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口腔CAD/CAM系統的發展

計算機輔助設計和制作技術最早是應用于工業自動化的高科技技術,經過口腔醫師和科技人員的長期研究,CAD/CAM系統得以迅速發展,形成商品化,并應用于臨床。20世紀70年代主要停留在理論研究上,1973年法國牙醫師Duret首次發表了CAD/CAM在口腔應用的論文。此后,研究范圍逐漸擴大,研究人員也逐漸增多,1983年,第一臺用CAD/CAM技術制作修復體的樣機在法國問世。1985年Duret采用CAD/CAM技術制作修復體的樣機在法國問世。1985年Duret采用CAD/CAM修復制作系統展示制作了一個后牙全冠修復體。

迄今為止,全球已有超過10余種口腔CAD/CAM系統,下面介紹幾種有代表性的系統。

(1)Duret系統(法國系統):該系統是由Duret領銜的研究小組研制的,主要原理是利用電子光學方法取得牙制作備體的光學印模-數字化-輸入計算機-制備體三維立體圖像-設計修復體-制作修復體。該系統最由法國Sopha Bioconcept公司開發完善,又稱Sopha Duret系統。其頜面設計采用根據對頜牙情況,在正中頜位建立頜面尖窩關系??梢约庸ぬ沾刹牧虾外伜辖?。

(2)Cerec系統(瑞士系統):Cerec(chariside economical restoration of esthetic ceramics)是“美學陶瓷的椅旁修復”的簡稱,該系統由牙醫師Mormann和工程師Brandetini共同設計和研制完成,1986年首次在瑞士蘇黎士展出,系統由三維口內攝像機、顯示器、鍵盤、軌跡球、切削車床和圖像處理、加工軟件等部分組成,主要用于加工陶瓷。

1994年CEREC2型則具有更快的微處理器和更高更高分辨率的攝像頭,研磨系統增加了研磨車針,之后由于軟件的發展,使CEREC2可以制作全瓷基底冠和頜面形態完整的全瓷冠。

2000年誕生的CEREC3基于windows平臺,研磨系統與可移動系統的圖像采集系統各自獨立工作,可以制作嵌體、高嵌體、全冠、部分冠和貼面。但此時軟件只能展現修復體的平面效果,不能整體觀察修復體。Sirona公司2002年推出CEREC inLab是針對口腔科技工作室所設計,采用間接方法制作修復體,不使用口內照相設備。數控加工單元完成石膏模型三維測量取像和圓錐形車針。磨切獲得的修復體根據情況往往還需要在技工室進一步加工。如以Vita Mark? II等預成瓷塊為坯體制作的修復體由于顏色均一,需進行個性化處理,可進行不同顏色的染色、上釉;而使用Vita-Ceram系列預成陶瓷坯體制作的全瓷冠、橋底冠或支架,需經玻璃滲透、表面飾瓷、上釉等工序才可以完成修復體。

2003年推出的CEREC 3D解決了以前機型的許多問題,在設計修復體時引入了多維視角、高度直觀界面,用戶可以沖三維角度觀察和評估所設計的修復體,并借助虛擬工具對計算機屏幕上顯示的對象進行編輯、修改。CEREC 3D 系統除在全瓷嵌體、貼面、全冠的制作功能上進一步強化以外,隨著新的3D設計軟件如FrameWork的加入以及新材料如二氧化鋯陶瓷的應用,實現了全瓷固定橋的制作。

Cerec系統是目前發展最為完善的口腔CAD/CAM系統之一,目前全球估計有近2000臺Cerec系統應用與臨床,臨床資料顯示,Cerec系統制作的全瓷修復體具有較高的成功率,修復效果良好。

(3)Cerec系統:Celay系統是由一個接觸式數字儀和一個微型銑床組成,其工作原理類似于配鑰匙,本質上并不是完全意義上的CAD/CAM系統,數字化儀“讀”取在口內或代型上制作的樹脂嵌體、冠的表面形態,將形態狀信息直接傳遞到銑床上進行復制加工,故又稱“復制磨切系統”。

