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编号:12826184
CEREC椅旁CAD/CAM诊室技术25年的研究进展
http://www.100md.com 2012年2月1日 国际口腔医学杂志 2012年第1期
     [摘要]25年来,椅旁计算机辅助设计和计算机辅助制作(CAD/CAM)技术在口腔诊室中的应用不断发展,口腔材料的改进也加速了CAD/CAM技术的革新,这些使得口腔医生几乎能迅速、精确地为每位患者提供高品质、高美观的修复体。基于CAD/CAM技术在口腔科应用的不断增加,制造商对CEREC系统的硬件、软件和材料进行了大量改进,口腔医生可以在诊室内不受工艺流程的干扰制作出技工室水平的修复体。本文就CEREC椅旁CAD/CAM系统支持材料及AC系统创新发展作一综述。

    [关键词]计算机辅助设计和计算机辅助制作;工艺流程;陶瓷;二矽酸锂

    [中图分类号]R 783.2[文献标志码]A[doi]10.3969/j.issn.1673-5749.2012.01.034

    Research progress on chair-side CAD/CAM in-office technology about CEREC during 25 yearsWang Linhu, Guo Jiaping.(Dept. of Stomatology, Wuhan General Hospital of Guangzhou Command, Wuhan 430070, China)

    [Abstract]The in-office application of computer-aided design/computer-aided manufacturing(CAD/CAM)has evolved continually during 25 years, and material enhancements made in conjunction with this evolution have improved the speed and precision with which dentists can place high-quality, esthetic restorations for almost every dental application. On the basis of the growth of CAD/CAM, the manufacturer has made substantial improvements to all aspects of the CEREC system, including hardware, software and materials. Dentists can create laboratorygrade restorations in their offices with little disturbance to work-flow patterns for most dental practices. Here the authors present an overview of the chair-side CAD/CAM system and available materials.

    [Key words]computer-aided design/computer-aided manufacturing;work flow;ceramics;lithium disilicate

    国内市场应用的牙科计算机辅助设计和计算机辅助制作(computer-aided design/computer-aided manufacturing,CAD/CAM)系统较多,较常见的有Cercon、Lava、Procera和Everest等系统;但是,这些牙科CAD/CAM系统主要集中在技工室[1],诊室中椅旁CAD/CAM系统仅有CEREC系统和E4D两种系统。CEREC系统创始于1985年,其首次引入了椅旁CAD/CAM的概念。CEREC系统共经历了CEREC 1、CEREC 2、CEREC 3、CEREC in-Lab和CEREC AC的不断更新与发展。其中,CEREC in-Lab是CEREC系统的技工室设备,其余为椅旁CAD/CAM系统,CEREC AC系统为德国西诺德2009年的最新椅旁创新产品。另一种椅旁CAD/CAM系统———E4D牙医系统于2008年推出。CEREC AC和E4D牙医系统几乎能够制作所有的单颗陶瓷或复合树脂的修复体,促进了诊室中CAD/CAM技术的发展。因为西诺德公司是这项技术的鼻祖,而且几乎全球的CAD/CAM系统的临床应用都与CEREC AC系统相关,所以本文对椅旁CAD/CAM材料及最新系统CEREC AC的创新进行综述。

    1椅旁可切削材料

    用于CAD/CAM系统的可切削材料的研究进展相当缓慢,最早使用的是含有高强度填料的预成复合树脂和牙科烤瓷。诊室CAD/CAM系统因患者一次就诊就要在椅旁完成修复,所以要求所用材料切割效率高、美观性好、强度高且容易打磨抛光,因此,使用的材料主要包括长石质陶瓷、玻璃陶瓷和高性能聚合物等。

    1.1长石质陶瓷

    CEREC 1是CEREC系统的第1代系统,最初所用的陶瓷材料Vitablocs MarkⅠ是一种细小颗粒的长石质陶瓷,可以先压缩成一预成块然后再研磨成修复体。1987年,Vitablocs MarkⅡ取代了Vitablocs MarkⅠ,直到现在其仍在使用。毋庸置疑,Vitablocs MarkⅡ具有最长的临床使用记录[2]。Vitablocs MarkⅡ是一种细粒度、高玻璃体的长石质陶瓷,该材料抛光后的强度约为130 MPa,在上釉后强度可以达到160 MPa或者更高。2007年,西诺德公司推出了CEREC瓷块,其类似于Vitablocs MarkⅡ,但用不同的明暗度命名。

