Τεχνολογία CAD/CAM και εφαρμογές της στην οδοντιατρική Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Σχολή Επιστημών Υγείας – Τμήμα Οδοντιατρικής Τεχνολογία CAD/CAM και εφαρμογές της στην οδοντιατρική Εργασία στο μάθημα Εφαρμογές Οδοντιατρικής Πληροφορικής των φοιτητών: Σουρμενίδη Κυριακής, Αλ Μοχάμαντ Αδάμ Στ΄ εξάμηνο, Ακαδ.έτος 2013-14

Τι είναι το σύστημα CAD/CAM; Το CAD/CAM αποτελεί ακρωνύμιο του Computer-Aided Design/ Computer-Aided Manufacturing CAD: σχεδίαση προϊόντων και κατασκευών με τη χρήση λογισμικών Η/Υ. CAM: χρήση λογισμικών Η/Υ για τη δημιουργία μονοπατιών εργαλείων που καθοδηγούν μηχανές και μετατρέπουν τα σχέδια σε φυσικά μέρη CAD/CAM: συνεργασία ανάμεσα σε ένα σύστημα CAD και ένα σύστημα CAM προκειμένου να καθοδηγηθεί μια εργαλειομηχανή CNC ηλεκτρονικά.

Στόχοι CAD/CAM δημιουργία ψηφιακού μοντέλου προϊόντος δημιουργία κώδικα καθοδήγησης CNC προσομοίωση παραγωγικής διαδικασίας διάγνωση σφαλμάτων διαχείριση παραγωγικής διαδικασίας ψηφιακή καθοδήγηση εργαλειομηχανής

Ιστορική Εξέλιξη η χρήση CAD/CAM ξεκίνησε τη δεκαετία του ΄60 από τις εταιρείες RENAULT, CITROEN, FORD, GM και BOEING 1971: πρώτη εφαρμογή CAD το SKETCHPAD 1988: εμφανίζεται το Pro/Engineer (feature based modeling, parametric modeling) , το πρώτο σύγχρονο σύστημα CAD/CAM Αρχές ΄90: εισαγωγή πυρήνων στερεάς μοντελοποίησης και δημιουργία κάποιων mid-range συστημάτων όπως : SolidWorks, SolidEdge, TopSolid, Inventor κ.α.

Στην οδοντιατρική, οι σημαντικότερες εξελίξεις των συστημάτων CAD/CAM συνέβησαν κατά τη δεκαετία του 1980 Dr. Duret: (1986) κατασκευή στεφανών με οπτική αποτύπωση του παρασκευασμένου δοντιού και κοπή της στεφάνης με χρήση αυτόματων μηχανών κοπής. Αργότερα εισήγαγε το σύστημα “Sophe” Dr. Moermann: δημιούργησε το πραγματικά καινοτόμο σύστημα CEREC, που επέτρεπε την άμεση κατασκευή κεραμικών αποκαταστάσεων Dr. Andersson: σύστημα Procera

Πεδία Εφαρμογής CAD/CAM ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΙΚΟΣ ΤΟΜΕΑΣ: κατασκευές ξύλου, μετάλλου, κατασκευές κτηρίων κ.α. ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ: αεροπορική βιομηχανία, αυτοκινητοβιομηχανία, κατασκευή μηχανών κ.α. ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ: σχεδίαση πλακετών, ηλεκτρονικά κυκλώματα, ηλεκτρολογική σχεδίαση κ.α. ΕΙΔΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ: μεταξύ των οποίων οι εφαρμογές στην οδοντιατρική!

Εφαρμογή στην Οδοντιατρική!!! Η CAD/ CAM τεχνολογία (ρομποτική Οδοντιατρική) σημαίνει Οδοντιατρική μηχανικά και σχεδιαστικά υποστηριζόμενη, αποκλειστικά συνεργαζόμενη με ψηφιακή υπολογιστική τεχνολογία. Με απλά λόγια, μια συσκευή (λογισμικού) σχεδιάζει με τη βοήθεια computer προσθέσεις, ακτινογραφίες, χαμόγελα κλπ και μία δεύτερη συσκευή (τόρνοι) «κόβει» και κατασκευάζει αποκαταστάσεις, νάρθηκες, διαγνωστικά εκμαγεία, κλπ.

