16.Карапетян А.А., Ряховский А.Н., Хачикян Б.М., Юмашев А.В. - Способ изготовления цельнолитого каркаса несъемного мостовидного протеза с множеством опорных зубов // патент на изобретение. RUS 2341227. 31.08.2007
17.Карапетян А.А., Ряховский А.Н., Хачикян Б.М., Юмашев А.В. - Способ изготовления цельнолитых каркасов протяженных мостовидных протезов с несколькими опорными коронками // патент на изобретение RUS 2341228. 31.08.2007
18.Дорошина И.Р., Кристаль Е.А., Михайлова М.В., Юмашев А.В. - Изменение химического состава стоматологических сплавов в процессе литья // Заготовительные производства в машиностроении. -2014. -№ 5. -С. 41-44.
© Погосян Н.Г., 2016
Ретинский Борис Владимирович,
кандидат медицинских наук, доцент Кудряшов Андрей Евгеньевич,
аспирант
МГМСУ им. А.И.Евдокимова, Москва, РФ E-mail: [email protected]
СОВРЕМЕННЫЕ КОМПЬЮТЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ОРТОПЕДИЧЕСКОЙ СТОМАТОЛОГИИ
Аннотация
Новым словом в отечественной стоматологии стало внедрение в практику цифровых технологий. Статья рассматривает основные этапы адаптации CAD/CAM технологий под специальные технологические требования, которые предъявляются к оборудованию, используемому в ортопедической стоматологии. Описанные в работе исследования представляют собой уникальный опыт специалистов по созданию первой отечественной системы автоматизированного проектирования CAD/CAM, позволяющей с цифровой точностью воссоздавать объекты реконструкции и эффективно решать комплексные клинические задачи.
Ключевые слова
стоматология, реставрация, протезирование, компьютерное проектирование, оптический оттиск, фотограмметрия, интраоральный зонд, CAD/CAM системы.
Одним из достижений современной науки в области программного обеспечения являются автоматизированные компьютерные системы, которые довольно успешно внедряются в аэрокосмической отрасли и многих других видах сверхточного производства. Система автоматизированного проектирования (САПР) на сегодняшний день активно применяется в различных сферах экономической деятельности. Развитие медицинской науки в целом, а в частности - стоматологии, на сегодняшний день характеризуются процессом взаимоинтеграции с техническими инновациями с целью повышения точности, эффективности лечебно-диагностического процесса, а также оптимизации работы системы здравоохранения . Впервые открывшиеся благодаря данной тенденции возможности, по сути, заложили основу для появления нового направления ортопедической стоматологии, результатом чего в отечественной практике стало увеличение продуктивности и качества работы врачей и зубных техников , .
Начальные поиски в этом направлении относятся к проекту компании Hensson Intemetional 1971 года, который был посвящен созданию автоматизированного комплекса моделирования и изготовления искусственных коронок с применением методики голографического сканирования полости рта с целью получения визуальной информации для дальнейшей разработки протеза. Главным специалистом-
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №8/2016 ISSN 2410-700Х_
разработчиком в данном исследовании стал доктор Франсуа Дюре . Всесторонний анализ результатов практического внедрения данной технологии заложил основу для новых тематических исследований и усовершенствований, указывая на пути повышения оптимизации и производительности процесса. Это заняло немало времени. Так, лишь к 1983 году был создан первый промышленный образец работоспособной системы, а первый опыт установки изготовленной с ее использованием коронки реальному пациенту состоялся уже в 1985 году. Это послужило стимулом для последующего промышленного применения системы CAD/CAM в практической стоматологии во Франции. Спустя два года опыт был заимствован для внедрения на специализированном рынке в США и Канаде.
Оборудование CAD/CAM предоставляет специалистам широкий выбор материалов для изготовления ортопедических конструкций . Применение данной системы предусматривает работу с титаном, диоксидом циркония и кобальтохромовыми сплавами, а также фрезерование каркасов метало-керамических коронок из пластмассы . Укомплектованность стоматологической клиники описанным оборудованием, безусловно, открывает новые практические возможности для зубных техников и специалистов-ортопедов. К основным технологическим преимуществам работы с CAD/CAM можно отнести повышение точности изготовляемых реставраций (отклонение в пределах 15-20 мкм в сравнении с погрешностью при литье в 5070 мкм), чистоту и эргономичность рабочего процесса, малые габариты оборудования, а также несомненно более высокую производительность.
Еще одной немаловажной особенностью доступных на современном рынке моделей систем CAD/CAM является их универсальность в отношении выбора конструкционных материалов . Технологические возможности аппаратуры предусматривают не только моделирование проекта изделия, но и непосредственное выполнение образца, что обеспечивает, в частности, спортивную травматологию необходимым ресурсом при создании защитных шин для спортсменов с учетом персональных анатомо-физиологических особенностей строения лицевого черепа .
Технологии CAD/CAM помогают в восстановлении необходимых контактных пунктов, воссоздании анатомической формы жевательных поверхностей коронок с учетом строения зубов-антагонистов, идентификации оптимальной толщины будущей реставрации .
Основополагающим принципом подготовительного этапа качественной дентальной имплантации является сбор максимально точной и детализированной информации о параметрах рельефных структур полости рта. В современной практике он реализуется в большинстве случаев с привлечением цифровых технологий. Так, виртуальное моделирование реставрации на супраструктурах осуществляется посредством анализа и обработки системой сведений, полученных при выполнении интраоральных снимков абатмента с захватом окружающих тканей. Высоко результативным применение данной методики оказывается, например, для бескаркасной реставрации керамическими материалами .
Первые результаты по созданию высокоточных цифровых моделей зубов в отечественной стоматологической практике при поддержке технологий CAD/CAM были получены в 1994 году, в рамках проекта Центрального НИИ стоматологии. Возглавили процесс разработки комплекса Ряховский А.Н. и Юмашев А. В. Основной целью, которой было посвящено исследование, стала оценка функциональных возможностей систем CAD/CAM относительно воссоздания максимально корректной формы зуба при моделировании искусственной коронки и общую состоятельность применения указанного оборудования на этапах планирования и проведения ортопедического лечения. В результате совместных трудов с ОАО «ЭНИМС» и в соавторстве с Кагановским И.П. отечественная стоматология получила рабочую модель оптического зонда (интраоральной камеры) для получения оптического оттиска.
В дальнейшем рабочая продуктивность графических станций в технологическом контакте с электронными видеокамерами подтверждалась многочисленными исследованиями и практическими испытаниями. Согласно плану создателей, на основании полученных графических данных станки с ЧПУ должны были выполнить механическую работу по изготовлению реставраций .
Результатом сотрудничества с СПб ГУТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича, в соавторстве с Дегтяревым В.М., стала разработка автоматизированной системы протезирования зубов «DENTAL». Первоначально для снимков был выбран формат BMP, предусматривающий получение черно-белых инвертированных
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №8/2016 ISSN 2410-700Х_
негативов изображения в двух проекциях: по горизонтали и вертикали. Вскоре практика показала, что при относительно большом объеме занимаемой памяти и малом разрешении (640х442 пикселей) различные манипуляции, приближение камеры к объекту, приводили к существенной потере качества изображения и значительному возрастанию случаев искажений по его периферии .
На основании анализа данной ситуации, с целью устранения технологических недостатков и повышения качества снимков было предложено соблюдать расстояние 28 мм между объективом камеры и поверхностью исследуемого зуба. В результате качество полученного изображения размером 50х50 мм при том же разрешении (640х442 пикселей) существенно улучшилось. Размер выходных снимков после обработки в системе составляет 125х114 пикселей при погрешности не более 0,08 мм. Реальная погрешность, установленная на практике, несколько превысила данное значение ввиду влияния сторонних факторов (отражающая способность поверхности зубов, неравномерность освещения, положение объектива камеры).
Результаты применения автоматизированной системы проектирования «DENTAL», полученные в 1995, году позволили выделить ряд актуальных теоретико-практических вопросов для профессиональных дискуссий. Основные проблемы в разработке, вынесенные на обсуждение среди специалистов, сводились к следующим положениям:
Имеющиеся искажения исключают возможность получения реальной картины состояния зуба и окружающих тканей;
Для получения более высокой точности необходимо применять 20-ти кратное увеличение;
Оборудование камеры источником света мешает получению объективного изображения, поскольку световое искажение крайне негативно отражается на качестве последующего моделирования зуба.
Одновременно с работой над получением снимков объекта осуществлялся выбор пространственной модели. Имеющиеся изображения позволили сформулировать четкие требования, предъявляемые к создаваемой модели, и создать образец, соответствующий естественному зубу. Функциональная ограниченность автоматизированной системы «DENTAL» проявилась на этапе трансформации данной модели в практическую основу при переходе от привычных описаний к 3-х мерным геометрическим данным и далее, к обработке математических данных для объекта, в соответствии с параметрами программного обеспечения. Точечная 3-х мерная геометрическая модель формируется системой координат множества точек, лежащих на поверхности исследуемого объекта, с присвоенными им определенными векторами, которые введены для упрощения расчетов по освещению и визуализации исследуемой области. Согласно содержанию программного обеспечения, каждая точка характеризовалась шестью параметрами: положением по осям Х, Y и Z, значением единичного вектора по осям Х, Y и Z. Данное контекстное содержание значительно облегчает визуализацию готовой модели .