Celay系統由瑞士蘇黎世大學研制,Mikroma公司生產。20世紀90年代蘇黎世大學與Vita公司合作,將Celay系統與In-Ceram技術相結合,推出了Celay/In-Ceram全瓷修復系統,采用Celay系統加工預燒結多孔氧化鋁瓷塊,然后再采用滲透陶瓷技術。次方法不僅不需要進行長時間的氧化鋁底層燒結(一般需10小時左右),而且還將玻璃滲透的時間由4小時左右縮短為40~50分鐘左右。與常規滲透陶瓷技術相比,此法可在一天內制作出滲透陶瓷修復體。目前Celay/In-Ceram全瓷修復系統不僅包括Celay/In-Ceram Alumina、Celay/In-Ceram spinell,還包括Celay/In-Ceram Zirconia,可分別用于前后牙單冠和固定橋的制作。

(4)卡瓦珠穆朗瑪峰(Kavo Everest)CAD/CAM系統:Kavo Everest 系統是2003年由德國的卡瓦公司推出的一套口腔技工室CAD/CAM系統,由掃描儀、計算機輔助設計系統、數控車床、燒結系統、專用材料和配套的專業技工臺構成。該系統是集數據采集、設計、制作于一體的較成熟的CAD/CAM系統,可用于制作瓷嵌體、高嵌體、貼面、全瓷冠和全瓷核冠底層的制作,可以制作最長45mm的全瓷固定橋支架。

(5)Procera AllCeram系統:Procera AllCeram系統由Andersson和Oden設計,瑞典Nobel Biocare AB和AB Sandivk Hard Materials 公司共同研制開發,1987年在瑞士首次展出。該系統由CAD/CAM兩部分組成。CAD部分包括Procera精密加工機與工業成型技術,可根據數據進行精確加工。

一般牙體預備后,取模,制作活動代型,使用Procera掃描儀掃描代型,獲取三維數據,在計算機內生成三維數字化代型,再根據實際所需厚度,設計全瓷底冠。將設計完成的數字化代型與底冠數據,通過互聯網傳送到Procera工作站。工作站的Procera CAM根據傳來的數據精確的將放大后的數字化代型轉換為機制代型,然后用工業上的干壓成型技術一很高的壓力將純度高達99.9%以上的Procera CAM氧化鋁瓷細粉壓在機制代型表面,形成氧化鋁底冠坯體。底冠坯體從代型上取下后在1550℃高溫下致密燒結,燒結完成后的氧化鋁底冠呈半透明象牙色,強度高達600MPa以上,具有良好的適合性。在工作站完成后在郵寄回技工加工中心,堆塑飾面瓷,完成修復體。

(6)澤康(Cercon)系統:2002年,Cercon smart ceramics氧化鋯陶瓷推出,撓曲強度大于1300MPa。氧化鋯全瓷材料是目前口腔陶瓷中抗彎強度最高的陶瓷材料,逐漸廣泛的應用于全瓷橋的修復。該系統為Degussa公司推出的專門切削氧化鋯陶瓷的CAM系統。預燒結瓷塊有12mm、30mm、38mm、47mm的不同長度規格,最長可以做到6個單位的橋體,其平均線收縮率為29%,預燒結的瓷塊非常酥松,被稱作粉筆樣(chalk-hard),切削完成后還需要手工進行修整。燒結的溫度在1350℃,大約6小時。其飾面瓷是專門研制的材料(Cercon ceram),與氧化鋯支架的熱膨脹系數想匹配。

(7)LAVA系統 LAVA全瓷修復系統是由3M ESPE公司設計開發的CAD/CAM系統,于2003年推出,主要用于二氧化鋯全瓷冠橋底冠和支架的制作,其基本結構、原理、功能與Kavo Everest Cercon相似。系統由高精度掃描儀、CAD設計軟件,研磨切削系統和燒結爐等構成。

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