Как зубной техник я должен признать, что лимит возможностей, которые можно реализовать вручную, почти исчерпан. Сегодня с помощью CAD/ CAM-технологий возможно получение стандартной точности посадки каркаса при минимизации затрат времени со стороны зубного техника.
Ernst A.Hegenbarth, зубной техник-мастер

Повышение производительности и хорошая посадка цельнокерамического протеза – вот ключевые факторы, которые дают путевку в жизнь CAD/ CAM-системам для создания отдельных коронок и многоединичных мостов.
Edward McLaren, мастер-керамист

Если Вам кажется, что разговоры о высокотехнологичном программном обеспечении, создающем точные трехмерные модели изделий, о фрезеровальных машинах, обеспечивающих высочайшую точность обработки, и о процессе спекания, гарантирующем точность посадки в 25 микрон, звучат несколько футуристично, то это уже не так. Будьте уверены, данная технология стремительно развивается, а самые уважаемые производители и зуботехнические лаборатории активно вовлекаются в процесс.

Итак, первые зуботехнические лаборатории на вооружении которых состоят CAD/CAM-системы, уже появились в Москве и Санкт-Петербурге. По крайней мере одна из них начала выполнение коммерческих заказов “со стороны” — фактически это означает, что чуждое для российского уха слово “outsourcing” уже не является абстракцией. Похоже, грядут большие перемены, т.к. выход CAD/CAM-систем на российский рынок означает не просто появление еще одного инструмента в арсенале зубного техника – это реализация абсолютно другого подхода в отношениях цепочки “зубной техник – стоматолог — пациент”.

Справедливости ради, стоит заметить, что это осознали еще не все, может быть потому, что очень многие стоматологи и зубные техники, пока плохо представляют себе, о чем идет речь...

CAD/CAM (Computer Assisted Design/Computer Aided Manufacturing) – за этим сокращением может скрываться “коренной перелом” в работе зубных техников, который подразумевает:
• активное использование компьютеров со специализированным программным обеспечением на стадии “проектирования” зубного протеза,
• и применение автоматизированных фрезеровальных центров на стадии изготовления каркасов мостов.

Такой подход освобождает зубных техников от многих рутинных процедур, позволяя им максимально проявить себя в творческой работе, которая практически не поддается автоматизации – превращении безликих каркасов в “живые зубы”. Или как сформулировал это доктор Edward McLaren в интервью американскому журналу Dental Practice: “Многие зубные техники боятся, что применение компьютеров и автоматизированных систем оставит их без работы, но это не так. Наоборот, использование CAD/CAM-технологий даст возможность более творчески подходить к работе, не отвлекаясь на технологические аспекты”.

Прошедшая в Кельне в конце марта выставка IDS-2003 продемонстрировала, что использование CAD/CAM в зуботехнической лаборатории – это магистральный путь развития отрасли применительно к созданию высокоэстетичных и качественных цельнокерамических коронок и мостов. На выставке было представлено более 10 (!) коммерческих систем, в которых с теми или иными различиями реализована упомянутая CAD/CAM-технология. С чем связан такой большой интерес производителей к этой отрасли? Всего два года назад на IDS-2001 была представлена лишь одна такая система (Cercon, Degusa Dental – ныне DeguDent). Похоже, что ответ кроется в успешном внедрении материала, условно именуемого “цирконием”.

Материалы

В принципе, применение компьютеров и автоматизированных линий — что и является основой CAD/CAM – давно уже не новость ни для кого: пожалуй, первой такой системой была Procera, а это далекий уже 1994 год. Также не являются экзотикой и цельнокерамические работы – правда, ранее применительно фактически только к одиночным коронкам из-за недостаточной прочности конструкции. Лишь появление в стоматологической практике оксида алюминия (Al2O3) и, в большей степени, оксида циркония (ZrO2), совпавшее по времени с “ужесточением” требований пациентов к эстетике, спровоцировало бурный рост этой отрасли.

Любопытно, что когда речь заходит об оксиде циркония, который применяется практически во всех коммерческих CAM-системах, то этот материал, по большому счету, не оправдывает своего названия. Начать с того, что правильнее вести речь об оксиде циркония, стабилизированного оксидом иттрия – такая добавка существенно повышает прочностные свойства материала. Но это еще не все – в некоторых системах используется своя “версия” материала, начиная с небольшого количества “присадок” для придания нужного спектра свойств и заканчивая материалом Vita In-Ceram, в котором циркония всего 32-35%, а почти две трети – это уже упоминавшийся оксид алюминия.