κατασκευή ακίνητων προσθετικών αποκαταστάσεων Πιο συγκεκριμένα, η τεχνολογία CAD/CAM χρησιμοποιείται στην Οδοντιατρική για: κατασκευή ακίνητων προσθετικών αποκαταστάσεων (ένθετα – επένθετα – όψεις – στεφάνες – γέφυρες) αντικατάσταση παλιών εμφράξεων αμαλγάματος με παραγωγή εναλλακτικών αποκαταστάσεων από ρητίνη – κεραμικά υάλου - ζιρκονία εμφυτευματικές προσθετικές αποκαταστάσεις: -εμφυτευματικά στηρίγματα -τρισδιάστατοι διαγνωστικοί και χειρουργικοί νάρθηκες με τη μέθοδο της στερεολιθογραφίας-SL -επιεμφυτευματικές αποκαταστάσεις με άριστα αισθητικά αποτελέσματα και μεγάλη αντοχή στη θραύση

Κατασκευή εκμαγείων εργασίας Κατασκευή προσωρινών αποκαταστάσεων Τηλεσκοπικές στεφάνες Σύνδεσμοι ακριβείας Παιδοοδοντιατρική -αλλάζοντας οριστικά τις ανοξείδωτες στεφάνες, σε κάτι πολύ πιο αισθητικά αποδεκτό Ορθοδοντική - σε επιλεγμένες περιπτώσεις, το computer συνεργάζεται με το σύστημα Invasalign, δημιουργώντας έτσι διάφανους λεπτούς νάρθηκες αντικαθιστώντας τελείως τα σιδεράκια

Περιγραφή του οδοντιατρικού συστήματος CAD/CAD Τα συστήματα CAD/CAM αποτελούνται από: 1) τον σαρωτή, για συλλογή των δεδομένων 2) ένα  πρόγραμμα υπολογιστή για σχεδιασμό και δημιουργία τρισδιάστατης απεικόνισης (3D) δοντιών (CAD) 3) το μηχανικό τμήμα που συνδέεται με τον υπολογιστή και κατασκευάζει το σκελετό (CAM)

Είδη οδοντιατρικων CAD/CAM συστηματων: -Ολοκληρωμένη μονάδα (inoffice): Ο κλινικός οδοντίατρος μπορεί να σκανάρει το παρασκευασμένο δόντι, να σχεδιάσει αποκαταστάσεις και να κατασκευάσει μία ολοκληρωμένη αποκατάσταση εντός του ιατρείου σε μία μόνο επίσκεψη -Dental laboratory CAD/CAM: Λαμβάνεται ψηφιακό αποτύπωμα από τον κλινικό οδοντίατρο, οι πληροφορίες μεταφέρονται στο οδοντοτεχνικό εργαστήριο όπου κατασκευάζεται η τελική αποκατάσταση με το μηχάνημα κοπής.

Κατάλογος των CAD / CAM οδοντιατρικών προϊόντων λογισμικού: CEREC : για κατασκευή στεφανών, όψεων, επενθέτων και ενθέτων από κεραμικό υλικό. Delam dental solutions: για σχεδιασμό και κατασκευή ορίων και πλαισίων γεφυρών, συμπεριλαμβανομένων της στεφάνης ολικής κάλυψης, στηρίγματα, οδοντικές μπάρες, ένθετα και επένθετα, γέφυρες και εμφυτεύματα. Renishaw plc: από μια εταιρεία που ξεκίνησε στη βιομηχανική μετρολογία με πατενταρισμένους ανιχνευτές. WorkNC Dental από τη Sescoi: CAD / CAM για την αυτόματη μηχανική κατεργασία των προσθετικών συσκευών, εμφυτευμάτων, γεφυρών Dentca: ο πρωτοπόρος της CAD / CAM τεχνολογίας οδοντοστοιχιών, παράγει υψηλής ποιότητας οδοντοστοιχίες μέσω computer-aided design (CAD), με τη βοήθεια υπολογιστή κατασκευή (CAM), ιδιόκτητο 3D modeling, και επεκτάσιμη 3D τεχνολογία εκτύπωσης. 3Shape Dental System: 3D σαρωτές και λογισμικό για το σχεδιασμό μεγάλης ποικιλίας οδοντιατρικών κατασκευών και βοηθημάτων

Η Διαδικασία Προπαρασκευή - προετοιμασία των δοντιών Εφαρμογή μιας ανακλαστικής σκόνης στο προπαρασκευασμένο δόντι Λήψη ψηφιακής φωτογραφίας, χρησιμοποιώντας ένα ειδικό οπτικό σύστημα ψηφιακής σάρωσης, που καταγράφει τις ακριβείς διαστάσεις του δοντιού κατευθείαν στην οθόνη του υπολογιστή Τρισδιάστατος σχεδιασμός της προσθετικής εργασίας με τη βοήθεια του ψηφιακού λογισμικού (CAD εφαρμογή ). Όταν η σχεδίαση τελειώσει, οι πληροφορίες στέλνονται στη μονάδα κοπής. Επιλογή του κατάλληλου υλικού, κατάλληλου μεγέθους και σχήματος για το συγκεκριμένο δόντι Τοποθέτηση του υλικού αυτού στη μηχανή κοπής, η οποία σε μερικά μόνο λεπτά το μετασχηματίζει στην σχεδιασμένη αποκατάσταση (+ψήσιμο πορσελάνης) Δοκιμή της αποκατάστασης στο στόμα του ασθενούς Συγκόλληση της εργασίας με ειδικά συγκολλητικά συστήματα Γυάλισμα Έλεγχος σύγκλεισης και τελικές προσαρμογές

