1 Εισαγωγή και ιστορική αναδρομή

Αρχικά αναπτυγμένη στην αεροναυπηγική και αυτοκινητοβιομηχανία τη δεκαετία του '60 προκειμένου να τυποποιηθεί η υλοποίηση επαναλαμβανόμενων σχημάτων, η εφαρμογή του CAD/CAM στην οδοντιατρική ήταν ένα φιλόδοξο και σχεδόν χιμαιρικό έργο διότι κάθε προσθετική αποκατάσταση που υλοποιείται είναι μοναδική και ιδιαίτερη για κάθε ασθενή.

Ο François DURET το 1973 είχε την ιδέα να μεταφέρει αυτήν την έννοια στην υλοποίηση οδοντιατρικών προσθετικών αποκαταστάσεων και ήταν από τότε ο εφευρέτης του οδοντιατρικού CAD/CAM του οποίου έθεσε τις βάσεις στη διατριβή του «Το οπτικό αποτύπωμα».

Χάρη στις εργασίες του F. Duret, το CAD/CAM γεννήθηκε και αναστάτωσε τον κόσμο της οδοντιατρικής.

Από τότε, αυτή η τεχνολογία δεν σταμάτησε να εξελίσσεται και να βελτιώνεται στον τομέα της οδοντιατρικής για να επιβληθεί ως ένα αναντικατάστατο εργαλείο εργασίας στην εποχή του ψηφιακού.

Ορισμός

Η οδοντιατρική αλυσίδα CAD/CAM (Computer Assisted Design / Computer Assisted Manufacturing) ή Σχεδίαση και Κατασκευή με τη Βοήθεια Υπολογιστή, είναι ένα σύνολο συντονισμένων τεχνολογικών μέσων (CAD, CAM) που επιτρέπει την καταχώρηση (Λήψη) σε ψηφιακή μορφή των αναλογικών κλινικών δεδομένων και την εικονική μοντελοποίηση (CAD) και στη συνέχεια την υλική υλοποίηση (CAM) ενός εξατομικευμένου ιατροτεχνολογικού προϊόντος.

Αφορά επομένως όλες τις ειδικότητες της οδοντιατρικής που εμπλέκουν εξατομικευμένα ιατροτεχνολογικά προϊόντα.

2 Ψηφιακή ροή και εξαρτήματα της αλυσίδας CAD/CAM

Μια πλήρης οδοντιατρική αλυσίδα CAD/CAM αποτελείται από 4 κρίκους που χωρίζονται από διεπαφές:

1ος κρίκος: Η λήψη δεδομένων

Η λήψη συνίσταται στην ψηφιοποίηση των κλινικών δεδομένων ακολουθούμενη από ένα στάδιο επεξεργασίας. Μπορεί να γίνει απευθείας στο στόμα μέσω μιας ενδοστοματικής κάμερας ή μέσω σάρωσης των γύψινων εκμαγείων ή ακόμη των αποτυπωμάτων.

Εικόνα 1 — Ενδοστοματική οπτική κάμερα

2ος κρίκος: Το CAD

Το CAD (σχεδίαση με τη βοήθεια υπολογιστή) είναι μια διαδικασία δημιουργίας εικονικών αντικειμένων μέσω γραφικής αναπαράστασης. Περιλαμβάνει ένα προηγούμενο στάδιο της σχεδίασης προσθετικών αποκαταστάσεων που ονομάζεται «μετα-επεξεργασία» των σημείων που λαμβάνονται κατά το στάδιο λήψης μέσω οπτικού αποτυπώματος. Στο τέλος αυτού του σταδίου λαμβάνεται το εικονικό μοντέλο που εμφανίζεται στην οθόνη μετά την ψηφιοποίηση.

3ος κρίκος: Το CAM

Το CAM (κατασκευή με τη βοήθεια υπολογιστή) είναι μια διαδικασία υλοποίησης αντικειμένων δηλαδή φυσικής υλοποίησης ενός εικονικού αντικειμένου (που δημιουργείται με CAD). Επιτρέπει τη δημιουργία των διαδρομών κατεργασίας μέσω εξειδικευμένου λογισμικού που καθορίζει τις θέσεις των εργαλείων κατά την κατασκευή.

