Wpływ systemów CAD/CAM na precyzję wykonania odbudów pełnoceramicznych

Z chwilą wzrostu wymagań estetycznych przeprowadzono wiele badań nad tlenkiem cyrkonu, będącym obecnie najbardziej reprezentatywnym materiałem do wykonywania odbudów pełnoceramicznych i cechującaym się zarówno dobrą estetyką, jak i dużą wytrzymałością, porównywalną z wytrzymałością koron metalowo-ceramicznych [1-8]. Polikrystaliczny tlenek cyrkonu stabilizowany tlenkiem itru dostarczany jest w postaci bloczków, by zachować maksymalną wytrzymałość [6, 7]. Wcześniejsze metody kształtowania odbudów, obejmujące wykonywanie modelu gipsowego, modelowanie korony z wosku i odlewanie, zostały zastąpione przez proces mechanicznego szlifowania bloczka do uzyskania pożądanego kształtu. W ciągu ostatnich 20 lat rozwijano systemy komputerowo wspomaganego projektowania i wytwarzania odbudów protetycznych (CAD/CAM), doprowadzając do perfekcji metodykę gromadzenia danych, kompleksowe projektowanie odbudów i urządzenia służące do obróbki [9].

Jednym z najważniejszych elementów oceny stałej odbudowy protetycznej jest dokładność brzeżna. Każdy etap odbudowy protetycznej, od jej przygotowania do zacementowania, wpływa na dopasowanie brzeżne [10]. W przeciwieństwie do tradycyjnych metod analogowych system CAD/CAM potrzebuje tylko precyzji samego systemu przy konwersji pozyskanych danych w postać cyfrową i kalibracji scyfryzowanych danych do materiałów używanych w CAM. Dlatego też przy klinicznym zastosowaniu systemów CAD/CAM do projektowania i wykonywania odbudów istotna jest znajomość różnic pomiędzy poszczególnymi systemami oraz orientacja w precyzji wykonywanych koron.

W publikowanej pracy oceniano dopasowanie brzeżne koron z tlenku cyrkonu, wykonywanych za pomocą powszechnie używanych systemów CAD/CAM: Lava (3M ESPE, Niemcy), Cercon (DeguDent, Niemcy) i Cerec (Sirona Dental Systems GmbH, Niemcy), porównując je z klasyczną koroną metalowo-ceramiczną na podbudowie ze złota, jedną z najdłużej znanych form odbudowy protetycznej.

Materiał i metoda

Jako ząb filarowy wykorzystano model lewego pierwszego przedtrzonowca szczęki (#24) (Columbia Dentoform Corp., USA). Powierzchnię zgryzową zredukowano o 2 mm, a ściany boczne o 1,0-1,4 mm. Ostateczny kąt zbieżności filaru wynosił około 8-10° zarówno po stronie mezjalno-dystalnej, jak i policzkowo-językowej. Preparację zakończono stopniem typu chamfer szerokości 1 mm na całym obwodzie szyjki (fot. 1). Po preparacji filaru ząb z żywicy odciśnięto w gipsie i wykonano wycisk z mas silikonowych typu putty i light body (Exafine, GC Co., Tokio, Japonia). Na podstawie wycisku silikonowego wyprodukowano 40 oryginalnych modeli żywicznych (Exakto Forma, Bredent, Niemcy). Wykorzystano je następnie do pomiarów szczelności brzeżnej po zacementowaniu na nich ostatecznych odbudów. Modele podzielono na 4 grupy po 10 sztuk, przypisując każdej określoną metodę fabrykacji korony; korony w systemach Lava, Cercon, Cerec wytwarzano według zaleceń producentów, a służące jako kontrola korony MCG – konwencjonalną metodą odlewania. Przestrzeń dla cementu we wszystkich modelach określono na 60 µm.

Modele robocze dla koron MCG, Lava i Cercon sporządzono z wysokiej jakości modelowego gipsu dentystycznego (GC Fujirock EP, GC Europe N.V., Belgia) po wykonaniu wycisków na podstawie oryginalnych modeli z żywicy za pomocą mas silikonowych typu putty i light body (Exafine, GC Co., Tokio, Japonia). Dla koron Cerec wykonano wirtualne modele metodą bezpośredniego skanowania.

Dla koron MCG wykonano modele woskowe metodą konwencjonalną przy użyciu wysokiej jakości modelowego gipsu dentystycznego. Gips pokryto 3-krotnie lakierem dystansowym (Pico-Fit Die Spacer Varnish srebrny, Renfert USA). Biorąc pod uwagę fakt, że wg danych technicznych producenta jedna warstwa lakieru dystansowego ma 14-20 µm, przestrzeń dla cementu mogła wynosić w przybliżeniu 42-60 µm. Czapeczkę ze złota (Bio Herador SG, Heraeus, Niemcy) wykonano poprzez konwencjonalne odlewanie, a następnie oblicowano porcelaną.

