PRACE POGLĄDOWE Dent. Med. Probl. 2002, 39, 2, 303 307 ISSN 1644 387X HALINA PANEK, TOMASZ DĄBROWA Zastosowanie systemów komputerowych w wybranych procedurach klinicznych i laboratoryjnych wykonania protez stałych Use of computerized systems in selected clinical and laboratory procedures in fixed prosthodontics Katedra i Zakład Protetyki Stomatologicznej AM we Wrocławiu Streszczenie W pracy przedstawiono możliwości wykorzystania nowoczesnych technik komputerowych w klinicznym i labora toryjnym wykonaniu protez stałych. Opisano przede wszystkim metodę pomiaru koloru zębów naturalnych, która umożliwia obiektywny dobór materiałów do estetycznego wykonania protez bez zakłócających wpływów środo wiska i niezależnego od możliwości rozpoznawania barw przez klinicystę. Ponadto omówiono możliwości kom puterowego odwzorowania kształtu opracowanych zębów za pomocą różnych metod skanowania i przesyłania uzyskanych danych do laboratorium, gdzie za pomocą specjalnej frezarki wycina się z bloków ceramicznych lub metalowych zaprojektowane protezy stałe. Takie postępowanie w wielu przypadkach eliminuje konieczność wy konywania tradycyjnych wycisków i ich transportu do laboratorium, a nawet pozwala na wykonanie niektórych uzupełnień bezpośrednio przy fotelu pacjenta. Uzupełnienia stałe wykonane tymi technikami wykazują bardzo do bre zamknięcie brzeżne, a ponadto mogą być wykonane z materiałów przygotowanych przemysłowo, charaktery zujących się lepszą wytrzymałością i biokompatybilnością w porównaniu do otrzymanych w przeciętnych labora toriach technicznych (Dent. Med. Probl. 2002, 39, 2, 303 307). Słowa kluczowe: komputerowa analiza koloru zębów, systemy CAD/CAM, protetyka. Abstract The paper presents the most spectacular computerized techniques introduced recently to clinical and laboratory procedures in fixed prosthodontics. First, the computerized analyser of natural teeth color was described as being an objective measure device not disturbed by any environmental conditions or inadequate capability of clinicians in recognizing the tooth color for selecting the proper veneer materials in fixed dentures. Next, CAD/CAM tech niques were discussed with special regard to the scanning of prepared tooth form as well as to the transmission of processed tooth form data to a miling machine, where the exact fixed denture is cut of ceramic or metal blocks. The new electronic techniques enable to regain from making the traditional impressions of prepared teeth, and, tho ugh, there is no need for sending the impressions to a technical laboratory. Moreover, the techniques allow for pro ducing some single prosthetic restorations directly in a clinic room, as well as to apply the industry preformed ma terials, which exhibit better mechanical and biocompatibility properties than those obtained in routine laboratory procedures (Dent. Med. Probl. 2002, 39, 2, 303 307). Key words: computer controlled color analyse, CAD/CAM systems, prosthodontics. Większość protez stałych wykonuje się metodą pośrednią, tj. w laboratorium technicznym. Takie postępowanie wiąże się z koniecznością przenie sienia do laboratorium danych z ust pacjenta w po staci wycisków szczęki i żuchwy oraz informacji o wzajemnym położeniu szeregów zębowych i ko lorze projektowanych uzupełnień. Obecnie techni ki elektroniczne z wykorzystaniem komputerowe go przetwarzania danych i możliwością przesyła nia informacji pocztą elektroniczną uprościły spo sób komunikowania się z laboratorium protetycz nym, a ponadto wykluczyły możliwość zniekształ
