CAD/CAM: شریک ضروری در دندانپزشکی مدرن
گردش کار دیجیتال در خدمت دقت پروتزی
۱ مقدمه و نگاه تاریخی
CAD/CAM در ابتدا در صنایع هوانوردی و خودروسازی دهه ۶۰ برای استانداردسازی ساخت اشکال تکراری توسعه یافت. کاربرد آن در دندانپزشکی پروژهای جسورانه و حتی خیالآمیز بود، چرا که هر قطعه پروتزی منحصربهفرد و مختص هر بیمار است.
این François DURET بود که در سال ۱۹۷۳ ایده انتقال این مفهوم به ساخت پروتزهای دندانپزشکی را داشت و در نتیجه مخترع CAD/CAM دندانپزشکی شد، که مبانی آن را در پایاننامه خود با عنوان «قالبگیری نوری» مطرح کرد.
بهلطف کارهای F. Duret، CAD/CAM متولد شد و دنیای دندانپزشکی را دگرگون کرد.
از آن زمان، این فناوری در حوزه دندانپزشکی پیوسته تکامل یافته و کامل شده است تا بهعنوان ابزار کاری ضروری در عصر دیجیتال جا بیفتد.
تعریف
زنجیره CAD/CAM دندانپزشکی (طراحی و ساخت بهکمک کامپیوتر) مجموعهای از وسایل فناوری هماهنگ (CAD، CAM) است که امکان ثبت دیجیتالی دادههای بالینی آنالوگ، مدلسازی مجازی (CAD) و سپس ساخت فیزیکی (CAM) یک دستگاه پزشکی سفارشی را فراهم میکند.
بنابراین تمام تخصصهای دندانپزشکی که با دستگاههای پزشکی سفارشی سروکار دارند را در بر میگیرد.
۲ گردش کار دیجیتال و اجزای زنجیره CAD/CAM
یک زنجیره CAD/CAM دندانپزشکی کامل از ۴ حلقه که با رابطها از هم جدا شدهاند، تشکیل میشود:
حلقه ۱: ثبت دادهها
ثبت شامل دیجیتالی کردن دادههای بالینی است که با مرحله پردازش همراه است. این کار میتواند مستقیماً در دهان با دوربین داخلدهانی یا با اسکن قالبهای گچی یا قالبگیریها انجام شود.
شکل ۱ — دوربین داخلدهانی نوری
حلقه ۲: CAD
CAD (طراحی بهکمک کامپیوتر) فرایند ایجاد اشیاء مجازی بهلطف نمایش گرافیکی است. شامل یک مرحله مقدماتی قبل از طراحی پروتزها به نام «پسپردازش» نقاط بهدستآمده در مرحله ثبت با قالبگیری نوری میشود. در پایان این مرحله، مدل مجازی به دست میآید که پس از دیجیتالی شدن روی صفحه نمایش ظاهر میشود.
حلقه ۳: CAM
CAM (ساخت بهکمک کامپیوتر) فرایند ساخت اشیاء و در نتیجه عینیتبخشی فیزیکی به یک شیء مجازی (ایجادشده با CAD) است. این فرایند تولید مسیرهای ماشینکاری توسط نرمافزاری اختصاصی را که موقعیت ابزارها در حین تولید را تعیین میکند، فراهم میسازد.
حلقه ۴: ماشینکاری CNC
چهارمین و آخرین جزء زنجیره CAD/CAM دندانپزشکی، مسئول تولید است. ماشینابزاری با کنترل عددی قابل برنامهریزی.
فرایند تولید به یکی از دو شکل زیر انجام میشود:
- به روش کاهشی (با حذف ماده): به این کار تولید کاهشی میگوییم، عمدتاً ماشینکاری با فرز.
- به روش افزایشی (با افزودن ماده): به این کار تولید افزایشی میگوییم که با نام چاپ سهبعدی شناخته میشود. فرایندهای افزایشی اصلی عبارتند از: استریولیتوگرافی (SLA)، Fused Deposition Modeling (FDM)، ذوب لیزری میکرو (SLM) و تفجوشی لیزری (SLS).
