Quindi lavorerà questa parte, il più delle volte in zirconia. “Full zirconia”: consiste nel produrre una protesi interamente in zirconia, che è particolarmente solida e perfettamente adatta al settore posteriore per elementi singoli e ponti.
Ceramica in zirconia: il protesista crea una struttura in zirconia, sempre assistita dal computer. Questa parte verrà lavorata da un disco in zirconia e dopo la sinterizzazione, il protesista rifinirà la protesi utilizzando una tecnica ceramica convenzionale. Questa tecnica consente di realizzare protesi molto estetiche ed è quindi particolarmente indicata per le creazioni precedenti. Per la digitalizzazione dei modelli in gesso esistono diversi tipi di scanner: a scansione luminosa o a ripresa successiva di immagini.
Il contributo della filiera CFAO nella pratica quotidiana:
Progettazione e produzione assistita da computer (CAD/CAM)
Pittura. 1.4. Tabella comparativa dei passaggi tra i diversi metodi CAD/CAM rispetto al metodo classico; in rosso le fasi del laboratorio
La tecnologia CAD/CAM durante tutto il suo processo (impronta ottica, CAD, CAM) tende a ridurre il rischio di imprecisioni e offre numerosi vantaggi:
A livello dell’impronta ottica intraorale:
– comfort del paziente e del professionista
– astenersi dall’impronta dei materiali, dal loro stoccaggio (imprecisione indiretta legata all’ambiente), dalla loro disinfezione, dalle loro variazioni dimensionali e dagli errori legati alla loro manipolazione
– analisi (ingrandimento) e possibilità di correzione della preparazione durante l’impronta grazie al modello virtuale unitario
– avvio della catena protesica digitale dall’impronta in tecnica diretta e semidiretta
– precisione dell’impronta e conservazione dei dati digitali in modo archiviabile e inalterabile (nessuna variazione dimensionale)
– breve durata da 2 a 5 minuti
– invio di dati possibile, in modo rapido e semplice tramite Internet.
– può facilitare la presa del colore, quando ha uno spettrocolorimetro integrato
– possibile utilizzo nel campo implantare, direttamente sul moncone di guarigione, oppure in
utilizzando un sistema specifico sulla testa dell’impianto (scanbody)
Contributo dello scanner:
La digitalizzazione del modello in gesso è evidente; Si tratta semplicemente di passare dal modello reale a quello virtuale, grazie allo scanner. Questa visione ristretta del modello in gesso non è altro che una sorta di deposito di informazioni in forma reale e palpabile.
Oggi, memorizzare il modello in formato digitale tramite uno scanner su una chiavetta USB è un’operazione simile alla fusione in gesso del modello reale, ma lo scopo e il risultato sono molto diversi.
In entrambi i casi si tratta di una memorizzazione della forma della bocca. Nel primo caso si tratta di un modello non riproducibile.
Mentre nell’altro caso si tratta di una memoria accessibile, riproducibile all’infinito e memorizzabile in un’infinità di unità modulari identiche ma che può sempre tornare allo stato iniziale. Due memorizzazioni di superficie, due diverse disponibilità.
Contributo del sistema STL:
File PLY e STL di un’impronta ottica inferiore
Ciò consente una collaborazione costante tra dentista e protesista:
Quando la protesi viene modellata, questa ritorna in studio, in ordine inverso ma in un file interpretabile da una macchina utensile situata in studio (non in forma reale) ed è il protesista che, da remoto, controlla la lavorazione per la produzione finale, quindi riassumendo: In passato, il nostro lavoro veniva trasmesso ai laboratori sotto forma di modello in gesso e restituito solo sotto forma di protesi finita.
A livello CAD:
– astenersi da modelli di fusione, rischi infettivi, variazioni dimensionali.
– creazione e conservazione di modelli virtuali
– possibilità di riprodurre tutti i gesti tradizionali su software CAD
– controllo permanente della progettazione della futura protesi
– velocità di esecuzione
A livello della FAO:
– tracciabilità dei materiali utilizzati
– lavorazioni rapide e precise e possibilità di realizzare sequenze in laboratorio
– possibilità di lavorazione della zirconia
– protocollo riproducibile
– possibilità di eseguire il restauro in un’unica seduta con tecnica diretta
– possibilità di produrre un modello fisico funzionante per aprire possibilità per casi complessi.