Отечественные усовершенствования системы программного обеспечения были направлены на создание информационной поддержки для последующего проектирования лечебных манипуляций и реконструктивного моделирования. На стадии обработки данных по созданию пространственной модели нашими специалистами были сделаны практические попытки получить визуализацию модели на экране монитора для создания траектории движения рабочего инструмента . Точечное описание участков зуба имеет приоритет в сравнении с математическими данными, которыми описывается поверхность объекта. Разработанная программа позволила задавать требуемое положение камеры, а в конечном итоге - создавать пространственную модель при помощи серии цифровых разноплановых изображений исследуемого объекта, насчитывающей не менее 4-х снимков.
Помимо выявления технических недостатков, первичные результаты применения отечественной системы CAD/CAM «Dental» способствовали проведению дальнейшего совершенствования всех ее составных элементов с учетом наиболее современных цифровых и компьютерных достижений. Глобальная модернизация системы была осуществлена уже в 1998 году тем же составом сотрудников ЦНИИС, с привлечением ведущих специалистов ГОСНИИ Авиационных систем Желтова С.Ю. и Князя В.А. Особое внимание при обновлении уделялось механизму получения и обработки визуальной информации о трехмерном изображении рабочей области, которые осуществлялись с применением технологии
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №8/2016 ISSN 2410-700Х_
искусственного интеллекта. Новое программное обеспечение в сочетании с усовершенствованным оборудованием расширило функциональную состоятельность модернизированного комплекса, соответствующего по своим практическим возможностям системам машинного видения (СМВ) .
Этап практической апробации реализовывался с использованием комплекса короткобазисной фотограмметрии, эндоскопа и разработанного программного обеспечения. Практическая работа по восстановлению объемной формы исследуемого объекта осуществляется тремя методами: эпиполярным, корреляционным и профильным . Путем анализа достоинств и недостатков каждого подхода для создания цифровой модели зуба был выбран профильный метод. Проведенные исследования и прецизионные измерения показали, что благодаря новой технологии специалист получает точные цифровые данные о геометрии исследуемых объектов .
Отдельная группа исследований была посвящена оценке преимуществ использования 3D-сканирования у пациентов с выраженными стоматофобическими реакциями в ответ на врачебные манипуляции. Одной из наиболее распространенных форм стоматофобии является патологически усиленный рвотный рефлекс, возникающий при стоматологическом лечении. Известно, что доступные методы профилактики (например, орошение рефлексогенных зон ротовой полости топическими анестетиками) и медикаментозное купирование данных явлений при помощи седативных препаратов, не оказывают достаточного эффекта . Клинические испытания среди пациентов с повышенным рвотным рефлексом, нуждающихся в ортопедическом лечении, проводились сотрудниками кафедры ортопедической стоматологии Первого МГМУ им. И.М. Сеченова, под руководством Утюжа А.С. и Юмашева А.В. При сравнении переносимости получения оттисков традиционным способом и при помощи методики интраорального сканирования рельефа слизистой оболочки с последующим созданием оптического оттиска были получены результаты, свидетельствующие о бесспорно более высокой комфортности второго способа для пациентов, имеющих повышенную чувствительность к лечебно-диагностическим манипуляциям стоматологического профиля. У большинства участников исследования во время 3D-сканирования проявлений рвотного рефлекса зафиксировано не было .
Системы CAD/CAM способствовали продвижению современной ортопедической стоматологии в реализации профессиональных практических решений на новый уровень. Достижения отечественных разработок в этой области позволяют создавать высокоточные цифровые модели зубов, возможность получения высокоточной объективной информации с ее последующим анализом значительно повышает эффективность ортопедического лечения. Зарубежные аппаратно-программные комплексы, наряду с отечественными промышленными моделями аналогов, делают возможным электронное моделирование зубов с высокой точностью, открывая путь к решению целого ряда разноплановых клинических задач , , .
Список использованной литературы:
1. Дорошина И.Р., Юмашев А.В., Михайлова М.В., Кудерова И.Г., Кристаль Е.А. Ортопедическое лечение пациентов с повышенным рвотным рефлексом // Стоматология для всех. - 2014. - № 4. - С. 18-20.
2. Ряховский А.Н., Дегтярев В.М., Юмашев А.В., Ahlering А. Автоматизированная система протезирования зубов "DENTAL" // «Информатизация регионов России»: Тез. докл. - СПб., - 1995. - С.133-137.
3. Ряховский А.Н., Желтов С.Ю., Князь В.А., Юмашев А.В. Аппаратно-программный комплекс получения 3Б-моделей зубов // Стоматология. - 2000. - Т. 79. - № 3. - С. 41-45.
4. Ряховский А.Н., Кагановский И.П., Лавров В А., Юмашев А.В. Вопросы компьютерного проектирования и изготовления зубных протезов. // Материалы конференции стоматологов «Пути развития стоматологии: итоги и перспективы». - Екатеринбург. - 1995. - С. 223-226.
5. Ряховский А.Н., Рассадин М.А., Левицкий В.В., Юмашев А.В., Карапетян А.А., Мурадов М.А. Объективная методика оценки изменений топографии объектов полости рта // Панорама ортопедической стоматологии. - 2006. - № 1. - С. 8-10.
6. Ряховский А.Н., Юмашев А.В. Варианты использования CAD/CAM систем в ортопедической стоматологии // Стоматология. - 1999. - Т. 78. - № 4. - С. 56-58.
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №8/2016 ISSN 2410-700Х
7. Ряховский А.Н., Юмашев А.В., Левицкий В.В. Значение пропорций в формировании эстетического восприятия // Панорама ортопедической стоматологии. - 2007. - № 3. - С. 18-21.
8. Ряховский А.Н., Юмашев А.В., Левицкий В.В. Способ построения трехмерного изображения лица и зубных рядов, сопоставленных в корректном друг относительно друга положении // Патент на изобретение RUS 2306113 28.09.2006.
9. Севбитов, А.В., Исследование ретенционной способности индивидуальных защитных зубных шин относительно границ их базиса / А.В. Севбитов, В.В. Борисов, Е.Ю. Канукоева, А.В. Юмашев, Е.П. Сафиуллина // Труды Международного симпозиума Надежность и качество. - 2015. - Т. 2. - С. 363-364.
10.Утюж А.С., Юмашев А.В., Михайлова М.В. Лечение пациентов с отягощенным аллергологическим анамнезом ортопедическими конструкциями на основе титановых сплавов по технологии CAD/CAM // Новая наука: Стратегии и векторы развития. - 2016. - № 2-2 (64). - С. 44-48.
11.Юмашев А.В., Использование анализа рельефа зубных рядов и их фрагментов при планировании и проведении ортопедического лечения несъемными конструкциями зубных протезов: автореф. канд. дисс. Центральный научно-исследовательский институт стоматологии и челюстно-лицевой хирургии. - Москва.
1999. - 18 с.
12.Юмашев А.В. Система получения и компьютерного анализа информации о рельефе объектов в полости рта. // Сборник тезисов XX Итоговой межвузовской научной конференции молодых ученых. - Москва. -1998. - С.19.
13.Юмашев А.В., Михайлова М.В., Кудерова И.Г., Кристаль Е.А. Варианты использования 3D сканирования в ортопедической стоматологии // Вестник новых медицинских технологий. Электронное издание. - 2015. - № 1. - С. 2-6.
14. Севбитов А.В., Митин Н.Е., Браго А.С., Котов К.С., Кузнецова М.Ю., Юмашев А.В., Михальченко Д.В., Тихонов В.Э., Шакарьянц А.А., Перминов Е.С., Основы зубопротезной техники // - Ростов-на-Дону.: Феникс, 2016, - 332 с.
15. Севбитов А.В., Митин Н.Е., Браго А.С., Михальченко Д.В., Юмашев А.В., Кузнецова М.Ю., Шакарьянц А.А., Стоматологические заболевания // - Ростов-на-Дону.: Феникс, 2016, - 158 с.
16.Duret F., Preston J.D. CAD/CAM imaging in dentistry // Curr. Opin. Dent. - 1991. - Vol. l. - P.150-154.
17.Hembree J.H. Jr. Comparisons of fit of CAD/CAM restorations using three imaging sufaces // Quint Int. - 1995.
Vol. 26 (2). - P. 145 - 147.
© Ретинский Б.В., Кудряшов А.Е., 2016.