شکل ۲ — چاپگر سهبعدی (تکنیک SLA)
| SLA | FDM | SLM | SLS |
|---|---|---|---|
| استریولیتوگرافی با فوتوپلیمریزاسیون | Fused Deposition Modeling | ذوب لیزری انتخابی میکرو | تفجوشی لیزری |
| فرایند شیمیایی — پلیمریزاسیون تدریجی با پرتو لیزر روی رزین خاص حساس به نور. هنگامی که لایه جامد میشود، لیزر به اسکن حمام رزین مایع ادامه میدهد تا آن را پلیمریزه کند و سخت سازد، تا تشکیل شیء کامل با لایههای متوالی. | فرایند فیزیکی — رسوب فیلامنت پلیمر ترموپلاستیک گرمشده تا دمای پلاستیسیته آن، لایه به لایه از طریق نازل برای تشکیل شیء مورد نظر. | فرایند فیزیکی — رسوب لایههای متوالی همراه با لیزری که بستر پودر فلزی را اسکن میکند تا آن را ذوب کند تا تشکیل قطعه فلزی. | فرایند فیزیکی — رسوب لایههای متوالی همراه با لیزری که هر لایه را اسکن میکند تا تفجوشی آن را ممکن سازد تا تولید مدل دلخواه. |
۳ CAD/CAM مستقیم، نیمهمستقیم یا غیرمستقیم
تکامل CAD/CAM به ما اجازه میدهد ۳ روش مختلف را تشخیص دهیم:
CAD/CAM مستقیم
به پزشک امکان میدهد در یک جلسه یک پروتز بسازد. تمام مراحل در مطب انجام میشود. قالبگیری نوری داخلدهانی همانجا تا ساخت ترمیم پردازش میشود؛ اینله، آنله، فاست سرامیک، روکش تکواحدی یا حتی بریج موقت.
CAD/CAM نیمهمستقیم
حداقل یک مرحله در مطب دندانپزشکی انجام میشود؛ ثبتی که توسط پزشک انجام میشود میتواند در مطب برای CAD پردازش شود یا به آزمایشگاه یا مرکز ماشینکاری آنلاین در زمان واقعی منتقل شود، که امکان تعامل فوری با سازنده برای ساخت زیرساخت و قسمت زیبایی را فراهم میکند.
CAD/CAM غیرمستقیم
پزشک قالبگیری کلاسیک شیمیایی-دستی انجام میدهد و آن را به پروتزساز یا مرکز ماشینکاری منتقل میکند. بنابراین تمام مراحل زنجیره برونسپاری میشوند.
شکل ۳ — CAD/CAM مستقیم، نیمهمستقیم و غیرمستقیم
تکنیکهای نیمهمستقیم و غیرمستقیم برای ترمیمهای پیچیدهتر با موادی که در مطب دندانپزشکی سختتر کار میشوند، به آزمایشگاهها یا مراکز ماشینکاری مراجعه میکنند.
زنجیره باز در مقابل زنجیره بسته
این مفهوم قابلیت دخالت در یک حلقه از زنجیره CAD/CAM یا تغییر آن در یک گردش کار دیجیتال را تعریف میکند.
سیستم بسته: تمام اجزای زنجیره توسط سازنده تحمیل میشوند. هنگامی که ثبت انجام شد، خروج از زنجیره و در نتیجه خروجی گرفتن داده غیرممکن است، به جز ساخت نهایی.
سیستم باز: پزشک میتواند حلقههای مختلف را از سازندگان مختلف بر اساس نیازها و ویژگیهای خاص هر جزء انتخاب کند. خروج از زنجیره پس از هر مرحله ممکن است و خروجی گرفتن فایلها نیز. این نوع سیستم امکان اصلاح یک حلقه کامل یا برخی پارامترها و دسترسی به دادههای بهدستآمده را میدهد.
مفهوم سازگاری
این «سازگاری» بین حلقههای انتخابی زنجیره است که قابلیت دو سیستم دیجیتال (نرمافزاری یا سختافزاری) برای تبادل داده بدون تغییر اطلاعات را نشان میدهد. این حداقل لازم است تا ادغام دو سیستم دیجیتال متوالی در یک گردش کار دیجیتال ممکن شود. این یک معیار مهم در انتخاب زنجیره CAD/CAM است.
۴ مواد در تکنیک CAD/CAM
در مقایسه با تکنیکهای کلاسیک، CAD/CAM طیف متنوعتری از مواد را برای پاسخگویی به همه انواع ترمیمها ارائه میدهد. مواد استفادهشده به فرایند تولید (کاهشی یا افزایشی) بستگی دارد و عمدتاً مواد زیبایی هستند: رزینها، سرامیکهای انواع مختلف (فلدسپاتیک، شیشهسرامیک، آلومینایی، کریستالی پایه آلومینا یا زیرکونیا) و مواد ترکیبی.
امروزه پزشک به بلوکهای مواد تکرنگ و همچنین بلوکهای دارای گرادیان در یک جهت (Empress CAD Multi…) یا چند جهت (MkII Real Life) یا با شفافیت متغیر (Empress CAD و eMax CAD) دسترسی دارد. سازندگان همچنین بلوکهای سرامیک کریستالی رنگی ارائه میدهند.