304 H. PANEK, T. DĄBROWA cenia niektórych danych (np. wycisków i rejestra torów zwarciowych niedostatecznie zabezpieczo nych podczas transportu), co mogło prowadzić do nieprawidłowego wykonania uzupełnień prote tycznych. W niniejszym opracowaniu zostaną przedstawione możliwości wykorzystania nowych technologii przy ustalaniu koloru zębów oraz pro jektowaniu i wykonaniu protez stałych. Komputerowa analiza koloru zębów Przy tradycyjnym doborze koloru dla protez stałych, które mają harmonizować z kolorem uzę bienia naturalnego, stosuje się wizualną metodę po równawczą z zastosowaniem kolorników firmo wych zaprojektowanych dla określonych materia łów stosowanych do licowania uzupełnień prote tycznych. Przy takiej metodzie postępowania wzro kowa percepcja koloru może być zaburzona przez różne czynniki, takie jak: warunki oświetlenia, ko lor dziąsła i najbliższego otoczenia, a także przez typ i kształt kolornika oraz jego położenie wzglę dem zęba. Ponadto różnice w doborze koloru mogą być wynikiem indywidualnej zdolności rozróżnia nia koloru przez badającego stomatologa, a także mogą zależeć od jego doświadczenia klinicznego [1, 2]. W pewnych warunkach oświetlenia oko ludzkie może odbierać jedną wersję koloru, ale przy ich zmianie percepcja koloru może być inna i pro wadzić do doboru koloru różniącego się całkowicie od wyjściowego. Z tego też względu metoda wizu alnego porównania z zastosowaniem kolorników, np. Vita 3 D Master lub specjalnego kodu kolorów, np. Vita Lumin Vacuum/Vitapan, nie jest w stanie opisać całkowicie odcienia zęba i może prowadzić do błędnego odczytu koloru zębów [3]. Czasami kliniczny dobór koloru zębów uzupełnia się wyko naniem slajdów, fotografii, lub mapingu kolorów na odręcznych rysunkach zębów. Takie dodatkowe środki pomocnicze nie przedstawiają jednak dokła dnie natury koloru, a jedynie dostarczają informacji na temat charakteryzacji powierzchni projektowa nych uzupełnień protetycznych. Wydaje się, że problemy te będzie można roz wiązać przez wprowadzenie do praktyki klinicznej wspomaganego komputerowo analizatora koloru zębów Shade Eye EX, opracowanego przez firmę Shofu Dental [4] (ryc. 1). Urządzenie to ma za pewniać dokładny pomiar koloru zębów bez zabu rzającego wpływu otoczenia lub różnych źródeł oświetlenia. Pomiar koloru wykonuje się bowiem podczas bezpośredniego kontaktu końcówki urzą dzenia z centralną przyszyjkową częścią po wierzchni przedsionkowej zęba, podczas którego następuje obliczenie komputerowe koloru lub mie szaniny kolorów. Kolor ten jest przedstawiony na ekranie w postaci szczegółowego wydruku cyfr, które są zakodowanymi danymi znalezionymi dla 208 różnych odcieni porcelany Vintage Halo. Zapis ten uwzględnia również dane na temat pro porcji mieszania podstawowych kolorów do wy konania koron ceramicznych na bazie metalowej z zastosowaniem systemu porcelany Vintage Halo. Procedura pomiaru koloru zęba z użyciem analizatora Shade Eye Ex jest stosunkowo prosta, wymaga jedynie przestrzegania następujących za sad. Przed wykonaniem pomiaru należy usunąć wszelkie osady znajdujące się na powierzchni zę ba, przy czym należy unikać dehydratacji zęba. Je żeli kolor w mierzonej okolicy zęba różni się istot nie od stwierdzanego w pozostałej części zęba (np. wskutek miejscowej demineralizacji), to końców kę aparatu należy przesunąć do miejsca, w którym układ optyczny urządzenia będzie