4ος κρίκος: Το MOCN

Είναι το 4ο και τελευταίο εξάρτημα της οδοντιατρικής αλυσίδας CAD/CAM, υπεύθυνο για την κατασκευή. Είναι μια εργαλειομηχανή αριθμητικής προγραμματιζόμενης εντολής.

Η διαδικασία κατασκευής γίνεται είτε:

• Με αφαίρεση (με αφαίρεση υλικού): μιλάμε για αφαιρετική κατασκευή κυρίως κατεργασία με φρέζα.
• Με προσθήκη (με προσθήκη υλικού): μιλάμε για προσθετική κατασκευή πιο γνωστή ως 3D εκτύπωση. Οι κύριες προσθετικές διαδικασίες διαμόρφωσης είναι: η στερεολιθογραφία (SLA), η Fused Deposition Modeling (FDM), η επιλεκτική τήξη με λέιζερ (SLM) και η πυροσυσσωμάτωση με λέιζερ (SLS).

Εικόνα 2 — 3D εκτυπωτής (Τεχνική SLA)

SLA	FDM	SLM	SLS
Στερεολιθογραφία με φωτοπολυμερισμό	Fused Deposition Modeling	Επιλεκτική τήξη με λέιζερ	Πυροσυσσωμάτωση με λέιζερ
Χημική διαδικασία — Προοδευτικός πολυμερισμός με ακτίνα λέιζερ μιας ειδικής ευαίσθητης ρητίνης. Μόλις το στρώμα στερεοποιηθεί το λέιζερ συνεχίζει να σαρώνει το λουτρό υγρής ρητίνης για να το πολυμερίσει και να το σκληρύνει μέχρι τον σχηματισμό του πλήρους αντικειμένου σε διαδοχικά στρώματα.	Φυσική διαδικασία — Εναπόθεση νήματος θερμοπλαστικού πολυμερούς θερμαινόμενου στη θερμοκρασία πλαστικότητάς του στρώμα-στρώμα μέσω ακροφυσίου για τον σχηματισμό του επιδιωκόμενου αντικειμένου.	Φυσική διαδικασία — Εναπόθεση διαδοχικών στρωμάτων σε συνδυασμό με ένα λέιζερ που σαρώνει μια κλίνη μεταλλικής σκόνης για να την τήξει μέχρι τον σχηματισμό του μεταλλικού εξαρτήματος.	Φυσική διαδικασία — Εναπόθεση διαδοχικών στρωμάτων σε συνδυασμό με ένα λέιζερ που σαρώνει κάθε στρώμα για να επιτρέψει την πυροσυσσωμάτωσή του μέχρι τη λήψη του επιθυμητού μοντέλου.

3 Άμεσο, ημι-άμεσο ή έμμεσο CAD/CAM

Η εξέλιξη του CAD/CAM μας επιτρέπει να διακρίνουμε 3 διαφορετικές μεθόδους:

Το άμεσο CAD/CAM

Επιτρέπει στον οδοντίατρο να υλοποιήσει μια προσθετική αποκατάσταση σε μία μόνο συνεδρία. Όλα τα στάδια υλοποιούνται εντός του ιατρείου. Το ενδοστοματικό οπτικό αποτύπωμα επεξεργάζεται επιτόπου μέχρι την κατασκευή της αποκατάστασης· inlay, onlay, κεραμική όψη, μεμονωμένη στεφάνη ή ακόμη προσωρινή γέφυρα.

Το ημι-άμεσο CAD/CAM

Περνά μέσα από τουλάχιστον ένα στάδιο στο οδοντιατρείο· η λήψη που πραγματοποιείται από τον οδοντίατρο μπορεί να επεξεργαστεί στο ιατρείο για να γίνει το CAD ή να διαβιβαστεί σε εργαστήριο ή σε κέντρο κατεργασίας online σε πραγματικό χρόνο κάτι που επιτρέπει άμεση αλληλεπίδραση με τον κατασκευαστή για την κατασκευή της υποδομής καθώς και του κοσμητικού.

Το έμμεσο CAD/CAM

Ο οδοντίατρος υλοποιεί ένα κλασικό χημικο-χειροκίνητο αποτύπωμα, το οποίο διαβιβάζει στον οδοντοτεχνίτη ή στο κέντρο κατεργασίας. Όλα τα στάδια της αλυσίδας είναι επομένως εξωτερικευμένα.