Ранее “цирконий” (для краткости в дальнейшем будем называть его именно так) уже использовался в медицине – для изготовления протезов тазобедренных суставов. Очевидными достоинствами этого материала, определившими его нынешнюю популярность, являются:
• прочность,
• биосовместимость,
• “безметалловость”,
• длительность срока службы конструкций из циркония.

Длительное время широкому внедрению этого материала в зуботехническую практику мешало, как ни странно, его же основное достоинство – фантастически высокая прочность спеченного циркония: от 750 до 1300 МПа в зависимости от точного состава “оксида циркония”. Проблема заключалась в чрезвычайной сложности обработки столь прочного материала – быстрый износ дорогостоящего алмазного инструмента гарантирован.

Основными факторами повышенного интереса ведущих мировых производителей к CAD/CAM-технологиям являются эстетика и долговечность конструкций. Далее следует определенное нежелание пациентов иметь металлокерамические мосты, что иногда называют “страхом металла”. Также нельзя скидывать со счетов тот факт, что автоматизация всегда в перспективе приводит к снижению издержек производства, а это гарантирует интерес зуботехнических лабораторий к данным продуктам.

Cercon (DeguDent, Германия) Система Cercon впервые была представлена 2 года назад на выставке IDS-2001. Являясь “пионером” коммерческих CAD/CAM-систем, за прошедшее время она стала фактически стандартом в этой области (имеются смонтированные системы Cercon и в России). В ней впервые была реализована технология фрезерования частично спеченного циркониевого блока, в которой решена проблема точной усадки после обжига. Система Cercon изначально разрабатывалась для использования с оксидом циркония. Заявлена 25-микронная точность посадки моста из трех единиц. После снятия слепков и изготовления гипсовой модели зубной техник делает восковую модель в традиционной технике изготовления металлокерамических работ. Далее осуществляются процессы сканирования и фрезерования. Оба процесса – полностью автоматизированы. Соответственно, можно отнести данную технологию к CAM-системам, поскольку в ней не предусмотрено вмешательство зубного техника на стадии сканирования, а этапа изготовления трехмерной виртуальной модели фактически нет совсем. Далее происходит процесс спекания, при котором происходит значительная (20–25%), но при этом точно просчитанная усадка циркониевого каркаса Финальный этап – облицовка специальной керамикой Cercon ceram. Пожалуй, Cercon – единственная из коммерческих систем, в которой заявлено изготовление мостов из 4 единиц, и одна из самых известных, что обеспечено не только высоким качеством работ, но и разумной ценовой политикой в сочетании с активным продвижением на стоматологические рынки (по данным DeguDent в 23 странах работает уже 450 установок), в том числе и в России.

На выставке IDS-2003 были представлены следующие коммерческие CAD/CAM-системы (в алфавитном порядке): • Cercon (DeguDent) • Cerec inLab (Sirona) • digiDent (Girrbach) • Hint-Els DentaCad (Hint-Els AG) • etkon (Etkon AG) • Everest (KaVo) • Lava (3M ESPE) • Procera (Nobel Biocare) • Pro 50 (Cynovad) • xawex (Xawex AG) • Wol-Ceram (Wolz-Dent) и это еще не все...

Технология обработки

Решением проблемы стало использование частично спеченных циркониевых заготовок, при этом максимум прочности еще не достигнут, и материал вполне поддается обработке. Соответственно, этап фрезерования (то есть получения из заготовки каркаса) проходит достаточно быстро (порядка 30 минут для единичной коронки). И лишь после этапа фрезерования происходит окончательное спекание (а вот это – уже весьма длительный процесс) при температуре 1500-2000°C, после которого материал и приобретает свою феноменальную прочность.

Правда, здесь разработчиков системы поджидала другая проблема: при окончательном спекании происходит значительная усадка материала (порядка 20%). Как удалось решить задачу точной, предсказуемой, а самое главное, равномерной по всем осям (!) усадки, известно лишь специалистам-материаловедам. Тем не менее, факт остается фактом: закладываемое в компьютерную трехмерную модель каркаса увеличение (не пугайтесь, это “работа” компьютера, а не зубного техника), после окончательного спекания дает блестящий результат – точность посадки моста из трех единиц в разных системах варьируется в диапазоне 25-50 микрон.