Dla koron Lava gipsowe modele zeskanowano skanerem (Lava Scan Scanner) i zaprojektowano czapeczki cyrkonowe w systemie CAD (Lava CAD), planując przestrzeń dla cementu na 60 µm. Czapeczki wyprodukowano poprzez frezowanie bloczków z tlenku cyrkonu (Lava zirconia blocks) w systemie CAM (Lava Form Milling Unit), ustawiając grubość na 0,5 mm. Korony po spiekaniu wykończono przez licowanie porcelaną (Lava Ceram).

Przy produkcji koron Cercon modele robocze zeskanowano skanerem (Cercon EYE), a podbudowy cyrkonowe zaprojektowano za pomocą oprogramowania CAD (Cercon ART). Bloczki z tlenku cyrkonu (Cercon zirconia blocks) wyfrezowano z pomocą systemu CAM (Cercon BRAIN), wykonując podbudowy grubości 0,5 mm. Wyfrezowane podbudowy poddano spiekaniu i licowaniu ceramiką napalaną (IPS e.max Ceram, Ivoclar Vivadent AG, Liechtenstein), uzyskując ostateczne korony.

Przy produkcji koron Cerec oryginalne modele żywiczne bezpośrednio zeskanowano (CEREC Bluecam), by wykonać modele wirtualne, po czym zaprojektowano ostateczne korony za pomocą oprogramowania CAD (CEREC 3D). Bloczki z tlenku cyrkonu (IPS e.max ZirCAD, Ivoclar Vivadent AG, Liechtenstein) wyfrezowano z użyciem systemu CAM (CEREC in Lab MC XL milling machine) i spiekano bez licowania. Używane procedury, narzędzia i materiały podsumowano na rys. 1.

Korony MCG, Lava, Cercon i Cerec zacementowano na odpowiednich modelach z żywicy przy użyciu cementu żywicznego (RelyX Unicem Clicker, 3M ESPE, Niemcy). Podczas wiązania cementu aplikowano obciążenie 50 N poprzez nacisk palca osoby uprzednio przeszkolonej w kalibracji obciążenia na wadze laboratoryjnej. Nadmiar cementu usuwano kuleczkami z waty. Dopasowanie brzeżne każdej próbki oceniano w mikroskopie stereoskopowym (Nikon DS.-Fi 1, Nikon, Japonia) w powiększeniu 75x. Szczelinę brzeżną zdefiniowano jako odległość od szczytu brzegu zęba do punktu przecięcia brzegu odbudowy z linią prostopadłą do linii stycznej do brzegu zęba w punkcie szczytowym brzegu zęba. Dla każdej korony zmierzono szerokość szczeliny na powierzchniach: wargowej, językowej, mezjalnej i dystalnej, wyliczając średnią z tych czterech pomiarów.

W każdej z grup wyliczono średnią szerokość szczeliny brzeżnej i odchylenie standardowe (SD). Dla oceny statystycznie znamiennych różnic na poziomie p = 0,05 wykorzystano jednokierunkową analizę ANOVA i test post hoc Duncana.

Wyniki

Średnie wartości i SD szczelin brzeżnych dla koron MCG, Lava, Cercon i Cerec wynosiły odpowiednio 70,5 (34,4) µm, 87,2 (22,8) µm, 58,5 (17,6) µm i 72,3 (30,8) µm. Statystykę opisową każdej grupy, w tym średnią, SD, wartości minimalne i maksymalne, przedstawiono w tabeli 1. Jednokierunkowa analiza ANOVA i test post hoc Duncana wykazały brak znamiennych różnic w dopasowaniu brzeżnym poszczególnych grup, oprócz tego, że korony Cercon miały znamiennie mniejsze szczeliny brzeżne niż korony Lava (p < 0,001).

Dyskusja

Do oceny akceptowalnych klinicznie wartości dopasowania brzeżnego odbudów stosuje się wiele różnych kryteriów [11-15]. Wg specyfikacji ADA nr 8 szerokość szczeliny brzeżnej powinna wynosić 25-40 µm, a Ostlund stwierdził, że wartość ta nie powinna przekroczyć 50 µm [11]. Niestety, wartości te wydają się być bardzo trudne do uzyskania w praktyce klinicznej. Christensen podał, że maksymalna akceptowana przez stomatologów szerokość szczeliny brzeżnej w przypadku odbudów typu inlay ze złota, oceniana za pomocą wzroku, sondy oraz radiologicznie, wynosiła 119 µm dla powierzchni proksymalnej i w przybliżeniu 39 µm dla powierzchni zgryzowej [12]. McLean i von Fraunhofer, obserwując 1000 odbudów przez ponad 5 lat, stwierdzili, że szczelina brzeżna około 100 µm nie powoduje żadnych problemów klinicznych, zatem dopuszczalna klinicznie jej szerokość powinna wynosić maksymalnie 120 µm [13]. W innej pracy podano, że dopuszczalna klinicznie jest szczelina brzeżna do 100 µm, a w jeszcze innej poszerzono tę wartość do 200 µm [14, 15].