УДК 614.8.086.2
Ретинский Борис Владимирович
кандидат медицинских наук, доцент МГМСУ им. А.И. Евдокимова, Москва. РФ. e-mail: [email protected]
ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ЗАЩИТНЫЕ ШИНЫ И СПОРТИВНЫЕ КАППЫ ДЛЯ СПОРТСМЕНОВ
Аннотация
Рост популярности новых видов спорта привели к выраженному увеличению травматизации челюстно-лицевой области вследствие физической активности, и в частности, увеличению случаев травмы
Ключевые слова
CAD/CAM СИСТЕМЫ / СТОМАТОЛОГИЯ / ЗУБНЫЕ ПРОТЕЗЫ / CAD / CAM SYSTEMS / DENTISTRY / DENTAL RESTORATIONSСовременные системы компьютерного моделирования и изготовления протезов находят широкое применение в стоматологии . Это обусловлено возможностью сокращения этапов протезирования, использования новых эстетичных и прочных материалов, высоким уровнем их обработки. Все системы компьютерного моделирования и изготовления протезов состоят из трех основных функциональных компонентов: модулей для сканирования, проектирования, автоматизированного изготовления. Основными этапами изготовления стоматологических реставраций при помощи компьютерных технологий являются: получение цифрового слепка, обработка и преобразование полученной цифровой информации, реконструкция поверхности зубов на мониторе, конструирование виртуальной модели будущей реставрации, автоматизированное изготовление реставрации. Все существующие системы компьютерного моделирования и изготовления протезов дифференцируются, главным образом, по типу трехмерного сбора данных о геометрии полости рта, по спектру изготавливаемых конструкций зубных протезов и используемых конструкционных материалов, а также по бизнес-модели применения в клинике. Значительную роль в популяризации технологии отводят переходу от двухмерного изображения к изометрии, что позволяет визуализировать и контролировать в полной мере процесс конструирования реставрации на экране монитора, а также появлению новых конструкционных материалов, совмещающих в себе эстетику керамики и прочность металла.
СAD/Cam системы в стоматологии: современное состояние и перспективы развития
2016 / Наумович Сергей Семенович, Разоренов Александр НиколаевичСовременные цифровые технологии изготовления зубных протезов
2011 / Пивоваров В. И., Бондарь Е. С., Рыжова И. П.Применение cad/cam-технологий в зуботехнической лаборатории
2016 / Искендеров Рамиль МазахировичМетодики применения CAD-технологий в стоматологической диагностике
2015 / Иванова Е.А., Трифонов А.А.Возможности применения комбинации цифровых и традиционных технологий в ортопедической стоматологии
2018 / Алтынбеков К.Д., Антонова Л.П., Нысанова Б.Ж., Алтынбекова А.К., Кусаинов К.Т.Оценка качества уступа при одонтопрепарировании под металлокерамические коронки методом компьютерной обработки оптического оттиска
2016 / Пархоменко Алексей Николаевич, Шемонаев Виктор Иванович, Моторкина Татьяна Владимировна, Грачев Денис Викторович, Храпов Сергей Сергеевич, Белоусов Антон Владимирович, Можняков Максим АлександровичСовременные компьютерные технологии в ортопедической стоматологии
2016 / Ретинский Борис Владимирович, Кудряшов Андрей ЕвгеньевичИспользование сканирования в ортопедической стоматологии - обзор литературы
2017 / Мирзоева Мария СтепановнаПреимущества временных несъемных фрезерованных и полимеризованных пластмассовых протезов на имплантатах
2013 / Олесова В. Н., Довбнев В. А., Евстратов О. В., Зверяев А. Г., Зуев М. Д., Лесняк А. В., Хубаев С. С., Гарус Я. Н.Применение цифровых технологий для изготовления диоксидциркониевых зубных протезов с учетом индивидуальных параметров зубочелюстной системы пациента
2015 / Рогожников А. Г., Гилева О. С., Ханов А. М., Шулятникова Оксана Александровна, Рогожников Г. И., Пьянкова Е. С.Modem dental CAD / CAM systems are now widely used in dentistry . This is due to the possibility of reducing prosthetic procedure time, the use of new aesthetic and durable materials, a high level of processing. All CAD / CAM systems consist of three main functional components: the scanning module, computer-aided design, computer-aided manufacturing. The main stages of the production of dental restorations using computer technology are: digital impression taking, processing and conversion of the resulting digital information, the reconstruction of the teeth on the monitor, design of virtual model of the final restoration, automated fabrication of the restoration.All existing CAD / CAM systems differ mainly by the type of three-dimensional data acquisition of the geometry of the mouth cavity, the spectrum of produced dentures and used construction materials t and on the business model. The success of dental CAD/CAM is due to the isometric reconstruction of the model and tooth restoration and modern strong and esthetic dental materials.
УДК 616.314-76
СОВРЕМЕННЫЕ КОМПЬЮТЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В СТОМАТОЛОГИИ
Н.А. ЦАЛИКОВА
ГБОУВПО Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И.Евдокимова, 127473, г. Москва, ул. Делегатская, д.20, стр.1, тел.: 8-905-704-95-40, e-mail: [email protected]
Аннотация: современные системы компьютерного моделирования и изготовления протезов находят широкое применение в стоматологии. Это обусловлено возможностью сокращения этапов протезирования, использования новых эстетичных и прочных материалов, высоким уровнем их обработки. Все системы компьютерного моделирования и изготовления протезов состоят из трех основных функциональных компонентов: модулей для сканирования, проектирования, автоматизированного изготовления. Основными этапами изготовления стоматологических реставраций при помощи компьютерных технологий являются: получение цифрового слепка, обработка и преобразование полученной цифровой информации, реконструкция поверхности зубов на мониторе, конструирование виртуальной модели будущей реставрации, автоматизированное изготовление реставрации. Все существующие системы компьютерного моделирования и изготовления протезов дифференцируются, главным образом, по типу трехмерного сбора данных о геометрии полости рта, по спектру изготавливаемых конструкций зубных протезов и используемых конструкционных материалов, а также по бизнес-модели применения в клинике. Значительную роль в популяризации технологии отводят переходу от двухмерного изображения к изометрии, что позволяет визуализировать и контролировать в полной мере процесс конструирования реставрации на экране монитора, а также появлению новых конструкционных материалов, совмещающих в себе эстетику керамики и прочность металла.
Ключевые слова: CAD/CAM системы, стоматология, зубные протезы.
MODERN DIGITAL TECHNOLOGIES IN DENTISTRY.
Moscow State Medical and Dental University After A.I. Evdokimova
Abstract: modern dental CAD / CAM systems are now widely used in dentistry. This is due to the possibility of reducing prosthetic procedure time, the use of new aesthetic and durable materials, a high level of processing. All CAD / CAM systems consist of three main functional components: the scanning module, computer-aided design, computer-aided manufacturing. The main stages of the production of dental restorations using computer technology are: digital impression taking, processing and conversion of the resulting digital information, the reconstruction of the teeth on the monitor, design of virtual model of the final restoration, automated fabrication of the restora-tion.All existing CAD / CAM systems differ mainly by the type of three-dimensional data acquisition of the geometry of the mouth cavity, the spectrum of produced dentures and used construction materials t and on the business model. The success of dental CAD/CAM is due to the isometric reconstruction of the model and tooth restoration and modern strong and esthetic dental materials.
Key words: CAD / CAM systems, dentistry, dental restorations.
Цифровые технологии прочно вошли во все сферы жизнедеятельности человека, в том числе - в медицину . Возможности их использования в стоматологии на всех этапах лечения пациентов включают ведение медицинской документации, диагностику (радиовизиографы, компьютерные томографы, виртуальные артикуляторы, цифровая фотоаппаратура), моделирование и имитацию клинических ситуаций, лечение. Разрабатываются способы получения и ориентации компьютерных трехмерных моделей зубов и зубных рядов, измерения высоты фиссур, бугров, формы их скатов, способы контроля одонтопрепарирования .
Одним из символов инновационного развития стоматологии последних лет является технология компьютерного проектирования и изготовления протезов, для обозначения которой существует общепринятая аббревиатура - CAD/CAM. Разработка систем автоматизированного производства в промышленности началась в 60-х годах 20-го столетия . Тогда же стали формироваться основные понятия и классификация систем и подсистем по их целевому признаку. Соответственно стандартам ГОСТ 34.003-90 и ГОСТ 23501.101-87 система автоматизированного проектирования, САПР - автоматизированная система, реализующая информационную технологию выполнения функций проектирования. Обозначаются также основная цель и задачи создания САПР - повышение эффективности труда, включая: сокращение трудоемкости проектирования и планирования; сокращение сроков проектирования; сокращение себестоимости проектирования и изготовления, уменьшение затрат на эксплуатацию; повышение качества и технико-экономического уровня результатов проектирования; сокращение затрат на моделирование и испытания. CAD/CAM-технологии - частный пример САПР.
СAD (англ. computer-aided design/drafting) - средства автоматизированного проектирования, СAM (англ. computer-aided manufacturing) - средства технологической подготовки производства изделий . Адекватным аналогом английской аббревиатуры CAD/CAM применительно к стоматологии является: системы компьютерного проектирования и автоматизированного изготовления реставраций.