به این ترتیب، CAD/CAM امکان مطرح کردن موادی به جز آلیاژهای فلزی و محصولات استفادهشده در تکنیک سنتی را فراهم کرده است که باعث رواج ترمیمهای تمام-سرامیک شده است.
۵ کاربردهای CAD/CAM
استفاده از فناوری CAD/CAM به بهبود راهحلهای درمانی موجود و گشودن راه راهحلهای جدید منجر شده است.
زمینههای کاربرد CAD/CAM از دندانپزشکی ترمیمی، پروتز و ایمپلنتولوژی، تا جراحی دهان و همچنین ارتودنسی را در بر میگیرد.
پروتز ثابت و ترمیمها
این تکنیک امکان ساخت ترمیمهای غیرمستقیم (اینله، آنله)، پروتزهای ثابت تکواحدی و چندواحدی، اینله-کور، فاست، پروتزهای ثابت روی ایمپلنت (چسبشده یا پیچشده) و حتی پروتزهای موقت را فراهم میکند.
پروتز متحرک
همچنین در پروتزهای متحرک و پروتزهای متحرک روی ایمپلنت کاربرد دارد. در پروتز پارسیل، نرمافزارهای اختصاصی قادر به طراحی پایههای پروتز کامل، شاسی فلزی در پروتز پارسیل و شبیهسازی اکلوژن بیمار روی آرتیکولاتور مجازی هستند.
همچنین برای ساخت پروتزهای ماگزیلوفاسیال استفاده میشود. برای هر کاربرد، فرایندهای تولید و مواد متفاوتاند، اما گردش کار دیجیتال تقریباً یکسان میماند.
ایمپلنتولوژی
در ایمپلنتولوژی، CAD/CAM امکان ساخت پایههای اختصاصی، میلههای ایمپلنت سفارشی و راهنماهای جراحی ایمپلنت برای هدایت حرکت جراحی هنگام قراردهی ایمپلنت را فراهم میکند.
ارتودنسی
در ارتودنسی، CAD/CAM امکان توسعه درمان جدیدی برای اصلاح مالاکلوژنها از طریق الاینرها بهاصطلاح نامرئی را فراهم کرده که جایگزینی برای درمان ارتودنسی سنتی است. این نرمافزارها امکان آرشیو مدلهای دیجیتال بهدستآمده با قالبگیری نوری، برنامهریزی درمانها با اجرای Set-Up و بهرهبرداری از دادههای سفالومتریک را فراهم میکنند.
شکل ۴ — الاینر نامرئی
بهلطف CAD/CAM، مرحله چسبگذاری با ساخت اسپلینت چسبگذاری غیرمستقیم بهینه میشود که امکان انتقال وفادارانه و سریع موقعیت براکتهای ارتودنسی روی دندانهای بیمار را فراهم میکند. CAD/CAM همچنین امکان ساخت راهنماهای استئوتومی و موقعیتدهی مجدد، ارتزهای ODF، دستگاههای مداخله و مدلها را فراهم میکند.
شکل ۵ — اسپلینت چسبگذاری ارتودنسی غیرمستقیم
۶ مزایای CAD/CAM
برای پزشک
سرعت، صرفهجویی در زمان و راحتی: استفاده از قالبگیری نوری برخی مراحل زنجیره پروتزی را حذف میکند. این کار امکان اجرای سریع و کارآمد و در نتیجه صرفهجویی قابل توجه در زمان و یک پروتکل استاندارد با نیاز کمتر به اصلاح ترمیمها را فراهم میکند، در حالی که قابلیت اعتماد را تضمین میکند.
سود بهرهوری و سودآوری: علاوه بر بهرهوری مطب که بهلطف کاهش زمان تولید بهینه میشود، تعداد جلسات در CAD/CAM مستقیم به یک جلسه واحد کاهش مییابد. این تضمینی برای سودآوری روزانه مطب است.
سود دقت، یکنواختی و قابلیت پیگیری: پروتکل عقلانی که CAD/CAM با کاهش مراحل زنجیره پروتزی و در نتیجه کاهش خطرات خطا ارائه میدهد، دقت ترمیمها را بهبود میبخشد. علاوه بر این، دیجیتال یکنواختی دستگاههای پزشکی و بهینهسازی قابلیت پیگیری آنها را تضمین میکند.
زرادخانه درمانی غنیتر: پزشک به مواد و فرایندهای جدید دسترسی دارد، از جمله چاپ سهبعدی، که امکان تنوع اقدامات و درمانهای روزانه را فراهم میکند.
برند بهبودیافته: طیف گسترده مواد و راهحلهای درمانی جدید CAD/CAM به پزشک امکان میدهد با ارزشگذاری کار خود و امکانات فنی مطب، خود را متمایز کند و دندانپزشکی مدرنتری به بیماران ارائه دهد.