Этапы работы

• В большинстве систем исходным материалом для начала работы является слепок (хотя существуют системы и визуальным вводом информации с помощью интраоральной камеры).
• Далее изготавливается восковая модель (либо самим зубным техником, либо это делается во фрезеровальном центре, куда отправляется полученный на предыдущем этапе слепок). Как правило, это делается традиционным способом (как для работы с металлокерамикой).
• После изготовления модели необходимо провести ее оцифровку, т.е. создать трехмерную компьютерную модель, которая и будет служить “эталоном” при фрезеровании заготовки. Для этого необходимо отсканировать модель – существуют и лазерные сканеры, и контактные. У обоих способов есть свои достоинства и недостатки. Сторонники бесконтактного метода ратуют за высочайшую точность лазерного сканирования в несколько этапов под разными углами. Защитники контактного способа утверждают, что опытный зубной техник очень быстро и очень точно создаст цифровой каркас, не вводя в компьютер избыточную информацию в виде “лишних” точек, которые лишь “запутывают” не слишком интеллектуальную программу.
• Далее – очень интересный этап, который, правда, реализован не во всех рассматриваемых системах: редактирование полученного цифрового каркаса “вручную”. Речь идет, конечно, о работе с программным обеспечением. Как бы точно ни сканировалась модель, как правило, полученный цифровой каркас не идеален – опытный зубной техник всегда найдет изъяны, и очень хорошо, когда есть возможность подправить их всего лишь с помощью компьютерной мыши, а не алмазного инструмента. Некоторые программы позволяют работать действительно с трехмерной моделью, “разглядывая” ее с любой точки и под разными углами. Небольшая тренировка — и становится непонятным, как раньше можно было обходиться без такой возможности.
• Тем или иным способом (зачастую с помощью банальной электронной почты) цифровая модель переправляется во фрезеровальный центр, где и вытачивается каркас с последующим его спеканием. Существует большое количество разновидностей фрезеровальных машин и специальных печей, но, называя вещи своими именами, зубного техника тонкости этого этапа не очень-то интересуют. Для него главное, чтобы полученный каркас соответствовал отправленной им цифровой модели. Надо признаться, что в подавляющем большинстве случаев, эти ожидания оправдываются. Если же цифровая модель была сделана с погрешностями (или плохо снят слепок, или неправильно отлита восковая модель...), приходится все-таки “дорабатывать” изделие. Но это уже издержки подготовительных этапов.

• После получения готового каркаса начинается процесс облицовки. Разумеется, для этого необходимо использовать специальную облицовочную керамику, коэффициент термического расширения которой согласован с КТР каркаса. А дальше – творчество и профессиональные навыки зубного техника...

Собственно, это все этапы, которые надо пройти от снятия слепка до получения готовой облицованной конструкции, которую осталось лишь установить. Говоря о лабораторных этапах и свойствах циркония мы оставили вне поля зрения такой важный вопрос как показания для применения цельнокерамических реставраций.

Procera (Nobel Biocare, США) Procera – система достаточно “старая” и известная. Она во многом была “застрельщиком” процесса внедрения автоматизированных производств в стоматологическую практику. До сих пор эта технология максимально последовательно реализует идею outsourcing’а, которая заключается в изготовлении коронок и мостов в специализированном фрезеровальном центре. На данный момент таких центров два – в США и Швеции. Отсюда следует важность четкой организации процесса – любой сбой дискредитирует всю идею, к которой в России и так относятся несколько настороженно (см. статью С.В.Цукора в этом номере DM). Как это работает? Сначала, как обычно, делается препаровка, снимается слепок и изготавливается модель. Затем с помощью сканера контактного типа, подключенного к компьютеру, формируется трехмерный каркас коронки (данная технология в цельнокерамическом варианте рассчитана на изготовление единичных коронок, мосты – только титановые). С помощью специализированной программы CADDesign вносятся коррективы в “виртуальный” каркас. Когда этот этап завершен, цифровая модель по электронной почте отправляется в один из фрезеровальных центров (в данном случае – в Швецию, которая покрывает потребности европейских зубных техников). Менее чем за сутки Ваш заказ выполняется и с помощью экспресс-почты (DHL) отправляется назад – этапы изготовления и доставки занимают порядка 1,5 суток (время вполне приемлемое в большинстве случаев). Далее – облицовка и установка конструкции. Все это может показаться несколько сомнительным, но такая система действительно работает. А самое главное – затраты лаборатории на “вхождение в бизнес” минимальны. Единственная инвестиция, которую необходимо сделать для начала работы с Procera – купить сканер. Новейшая разработка, представленная на IDS-2003 – сканер Procera Piccolo. Его стоимость – менее 10 тыс. евро (по крайне мере, в Европе). Таким образом, использование данной технологии ориентировано на небольшие лаборатории, которые не могут инвестировать существенные суммы в покупку всего комплекса оборудования. По оценке Robert Gottlander (вице-президент Nodel Biocare) в среднем раз в два года происходят существенные изменения в технологии производства, поэтому так или иначе комплекс оборудования придется модифицировать, что для небольших лабораторий неприемлемо. Работа с технологией Procera – возможность для них работать с прередовыми технологиями при минимальных затратах.