Поскольку САПР уже активно использовались в производстве в начале SG-х годов, считалось, что CAD/CAM системы стоматологического назначения будут представлять собой упрощенный вариант промышленных. Однако в действительности производство стоматологических CAD/CAM систем не являлось ни простым, ни легким по ряду причин. Общая стоимость, время работы и качество произведенного конечного продукта CAD/CAM систем должны быть на уровне по сравнению с традиционными методиками, а в идеале - превосходить их по всем параметрам, чтобы заменить их в повседневной лабораторной и клинической практике. Морфология опорных, а также рядом стоящих зубов и зубов-антагонистов должна быть точно оцифрована для создания качественных реставраций. Однако было достаточно трудно распознать тонкие края отпрепарированных зубов с использованием сканеров, доступных на тот момент. Таким образом, развитие точных и компактных сканеров и связанного с ними программного обеспечения было необходимо для выполнения этой сложной и деликатной задачи. Кроме того, поскольку реставрация должна быть не только адаптирована по линии препарирования, но и гармонировать с естественными зубами, а также восстанавливать окклюзионный контакт, необходимо сложное программное CAD обеспечение. Необходима точная, но деликатная механическая обработка хрупких керамических материалов с учетом сложных геометрических форм реставраций, что требует использования высококлассного CAM оборудования с программным обеспечением для контроля траектории и скорости подачи инструмента. Кроме того, размеры обрабатывающего блока должны быть ограничены для установки в стандартном стоматологическом кабинете или лаборатории . Наконец, в отличие от массового производства промышленных деталей, каждая реставрация индивидуальна и неповторима. Следовательно, удельное количество временных и интеллектуальных затрат несопоставимо больше. Однако, несмотря на вышеперечисленные сложности, CAD/CAM системы постепенно нашли признание в стоматологическом сообществе.
Возможности современных CAD/CAM систем - это результат длительной эволюции, которая еще не достигла своего пика. Начало развития стоматологических систем пришлось на конец VG-х годов 2G-ro столетия. Разработчиками ставились задачи:
Стандартизировать процесс конструирования реставраций, свести к минимуму субъективный человеческий фактор, дав четкое цифровое выражение параметрам моделировки;
Совершенствовать и унифицировать стоматологические конструкционные материалы путем использования стандартных заготовок;
Снизить временные и трудовые затраты на изготовление реставраций зубов.
Признанными родоначальниками считаются несколько систем-пионеров, которые внесли первый весомый вклад в развитие CAD/CAM технологий в стоматологии. В литературе встречаются сведения о разработчиках из США J.M.Young и B.R. Altschuler, которым принадлежали теоретические выкладки об использовании лазерной голографической оптики для отображения поверхности зубов Франсуа Дюре был первым практиком в области стоматологических CAD/CAM .С 1971 года он стал работать над проектом, способным изготавливать коронки с функциональной формой жевательной поверхности. Сканирование было основано на принципе лазерной голографической оптики. Коронки проектировались с учетом функциональных движений и фрезеровались при помощи станка с числовым программным управлением. На изготовление одной реставрации уходило около четырех часов. Первый прототип системы Duret был представлен на конференции Entretiens Garancieres во Франции в 19S3 году. Позже Sopha Duret стала системой Sopha Bioconcept ®. Система не нашла широко признания из-за сложности всех производимых операций и дороговизны, но оказала влияние на последующее развитие стоматологических CAD/CAM систем в мире .
В начале ^SG-х годов доктором W.Mormann совместно с инженером M. Brandestini, была разработана CEREC ® system (Университет г. Цюрих), первый производитель Siemens Dental Corp., Benshein (Германия), в последующем SIRONA (Германия). Для внутриротового оптического сканирования использовался структурированный свет. Система была ориентирована на изготовление керамических вкладок. Для фрезерования использовались алмазные диски. Несмотря на то, что окклюзионную поверхность врачу приходилось формировать вручную при помощи бора и наконечника, краевое прилегание керамических реставраций было удовлетворительным, и система нашла признание у стоматологов. Появление ее было поистине инновационным, поскольку она пропагандировала принцип chair side - изготовление керамических реставраций непосредственно у кресла пациента. Когда эта система была заявлена, быстро распространился термин CAD/CAM для стоматологии . В разработанной позже системе CEREC 2 получали уже двухмерный оптический слепок. Один из двух дисков, использовавшихся ранее во фрезерном блоке, был заменен на алмазную фрезу, что значительно улучшало качество изготавливаемых реставраций и позволило фрезеровать коронки. Однако двухмерное изображение объекта было недостаточно информативно, и для вычисления высоты бугорков и фиссур реставрации по-прежнему были необходимы сложные математические расчеты.
Появление изометрии в CEREC 3 стало прорывом в прикладной цифровой стоматологии. Разработанная упрощенная программа моделировки стала доступна самому широкому кругу пользователей. Благодаря использованию двух фрез различной формы и диаметра, фрезерование стало еще более точным и деликат-
ным, соответственно расширялся также и спектр конструкционных материалов. В настоящее время CEREC-технология является достойной альтернативой традиционным методам изготовления реставраций .
Из-за повышения требований к качеству ортопедического лечения появились новые эстетичные и одновременно прочные и безопасные стоматологические материалы, которые требовали особой обработки. Это явилось толчком к дальнейшему развитию систем автоматизированного проектирования и изготовления стоматологических реставраций [В начале 1980-х годов, никель-хромовый сплав был использован в качестве замены для сплавов золота в стоматологии из-за резкого роста цен на драгоценные металлы в тот период. С этим связывали появление проблемы непереносимости стоматологических материалов. Выход был найден в использовании титана. Однако активному использованию титана мешали сложности, связанные с его литьем. Доктор М. Андерссон поставил на поток изготовление титановых каркасов методом искро-эрозионной обработки. Это было первое применение CAD/CAM в стоматологии для обработки металла (Procera ® AllTitan). Шведская система Procera ® system, разработчиками которой являются M. Andersson, B. Bergman, и др., была представлена на мировом стоматологическом рынке в 1996 году и сразу завоевала популярность. В дальнейшем система Procera стала одним из мировых лидеров по изготовлению цельнокерамических конструкций. Procera стала также первой и самой крупной из работающих по принципу «аутсорсинга».
В дальнейшем мощным стимулом к развитию CAD/CAM систем стало широкое использование новых керамических материалов, отвечающих требованиям прочности и эстетики. Созданная изначально с целью отхода от технической лаборатории, технология CAD/CAM переросла в массовое лабораторное производство. Менялся масштаб поставленных задач, расширялся спектр материалов. Появившиеся крупные лабораторные системы, такие как Procera (Швеция), KAVO Everest (Германия), Lava (Германия), HintElls (Германия) заявили о возможности изготовления каркасов мостовидных протезов из оксидной керамики, протяженность которых росла из года в год. А некоторые из них стали предлагать также обработку металлов и вспомогательных материалов.
Значительную роль в популяризации технологии отводят также переходу от двухмерного изображения к изометрии, что позволяет визуализировать и контролировать в полной мере процесс конструирования реставрации на экране монитора. В настоящее время список и география CAD/CAM систем в стоматологии постоянно расширяются, как и возможности самих систем
Все существующие CAD/CAM системы дифференцируются, главным образом, по типу трехмерного сбора данных о геометрии полости рта, по спектру изготавливаемых конструкций зубных протезов и используемых конструкционных материалов, а также по бизнес-модели применения в клинике. Модули проектирования и автоматизированного производства (CAM) имеют похожие функции и в основном обеспечены устройствами для фрезерования материала, на которые посылаются четкие инструкции для изготовления протезов . Программное обеспечение связывает все модули и дает жизнь всей системе. Как и в случае изготовления несъемных протезов традиционными методами, первым этапом является планирование лечения и определение показаний к применению конструкции из того или иного конструкционного материала. Учитывая высочайшие прочностные характеристики современных каркасных оксидных материалов, приближенных по прочности к металлам, показания к изготовлению таких конструкций также максимально приближены к металлокерамике. Основные принципы подготовки зубов к изготовлению реставраций соответствуют классическим канонам препарирования твердых тканей и направлены на обеспечение оптимальной ретенции при наименьшей инвазивности и создание запаса пространства, необходимого для адекватной толщины конструкционного материала . Отличия в препарировании твердых тканей зубов при работе с CAD/CAM системами обусловлены особенностями конструкционных материалов, требующих четкого соблюдения требований к толщине, площади сечения и форме реставрации; процесса сканирования зуба, что требует тщательного препарирования с четким краем и соблюдением рекомендуемых углов дивергенции или конвергенции стенок, в зависимости от вида реставрации, отсутствия поднутрений, а также с учетом возможной глубины сканирования (как правило, около 1 см); этапа фрезерования реставрации с учетом возможностей доступного диаметра и длины рабочей части фрезы.
Все CAD/CAM системы состоят из трех основных функциональных компонентов: модулей для сканирования, проектирования, автоматизированного изготовления .
1. Модуль для сканирования - получения цифровых параметров интересующих нас объектов в полости рта: геометрии протезного поля и зубов-антагонистов. С этой целью используют различные варианты сканеров. Результат сканирования называют цифровым слепком (digital impression), а в случае использования оптического сканера - оптическим слепком.
2. CAD - модуль представляет собой программный пакет с набором функций трехмерной визуализации полученной информации и моделирования виртуальной реставрации соответственно протезному полю с учетом его анатомо-функциональных характеристик.
3. СAM - модуль для изготовления реставрации. Преимущественно это фрезерные модули для обработки стандартных промышленных заготовок материала в виде станков с числовым программным управлением - ЧПУ, английская аббревиатура - CNC (Computer Numeric Control), в которые загружается виртуальная NC-модель реставрации. Однако в настоящее время все шире внедряются новые аддитивные методы изготовления реставраций зубов, такие как системы быстрого прототипирования, селективного лазерного
спекания (SLS) и другие .
