1 Introduzione e cenni storici

Inizialmente sviluppato nell'industria aeronautica e automobilistica negli anni '60 per standardizzare la realizzazione di forme ripetitive, l'applicazione del CAD/CAM in odontoiatria era un progetto ambizioso, se non chimerico, poiché ogni pezzo protesico realizzato è unico e proprio di ciascun paziente.

È stato François DURET, nel 1973, ad avere l'idea di trasporre questo concetto alla realizzazione di protesi dentali diventando così l'inventore del CAD/CAM dentale, di cui ha gettato le basi nella sua tesi «L'impronta ottica».

Grazie ai lavori di F. Duret, il CAD/CAM ha visto la luce e ha rivoluzionato il mondo dell'odontoiatria.

Da allora, questa tecnologia non ha smesso di evolversi e perfezionarsi in ambito odontoiatrico per imporsi come uno strumento di lavoro imprescindibile nell'era del digitale.

Definizione

La catena CAD/CAM dentale (Computer Assisted Design / Computer Assisted Manufacturing — Progettazione e Fabbricazione Assistita da Computer) è un insieme di mezzi tecnologici coordinati (CAD, CAM) che permette la registrazione (Acquisizione) in forma digitale dei dati clinici analogici, la modellazione virtuale (CAD) e la realizzazione materiale (CAM) di un dispositivo medico su misura.

Riguarda quindi tutte le specialità dell'odontoiatria che implicano dispositivi medici su misura.

2 Flusso digitale e componenti della catena CAD/CAM

Una catena CAD/CAM dentale completa è costituita da 4 anelli separati da interfacce:

1° anello: L'acquisizione dei dati

L'acquisizione consiste nella digitalizzazione dei dati clinici seguita da una fase di elaborazione. Può avvenire direttamente in bocca tramite una telecamera intraorale o mediante scansione delle colature in gesso o anche delle impronte.

Figura 1 — Telecamera intraorale ottica

2° anello: Il CAD

Il CAD (progettazione assistita da computer) è un processo di creazione di oggetti virtuali attraverso una rappresentazione grafica. Comporta una fase preliminare alla progettazione delle protesi detta "post-trattamento" dei punti ottenuti durante la fase di acquisizione mediante impronta ottica. Al termine di questa fase si ottiene il modello virtuale che appare a schermo dopo la digitalizzazione.

3° anello: Il CAM

Il CAM (fabbricazione assistita da computer) è un processo di realizzazione di oggetti e quindi di materializzazione fisica di un oggetto virtuale (creato tramite CAD). Permette la generazione dei percorsi di fresatura da parte di un software dedicato che determina le posizioni degli utensili durante la fabbricazione.

4° anello: La MOCN

È il 4° e ultimo componente della catena CAD/CAM dentale, responsabile della fabbricazione. Si tratta di una macchina utensile a controllo numerico programmabile.

Il processo di fabbricazione avviene:

• Per sottrazione (per asportazione di materiale): si parla di fabbricazione sottrattiva, principalmente fresatura.
• Per aggiunta (per apporto di materiale): si parla di fabbricazione additiva più nota come stampa 3D. I principali processi additivi di formatura sono: la stereolitografia (SLA), il Fused Deposition Modeling (FDM), la micro-fusione laser (SLM) e la sinterizzazione laser (SLS).

Figura 2 — Stampante 3D (tecnica SLA)

SLA	FDM	SLM	SLS
Stereolitografia per fotopolimerizzazione	Fused Deposition Modeling	Micro-fusione laser selettiva	Sinterizzazione laser
Processo chimico — Polimerizzazione progressiva mediante raggio laser di una resina speciale sensibile. Una volta solidificato lo strato, il laser continua a scansionare il bagno di resina liquida per polimerizzarla e farla indurire fino alla formazione dell'oggetto completo per strati successivi.	Processo fisico — Deposizione di filamento di polimero termoplastico riscaldato alla sua temperatura di plasticità, strato per strato, attraverso un ugello per formare l'oggetto desiderato.	Processo fisico — Deposizione di strati successivi associata a un laser che scansiona un letto di polvere metallica per fonderla fino alla formazione del pezzo metallico.	Processo fisico — Deposizione di strati successivi associata a un laser che scansiona ogni strato per consentirne la sinterizzazione fino all'ottenimento del modello desiderato.