mógł rozpoznać zasadniczy kolor. Analizator powinien być usta wiony prostopadle do powierzchni zęba i jedno cześnie się z nim kontaktować. Zwykle wykonuje się dwukrotnie pomiar w okolicy przyszyjkowej zęba w odległości około 1 2 mm od połączenia szkliwno cementowego. Po wykonaniu pomiarów na ekranie wyświetlającym LED pojawiają się oznaczenia cyfrowe określające przeciętną war tość koloru, wyrażoną trzema wskaźnikami: value (jasność), hue (barwa) i chroma (odcień). Dane te są automatycznie zapisywane w pamięci urządze nia, które posiada również opcję pomiaru koloru w uzupełnieniach wcześniej wykonanych z innych typów mas ceramicznych. Komputerowe projektowanie i wykonanie protez stałych Systemy te, zwane także systemami CAD/CAM (Computer Aided Design/Computer Aided Manu facturing) stosuje się do projektowania i wykona nia pojedynczych wkładów i nakładów korono wych, czapeczek z ceramiki lub metalu, stanowią cych podbudowę do dalszego licowania metodami konwencjonalnymi, a ponadto wykorzystuje się je przy projektowaniu koron całkowitych ceramicz nych lub metalowych, a nawet niedużych (3 5 punktowych) mostów [5 15] (tab. 1). W skład przeciętnego systemu CAD/CAM wchodzi skaner, komputer z monitorem, automatyczna frezarka oraz odpowiednie oprogramowanie. We wcześniejszych systemach CAD/CAM stosowano skanery kontaktowe, które pozwalały na przestrzenne odwzorowanie kształtu opracowa nego zęba, co wymagało wykonania w gabinecie stomatologicznym wycisków i odlania modeli z twardego gipsu. Tak zeskanowany model zęba
Systemy komputerowe w procedurach wykonania protez stałych 305 Tabela 1. Zestawy CAD/CAM Tabela 1. CAD/CAM Systems Rodzaj skaningu Nazwa zestawu producent Zastosowanie kliniczne (Kind of scaning) (Name of Systems producer) (Clinical application) Stykowy na modelach Dux (Titan) System czapeczki z ceramiki z dodatkiem kryształów cyrkonu, (Contact scan of cast (DCS Dental AG, Allschwil) wysokospiekane lub spiekane z zagęszczeniem (HiP), models) tytanowe czapeczki do licowania porcelaną Celey System wkłady koronowe porcelanowe kopiowane na podstawie (Microna Technlogy AG, skanowanego dotykowo wkładu akrylowego wykonanego Spreinbach) wcześniej i usuniętego z jamy ustnej Procera All Ceram System podbudowy z bloków ceramiki tlenku glinu Procera do koron, (Nobelbiocare, Geteborg) licówek, mostów uzupełnianych ceramiką licująca All Ceram, tytanowe czapeczki do licowania porcelaną Stykowy wewnątrz Denti CAD System wkłady koronowe porcelanowe, kompozytowe i ze stopów i zewnątrzustny (DentiCad, USA) metali (Intra and extra oral contact scan) Laserowy na modelach CICERO System korony całkowite ceramiczne z rdzeniem z tłoczonej ceramiki (Laser scan of cast (HOORN Netherlands) z kryształami leucytu i szkła dwukrzemowo litowego i następ models) nie uzupełnianej metodą warstwową lub techniki malowania Lava System wycinanie podbudowy z ceramiki cyrkonu (ZrO2) Lava (3M Espe Dental AG, Seefeld) Frame i uzupełniane ceramiką licującą Lava Ceram, korony i mosty bez podbudowy metalowej Cercon System wycinanie z tłoczonej i spiekanej wstępnie i wtórnie masy (Degussa Dental, Hanau) ceramicznej z dodatkiem kryształów cyrkonu Cercon base, a następnie licowanie masą Cercon Ceram, korony i mosty całkowicie ceramiczne Laserowy wewnątrz Duret System wkłady, nakłady korony ze złota, żywic kompozytowych, ustny (Hennnson Internatuional) metali nieszlachetnych i ceramiki (Intra oral laser scan) Fotografowanie Rekow System