Соответственно вышеназванным модулям CAD/CAM систем, основными этапами изготовления стоматологических реставраций при помощи компьютерных технологий являются:
Получение цифрового слепка, который представляет собой регистрацию комплекса цифровых параметров интересующих нас объектов. В зависимости от объема и сложности реставрации, это могут быть полости, подготовленные под вкладки, культи от препарированных зубов, соседние зубы, зубы-антагонисты. С этой целью используются сканеры или дигитайзеры, применяющие контактные и бесконтактные методы измерения профиля поверхности;
Обработка и преобразование полученной цифровой информации, реконструкция поверхности зубов на мониторе, конструирование виртуальной модели будущей реставрации;
Автоматизированное изготовление реставрации.
Основные модули CAD/CAM систем соответствуют производимым этапам, хотя иногда они могут быть совмещены в один блок.
Отличаются этапы изготовления реставраций в так называемых CAM системах, где отсутствует программа моделировки виртуальной реставрации. Эта функция традиционно выполняется техником в зуботех-нической лаборатории из воска, пластмасс или других вспомогательных материалов. В дальнейшем реплика реставрации сканируется, либо сразу копируется, воплощаясь в конструкционном материале.
Литература
1. Одонтопрепарирование при лечении винирами и керамическими коронками / С.Д. Арутюнов [и др.].- М.: Молодая гвардия.- 2008.- 135 с.
2. ГОСТ 34.003-90 Информационная технология./ Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Термины и определения
3. ГОСТ 23501.101-87 «Системы автоматизированного проектирования. Основные положения», РД 250-680-88 /Методические указания. Автоматизированные системы. Основные положения.
4. Ибрагимов, Т.И. Современные методы изучения окклюзионной поверхности зубов/ Т.И. Ибрагимов, Г.В. Большаков, А.В Габучян // Сборник трудов IX Всерос. науч.-практ. конф. «Образование, наука и практика в стоматологии» по единой тематике «Пути повышения качества стоматологической помощи».-М., 2012.- С. 94-96.
5. Ибрагимов, Т.И. Применение свойств виртуального артикулятора в клиническом планировании и контроле одонтопрепарирования / Т.И. Ибрагимов, Г.В. Большаков, А.В Габучян, В.А. Князь // Сборник трудов IX Всерос науч-практ. конф. «Образование, наука и практика в стоматологии» по единой тематике «Пути повышения качества стоматологической помощи».- М., 2012.- С. 96.
6. Малюх, В.Н. Введение в современные САПР / В.Н. Малюх //Курс лекций.- М.: ДМК Пресс, 2010.192 с.
7. Норенков, И.П.Основы автоматизированного проектирования / И.П. Норенков // Учеб. для вузов. 4-е изд., перераб. и доп.- М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009.- 430 с.
8. Полховский, Д.М. Применение компьютерных технологий в стоматологии / Д.М. Полховский // Современная стоматология.- 2008.- №1.- С. 24-27.
9. Ряховский, А.Н. Цифровая стоматология / А.Н Ряховский.- М.: ООО «Авантис».- 2010.- 282 с.
10. Miyazaki, T.D. A review of dental CAD/CAM: current status and future perspectives from 20 years of experience / T.D. Miyazaki, Y.Hotta, J. Kunii. // Dental materials Journal.- 2009.- Vol. 28.- № 1.- 544-566.
11. Mormann, W.H. State of the Art of CAD/CAM Restorations. 20 years of CEREC / W.H. Mormann, J. Tinshert // CAD/CAM. Systems and Materials for the Dental Lab.- 2006.- P. 139-144.
12. Schunke,S. CAD/CAM: un paso adelante o atrás? La tecnología CAD/CAM cambia la evaluación de la calidad de la prostodoncia: un artículo actual y personal / S. Schunke // Quintessence técnica.- 2008.- Vol. 19.-№ 2, ed.esp.- P. 92-102.
КЛКТ и протокол сканирования
Заключение
Усовершенствования в цифровой стоматологии напрямую зависят от прогресса технологий в компьютерной сфере, даже если они связаны с разработкой какого-то особого транзистора или микрочипа.
Цифровая революция, которая продолжает набирать обороты, началась еще в далеком 1947 году, когда инженеры Walter Brattain и William Shockley компании Bell Laboratory John Bardeen, изобрели первый в мире транзистор, за что впоследствии получили нобелевскую премию. Транзисторы тех времён, кроме того, что были довольно медленными, были еще и чрезмерно большими, по этой причине сложно было включить такую конструкцию в состав какой-то интегральной схемы, не говоря уже о микрочипе. В отличие от своих архисородичей, размер современных транзисторов может не превышать размера нескольких атомов (толщиной в 1 атом и шириной в 10), при этом подобные элементы работают очень быстро на частоте нескольких гигагерц, и могут компактно помещаться в структуре какой-то небольшой платы или компьютерной схемы. Например, Core-процессор (из серии i-series), выпущенный в 2010 году, содержит около 1,17 млрд. транзисторов (!), хотя в средине 70-х аналогичные процессоры могли содержать не более 2300 таких структурных элементов. Но это не предел. Согласно закону Мура, каждые 1-2 года на свет появляется новый микрочип, который по мощности вдвое превышает показатели своего предшественника. Поэтому неудивительно, что в настоящее время в стоматологии наблюдается своеобразный бум, а сканирующие, анализирующие и производственные возможности отрасли продолжают стремительно развиваться. Цифровой рентгенографией уже никого не удивишь, ведь все чаще врач пользуется полностью виртуальными протоколами диагностики и планирования лечения, которые помогают добиться желаемых результатов.
Одним из нововведений, которое уже буквально стало обыденной процедурой, является получение и анализ цифровых оттисков. Впервые подобную процедуру пробовали провести еще в 1973, когда аспирант Francois Duret в университете Клода Бернара (Лион, Франция), предложил получить оттиски с помощью лазера, чтобы в дальнейшем использовать их в ходе комплексной диагностики, планирования лечения, изготовления и припасовки будущих реставраций.
Почти через десять лет в 1983 году Werner Mörmann и Marco Brandestini удалось изобрести первый интраоральной сканер для терапевтической стоматологии, который обеспечивал точность оттисков на уровне 50-100 микрон. Принцип работы сканера базировался на возможностях триангуляции для получения мгновенных трехмерных (3D) изображений зубов, по которым можно было бы произвести фрезеровку будущих терапевтических конструкций. Последние в форме вкладок типа inlay получали при помощи CEREC (CERamic REConstruction или Chairside Economical Restoration of Esthetic Ceramics), но постоянный прогресс технологий в дальнейшем определил возможности для изготовления полноценных одиночных реставраций и даже целых ортопедических протезов. Усовершенствовался и сам CEREC. Так, обычный фрезерный станок модернизировался до системы CEREC OmniCam (Sirona Dental), которая обеспечивает получение наиболее прецизионных конструкций. Повышенное внимание именно к данной системе обусловлено ролью CEREC как пионера подобных аппаратов на рынке, который занимал лидирующую позицию на протяжении нескольких десятков лет, пока остальные аналоги становились на ноги и совершенствовались до уровня уже популярной установки. В настоящее время существует несколько довольно точных и мощных систем для получения внутриротовых оптических оттисков и изготовления CAD / CAM реставраций, но все они используют один и тот же принцип триангуляции для формирования изображения. Наиболее известны из них TRIOS (3Shape), iTero Element (Align Technology), True Definition Scanner 3M (3M ESPE).
Преимущества современных цифровых систем
Для всех современных цифровых систем получения оттисков характерны высокая точность реплик структур зубочелюстного аппарата, и, конечно же, полная неинвазивность манипуляции. В отличие от обычных оттисков, полученные изображения легко могут быть адаптированы ко всем условиям в процессе планирования и лечения, а техника их получения является настолько простой, что ей можно обучиться за несколько приемов. Таким образом, указанные оттиски являются не только более эффективными, но и более удобными для самих пациентов, а также повышают рентабельность стоматологических процедур в целом.
Большим преимуществом является также то, что благодаря цифровым оттискам врач имеет возможность получить не негативное изображение протезного ложа, а реальную копию зубов в формате 3D, которую легко можно оценить на наличие дефектов съемки и точности отдельных границ.
Также такие оттиски, это лишь объем цифровой информации, который в прямом значении экономит физическое пространство как в кабинете врача-стоматолога, так и у зубного техника в лаборатории. Исследования, проведенные для сравнения обычных и цифровых оттисков, доказали лучшую точность последних, при этом их отличие от обычных состоит в том, что их не надо дезинфицировать, а также нет надобности учитывать время получения оттиска для того, чтобы минимизировать эффекты усадки и изменения первичного размера оттискного материала.
Основным преимуществом цифровых оттисков является также то, что они легко могут быть включены в процесс комплексного планирования и лечения с возможностью прогнозирования будущих результатов стоматологической реабилитации. Прямые копии зубов и смежных анатомических структур визуализируются в прямой проекции сразу же после проведения процедуры сканирования, а высокое разрешение полученных изображений помогает оценить состояние существующих реставраций, дефектов, размер и форму участков адентии, тип окклюзионных контактов, а также полноценность бугорково-фиссурного смыкания.