3 CAD/CAM diretto, semi-diretto o indiretto

L'evoluzione del CAD/CAM ci permette di distinguere 3 metodi differenti:

Il CAD/CAM diretto

Permette al professionista di realizzare una protesi in un'unica seduta. Tutte le fasi sono realizzate all'interno dello studio. L'impronta ottica intraorale viene elaborata sul posto fino alla realizzazione del restauro: inlay, onlay, faccetta ceramica, corona unitaria o anche ponte provvisorio.

Il CAD/CAM semi-diretto

Passa per almeno una fase nello studio dentistico; l'acquisizione realizzata dal professionista può essere elaborata in studio per eseguire il CAD o essere trasmessa a un laboratorio o a un centro di fresatura online in tempo reale, consentendo un'interazione immediata con il fabbricante per la realizzazione dell'infrastruttura e del cosmetico.

Il CAD/CAM indiretto

Il professionista realizza un'impronta classica chimico-manuale, che trasmette all'odontotecnico o al centro di fresatura. Tutte le fasi della catena sono quindi esternalizzate.

Figura 3 — CAD/CAM diretto, semi-diretto e indiretto

Le tecniche semi-dirette e indirette si avvalgono di laboratori o centri di fresatura per la realizzazione di restauri più complessi con materiali più difficili da lavorare in studio dentistico.

Catena aperta versus catena chiusa

Questa nozione definisce la facoltà di intervenire su un anello della catena CAD/CAM o di cambiarlo in un flusso digitale.

Sistema chiuso: tutti i componenti della catena sono imposti dal fabbricante. Una volta effettuata l'acquisizione, nessuna uscita dalla catena e quindi nessuna esportazione di dati è possibile, se non la fabbricazione finale.

Sistema aperto: il professionista ha la possibilità di acquisire i diversi anelli da fabbricanti differenti in funzione delle proprie esigenze e delle caratteristiche specifiche di ogni componente. L'uscita dalla catena è possibile dopo ogni fase, così come l'esportazione di file. Questo tipo di sistema permette di modificare un intero anello o alcuni parametri e di accedere ai dati ottenuti.

Concetto di compatibilità

È la "compatibilità" tra i diversi anelli scelti della catena a designare la facoltà di due sistemi digitali (software o hardware) di scambiare dati senza alterazione dell'informazione. Questo rappresenta il requisito minimo affinché l'integrazione di due sistemi digitali consecutivi in uno stesso flusso digitale sia possibile. Rappresenta un criterio importante nella scelta della catena CAD/CAM.

4 Materiali nella tecnica CAD/CAM

Rispetto alle tecniche classiche, il CAD/CAM offre una gamma di materiali più variata per soddisfare tutti i tipi di restauri. I materiali utilizzati dipendono dal processo di fabbricazione adottato, per sottrazione o addizione, e sono principalmente materiali estetici: resine, ceramiche di ogni tipo (feldspatiche, vetroceramiche, alluminose, cristalline a base di allumina o zirconio) e materiali ibridi.

Oggi il professionista dispone di blocchi di materiali a tinta piena ma anche di blocchi sfumati secondo una direzione (Empress CAD Multi…) o più direzioni (MkII Real Life) o ancora a traslucenza variabile (Empress CAD ed eMax CAD). I produttori propongono anche blocchi di ceramiche cristalline colorate.

Così, il CAD/CAM ha permesso di valorizzare materiali diversi dalle leghe metalliche e dai prodotti utilizzati nella tecnica tradizionale, il che ha permesso di banalizzare i restauri interamente in ceramica.