Εικόνα 3 — Άμεσο, ημι-άμεσο και έμμεσο CAD/CAM

Οι ημι-άμεσες και έμμεσες τεχνικές καταφεύγουν σε εργαστήρια ή σε κέντρα κατεργασίας για την επεξεργασία πιο σύνθετων αποκαταστάσεων με υλικά πιο δύσκολα να δουλευτούν στο οδοντιατρείο.

Ανοιχτή έναντι κλειστής αλυσίδας

Αυτή η έννοια ορίζει την ικανότητα παρέμβασης σε έναν κρίκο της αλυσίδας CAD/CAM ή την αλλαγή του σε μια ψηφιακή ροή.

Κλειστό σύστημα: όλα τα εξαρτήματα της αλυσίδας επιβάλλονται από τον κατασκευαστή. Μόλις γίνει η λήψη, καμία έξοδος από την αλυσίδα και επομένως καμία εξαγωγή δεδομένων δεν είναι δυνατή εκτός από την τελική κατασκευή.

Ανοιχτό σύστημα: ο οδοντίατρος έχει την επιλογή να αποκτήσει τους διαφορετικούς κρίκους από διαφορετικούς κατασκευαστές ανάλογα με τις ανάγκες του και τα ειδικά χαρακτηριστικά κάθε εξαρτήματος. Η έξοδος από την αλυσίδα είναι δυνατή μετά από κάθε στάδιο και η εξαγωγή αρχείων επίσης. Αυτός ο τύπος συστήματος επιτρέπει την τροποποίηση ενός κρίκου ολόκληρου ή ορισμένων παραμέτρων και την πρόσβαση στα δεδομένα που ελήφθησαν.

Έννοια της συμβατότητας

Είναι η «συμβατότητα» μεταξύ των διαφορετικών επιλεγμένων κρίκων της αλυσίδας που υποδηλώνει την ικανότητα δύο ψηφιακών συστημάτων (λογισμικό ή υλικό) να ανταλλάσσουν δεδομένα χωρίς αλλοίωση της πληροφορίας. Αυτό αντιπροσωπεύει το ελάχιστο απαιτούμενο για να είναι δυνατή η ενσωμάτωση δύο διαδοχικών ψηφιακών συστημάτων στην ίδια ψηφιακή ροή. Αντιπροσωπεύει ένα σημαντικό κριτήριο στην επιλογή της αλυσίδας CAD/CAM.

4 Υλικά στην τεχνική CAD/CAM

Σε σύγκριση με τις κλασικές τεχνικές, το CAD/CAM προσφέρει μια πιο ποικίλη παλέτα υλικών προκειμένου να ικανοποιήσει όλους τους τύπους αποκαταστάσεων. Τα χρησιμοποιούμενα υλικά εξαρτώνται από τη διαδικασία κατασκευής που υιοθετείται με αφαίρεση ή προσθήκη και είναι κυρίως αισθητικά υλικά· ρητίνες, κεραμικά κάθε είδους (αστριούχα, υαλοκεραμικά, με βάση το αλουμίνιο, κρυσταλλικά με βάση το αλουμίνιο ή το ζιρκόνιο) και υβριδικά υλικά.

Σήμερα, ο οδοντίατρος διαθέτει μπλοκ υλικών πλήρους απόχρωσης αλλά και μπλοκ με διαβαθμισμένες αποχρώσεις προς μία κατεύθυνση (Empress CAD Multi…) ή πολλές κατευθύνσεις (MkII Real Life) ή ακόμη με μεταβλητή διαφάνεια (Empress CAD και eMax CAD). Οι κατασκευαστές προσφέρουν επίσης μπλοκ έγχρωμων κρυσταλλικών κεραμικών.

Έτσι, το CAD/CAM επέτρεψε να αναδειχθούν υλικά διαφορετικά από τα μεταλλικά κράματα και τα προϊόντα που χρησιμοποιούνται στην παραδοσιακή τεχνική κάτι που επέτρεψε την κανονικοποίηση των ολοκεραμικών αποκαταστάσεων.