Новые цифровые системы, как например, TRIOS, CEREC Omnicam, обеспечивают даже имитацию цвета структур ротовой полости на полученных репликах, помогая, таким образом, более естественно воспринимать рельеф, форму и цвет зубов и десен. Кроме того, такие возможности помогают врачу более дифференцировано и основательно подойти к вопросу выбора реставрационного материала (металла, керамики, композита), а также учесть наличие кровоточащих и воспаленных участков, областей с накоплением зубного налета и камня, учесть цветовые переходы между зубами, что крайне важно для высокоэстетических реставраций. Оптические оттиски также являются эффективным инструментом для обсуждения исходной клинической ситуации и возможных вариантов лечения с самим пациентом. После получения трехмерного изображения пациенту можно доступно объяснить проблемы с дефектными реставрациями, влияние факторов стирания, суперокклюзии или ангуляции зубов на будущий результат лечения, не дожидаясь при этом получения гипсовых моделей (фото 1).
Фото 1. Окклюзионный вид оптического оттиска верхней челюсти: изображение позволяет детально изучить присущие композитные и амальгамные реставрации, перелом язычного бугорка второго премоляра верхней челюсти слева, металло-керамическую коронку в области первого моляра верхней челюсти справа, и протез с опорой на имплантаты во фронтальном участке.
Все это стимулирует пациента активно включаться в процесс лечения и вести активный диалог с врачом, понимая все возможные риски и изменения собственного стоматологического статуса. Цифровые файлы оптических оттисков сохраняются в формате файлов тесселяции поверхностей (surface tessellation files - STL), и при необходимости из них можно произвести физические модели методом субстратных или аддитивных технологий.
Подготовка к получения оптических оттисков
Как и обычные оттиски, их цифровые аналоги также чувствительны к наличию крови или слюны в области тканей протезного ложа, поэтому поверхность зубов должна быть адекватно очищена и высушена перед сканированием. Следует также учесть эффект отражения поверхностей, риск возникновения которого может быть спровоцирован специфическими условиями освещения рабочего поля. Использование световых палочек помогает добиться адекватного уровня освещенности в области жевательных зубов, но при этом доступ фотоэлемента к этому участку все же остается затруднительным, а раздражение неба может спровоцировать рвотный рефлекс.
Тем не менее, цифровые оттиски – это лишь часть комплексного обследования пациента, которое, кроме всего прочего, должно также включать сбор общего анамнеза и анамнеза болезни, результаты клинического вне- и внутриротового обследования, а также четкое понимание жалоб пациента и его персональных ожиданий относительно будущих результатов вмешательства. Именно анализируя все вышеперечисленные данные, можно составить комплексный план лечения, ориентированный на конкретного пациента и особенности его клинической ситуации. Последние технологические возможности помогают стоматологу самостоятельно проводить имитацию будущих реставраций в области дефектных участков, согласовывая дизайн, контуры, положение, размеры, величину проксимальных контактов и профиль визуализации с пациентом, учитывая индивидуальные особенности окклюзии, и, таким образом, обеспечивая получения наиболее адаптированных и ожидаемых временных конструкций.
Тем не менее, главное ограничение существующих стоматологических цифровых технологий состоит в том, что с их помощью довольно сложно полностью учесть параметры эксцентричных движений челюсти и значение основных окклюзионных детерминант по будущему дизайну реставрации. В связи с тем, что регистрация точного соотношения верхней челюсти к плоскости дефектного участка является весьма затруднительным заданием, так же трудно установить объективный наклон окклюзионной плоскости относительно группы фронтальных зубов в момент их физиологического смыкания.
Такими же трудными задачами является анализ суставного пути, размаха трансверсальных движений и т.д., то есть использование цифровых оттисков – это своего рода тоже вызов для построения протетических конструкций с учетом всех физиологических или измененных параметров окклюзии. Получение точных оттисков с мягких тканей является также весьма проблематичным, особенно на участках полностью беззубых резидуальных гребней. Но как бы там ни было, возможность трехмерной визуализации, а также исключение необходимости отливки гипсовых моделей и формирования восковых шаблонов, значительно ускоряет и адаптирует процесс лечения, помогая достичь наиболее пациент-ориентированных результатов стоматологической реабилитации.
Протокол цифрового планирования продемонстрирован на фото 2-7. Пациент обратился за помощью с адентией верхнего правого центрального резца (фото 2).
Фото 2. Пациент обратился за помощью по поводу адентии латерального резца. В ходе лечения планировалось изготовить конструкцию с опорой на центральный резец и клык.
В ходе анализа индивидуальных пожеланий пациента, результатов комплексного обследования и прогноза будущего лечения было принято решение использовать несъемный литий-дисиликатный протез в качестве замещающей конструкции. Виртуальный макет будущей реставрации помог определить нужную длину, ширину и профиль контактных поверхностей для достижения максимально возможной мимикрии натуральных тканей (фото 3).
Фото 3. Цифровой mock-up протеза, замещающего отсутствующий зуб.
После этого провели препарирование опорных зубов (фото 4), а затем методом сканирования получили виртуальные оттиски отпрепарированных единиц и зубов-антагонистов, которые в дальнейшем анализировали в цифровом артикуляторе (фото 5).
Фото 4. Окклюзионный вид оптического оттиска отпрепарированных зубов с ретракционными нитями.
Фото 5. Виртуальная артикуляция оптических оттисков верхней и нижней челюстей.
Данные оптического оттиска были успешно использованы также для детального анализа ширины финишной линии области препарирования, путей введения конструкции, уровня преднамеренной редукции тканей в области осевых стенок и окклюзионной поверхности, а также для верификации поднутрений, которые были промаркированы красным цветом (фото 6).
Фото 6. Анализ оптического оттиска на наличие поднутрений. Поднутрения обозначены красным цветом с губной стороны центрального резца и с мезиальной стороны клыка.
Преимущество цифровых оттисков также состоит в том, что ошибки препарирования можно исправить в тот же визит, базируясь на информации, полученной во время сканирования, а после этого провести повторную манипуляцию уже на откорректированном участке отпрепарированных зубов. После этого цифровые файлы отправляют в техническую лабораторию для производства будущей реставрации с помощью фрезерных аппаратов. Пример окончательной конструкции представлен на фото 7.
Фото 7. Реставрация, полученная с оптического оттиска, примеряется на модели.
КЛКТ и протокол сканирования
Использование цифровых возможностей на этапах диагностики и планирования лечения не является каким-нибудь новшеством, а скорее рассматривается как уже достаточно аргументированный подход к реабилитации стоматологических пациентов. В течение многих десятилетий стоматологи использовали специализированное программное обеспечение для визуализации трехмерных результатов компьютерной томографии (КТ): в ходе анализа роста анатомических структур челюстно-лицевой области; патологии суставов; архитектуры кости; размеров отдельных участков зубов и челюстей; позиции жизненно-важных органов таких как кровеносные сосуды и нервы, а также границ гайморовых пазух и положения импактных зубов; диагностики опухолей и новообразований. Но, наверное, наиболее влиятельное значение КТ-диагностика имеет в ходе подготовки к дентальной имплантации и планирования челюстно-лицевой реконструктивной хирургии. Технологический прогресс набрал новых оборотов с разработкой конусно-лучевой компьютерной томографии (КЛКТ), которая по сравнению с обычной КТ характеризируется пониженным уровнем лучевой нагрузки и меньшей стоимостью аппарата. Действительно, суммарная радиация при КЛКТ-сканировании в среднем на 20% меньше, чем при спиральной КТ, и примерно равна таковой при выполнении обычной рентгенографии методом периапикальной съемки.
Результаты КТ и КЛКТ диагностики сохраняются в цифровом виде в стандартизированном формате файлов DICOM (digital imaging and communication in medicine). В сочетании с радиографическим шаблоном, изготовленным из диагностической восковой репродукции, КЛКТ данные могут быть успешно использованы для планирования позиции и ангуляции имплантатов с учетом фиксации будущей протетической конструкции, исходя из имеющихся условий и объемов костного гребня (фото 8 – фото 11). В настоящее время существуют два различных протокола имплементации рентгенографических шаблонов в структуру DICOM-данных для планирования будущих хирургических манипуляций. Согласно первому из них, именуемому протоколом двойного сканирования, процедура съемки проводится отдельно для хирургического шаблона и отдельно для пациента, при условии, что хирургический шаблон установлен в ротовой полости. Фидуциальные маркеры в структуре самого шаблона помогают в будущем довольно точно совмещать два полученных изображения. При этом уровень погрешностей сканирования практически сводится к минимуму, а изготовление шаблонов можно производить с помощью разного адаптированного программного обеспечения (фото 12).
Фото 8. Использование конусно-лучевой компьютерной томографии и специализированного программного обеспечения для планирования процедуры имплантации. Рентген-шаблон вместе с КТ-моделью был использован для планирования будущей позиции имплантата.
Фото 9. Использование конусно-лучевой компьютерной томографии и специализированного программного обеспечения для планирования процедуры имплантации. Рентген-шаблон вместе с КТ-моделью был использован для планирования будущей позиции имплантата.
