Оптимизация лечения пациентов с применением CAD/CAM технологий в клинике ортопедической стоматологии (стр. 6 )

Оптимизация программного обеспечения системы OptikDent

Для создания дентальной базы данных использовались фантомные модели (FRASACO, Италия), а также натуральные удаленные зубы. Съемка производилась с использованием специально разработанного штатива с нескольких сторон для охвата всей поверхности зуба с наложением кадров на 30%, что является необходимым условием полноценного сопоставления и воссоздания трехмерной поверхности. Количество снимков для различных групп зубов в зависимости от площади их поверхности составляло 3 – 6 кадров. Для совмещения реконструированных 3D-поверхностей использовали компьютерную программу SurFx (рис.12). Созданная дентальая база используется для конструирования виртуальных реставраций зубов(рис.13).

Пр Рис.12 Пример реконструкции 3D поверхности моляра для виртуальной библиотеки зубов.

Рис.13 Созданная дентальная база данных системы OptikDent.

В качестве исходного интерфейса программы системы OptikDent использовался стандартный интерфейс программы SurFX для обработки данных пространственного сканирования физических объектов. На ее основе была разработана собственная программа SMT-CAM. Панель инструментов программы SMT-CAМ состоит из окон: Файл, Конструирование, Программа, Вид, Инструмент, Помощь (рис. 14).

Рис. 14. Интерфейс программы SMT-CAM.

Для разработки интерфейса, приемлемого для использования врачом-стоматологом, была отработана четкая последовательность действий при работе с системой. После получения оптического слепка и визуализации 3D модели на экране монитора выбирается соответствующий зуб из виртуальной базы данных, отмечается граница препарирования с помощью функции «лассо», припасовывается виртуальная модель реставрации, производится ее редактирование.

Рис.15. Последовательность конструирования реставрации в программе SMT-CAM.

Затем производится автоматический расчет цифровой модели реставрации, траектории движения режущего инструмента. В свете разработанной концепции системы с открытым интерфейсом возможен импорт и экспорт файлов в программное обеспечение фрезерных блоков других систем, поддерживающих универсальный компьютерный STL формат.

Фрезерование реставрации происходит в четырехосном обрабатывающем модуле с водяным охлаждением из стандартных заготовок силикатной керамики и фрезами, используемыми в системе CEREC 3D. Время обработки - в среднем 20 мин(рис.16). Режимы фрезерования с учетом скорости подачи фрезы и количества оборотов были разработаны опытным путем в рамках проекта совместно с .

Рис. 16.Стандартная керамическая заготовка во фрезерном блоке системы OptikDent и готовая отфрезерованная вкладка.

Для оценки краевого прилегания керамических коронок и вкладок типа inlay, изготовленных в системах OptikDent и CEREC 3D, использовалась модификация методики, известной как методика Корнеева с помощью измерения толщины силиконовой пленки в области финишной линии препарирования по краевому уступу с использованием цифрового оптического микроскопа Dino AM-451 с калибровочной сеткой при увеличении 100х - 200х. Для каждой исследуемой реставрации изготавливали по 3 образца, измеряемые в 4-х точках. Таким образом, было исследовано по 35 реставраций: 25 коронок и 10 вкладок, изготовленных с помощью каждой системы. В совокупности было проведено 420 измерений.

Результаты оценки краевого прилегания реставраций

Среднее значение краевого зазора коронок, изготовленных в системе CEREC 3D составляло 66 мкм(47; 93 мкм), изготовленных в системе OptikDent – 72 мкм(56; 95 мкм). Краевое прилегание вкладок составляло 59(41;99) и 64(40;102) мкм соответственно.

Полученные данные соответствуют допустимым значениям краевого прилегания реставраций, что подтверждается большим количеством литературных источников.

Таким образом, разработанная система OptikDent является законченным CAD/CAM комплексом, состоящим из 3 модулей:

1. Внутриротового сканера, получающего трехмерную информацию о геометрии протезного поля, подсоединяющимся к портативному ПК с помощью TV-тюнера, играющего роль плато видеозахвата.

2. Программного обеспечения, которое включает в себя:

·  блок получения измерительных данных.