5 Applicazioni del CAD/CAM

L'utilizzo della tecnologia CAD/CAM ha portato al miglioramento delle soluzioni terapeutiche esistenti e ha aperto la strada a nuove soluzioni.

I campi di applicazione del CAD/CAM vanno dall'odontoiatria restaurativa alla protesi, passando per l'implantologia, la chirurgia orale e anche l'ortodonzia.

Protesi fissa e restauri

Questa tecnica permette la realizzazione di restauri indiretti (inlay, onlay), di protesi fisse unitarie e plurime, di perni monconi, di faccette, di protesi fisse su impianti (cementate o avvitate) e anche di protesi provvisorie.

Protesi rimovibile

Trova applicazione anche nelle protesi rimovibili e nelle protesi rimovibili su impianti. In protesi rimovibile, i software dedicati sono in grado di progettare le basi di protesi totali, gli scheletrati metallici in protesi parziale e di simulare l'occlusione del paziente su articolatore virtuale.

Viene inoltre utilizzata per la realizzazione di protesi maxillo-facciali. Per ogni applicazione i processi di fabbricazione e i materiali differiscono, ma il flusso digitale resta sostanzialmente lo stesso.

Implantologia

In implantologia, il CAD/CAM permette di realizzare monconi individualizzati, barre implantari su misura e guide chirurgiche implantari per guidare il gesto chirurgico nel posizionamento degli impianti.

Ortodonzia

In ortodonzia il CAD/CAM ha permesso lo sviluppo di un nuovo trattamento per la correzione delle malocclusioni tramite allineatori cosiddetti invisibili, che rappresentano un'alternativa al trattamento ortodontico convenzionale. Questi software permettono di archiviare i modelli digitali ottenuti mediante impronta ottica, di pianificare i trattamenti realizzando dei set-up e di sfruttare i dati cefalometrici.

Figura 4 — Allineatore invisibile

Grazie al CAD/CAM, la fase di incollaggio viene ottimizzata dalla realizzazione di mascherine di incollaggio indiretto, che consentono di trasferire fedelmente e rapidamente la posizione dei bracket ortodontici sui denti del paziente. Il CAD/CAM permette inoltre di confezionare guide di osteotomia e riposizionamento, ortesi ortodontiche, apparecchi di intercettazione e modelli.

Figura 5 — Mascherina per incollaggio ortodontico indiretto

6 Vantaggi del CAD/CAM

Per il professionista

Rapidità, risparmio di tempo e comfort: l'utilizzo di impronte ottiche elimina una serie di fasi della catena protesica. Questo consente un'implementazione rapida ed efficace, e quindi un notevole risparmio di tempo e un protocollo standardizzato con minore necessità di ritoccare i restauri, pur garantendo l'affidabilità.

Guadagni di produttività e redditività: oltre alla produttività dello studio, ottimizzata grazie all'accorciamento dei tempi di fabbricazione, il numero di sedute è ridotto a un'unica seduta con il CAD/CAM diretto. Ciò è garanzia di redditività quotidiana per lo studio.

Guadagno di precisione, regolarità e tracciabilità: il protocollo razionale offerto dal CAD/CAM, grazie a una riduzione delle fasi della catena protesica e quindi dei rischi di errore, migliora la precisione dei restauri. Inoltre, il digitale permette di assicurare la regolarità dei dispositivi medici e di ottimizzarne la tracciabilità.

Arsenale terapeutico arricchito: il professionista ha a disposizione nuovi materiali e processi, tra cui la stampa 3D, che gli permettono di diversificare gli atti compiuti e le cure prestate quotidianamente.

Immagine di marca migliorata: l'ampia gamma di materiali e le nuove soluzioni terapeutiche offerte dal CAD/CAM permettono al professionista di distinguersi valorizzando il proprio lavoro e la dotazione tecnica del proprio studio e di proporre ai pazienti un'odontoiatria più moderna.