wkłady, nakłady, korony całkowite z ceramiki i metalowe wewnątrzustne (Digital Dental System) (Photo scan intra oral) Optyczny LED Cerec System wkłady koronowe, nakłady, licówki z bloków ceramiki wewnątrzustny (Siemens Corpr.) szklanej Dicor do wykonania w gabinecie i laboratorium (Optical LED scan technicznym intra oral) Ryc. 1. Komputerowy analizator kolorów zębów Sha de Eye NCC Fig. 1. Shade Eye NCC computer controlled color analyser mógł być przetworzony w postać cyfrową i prze kazywany do laboratorium, gdzie na jego podsta wie wykonywano nieduże uzupełnienia, np. wkła Ryc. 2. Zeskanowany ząb w systemie CICERO Fig. 2. Scanned tooth by CICERO System dy koronowe (bez konieczności przesyłania mode li gipsowych) [5 9]. W nowszych systemach, np. CICERO (ryc. 2), zostały wykorzystane skanery laserowe, które pozwalają na bardziej dokładne
306 H. PANEK, T. DĄBROWA odtworzenie kształtu zęba z wykonanych modeli gipsowych [7, 10 13]. Modele te muszą być jed nak przedtem odpowiednio przygotowane, np. przez zaczernienie okolic biegnących poniżej za sięgu projektowanego uzupełnienia. W innych systemach CAD/CAM, np. systemie Dureta, nie ma konieczności wykonywania wyci sków i modeli opracowanych zębów. Systemy te zawierają bowiem mały skaner laserowy, przypo minający uchwyt turbiny stomatologicznej, który umożliwia wewnątrzustne odwzorowanie kształtu zęba w pięciu wybranych projekcjach (od strony policzkowej, językowej, okluzyjnej pośrodkowej i obu stron stycznych). Czynność ta powinna być wykonywana po uprzedniej retrakcji dziąsła brzeż nego i zabezpieczeniu zębów przed dostępem wil goci i śliny, co mogłoby zniekształcić skanowane obiekty. Skanowane zęby powinny być pokryte specjalnym, matowym, białym proszkiem, który zapobiega odbijaniu się światła w niepożądanych kierunkach [5, 7]. W systemie Rekowa [14] kształt zębów jest rejestrowany za pomocą aparatu foto graficznego sprzężonego z jednoprzewodowym la ryngoskopem o średnicy 10 mm, który ma zapew niać obrazy o znacznie większej rozdzielczości niż w innych technikach obrazowania i tym samym do kładniejsze odwzorowanie przestrzennego kształtu zęba. W systemie Cerec [15] zastosowano nato miast bezkontaktową głowicę skanującą zawierają cą diodę LED, emitującą światło niepowodujące przegrzania skanowanego zęba. Odbite od po wierzchni zęba światło jest rejestrowane przez czujnik CCD, które następnie przez mikroprocesor jest zamieniane w trójwymiarowy obraz na ekranie monitora. Obraz będący optycznym wyciskiem podłoża protetycznego można powiększyć nawet 12 krotnie i zaprojektować na nim, w obecności pacjenta, przyszłe uzupełnienie protetyczne. Czas wykonania pojedynczej licówki ceramicznej z wy korzystaniem tego systemu wynosi od kilku do kil kunastu minut, a dokładność przylegania brzezne go dochodzi do 25 µm [15]. W każdym systemie CAD/CAM, poza skane rem, znajduje się frezarka, która na podstawie cy frowego obrazu zęba wycina z monobloku odpo wiednio zaprojektowane uzupełnienie, np. wewnę trzne ściany wkładów lub nakładów koronowych, będących dokładnym odwzorowaniem zeskanowa nych ścian zęba. Sterowanie frezarki do odtworze nia zewnętrznego kształtu uzupełnienia odbywa się po przeanalizowaniu na ekranie monitora kształtu zęba, wybranego z wcześniej zgromadzonego ban ku danych lub na podstawie skanowania wosko wej nadbudowy, wykonanej na wyfrezowanej kom puterowo pochewce ceramicznej lub metalowej. Metoda komputerowego przesyłania danych umożliwia nie