·  блок реконструкции (обработка измерительных данных) - Фурье синтез.

·  блок визуализации (информация сохраняется в виде Bin-file) Bin формате( облако точек в двоичном коде). В этом виде информацию можно передавать по удаленной связи для моделирования реставрации. Поверхностное натяжение облака точек происходит методом триангуляции.

·  блок моделирования SMT CAМ поддерживает собственный SMT формат, с возможностью перевода в универсальный STL формат. В этом виде также можно передавать информацию в лабораторию удаленного доступа.

3. Модуля для фрезерования реставраций из стандартных заготовок полевошпатной керамики.

Анализ состояния стоматологического рынка и современных тенденций развития CAD/CAM направления в стоматологии позволяет дополнить существующую до настоящего времени классификацию CAD/CAM систем и выделить несколько схем или бизнес-моделей функционирования систем и их модулей.

1.Кабинетные (in office) или врачебные системы, представляющие собой комплекс взаимосвязанных рабочих модулей с собственным программным обеспечением.

2.Закрытые лабораторные системы взаимосвязанные программным обеспечением, поддерживающим собственный закрытый формат.

3. Открытые лабораторные системы - системы с открытым интерфейсом c возможностью внешнего импорта и экспорта данных.

4. Системы, работающие по принципу «аутсорсинга» или лаборатории удаленного доступа.

5. Системы копировального фрезерования или CAM-системы.

6.Независимые CAD и CAM модули.

Рис.17. Ориентировочная схема выбора CAD/CAM систем и их модулей для стоматологических клиник различных уровней.

Принцип выбора той или иной модели использования CAD/CAM технологии в клинике должен основываться на нескольких факторах: предполагаемый объем работы, процентное соотношение тех или иных видов протезов в общем объеме работы, возможностью обучения персонала, объемом планируемых инвестиций(рис.17) .

По совокупности данных литературных источников, рекомендаций производителей CAD/CAM материалов и анализа результатов нашего клинического исследования была составлена схема выбора керамического материала для автоматизированной обработки при изготовлении различных видов несъемных зубных протезов при дефектах твердых тканей зубов и дефектах зубных рядов(рис.18.) Навигация основана на соответствии прочностных и эстетических характеристик конструкционных материалов топографии дефекта и клинической ситуации.

Рис.18. Схема выбора конструкционного материала для изготовления различных видов цельнокерамических зубных протезов при дефектах твердых тканей зубов и дефектах зубных рядов.

Выводы

1. Изучены принципы работы и функциональные возможности существующих в настоящее время стоматологических CAD/CAM систем. Различия в способе сбора данных о геометрии полости рта, возможностях программного обеспечения, спектре изготавливаемых видов зубных протезов и используемых конструкционных материалов, а также отношение систем к внешнему экспорту (импорту) данных позволяет выделить 6 принципиальных моделей работы CAD/CAM систем.

2. Основными тенденциями развития CAD/CAM технологии в стоматологии являются: максимальное упрощение и наглядность CAD- модуля, расширение использования возможностей прямого сканирования в полости рта, приобщение к открытой сетевой модели работы.

3. По результатам оценки качества коронок, вкладок, виниров и мостовидных протезов, изготовленных с применением CAD/CAM технологии, по совокупным показателям 8-ми критериев системы USPHS 98,9% из них удовлетворяло оценкам Alfa и Beta. Из 381 изготовленной реставрации 377 сохранило целостность с оценкой AB, из которых 364 (95,4%) с оценкой А по всем параметрам, что демонстрируют высокую клиническую эффективность различных конструкций несъемных зубных протезов, изготовленных с использованием CAD/CAM технологии.

4. Результаты экспериментального исследования(на примере стандартных заготовок фирмыVita, Германия) демонстрируют, что пескоструйная обработка и обработка алмазным бором образцов керамики на основе диоксида циркония достоверно повысила прочность материала при трехточечном изгибе(1326,26 МПа и 1110,73 МПа соответственно) в сравнении со значениями в контрольной группе, составившими 824,95 МПа. Повторный обжиг снизил прочность при изгибе образцов, обработанных в пескоструйном аппарате и алмазным инструментом до 869,00 МПа и 1043,95 МПа соответственно.