Per il paziente

Trattamenti di migliore qualità: grazie alla tecnica CAD/CAM, i pazienti beneficiano oggi di restauri non solo più estetici, biomimetici e biocompatibili, ma anche più precisi. La dematerializzazione delle attività lungo tutta la catena protesica evita l'accumulo di imprecisioni inerenti alle tecniche tradizionali.

Comfort del paziente: l'eliminazione della fase dell'impronta fisica (alginato o silicone), spesso giudicata troppo invasiva dai pazienti, è molto apprezzabile nella tecnica CAD/CAM. Il ricorso a una sola anestesia invece di due, l'eliminazione del provvisorio sono vantaggi innegabili. Le sedute sono più brevi e confortevoli e il loro numero risulta ridotto; alcuni trattamenti possono essere eseguiti in un'unica seduta, preparazione inclusa, grazie al CAD/CAM diretto.

Costo ridotto: l'accorciamento dei tempi e la diminuzione delle risorse umane necessarie per fabbricare i restauri tramite CAD/CAM, uniti allo sviluppo del mercato, si traducono in una diminuzione del loro costo.

Per l'odontotecnico

I vantaggi dello studio diventano quelli del laboratorio. L'odontotecnico riceve istantaneamente un'impronta digitale di grande precisione, il che riduce le fonti di errore dovute talvolta a interpretazioni soggettive e consente di aumentare la rapidità di esecuzione e la produttività.

Comunicazione paziente-professionista-odontotecnico

Professionista-odontotecnico: in CAD/CAM semi-diretto e indiretto, il professionista comunica con il laboratorio specializzato in tempo reale via Internet, da cui uno scambio interessante delle due parti nei rispettivi campi di competenza.

Paziente-professionista: la comunicazione con il paziente è facilitata dal flusso di dati digitali. La scelta terapeutica e il piano di trattamento proposto sono argomentati con un supporto esplicativo visivo preciso, con immagini mostrate sullo schermo. I pazienti hanno quindi la possibilità di discutere della tinta e della forma dei denti e della tecnica utilizzata con il professionista. Svincolandosi dal gergo medico, i pazienti riescono a proiettare virtualmente il risultato finale del loro trattamento e sono rassicurati sulla qualità dello stesso.

Beneficio ecologico

La riduzione dei volumi di materiali utilizzati nella tecnica convenzionale e dei rifiuti, in particolare grazie al ricorso alle impronte ottiche e alla fabbricazione additiva, ha un impatto positivo innegabile sull'ambiente.

7 Limiti della tecnica CAD/CAM

Nonostante i numerosi vantaggi citati in precedenza, molti professionisti restano tuttavia riluttanti ad adottare il CAD/CAM nella loro pratica quotidiana. Ciò può essere spiegato dai seguenti motivi:

• Costi di investimento e manutenzione elevati, soprattutto per i giovani professionisti o i piccoli studi. Tuttavia, lo sviluppo del mercato porterà a termine a una diminuzione di questi costi.
• Odontotecnico partner non attrezzato
• Mancanza di interesse e di tempo necessari all'apprendimento della tecnica CAD/CAM
• Resa estetica della ceramica fresata e pitturata spesso giudicata inferiore alla ceramica stratificata secondo la tecnica tradizionale
• Indicazioni cliniche limitate

8 Conclusione

L'avvento del CAD/CAM ha rivoluzionato il mondo dell'odontoiatria. Questa tecnologia ha aperto la strada a nuove possibilità terapeutiche e allo sviluppo di nuovi materiali. Nonostante il notevole sviluppo che ha conosciuto, il numero di dentisti equipaggiati in Italia resta contenuto. Per alcuni, la conversione rappresenta una transizione importante che stravolgerà le loro pratiche.

I guadagni innegabili di precisione, tempo e comfort per il professionista e per il paziente sono motivi che dovrebbero incentivare sempre più dentisti a compiere il passo verso un'odontoiatria digitale. Al momento dell'acquisizione di una catena CAD/CAM dentale, occorre prestare attenzione a scegliere un'apparecchiatura adeguata in termini di prestazioni, ergonomia e soprattutto compatibilità.