    1.2玻璃陶瓷

    技工室所用的IPS Empress压铸材料是通过粘接结合的方法固定于牙齿上的,其是椅旁材料ProCAD的主要成分,含有40%的渗透白榴石玻璃。通过对其加工和制造过程的改进,ProCAD具有了更高的强度和美观度。这种新材料即为IPS Empress ProCAD,其性能在众多文献里得到了证实[3]。Empress CAD是Ivoclar Vivadent公司专为CEREC 3D设计的人工釉质瓷材,瓷块在材质上已经超过了15年的临床验证,是最接近天然牙质的材料。2003年,3M公司又推出了含有30%白榴石瓷块成分的Paradigm C(“C”意味着是陶瓷制品)。2006年,Ivoclar Vivadent公司推出了一种兼具铸造性和美观性的二矽酸锂陶瓷材料———IPS e.max CAD,该瓷块经烤瓷炉烧结后其强度可以提升到360 MPa以上。

    1.3高性能聚合物

    3M公司推出了一种新材料Paradigm MZ100。Paradigm MZ100是一种将含有85%~90%高填料的超细二氧化硅陶瓷颗粒嵌入在双酚A-甲基丙烯酸缩水甘油酯树脂基质中制作而成的材料。该材料是陶瓷材料的替代品,是一种复合材料,具有致密、均匀、自由的聚合收缩,而且具有能在研磨机上自动成型的优点。除了Paradigm MZ100复合材料外,其他所有材料可以染色或上釉。从外观和性能方面来说,最后的完成方法是相同的,口腔医生可以根据患者的不同审美要求选择最合适的材料[4]。

    2CEREC AC系统

    CEREC AC系统成功地制作修复体是每个临床过程共同作用的结果,包括病例的选择、材料的准备、口腔环境控制、正确应用CAD/CAM系统、图像的采集与分析、修复体的美学集成和完成以及粘接固定[5]。总的说来,CEREC AC系统大致分为取像系统、CAD系统、CAM系统3个方面。

    2.1取像系统

    CEREC AC系统包括一种新型摄像头,能自动检测正确的曝光,因此,口腔医生不需要按照相钮或操作脚踏开关,系统会自动捕捉清晰图像后释放快门。扫描牙齿的扩展焦距为14 mm,这允许摄像头可根据需要停留在牙齿上,同时对牙尖和牙齿的边缘进行成像。此功能可将必要的信息保存在一个图像中,而非多个图像中,从而保证了最佳的光学影像。

    CEREC AC系统采用蓝光替代了初期使用的红外光。CEREC AC蓝光成像系统使口腔医生能够制作更高分辨率的虚拟模型,并且更接近于技工室成像水平[6]。采用同一或相似的材料,CEREC AC系统制作出的修复体在适合性与边缘精确度上与技工室水平相当。西诺德公司正采用一种反光膜粉末来优化蓝光的成像水平。这种粉末可迅速应用且很轻,可轻松地用水冲洗干净,几乎对治疗区无污染。CEREC短波蓝光图像非常精确,不仅适用于单冠,也适用于多张图像采集及多个单位桥的制作。

    2.2CAD系统

    CEREC AC系统一旦获得修复区图像,口腔医生可以向近中或远中移动相机以获取相邻牙齿的图像以构建虚拟模型。通过5颗或更少的牙齿图像可以在不到20 s的时间内构建一个5齿象限模型。由于软件的升级,全牙列图像可以在60~90 s内获得,对牙也只需数秒钟获得,无法使用的信息计算机将自动舍弃[7]。口腔医生可根据不同患者的需要,在5~7 min内通过生物再造构建牙齿模型[7-9]。

    生物再造能自动地确认现存的结构,并且能以患者不同的牙齿形态为基础重建咬合面,真正作到了“量牙定齿”。

    CEREC AC系统以两种方式与对牙相关联。一种是采用咬合记录的反向成像技术来制作虚拟模型,这样就不需要对牙的扫描图像。另一种是分别扫描上下两个对牙列,然后获取对应弓的闭口正中位图像。将取像镜头平行于闭合牙列的颊面,一个或两个颊面的图像就能用软件将患者的闭合正中位咬合关系精确地关联,成为上颌骨和下颌骨的虚拟模型,这样确保了修复体能够与患者的咬合关系相适应。CEREC AC软件具有的“镜像复制”功能,是一种复制、粘贴功能,能够在咬合垂直面复制预备体处理前图像或蜡型。“复制”也可以复制对侧同名牙齿,通过反光镜的原理创建对称的镜像图像。

    2.3CAM系统

    CEREC研磨单元包括紧凑型CEREC 3和高端CEREC MC XL。CEREC 3简洁、实用,价格低,但只能用于单颗义齿修复。CEREC MC XL具有精确、快速、低噪及友好用户界面特性,适用于部分或者桥体制作。一旦口腔医生选择好了与患者牙列匹配的瓷块,就可以开始使用MC XL机床进行研磨,并且在5 min内完成全冠轮廓的制备[10]。这种使用水溶性润滑剂的机床在连续水冷喷雾下,以间断接触程序来打磨出修复体的最终形状,而且对陶瓷块修复体的破坏最小。3轴打磨之后,口腔医生可以使用两个64μm粒度的车针(一个是圆锥状,另一个是平头状)来最后精修修复体。在打磨研磨完成后,口腔医生既可检测其适合性并使用表面处理技术,打磨出陶瓷表面的光泽度,还可以使用橡胶和车轮,以消除其瑕疵,然后用浸渍金刚石粉的硬毛刷制作出“湿润外观”表面。