5 Εφαρμογές του CAD/CAM

Η χρήση της τεχνολογίας CAD/CAM οδήγησε στη βελτίωση των υπαρχουσών θεραπευτικών λύσεων και άνοιξε τον δρόμο σε νέες λύσεις.

Οι τομείς εφαρμογής του CAD/CAM πηγαίνουν από την αποκαταστατική οδοντιατρική, την προσθετική περνώντας από την εμφυτευματολογία, τη στοματική χειρουργική αλλά και την ορθοδοντική.

Ακίνητη προσθετική και αποκαταστάσεις

Αυτή η τεχνική επιτρέπει την υλοποίηση έμμεσων αποκαταστάσεων (inlays, onlays), μεμονωμένων και πολλαπλών ακίνητων προσθετικών, inlay-cores, όψεων, ακίνητων προσθετικών επί εμφυτευμάτων (κολλητών ή βιδωτών) και ακόμη προσωρινών προσθετικών.

Κινητή προσθετική

Βρίσκει επίσης την εφαρμογή της στις κινητές προσθετικές και τις κινητές προσθετικές επί εμφυτευμάτων. Στη μερική κινητή, τα εξειδικευμένα λογισμικά είναι σε θέση να σχεδιάσουν τις βάσεις ολικών προσθετικών, τους μεταλλικούς σκελετούς σε μερική προσθετική και να προσομοιώσουν τη σύγκλειση του ασθενούς σε εικονικό μηχανοκινητήρα.

Χρησιμοποιείται επίσης για την κατασκευή γναθοπροσωπικών προσθετικών. Για κάθε εφαρμογή οι διαδικασίες κατασκευής και τα υλικά διαφέρουν αλλά η ψηφιακή ροή παραμένει αισθητά η ίδια.

Εμφυτευματολογία

Στην εμφυτευματολογία, το CAD/CAM επιτρέπει την κατασκευή εξατομικευμένων κολοβωμάτων, εξατομικευμένων εμφυτευματικών μπαρών και χειρουργικών εμφυτευματικών οδηγών για την καθοδήγηση της χειρουργικής πράξης κατά την τοποθέτηση εμφυτευμάτων.

Ορθοδοντική

Στην ορθοδοντική το CAD/CAM επέτρεψε την ανάπτυξη μιας νέας θεραπείας για τη διόρθωση των κακών συγκλείσεων μέσω ναρθήκων ευθυγράμμισης αποκαλούμενων διαφανών που αντιπροσωπεύουν μια εναλλακτική λύση στη συμβατική ορθοδοντική θεραπεία. Αυτά τα λογισμικά επιτρέπουν την αρχειοθέτηση των ψηφιακών μοντέλων που λαμβάνονται μέσω οπτικού αποτυπώματος, τον σχεδιασμό των θεραπειών υλοποιώντας set-up και την αξιοποίηση των κεφαλομετρικών δεδομένων.

Εικόνα 4 — Διαφανής νάρθηκας ευθυγράμμισης

Χάρη στο CAD/CAM, το στάδιο της συγκόλλησης βελτιστοποιείται με την κατασκευή νάρθηκα έμμεσης συγκόλλησης που επιτρέπει τη μεταφορά πιστά και γρήγορα της θέσης των ορθοδοντικών brackets στα δόντια του ασθενούς. Το CAD/CAM επιτρέπει επίσης την κατασκευή των οδηγών οστεοτομίας και επανατοποθέτησης, των ορθωτικών ODF, των συσκευών παρεμβολής και των μοντέλων.

Εικόνα 5 — Νάρθηκας έμμεσης ορθοδοντικής συγκόλλησης

6 Πλεονεκτήματα του CAD/CAM

Για τον οδοντίατρο

Ταχύτητα, εξοικονόμηση χρόνου και άνεση: Η χρήση οπτικών αποτυπωμάτων εξαλείφει ορισμένα στάδια της προσθετικής αλυσίδας. Αυτό επιτρέπει μια γρήγορη και αποτελεσματική εφαρμογή και επομένως σημαντική εξοικονόμηση χρόνου και ένα τυποποιημένο πρωτόκολλο με μικρότερη ανάγκη αναπροσαρμογής των αποκαταστάσεων εγγυώμενο την αξιοπιστία.