Фото 10. Использование конусно-лучевой компьютерной томографии и специализированного программного обеспечения для планирования процедуры имплантации. Рентген-шаблон вместе с КТ-моделью был использован для планирования будущей позиции имплантата.
Фото 11. Использование конусно-лучевой компьютерной томографии и специализированного программного обеспечения для планирования процедуры имплантации. Рентген-шаблон вместе с КТ-моделью был использован для планирования будущей позиции имплантата.
Фото 12. Пример хирургического шаблона, изготовленного по цифровому дизайну двойного сканирования.
Второй протокол требует проведения лишь одной процедуры сканирования пациента вместе с установленным в ротовой полости хирургическим шаблоном. Полученные данные импортируются в программу планирования имплантации без необходимости проведения дополнительной обработки изображений. Как и в случае с протоколом двойного сканирования, врач имеет возможность аргументировано спланировать позицию и ангуляцию имплантатов, базируясь на пространственном расположении хирургического шаблона, полученного в результате предварительной диагностики. Трехмерные рентгенографические изображения, полученные с использованием протокола однократного сканирования, могут быть объединены с цифровыми шаблонами будущих реставраций, которые выполняют, базируясь на внутриротовых оптических оттисках (или результатах сканирования моделей), используя при этом в качестве маркеров существующие естественные зубы. При этом графически для кости, зубов, десен и имплантатов могут быть использованы разные цифровые маски (фото 13 и фото 14), а использование зубов в качестве фидуциальных маркеров значительно повышает точность планирования позиции будущих имплантатов.
Фото 13. Оптический оттиск и цифровая репродукция были комбинированы с результатами КЛКТ-сканирования для позиционирования имплантатов в ходе комплексного лечения. У данного пациента необходимо проведение процедуры синус-лифтинга для адекватной установки имплантатов (синим обозначены контуры зубов, полученные из восковой репродукции/оптического оттиска, красным – контуры мягких тканей).
Фото 14. Оптический оттиск и цифровая репродукция были комбинированы с результатами КЛКТ-сканирования для позиционирования имплантатов в ходе комплексного лечения. У данного пациента необходимо проведение процедуры синус-лифтинга для адекватной установки имплантатов (синим обозначены контуры зубов полученные из восковой репродукции/оптического оттиска, красным – контуры мягких тканей).
Аналогичные маркерные точки в структуре хирургического шаблона, к сожалению, не могут обеспечить аналогично высокого уровня прецизионности. Независимо от используемого протокола сканирования, предоставляемые возможности цифровой 3D визуализации, оптического сканирования и программного обеспечения являются уникальными инструментами планирования будущего ятрогенного вмешательства в руках умелого врача-стоматолога. Так, учитывая позицию и контур мягких тканей, размеры и качество костного резидуального гребня, как и расположение сосудов и нервов, врач может обеспечить максимально безопасный алгоритм имплантации, прогнозируя при этом не только функциональные, но и эстетические результаты реабилитации. Хирургический шаблон независимо от протокола получения сканируемого изображения обеспечивает точность позиционирования имплантата, исключая возможные операционные погрешности, которые могут возникнуть в ходе хирургического вмешательства. Виртуальное планирование дентальной реабилитации помогает врачу добиться наиболее безопасных, и в то же время пациент-ориентируемых результатов лечения эстетических и функциональных дефектов.
Заключение
Внутриротовые оптические сканеры продолжают постоянно модифицироваться, становясь все более быстрыми, точными и миниатюрными аппаратами, которые так необходимы в стоматологической практике. Учитывая прогрессирующие развитие технологий трехмерной визуализации и адаптированного программного обеспечение для обработки изображений, можно с твердостью резюмировать, что нынешние стоматологи живут в золотой век цифровых технологий. Подобные новшества помогают добиться более точных и прецизионных результатов диагностики, планирования и проведения ятрогенных вмешательства, вместе с тем повышая комфорт в ходе стоматологического лечения. Таким образом, крайне важно, чтобы новые цифровые технологии своевременно появлялись и продолжали развиваться в стенах стоматологических кабинетов и клиник.
В последние годы цифровые технологии стали неотъемлемой частью нашей повседневной жизни. Промышленность, транспорт, образование, сфера развлечений и все отрасли медицины значительно изменились, благодаря современному оборудованию и программному обеспечению.
Эстетическая цифровая стоматология Института красоты ГАЛАКТИКА активно использует цифровые технологии, чтобы сделать лечение более быстрым, точным и комфортным как для пациента, так и для врача. Мы проанализировали, как за последние годы изменились процессы в рентгенодиагностике, ортодонтии, ортопедии и хирургии, и хотим рассказать вам об этом.
Появление цифровых технологий существенно повлияло на процесс рентгенодиагностики, сделав процедуру быстрее, комфортнее и безопаснее для пациента и информативнее для доктора.
До внедрения цифровых технологий процесс диагностики был не слишком удобным:
В Институте красоты ГАЛАКТИКА для рентгенологической диагностики используется современный цифровой компьютерный томограф KaVo 3D Exam, обеспечивающий возможность более предсказуемого планирования лечения и достижения наилучших результатов.
Это совершенный инструмент, позволяющий специалистам всех стоматологических направлений со 100% точностью определить локализацию всех анатомических образований, включая костные структуры, кровеносные сосуды и нервные окончания.
Он дает возможность:
Цифровые технологии легли в основу методики исправления прикуса с помощью съемных ортодонтических аппаратов, известных как элайнеры. Это новое для России направление в ортодонтии, в основе которого лежит использование специальных кап. Они воздействуют на зубы, изменяя их положение.
До появления цифровых технологий работа над капами была мануальной, длительной и менее предсказуемой. Зубные техники вручную проводили перестановку зубов, используя гипсовые модели, и производили капы методом вакуум-термоформования.
Технология была не очень распространена, ведь это было слишком трудозатратно. Врачи не могли гарантировать пациентам желаемый результат – можно было лишь незначительно изменить положение зубов.
Перед началом лечения проводится интраоральное сканирование полости рта и получение трехмерной модели прикуса. Ортодонт анализирует, как нужно изменить положение каждого зуба, чтобы сформировать правильный прикус и добиться желаемого эстетического результата.
И проводит на трехмерной модели виртуальное перемещение зубов в оптимальное положение. После чего, на основе полученных данных, изготавливается серия кап.
Ортодонт с помощью программы рассчитывает:
А главное, цифровые технологии обеспечивают большие возможности для прогнозирования изменений на каждой стадии лечения. Таким образом, и доктор и пациент знают, какой результат будет достигнут.
Институт красоты ГАЛАКТИКА использует цифровые технологии и при установке брекетов. Специальная томограмма позволяет определить:
Обследование дает возможность оценить и учесть все индивидуальные особенности анатомии пациента и составить наиболее эффективную стратегию лечения. В ходе ношения брекетов или кап врач использует интраоральный сканер для контроля всех происходящих изменений.
Ортодонтическое лечение часто является важным подготовительным шагом на пути к протезированию у ортопеда. Для того, чтобы точно спрогнозировать результат комплексного лечения, врач-ортопед и врач-ортодонт совместно планируют весь процесс на цифровой трехмерной модели.
Таким образом удается минимизировать количество имплантатов и обработанных зубов и обеспечить пациенту правильный прикус и красивую улыбку.
Планирование ортопедического лечения невозможно без качественных оттисков ротовой полости.
В прошлом этот процесс доставлял немало неприятных минут пациентам: сначала во рту размещалась ложка с вязкой массой, затем с усилием извлекалась. Особенно тяжело было людям с повышенным рвотным рефлексом.
Еще несколько лет назад получение оттиска, формирование модели на его основе, изготовление самой коронки по гипсовой модели приводило к погрешностям на каждом из этапов, которые увеличивали расхождение между реальной формой зубов пациента и готовым протезом. Его приходилось неоднократно примерять и повторно обтачивать, что затягивало и без того долгий процесс.
Стоматологическое отделение Института красоты ГАЛАКТИКА использует оптический сканер I500 Medit в качестве замены классическим оттискам.
Процесс сканирования занимает меньше минуты, в результате на экране компьютера в реальном времени отображается трехмерная модель зубных рядов пациента.
В дальнейшем полученные данные используются для моделирования протеза и передаются на фрезерный станок для его изготовления. Преимущества цифровых технологий трудно переоценить. Их отличает:
Хирургическая стоматология – это не только удаление зубов, но и их восстановление. Цифровые технологии в хирургии-имплантологии значительно повышают скорость и точность всех манипуляций.
Каждый имплантат может быть установлен только в одну позицию. Даже небольшое смещение относительно оптимального расположения может стать причиной не только быстрого износа протеза, но и нарушения работы височно-нижнечелюстного сустава.
С помощью получения виртуальной трехмерной модели полости рта хирурги Института красоты ГАЛАКТИКА с точностью до десятых долей миллиметра рассчитывают положение и угол наклона каждого имплантата, а также высоту и форму будущей коронки.
На основе полученных данных формируется навигационный шаблон, по которому в дальнейшем проводится операция. С помощью шаблона хирург быстро и точно размещает имплантаты в заранее рассчитанные оптимальные позиции.