tylko rezygnację z transportu do la boratorium wycisków i rejestru stosunków prze strzennych miedzy szczęką i żuchwą, ale również pozwala na korzystanie z usług odległych i nielicz nych laboratoriów, oferujących niestandardowe metody i technologie przemysłowe, którymi nie dysponują przeciętne laboratoria techniczne. Takie możliwości istnieją, np. w systemie CICERO (Ho orn), oferującym wykonywanie koron ceramicz nych całkowitych na wytrzymałej podbudowie alu minowej, tłoczonej pod dużym ciśnieniem, lub wy korzystującym przemysłowo uformowane mono bloki masy ceramicznej, które są skrawane kompu terowo do docelowego kształtu uzupełnienia prote tycznego [11]. W ten sposób można uzyskać uzu pełnienia z ceramiki przemysłowej, zawierającej tlenek cyrkonu, odznaczającej się jednorodną strukturą wewnętrzną oraz dużą wytrzymałością mechaniczną i brakiem pęknięć, które często po wstają przy konwencjonalnym spiekaniu lub tło czeniu mas ceramicznych. Zastosowanie gotowych monobloków ceramicznych pozwala ponadto na wykluczenie skurczu polimeryzacyjnego. W in nym systemie, np. Procera (Nobelpharma), możli we jest frezowanie uzupełnień także z bloków tyta nowych, dzięki czemu nie jest konieczna praco chłonna procedura nawoskowania uzupełnień i za miana tak powstałych wzorców w odlew metalowy [6]. Metody CAD/CAM umożliwiają więc rezy gnację z procesu odlewniczego metali i pozwalają na wykorzystanie nowych typów stopów metali, trudnych w obróbce w przeciętnym laboratorium technicznym. Warto wspomnieć, że uzupełnienia protetyczne wykonane metodą komputerową odznaczają się bar dzo dobrym przyleganiem brzeżnym, wynoszącym około 40 µm, podczas gdy w metodach konwencjo nalnych szczelność brzeżna jest kilkakrotnie mniej sza i wynosi przeciętnie około 300 350 µm [16 24]. Ta metoda postępowania umożliwia także wykony wanie niektórych uzupełnień protetycznych (np. wkładów koronowych i licówek ceramicznych) bez pośrednio przy fotelu pacjenta, co ma duże znacze nie w przypadku projektowania uzupełnień w przed nim odcinku łuku zębowego, ponieważ znacznie skraca czas leczenia, a ponadto pozwala na rezygna cję z zaopatrzenia tymczasowego opracowanych zę bów. Niewątpliwie ta metoda leczenia ma wiele za let, ale obecnie ceny urządzeń wykorzystywanych w tych procedurach są jeszcze zbyt wysokie, co ogranicza możliwość ich szerszego stosowania w codziennej praktyce stomatologicznej. Uważa się, że w ciągu najbliższych 10 15 lat metody komputerowego przetwarzania danych klinicznych i ich wykorzystania do wykonywania uzupełnień protetycznych zrewolucjonizują pro tetykę stomatologiczną i pozwolą na zrezygnowa nie z tradycyjnych metod odlewu metali i spieka
Systemy komputerowe w procedurach wykonania protez stałych 307 nia mas ceramicznych i umożliwią szerokie zasto sowanie nowych materiałów i technologii opraco wanych na skalę przemysłową. Jest to tym bar dziej możliwe, ponieważ już dziś, poza obrazem zębów, możliwe jest także przesyłanie drogą elek troniczną danych na temat zależności przestrzen nych miedzy szczęką i żuchwą, mających ogrom ne znaczenie do prawidłowego kształtowania okluzji statycznej i dynamicznej na wykonywa nych uzupełnieniach. Piśmiennictwo [1] MARCUCCI B.: Using tooth and color guides together. J. Prosthet. Dent. 2001, 86, 322 323. [2] SPROULL R. C.: Color matching in dentistry. Part I. The three dimentional nature of color. J. Prosthet. Dent. 2001, 86, 453 457. [3] MCLAREN E.A.: The 3 D master shade matching system and the skeleton build up technique: science meets art. and intuition. Quintes. Dent. Technol. 