Μεταφορά Δεδομένων Όταν ένα αντικείμενο σχεδιάζεται σε ένα σύστημα CAD θα πρέπει να μεταφέρουμε τη γεωμετρία του στο CAM προκειμένου να σχεδιάσουμε τη διαδικασία παραγωγής του Προκειμένου να αντιμετωπιστεί το πρόβλημα της μεταφοράς αρχείων αναπτύχθηκαν ουδέτερες μορφές αρχείων οι οποίες είναι συμβατές από τα διάφορα συστήματα. Το αρχείο ουδέτερης μορφής που αναπτύχθηκε ήταν το IGES, ενώ σήμερα μια ποιο εξελιγμένη και αξιόπιστη μορφή ουδέτερου αρχείου είναι ο τύπος STEP. Η φιλοσοφία λειτουργίας των ουδέτερων αρχείων είναι να μετατρέπουν τη γεωμετρία του αντικειμένου σε μια συγκεκριμένη δομημένη κωδικοποίηση η οποία είναι συμβατή και αναγνωρίσιμη από το άλλο λογισμικό. Συνήθως πρόκειται για κωδικοποίηση CNC (Computer Numerical Control). Ο υπολογιστής μετατρέπει το σχέδιο που παράγεται από το CAD σε νούμερα, τα οποία λαμβάνονται από το CAM σαν συντεταγμένες που καθοδηγούν την κίνηση του κοπτικού μηχανήματος.

Ποια είναι η απαιτούμενη τεχνική ακρίβεια; Ποια είναι η απαιτούμενη τεχνική ακρίβεια; Για οδοντικές αποκαταστάσεις, απαιτείται μία ακρίβεια 50 μ. Η διπλάσια ανάλυση (25 μ) θα ήταν ακόμη καλύτερη. Μία μέση επιφάνεια γομφίου 2κ.εκ., για παράδειγμα, θα απαιτούσε 320.000 σημεία μετρήσεων. Ο ιδανικός αριθμός εξαρτάται τότε από την επεξεργασία των δεδομένων. Με το συνδυασμό αρκετών σαρώσεων, αυτοί οι αριθμοί μπορεί να αυξηθούν σημαντικά. Το λογισμικό μπορεί να υπολογίσει στη συνέχεια τη βέλτιστη κατανομή των σημείων μέτρησης, βελτιώνοντας έτσι ακόμη περισσότερο το αποτέλεσμα.

Πλεονεκτήματα μείωση του χρόνου θεραπείας - η αποκατάσταση μπορεί να κατασκευαστεί στην ίδια συνεδρία με τις οδοντικές παρασκευές (μέθοδος στο ιατρείο) το τρόχισμα είναι πολύ συντηρητικό και έτσι σώζεται περισσότερος υγιής ιστός του δοντιού δεν χρειάζονται αποτυπώματα - η λήψη των οποίων συχνά είναι δυσάρεστη εμπειρία για τον ασθενή, πχ. τάση προς έμετο το ψηφιακό αποτύπωμα εξασφαλίζει υψηλό βαθμό ακρίβειας μετρήσεων => πιο ακριβή τοποθέτηση της γνάθου και μία ανώτερη ανάλυση της σύγκλεισης σε σχέση με τη συμβατική διαδικασία στο γύψινο εκμαγείο

Δεν χρησιμοποιούνται προσωρινές αποκαταστάσεις => η μεταβατική περίοδος δυσανεξίας και κακής αισθητικής αποτελεί παρελθόν Επιτρέπει τη χρήση υλικών που δεν μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν με τις συμβατικές μεθόδους τεχνικής επεξεργασίας (π.χ. οξείδιο του Ζιρκονίου ZrO2) Ακρίβεια εφαρμογής Απόλυτη βιοσυμβατότητα Πολύ πιο συμπαγής δομή υλικού, χωρίς πόρους ή ρωγμές Πιο ανθεκτικές αποκαταστάσεις - Αντοχή στην κάμψη (>1200Mpa) Υγιής εμφάνιση ούλων Υψηλή Αισθητική Μείωση της πιθανότητας λάθους κατά τα στάδια κατασκευής

Μειονεκτήματα Ανάγκη αγοράς ειδικού εξοπλισμού και εκπαίδευσης στη χρήση του Υψηλό κόστος επένδυσης και συντήρησης Πιθανότητα υψηλότερου κόστος τελικής αποκατάστασης για τον ασθενή (Αυτό δεν ισχύει απαραίτητα! Μπορεί και να μειωθεί το κόστος!) Μεγάλη πιθανότητα αντικατάστασης/αναβάθμισης του υπάρχοντος λογισμικού CAD

ΤΕΛΟΣ… ΕΥΧΑΡΙΣΤΟΥΜΕ!!