Tecniche indirette
Occupano un posto molto importante nell’attività di medicina generale del chirurgo odontoiatrico nello studio.
Queste tecniche consentono maggiore longevità, estetica e precisione rispetto ai metodi diretti, ma richiedono una fase intermedia in laboratorio per la realizzazione del pezzo protesico (faccetta, intarsio, onlay o corona) e il posizionamento di un restauro provvisorio.
L’interposizione della fase di laboratorio e l’installazione di un restauro provvisorio possono essere fonte di problemi.
Moltiplicando il numero di sedute e passando attraverso una fase intermedia, aumentiamo i rischi di errore perché inviamo informazioni diverse al protesista attraverso materiali diversi, con proprietà e gradi di precisione differenti.
Impronta della/e preparazione/i e dei suoi limiti, denti adiacenti.
Impronta dell’arco antagonista
Rapporto inter-arcade.
È in questo quadro che si inserisce il CFAO. I sistemi di misurazione, progettazione e produzione riuniti in un unico luogo (lo studio dentistico) consentiranno al professionista di realizzare autonomamente la parte protesica.
Nel sistema “all-in-one” o chairside , la partecipazione del protesista non è più necessaria. Ciò impone una nuova dinamica nei tempi di cura e una nuova organizzazione dell’assistenza in clinica.
Come abbiamo visto, i restauri indiretti tradizionali vengono realizzati in almeno 3 fasi, due alla poltrona e una in laboratorio protesico:
In poltrona 1a seduta: preparazione, impronta, referto interarcata, scelta della tonalità, posizionamento della protesi provvisoria.
In laboratorio: fusione dei modelli in gesso, assemblaggio in articolatore/occlusore, realizzazione della parte protesica e rifinitura.
Sulla poltrona 2a seduta: rimozione del restauro/dente provvisorio, adattamento della parte protesica, sigillatura o incollaggio.
Con il sistema CAD/CAM diretto, il professionista esegue tutti questi passaggi in un’unica seduta.
Installazione del paziente, anestesia e preparazione del dente
Impronta ottica e progettazione del pezzo al computer con il paziente sulla poltrona, scelta della tonalità
Realizzazione della parte protesica da parte dell’unità produttiva, il paziente attende nella sala d’attesa.
Eventuale trucco e glassatura del pezzo, ritocchi finali
Provare la parte e incollarla beneficiando degli effetti dell’anestesia
Ciò comporta numerosi vantaggi pratici e di comfort per il paziente:
Un’unica seduta senza deficit estetici o inconvenienti legati alla temporanea
Una singola anestesia
Innovazione tecnologica (robotica)
Per il professionista:
Risparmia tempo
Una singola anestesia
Nessuna sigillatura temporanea
Nessun intermediario (corriere, protesista)
Tuttavia, è opportuno sottolineare che trucchi e smalti richiedono una certa esperienza, per cui il protesista può partecipare alla progettazione per migliorare l’estetica finale del pezzo protesico.
Conclusione:
La seduta unica è uno dei maggiori vantaggi della tecnologia CAD/CAM, è l’implementazione dell’odontoiatria moderna: a seconda delle esigenze del paziente, della comunicazione e della fiducia che si possono instaurare con il team sanitario, nonché della velocità di implementazione, questa tecnologia costituisce uno strumento prezioso! Grazie a sedute più efficaci e confortevoli, i pazienti hanno la sensazione di un trattamento “su misura” e realmente personalizzato.
Come ogni nuovo processo, il suo utilizzo richiede formazione, in particolare nella scelta dei materiali. Ma possiamo affermare che oggi questo tipo di restauro messo a punto dal CFAO soddisfa i criteri di qualità e affidabilità attesi, nel rispetto delle “conoscenze mediche comprovate”.
Una buona igiene orale Detartrasi regolare dal dentista Inserimento di impianti dentali Raggi X dentali Sbiancamento dei denti Una visita dal dentista Il dentista utilizza l’anestesia locale per ridurre al minimo il dolore