    另外,口腔医生可以在12 min甚至更短的时间内进行染色和上釉,这项工作需要慎重。如果患者的牙齿存在斑点、裂线或者多层色,口腔医生可以采用单色块替代复合多色块,通过染色上釉制作出与患者年龄相似的修复体。通过培训,辅助人员可完成大多数修复体的精加工。一旦修复体制作完成后,口腔医生可以采用如从全酸蚀到自酸蚀技术一系列的粘接方法将修复体固定。正确上釉应当不会影响修复体的咬合。椅旁制作改变了原有的修复体工艺流程,缩短了修复体制作时间。

    3新型可切削材料

    常用的长石质陶瓷、玻璃陶瓷、高性能聚合物可以满足椅旁修复的各种适应证,它们的生物相容性、临床持久性能更好地保护了健康牙体组织。新型椅旁可切削材料能更好地解决患者对修复体的美观和功能需求。IPS Empress CAD复合瓷块具有IPS Empress CAD单色瓷块的所有特性,但是其具有多种牙齿的颜色。IPS Empress CAD复合瓷块按照色相和明度分级,可模仿多种天然牙齿的颜色,不需要进行外表面染色。口腔医生如果需要进行全冠修复,即可选择合适的IPS Empress CAD复合瓷块以满足特定的临床需要。因其具有内部色彩梯度,所以无需染色,通过抛光即可实现表面光泽度,而不需要上釉。在有与患者牙列色度一致颜色的瓷块,并且没有金属核和桩潜在影响修复明度存在的情况下,IPS Empress CAD复合瓷块是一种合适的选择。

    虽然IPS Empress CAD瓷块和IPS Empress CAD复合瓷块可以满足大多数临床案例的美学和功能需要,但仍然在有些情况下,患者不仅要求修复体的美观度,同时也要求其强度,特别是磨牙区的修复体。陶瓷材料所包含的玻璃成分越少,其弯曲度就越大。如氧化锆和氧化铝等高强度陶瓷块一般无法满足“美观度”,因为密度、晶体结构以及不含有玻璃成分的特点,使其不具有高透明度,无法满足患者的审美要求。这些材料一般无法使用酸蚀处理粘接,而是以水门汀粘接。IPS e.max CAD材料含有足够的玻璃成分,具有良好的透明度并且能够通过酸蚀处理进行粘接;相反,因为其较IPS Empress CAD瓷块的玻璃含量少,所以IPS e.max CAD材料具有更高的弯曲强度,适用于一般情况下的粘接需要。最后,IPS e.max CAD材料还可以用于制作半透明的复制品,以满足更大的临床需要。

    与使用所有的玻璃渗透材料一样,口腔医生必须遵循正确的备牙原则,即使IPS e.max CAD材料较其他的椅旁修复材料具备更高的弯曲强度,牙齿的磨削量若没有达到最低标准,这种强度也会大打折扣。在全冠修复的备牙程序完成之后,口腔医生可以根据Vita色相在3种透明度中选择瓷块。IPS e.max CAD材料是未结晶的、中等强度的硅酸锂晶体,在蓝色状态下,具有最高的打磨性能和材料性能,最初的瓷块都是蓝色的,与最后的色度选择无关;因此,其最终强度和色泽是在材料完全结晶后形成的,染色和上秞可以与结晶过程同时进行。在这个过程中,口腔医生能够对经过表面研磨后的修复体进行精确染色,然后上釉,这样就不会影响染色剂的定位了。与IPS Empress CAD材料12 min的上釉时间相比较,IPS e.max CAD的结晶和上釉时间为19 min,稍微增加了椅旁全瓷修复的时间,但却高效地合并了技工室中的美学修正环节。

    IPS e.max CAD材料具有高强度、高弯曲度的美学特性,并且有2种处理方法来粘接,可以应用于诊室中的种植修复和贴面修复或其他需要兼顾强度和美观度的情况。经Fasbinder等[11]的研究证实:IPS e.max CAD材料的强度较二氧化锆全冠和陶瓷熔附金属全冠更高。

    4结束语

    制作一个椅旁CAD/CAM修复体需要从轮廓设计、咬合关系和粘接技术等方面来控制修复的全过程[12]。随着具有蓝光摄像系统的CEREC AC系统及其支持材料的不断革新和改进,口腔医生能在诊室椅旁迅速制作出性能可靠、可预测的美观修复体。

    5参考文献

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