برای بیمار
درمانهای با کیفیت بهتر: بهلطف تکنیک CAD/CAM، بیماران امروزه از ترمیمهایی نهتنها زیباتر، بیومیمتیک و سازگار با بدن، بلکه دقیقتر بهرهمند میشوند. غیرفیزیکی شدن وظایف در طول زنجیره پروتزی از انباشت بیدقتیهای ذاتی تکنیکهای سنتی جلوگیری میکند.
راحتی بیمار: حذف مرحله قالبگیری فیزیکی (آلژینات یا سیلیکون) که اغلب توسط بیماران تهاجمی تلقی میشود، در تکنیک CAD/CAM بسیار قابل قدردانی است. مراجعه به یک بیحسی واحد بهجای دو، حذف موقتها از مزایای غیرقابل انکار است. جلسات کوتاهتر و راحتتر و تعداد آنها کاهش مییابد؛ برخی درمانها از جمله آمادهسازی میتوانند در یک جلسه واحد بهلطف CAD/CAM مستقیم انجام شوند.
هزینه کاهشیافته: کاهش زمانها و کاهش منابع انسانی لازم برای ساخت ترمیمها با CAD/CAM، همراه با توسعه بازار، به کاهش هزینه آنها منجر میشود.
برای پروتزساز
مزایای مطب به آزمایشگاه نیز سرایت میکنند. پروتزساز فوراً قالبگیری دیجیتال با دقت بالا دریافت میکند که منابع خطای ناشی از تفسیرهای ذهنی را کاهش میدهد و افزایش سرعت اجرا و بهرهوری را امکانپذیر میکند.
ارتباط بیمار-پزشک-پروتزساز
پزشک-پروتزساز: در CAD/CAM نیمهمستقیم و غیرمستقیم، پزشک با آزمایشگاه تخصصی بهصورت زمان واقعی از طریق اینترنت ارتباط برقرار میکند که موجب تبادل جذاب دو طرف در حوزههای تخصصیشان میشود.
بیمار-پزشک: ارتباط با بیمار بهلطف جریان دادههای دیجیتال تسهیل میشود. انتخاب درمانی و طرح درمان پیشنهادی با یک پشتیبانی توضیحی بصری دقیق با تصاویری روی صفحه نمایش، استدلال میشود. بیماران در آن صورت میتوانند درباره رنگ و شکل دندانها و تکنیک بهکاررفته با پزشک صحبت کنند. با کنار گذاشتن اصطلاحات پزشکی، بیماران بهتر میتوانند نتیجه نهایی درمان خود را بهصورت مجازی تجسم کنند و از کیفیت آن مطمئن شوند.
مزیت زیستمحیطی
کاهش حجم مواد مصرفی در تکنیک سنتی و کاهش پسماندها بهویژه بهلطف بهکارگیری قالبگیری نوری و تولید افزایشی، تأثیر مثبتی غیرقابل انکار بر محیط زیست دارد.
۷ محدودیتهای تکنیک CAD/CAM
علیرغم مزایای متعدد ذکرشده، بسیاری از پزشکان همچنان به پذیرش CAD/CAM در عمل روزانه خود مردد هستند. این میتواند با دلایل زیر توضیح داده شود:
- هزینه سرمایهگذاری و نگهداری بالا، بهویژه برای پزشکان جوان یا مطبهای کوچک. با این حال، توسعه بازار در نهایت به کاهش این هزینهها منجر خواهد شد.
- پروتزساز همکار بدون تجهیزات
- کمبود علاقه و زمان لازم برای یادگیری تکنیک CAD/CAM
- ظاهر زیبایی سرامیک ماشینکاری شده با رنگآمیزی، اغلب نسبت به سرامیک لایهبندی شده با تکنیک سنتی پایینتر تلقی میشود
- موارد استفاده بالینی محدود
۸ نتیجهگیری
ظهور CAD/CAM دنیای دندانپزشکی را متحول کرده است. این فناوری راه را برای امکانات درمانی جدید و توسعه مواد جدید گشوده است. علیرغم رشد قابل توجهی که داشته، تعداد دندانپزشکان مجهز در فرانسه همچنان کم است. برای برخی، تبدیل، انتقال مهمی است که عمل آنها را دگرگون خواهد کرد.
سود غیرقابل انکار دقت، زمان و راحتی برای پزشک و بیمار، دلایلی هستند که باید بیش از پیش دندانپزشکان را تشویق به گذار به سمت دندانپزشکی دیجیتال کنند. هنگام تهیه یک زنجیره CAD/CAM دندانپزشکی، باید از انتخاب تجهیزات متناسب از نظر عملکرد، ارگونومی و بهویژه سازگاری اطمینان حاصل کرد.