Κέρδη παραγωγικότητας και κερδοφορίας: Εκτός από την παραγωγικότητα στο ιατρείο που βελτιστοποιείται χάρη στη μείωση των χρόνων κατασκευής, ο αριθμός των συνεδριών μειώνεται σε μία μόνο συνεδρία σε άμεσο CAD/CAM. Αυτή είναι μια εγγύηση κερδοφορίας στην καθημερινότητα για το ιατρείο.

Κέρδος ακρίβειας, κανονικότητας και ιχνηλασιμότητας: Το ορθολογικό πρωτόκολλο που προσφέρει το CAD/CAM μέσω μείωσης των σταδίων της προσθετικής αλυσίδας και επομένως των κινδύνων σφαλμάτων, βελτιώνει την ακρίβεια των αποκαταστάσεων. Επιπλέον, το ψηφιακό επιτρέπει τη διασφάλιση της κανονικότητας των ιατροτεχνολογικών προϊόντων και τη βελτιστοποίηση της ιχνηλασιμότητάς τους.

Εμπλουτισμένο θεραπευτικό οπλοστάσιο: Ο οδοντίατρος διαθέτει νέα υλικά και διαδικασίες, μεταξύ άλλων τη 3D εκτύπωση, κάτι που του επιτρέπει τη διαφοροποίηση των πράξεων που εκτελούνται και των υπηρεσιών που παρέχονται καθημερινά.

Βελτιωμένη εικόνα: Το ευρύ φάσμα υλικών και οι νέες θεραπευτικές λύσεις που προσφέρει το CAD/CAM επιτρέπουν στον οδοντίατρο να ξεχωρίσει αναδεικνύοντας τη δουλειά του και τον τεχνικό εξοπλισμό του ιατρείου του και να προτείνει στους ασθενείς του μια πιο σύγχρονη οδοντιατρική.

Για τον ασθενή

Θεραπείες καλύτερης ποιότητας: Χάρη στην τεχνική CAD/CAM οι ασθενείς επωφελούνται σήμερα από αποκαταστάσεις όχι μόνο πιο αισθητικές, βιομιμητικές και βιοσυμβατές αλλά και πιο ακριβείς. Η αποϋλοποίηση των εργασιών καθ' όλη τη διάρκεια της προσθετικής αλυσίδας αποφεύγει τη συσσώρευση ανακριβειών που είναι εγγενείς στις παραδοσιακές τεχνικές.

Άνεση του ασθενούς: Η εξάλειψη του σταδίου του φυσικού αποτυπώματος (αλγινικό ή σιλικόνη) συχνά κρινόμενο ως πολύ επιθετικό από τους ασθενείς στην τεχνική CAD/CAM είναι πολύ ευχάριστη. Η προσφυγή σε μία μόνο αναισθησία αντί για δύο, η εξάλειψη του προσωρινού είναι αναμφισβήτητα πλεονεκτήματα. Οι συνεδρίες είναι συντομότερες και πιο άνετες και ο αριθμός τους αποδεικνύεται μειωμένος· ορισμένες θεραπείες μπορούν να γίνουν σε μία μόνο συνεδρία συμπεριλαμβανομένης της προετοιμασίας χάρη στο άμεσο CAD/CAM.

Μειωμένο κόστος: Η μείωση των χρόνων και η μείωση των ανθρώπινων πόρων που απαιτούνται για την κατασκευή των αποκαταστάσεων με CAD/CAM, σε συνδυασμό με την ανάπτυξη της αγοράς, μεταφράζονται σε μείωση του κόστους τους.

Για τον οδοντοτεχνίτη

Τα πλεονεκτήματα του ιατρείου γίνονται αυτά του εργαστηρίου. Ο οδοντοτεχνίτης λαμβάνει στιγμιαία ένα ψηφιακό αποτύπωμα μεγάλης ακρίβειας κάτι που μειώνει τις πηγές σφαλμάτων που οφείλονται μερικές φορές σε υποκειμενικές ερμηνείες κάτι που επιτρέπει την αύξηση της ταχύτητας εκτέλεσης και της παραγωγικότητας.