Возможности и ограничения CAD/CAM-технологий

“Выдающиеся свойства, такие как высокая прочность и почти в два раза более высокая вязкость при изломе по сравнению с оксидом алюминия (и в 10-15 раз выше по сравнению с обычной керамикой), делают оксид циркония востребованным в тех областях, где необходима высокая стабильность в течение долгого времени при высоких нагрузках”. Это высказывание принадлежит Эрнсту Хегенбарту – хорошо известному зубному технику. По его мнению “на сегодняшний день возможно возможно изготовление единичных коронок и многоединичных мостов; особое клиническое показание – постериорный период”.

Как в свое время системы “настольных издательств” (Desktop Publishing) в корне изменили в массовом сознании представление о полиграфических работах, так и стремительное развитие CAD/CAM-систем в ближайшие годы может привести к формированию совершенно нового облика “типичной” зуботехнической лаборатории.

Понятно, что когда речь заходит о цельнокерамических мостах, то два вопроса, которые возникают в первую очередь это:
• какова все-таки максимальная длина цельнокерамического моста,
• и возможно ли использование таких конструкций в области жевательных зубов.

Поскольку технологии, связанные с использованием циркония, пока еще достаточно “молоды”, то при ответе на эти вопросы ответы получаются максимально обтекаемыми. Уже неоднократно цитировавшиеся в данном обзоре Edward McLaren и Ernst A.Hegenbarth однозначно гарантируют успех при использовании трехединичных мостов в области фронтальных зубов. Обо всем, что касается более протяженных мостов и их использования в области жевательных зубов, говорится с большей или меньшей степенью вероятности. Отчасти это обусловлено определенной осторожностью и даже, может быть, консервативностью в хорошем смысле слова, ибо оба они не хотят ставить эксперименты на своих пациентах. Кроме того, пока все еще отсутствуют результаты действительно длительных клинических наблюдений.

Тем не менее, разработчики системы Cercon считают, что четырехединичный мост (по крайней мере, в области фронтальных зубов) – это не авантюра, а вполне допустимое использование данной технологии.

Edward McLaren, отвечая на данные вопросы, сослался на данные исследований по материалу Vita In-Ceram (а это не совсем цирконий, как уже упоминалось выше). Так вот, по этим данным, в течение трех лет после установки ни один из трехединичных мостов не вызывал нареканий. В период между третьим и седьмым годами исследования 35% мостов, установленных в области жевательных зубов, “вышли из строя”, тогда как мосты в области фронтальных зубов по-прежнему были безупречны.

Учитывая более высокую прочность циркониевых материалов, используемых в нынешних лабораторных коммерческих системах, можно предположить, что на данный момент имеет смысл вести речь о 3-единичных мостах в области жевательных зубов, и 4-единичных мостах в области фронтальных зубов.

Еще один вопрос, который не может не волновать стоматологов – это возможность, при необходимости, эндодонтического лечения зубов, находящихся под коронками из оксида алюминия или оксида циркония.

Ответ в данном случае таков – если Вы ожидаете упомянутых осложнений, то не стоит использовать данную технологию. Во-первых, действительно “просверлить” окончательно спеченный цирконий очень и очень непросто, во-вторых, проделывая отверстие в коронке, вы тем самым инициируете возникновение микротрещин, которые впоследствии могут привести к выходу конструкции из строя. По имеющимся данным около половины коронок, сделанных по технологии In-Ceram, после такого вмешательства раскалывались в течение года. Таким образом, одним из ограничений использования циркония является необходимость проведения всех эндодонтических вмешательств до установки коронки.

Перспективы

Если говорить о перспективах развития CAD/CAM-технологий, то, по всей видимости, развитие этих систем пойдет по двум направлениям.

Первое: скорее всего, вскоре большинство лабораторий с увеличением количества фрезеровальных центров, работающих “под заказ”, будут инвестировать определенные средства в покупку сканеров и в программное обеспечение. Такой подход позволит отсылать в эти центры не оттиск и не отливку, а выверенную с помощью компьютера трехмерную модель конструкции. Пока большинство коммерческих систем имеет такую архитектуру, которая позволяет лабораториям, вкладывая относительно небольшие суммы в сканер, значительно повышать качество оцифровки моделей, что в конечном итоге приводит к улучшению качества готовой конструкции в целом.

Вторым направлением, безусловно, остаются работы по созданию новых материалов. По мнению Edward McLaren “несмотря на решенность вопроса с просчитанной усадкой материала в процессе спекания, идеальным был бы материал, усадка которого происходила бы перед процессом фрезерования – это решило бы многие проблемы.”

Очевидно, что у CAD/CAM-технологий – большое будущее, но при этом и долгий путь к новым горизонтам...