1999, 2, 55 66. [4] DPRE: Measuring tooth shades using the Shade Eye EX computer controlled color analyser by Shofu Dental. Dent. Prod. Rep. 1999, May/June, 46. [5] ANDERSSON M., CARLSSON L., PERSSON M.: Accuracy of machine milling and spark erosion with a CAD/CAM sy stem. J. Prosthet. Dent. 1996, 76, 187 198. [6] KAPPERT H. F., KRAH M.: Rodzaje ceramiki przegląd. Quintessence 2001, 6, 157 174. [7] DONG J. K., LUTHY H., WOHLWEND A., SCHARER P.: Heat pressed ceramics: Technology and strengh. Int. J. Pro sthodont. 1992, 5, 9 16. [8] ROSENBLUM M., SCHULMAN A.: A review of all ceram restorations. J. Am. Dent. Assoc. 1997, 128, 297 308. [9] GRABER G., BESIMO C.: Das DCS Hochleistungskeramik System. Quintes. Zahntech. 1994, 20, 57 64. [10] VAN DER ZEL J. M., VLAAR S., DE RUITER W. J., DAVIDSON C.: The CICERO system for CAD/CAM fabrication of full ceramic crowns. J. Prosthet. Dent. 2001, 85, 261 267. [11] RUSELL M. M., ANDERSSON M., DAHLMO K., RAZZOG M. E., LANG B. R.: A new computer assisted method for fa brication of crown and fixed partial dentures. Quintes. Int. 1995, 26, 757 763. [12] CHRISTENSEN G.: Why all ceramic system crowns? J. Am. Dent. Assoc. 1997, 128, 1453 1456. [13] ANDERSSON M., RAZZOG M. F., ODEN A., HEGENBARTH E. A., LANG B. R.: Procera: a new way to achieve an all ceramic crown, Quintes. Int. 1998, 29, 285 296. [14] REKOW D.: Dental CAD/CAM systems. J. Am. Dent. Assoc. 1991, 43, 122. [15] BINDT A., MORGANN T.: Klinische und technische Aspecte der Cerec in Ceram Krone, Quintessence 1996, 47, 6, 14 22. [16] MOERMANN W., JANS H., BRANDESTINI M.: Computer machined adhesive porcelain inlays: marginal adaptation after fatigue stress. J. Dent. Res. 1986, 65, 118. [17] PAUL S. J., PIETROBON N., SCHARER P.: The new in Ceram Spinell system a case report. Int. J. Periodont. Restorative Dent. 1995, 15, 521 529. [18] PERA P.: In vivo marginal adaptation of alumina porcelain ceramic crowns. J. Prosthet. Dent. 1994, 72, 585 590. [19] ODEN A., ANDERSSON M., KRYSTEK ONDRACEK I., MAGNUSSON D.: Five year clinical evaluation of Procera All Ce ram Crowns. J. Prosthet. Dent. 1998, 80, 450 456. [20] SEGAL B.S.: Retrospective assessment of 546 all ceramic anterior and posterior crowns in a general practice, J. Prosthet. Dent. 2001, 85, 544 550. [21] HEYMAN H. O., BAYNE S. C., STURDEVANT J. R., WILDER A. D., ROBERSON T. M.: The clinical performance of CAD/CAM generated ceramic inlays: a four year study. J. Am. Dent. Assoc. 1996, 127, 1171 1181. [22] DENISSEN H. W., VAN DER ZEL J. M., WAAS M. A.: Measurment of margins of partial coverage tooth preparation for CAD/CAM. Int. J. Prosthodont. 1999, 12, 395 400. [23] MORMANN W. H., BRADESTINI M., LUTZ F., BARBAKOW F., GOTSCH T.: CAD/CAM ceramic inlays: a case report after 3 years in place. J. Am. Dent. Assoc. 1990, 120, 517 523. [24] CAMBELL S. D.: A comparative strenght study of metal ceramic and all ceramic aesthetic materials. Modulus of rupture. J. Prosthet. Dent. 1989, 62, 476 479. Adres do korespondencji: Halina Panek Katedra i Zakład Protetyki Stomatologicznej AM ul. Cieszyńskiego 17 50 136 Wrocław tel.: (+48 71) 344 33 51, 78 40 290, fax: (+48 71) 344 56 32 e mail: hpanek0@poczta.onet.pl Praca wpłynęła do Redakcji: 14.05.2002 r. Received: 14.05.2002 Po recenzji: 12.06.2002 r. Revised: 12.06.2002 Zaakceptowano do druku: 12.07.2002 r. Accepted: 12.07.2002