Επικοινωνία ασθενούς-οδοντιάτρου-οδοντοτεχνίτη

Οδοντίατρος-Οδοντοτεχνίτης: Σε ημι-άμεσο και έμμεσο CAD/CAM, ο οδοντίατρος επικοινωνεί με το εξειδικευμένο εργαστήριο σε πραγματικό χρόνο μέσω διαδικτύου από όπου υπάρχει ενδιαφέρουσα ανταλλαγή των δύο μερών στους τομείς εμπειρογνωμοσύνης τους.

Ασθενής-Οδοντίατρος: Η επικοινωνία με τον ασθενή διευκολύνεται χάρη στη ροή ψηφιακών δεδομένων. Η θεραπευτική επιλογή και το προτεινόμενο σχέδιο θεραπείας υποστηρίζονται από μια ακριβή οπτική επεξηγηματική βάση με εικόνες που εμφανίζονται στην οθόνη. Οι ασθενείς έχουν τότε τη δυνατότητα να συζητήσουν την απόχρωση και το σχήμα των δοντιών και την τεχνική που χρησιμοποιείται με τον οδοντίατρο. Απαλλαγμένοι από την ιατρική ορολογία, οι ασθενείς καταφέρνουν να προβάλουν καλύτερα εικονικά το τελικό αποτέλεσμα της θεραπείας τους και είναι καθησυχασμένοι όσον αφορά την ποιότητά της.

Οικολογικό όφελος

Η μείωση των όγκων υλικών που χρησιμοποιούνται στη συμβατική τεχνική και των αποβλήτων ιδίως χάρη στην προσφυγή σε οπτικά αποτυπώματα και στην προσθετική κατασκευή, έχει αναμφισβήτητα θετικό αντίκτυπο στο περιβάλλον.

7 Περιορισμοί της τεχνικής CAD/CAM

Παρά τα πολυάριθμα πλεονεκτήματα που αναφέρθηκαν προηγουμένως πολλοί οδοντίατροι παραμένουν ωστόσο διστακτικοί στην υιοθέτηση του CAD/CAM στην καθημερινή τους πρακτική. Αυτό μπορεί να εξηγηθεί από τους ακόλουθους λόγους:

• Υψηλό κόστος επένδυσης και συντήρησης ιδίως για τους νέους οδοντιάτρους ή τα μικρά ιατρεία. Ωστόσο, η ανάπτυξη της αγοράς θα οδηγήσει τελικά σε μείωση αυτών των κόστων.
• Μη εξοπλισμένος οδοντοτεχνίτης συνεργάτης
• Έλλειψη ενδιαφέροντος και χρόνου απαραίτητου για την εκμάθηση της τεχνικής CAD/CAM
• Αισθητική απόδοση της κατεργασμένης κεραμικής με εικαστικό διάκοσμο συχνά κρινόμενη κατώτερη από την κεραμική σε στρώσεις σύμφωνα με την παραδοσιακή τεχνική
• Περιορισμένες κλινικές ενδείξεις

8 Συμπέρασμα

Η έλευση του CAD/CAM επανάστησε τον κόσμο της οδοντιατρικής. Αυτή η τεχνολογία επέτρεψε να ανοιχθεί ο δρόμος σε νέες θεραπευτικές δυνατότητες καθώς και στην ανάπτυξη νέων υλικών. Παρά τη σημαντική ανάπτυξη που γνώρισε, ο αριθμός των εξοπλισμένων οδοντιάτρων στην Ελλάδα παραμένει χαμηλός. Για ορισμένους, η μετατροπή αντιπροσωπεύει μια σημαντική μετάβαση που θα έρθει να αναστατώσει τις πρακτικές τους.

Τα αναμφισβήτητα κέρδη ακρίβειας, χρόνου και άνεσης για τον οδοντίατρο καθώς και για τον ασθενή είναι λόγοι που θα πρέπει να ωθήσουν όλο και περισσότερους οδοντιάτρους να κάνουν το βήμα προς μια ψηφιακή οδοντιατρική. Κατά την απόκτηση μιας οδοντιατρικής αλυσίδας CAD/CAM, πρέπει να επιλεγεί προσεκτικά ένας κατάλληλος εξοπλισμός σε όρους επιδόσεων, εργονομίας και κυρίως συμβατότητας.