Использование этой методики помогает минимизировать травматизацию тканей, значительно сокращает сроки восстановления а, значит, и общий срок лечения – ведь ортопед может раньше приступить к протезированию.
Институт красоты ГАЛАКТИКА следит за всеми новинками в области стоматологического оборудования и выбирает лучшие из них. Мы активно используем цифровые технологии, ведь это залог эффективной работы врача и комфорта пациента.
Д. М. Полховский
, кафедра
ортопедической стоматологии
Белорусского государственного
медицинского университета
Благодаря своей высокой точности, производительности и универсальности решаемых задач информационные технологии не могли не найти применения в медицине и, в частности, в стоматологии. Появились даже термины «стоматологическая информатика» и «компьютерная стоматология».
Цифровые технологии могут использоваться на всех этапах ортопедического лечения. Существуют системы автоматизированного заполнения и ведения различных форм медицинской документации, например Kodak EasyShare (Eastman Kodak, Rochester, N.Y.), Dental Base (ASE Group), ThumbsPlus (Cerious Software, Charlotte, N. C.), Частная практика стоматолога (DMG), Dental Explorer (Quintessence Publishing) и др. В этих программах помимо автоматизации работы с документами может присутствовать функция моделирования на экране конкретной клинической ситуации и предлагаемого плана лечения стоматологических пациентов. Уже существуют компьютерные программы, которые имеют возможность распознавания голоса врача. Впервые такая технология была применена в 1986 г. компанией ProDenTech (Batesville, Ark., USA) при создании автоматизированной системы ведения медицинской документации Simplesoft. Из таких систем наиболее востребована среди американских стоматологов Dentrix Dental Systems (American Fork, 2003).
Компьютерная обработка графической информации позволяет быстро и тщательно обследовать пациента и показать его результаты как самому пациенту, так и другим специалистам. Первые устройства для визуализации состояния полости рта представляли собой модифицированные эндоскопы и были дорогими. В настоящее время разработаны разнообразные внутриротовые цифровые фото- и видеокамеры (AcuCam Concept N (Gendex), ImageCAM USB 2.0 digital (Dentrix), SIROCAM (Sirona Dental Systems GmbH, Germany) и др.). Такие приборы легко подключаются к персональному компьютеру и просты в использовании. Для рентгенологического обследования все чаще используются компьютерные радиовизиографы: GX-S HDI USB sensor (Gendex, Des Plaines), ImageRAY (Dentrix), Dixi2 sensor (Planmeca, Finland) и др. Новые технологии позволяют минимизировать вредное воздействие рентгеновских лучей и получить более точную информацию. Созданы программы и устройства, анализирующие цветовые показатели тканей зубов, например системы Transcend (Chestnut Hill, USA), Shade Scan System (Cynovad, Canada), VITA Easyshade (VITA, Germany). Эти устройства помогают определить цвет будущей реставрации более объективно.
Есть компьютерные программы, позволяющие врачу изучить особенности артикуляционных движений и окклюзионных контактов пациента в анимированном объемном виде на экране монитора. Это так называемые виртуальные, или 3D-артикуляторы. Например, программы для функциональной диагностики и анализа особенностей окклюзионных контактов: MAYA, VIRA, ROSY, Dentcam, CEREC 3D, CAD (AX Compact). Для выбора оптимального метода лечения с учетом особенности клинической ситуации разработаны автоматизированные системы планирования лечения. Даже проведение анестезии может контролировать компьютер.
Технология автоматизированного проектирования и изготовления зубных протезов
Теоретические основы автоматизированного проектирования и производства различных объектов сформировались в 60-х-начале 70-х годов XX века.
Для обозначения систем автоматизированного проектирования во всем мире используется аббревиатура CAD (от англ. Computer-Aided Design), а для обозначения систем автоматизации производства - CAM (от англ. Computer-Aided Manufacturing). Таким образом, CAD определяет область геометрического моделирования разнообразных объектов с использованием компьютерных технологий. Термин CAM, соответственно, означает автоматизацию решения геометрических задач в технологии производства. В основном это расчет траектории движения инструмента. Поскольку эти процессы дополняют друг друга, в литературе часто встречается термин CAD/CAM. Интегрированные CAD/CAM-системы - это максимально наукоемкие продукты, постоянно развивающиеся и включающие в себя новейшие знания в области моделирования и обработки материалов. Затраты на их разработку составляют 400-2000 человеко-лет.
Первые теоретические исследования о возможности использования автоматизированных систем для восстановления разрушенных зубов были проведены Altschuler в 1973 г. и Swinson в 1975 г. Прототипы стоматологических CAD/CAM систем впервые были предложены в середине 1980-х годов несколькими независимыми группами ученых. Anderson R. W. (система РroCERA, 1983), Duret F. и Termoz C. (1985), Moermann W. H. и Brandestini M. (система CEREC, 1985), Rekow (система DentiCAD, 1987) считаются первооткрывателями в этой области. Сегодня в мире уже выпускается около трех десятков различных работоспособных стоматологических CAD/CAM-систем.
С самого начала технология развивалась в двух направлениях. Первое - индивидуальные (мини) CAD/CAM-системы, позволяющие изготовить реставрацию в пределах одного учреждения, иногда даже непосредственно в стоматологическом кабинете и в присутствии пациента (CEREC 3, Sirona Dental Systems GmbH, Germany). Основное преимущество таких систем - оперативность изготовления любой конструкции. Например, изготовление однослойной цельнокерамической коронки от начала препарирования зуба и до момента фиксации готовой коронки при использовании системы CEREC 3 занимает около 1-1,5 часа. Однако для полноценной работы необходим весь комплекс оборудования (дорогостоящего).
Второе направление развития CAD/CAM-технологии - это централизованные системы. Они предусматривают наличие одного производственного высокотехнологичного центра, изготавливающего на заказ большой ассортимент конструкций, и целой сети удаленных от него периферических рабочих станций (например, РroCERA, Nobel Biocare, Sweden). Централизация производственного процесса позволяет стоматологам не приобретать изготавливающий модуль. Основной недостаток таких систем - невозможность провести лечение пациента за одно посещение и финансовые затраты на доставку готовой конструкции врачу, поскольку производственный центр иногда может находиться даже в другой стране.
Несмотря на такое многообразие, основной принцип работы всех современных стоматологических CAD/CAM-систем остался неизменным с 1980-х годов и состоит из следующих этапов:
1. Сбор данных о рельефе поверхности протезного ложа специальным устройством и преобразование полученной информации в цифровой формат, приемлемый для компьютерной обработки.
2. Построение виртуальной модели будущей конструкции протеза с помощью компьютера и с учетом пожеланий врача (этап CAD).
3. Непосредственное изготовление самого зубного протеза на основе полученных данных с помощью устройства с числовым программным управлением из конструкционных материалов (этап CAM).
Различные стоматологические CAD/CAM-системы отличаются лишь технологическими решениями, используемыми для выполнения этих трех этапов.
Сбор данных
Системы CAD/CAM-значительно отличаются между собой на этапе сбора данных. Считывание информации о рельефе поверхности и перевод ее в цифровой формат осуществляется оптическими или механическими цифровыми преобразователями (дигитайзерами). Термин «оптический слепок» для описания процесса оптического считывания информации с протезного ложа был введен французским стоматологом Франком Дуретом (Francois Duret) в 1985 г. Основное отличие оптического слепка от обычной плоской цифровой фотографии объекта состоит в том, что он является трехмерным, т.е. каждая точка поверхности имеет свои четкие координаты в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Устройство для получения оптического слепка, как правило, состоит из источника света и фотодатчика, преобразующего отраженный от объекта свет в поток электрических импульсов. Последние оцифровываются, т.е. кодируются в виде последовательности цифр 0 и 1, и передаются в компьютер для обработки. Большинство оптических сканирующих систем исключительно чувствительно к различным факторам. Так, небольшое движение пациента в процессе получения и накопления данных приводит к искажению информации и ухудшает качество реставрации. Кроме того, на точность оптического способа сканирования существенно влияют отражающие свойства материала и характер изучаемой поверхности (гладкая она или шероховатая).
Механические сканирующие системы считывают информацию с рельефа контактным зондом, который шаг за шагом передвигается по поверхности согласно заданной траектории. Прикасаясь к поверхности, устройство наносит на специальную карту пространственные координаты всех точек контакта и оцифровывает их. Для обеспечения максимальной точности в процессе сканирования от начала и до конца недопустимо малейшее отклонение сканируемого объекта относительно его первоначального положения.
Из всего многообразия доступных CAD/CAM-комплексов пока только два обладают возможностью проведения высокоточного внутриротового сканирования. Это системы CEREC 3 (Sirona Dental Systems GmbH, Germany) и Evolution 4D (D4D Technologies, USA). Все остальные CAD/CAM-системы оснащены точными оптическими или механическими сканирующими устройствами, размеры или особенности работы которых не позволяют проводить сбор данных о рельефе непосредственно в полости рта пациента. Для работы таких систем требуется предварительное получение традиционных оттисков слепочными материалами и изготовление гипсовых моделей.