Wyznaczenie standardu klinicznie akceptowalnej szerokości szczeliny brzeżnej nadal budzi kontrowersje, jednak większość autorów zgadza się, że powinna ona być mniejsza niż 200 µm
[16-23].

Wartości pomiarów wykonanych w ramach naszego badania mieściły się w zakresie dopuszczalnej normy dla wszystkich grup. Większość obecnie używanych systemów CAD/CAM pozwalała na uzyskanie odpowiedniego dopasowania brzeżnego, wykazując szerokość szczeliny brzeżnej poniżej 200 µm. Bindl i Mörmann, porównując dopasowanie brzeżne koron pełnoceramicznych wykonanych w systemach CAD/CAM Cerec inLab, DC, Decim i Procera, koron infiltrowanych szkłem na podbudowie z tlenku glinu In-Ceram Zirconia i koron porcelanowych tłoczonych na gorąco Empress 2, nie stwierdzili znamiennej różnicy w dopasowaniu brzeżnym, uzyskując we wszystkich szerokość szczeliny w zakresie 20-70 µm [24]. Autorzy badający dopasowanie brzeżne czteropunktowych mostów wykonanych w czterech systemach CAD/CAM (Cercon, Cerec inLab, Digident, Everest) stwierdzili, że zakres szerokości szczelin brzeżnych wynosił od 57,9 µm do 206,3 µm [25].

W jeszcze innej pracy, gdzie badano dopasowanie brzeżne mostów 3-punktowych wykonanych w systemach Cerec inLab, Digident i Lava, wartość ta wynosiła od 77 µm do 92 µm [26]. Wyniki były podobne do uzyskanych w publikowanym badaniu, choć występowały pewne wymierne różnice w zakresie warunków doświadczalnych, jak rodzaj odbudowanych zębów (przednie lub tylne), rodzaj odbudowy (jeden lub kilka zębów) i procedura wytwarzania odbudowy.

Korony Cercon na przedtrzonowcach wykazały znamiennie lepszy poziom dopasowania brzeżnego od koron Lava. Jednak tych danych statystycznych nie można było zinterpretować jako wyższości jednego systemu nad innym pod względem precyzji, ponieważ równocześnie nie było żadnych znamiennych różnic pomiędzy koronami Cercon a kontrolnymi (MCG), jak też między koronami Lava a kontrolnymi. Być może da się to wyjaśnić różnicą w zakresie technik licowania, a nie dokładności projektowania w systemach CAD/CAM. Kilka wcześniejszych publikacji donosiło, że występują różnice w zakresie dokładności pomiędzy odbudowami z i bez licowania porcelaną, i że metoda licowania ma znaczący wpływ na precyzję odbudów [27, 28].

W publikowanym badaniu nie traktowano systemu CAD/CAM i metody licowania jako dwóch zmiennych niezależnych, co stanowiło jedno z ograniczeń. Ocena i porównanie wpływu tych dwóch czynników na dopasowanie brzeżne odbudów protetycznych wymagałyby dalszych badań. Co więcej, publikowane badanie wskazuje, że dokładność odbudowy protetycznej wyprodukowanej metodą cyfrową może być tak samo akceptowalna klinicznie jak wyprodukowanej konwencjonalną metodą analogową. Jednak w samych systemach CAD/CAM występowały różnice proceduralne, gdyż jedne z nich wykorzystywały tylko metody cyfrowe, a inne łączyły metody analogowe i cyfrowe, co pokazuje rys. 1. By można było porównać każdy etap procedur cyfrowych z takim samym w procedurach analogowych, potrzeba dalszych badań.

Wnioski

Za pomocą wspomaganych komputerowo technologii cyfrowych można wyprodukować odbudowy bezmetalowe, akceptowalne klinicznie pod względem dokładności. Biorąc pod uwagę wyniki tego badania, dopasowanie brzeżne bezmetalowych koron „cyfrowych” jest podobne jak konwencjonalnych koron metalowo-ceramicznych na podbudowie ze złota. Dokładność uzyskana w badaniu może się mieścić w granicach powszechnie przyjętego standardu akceptowalnego dopasowania brzeżnego.

Tłumaczenie

lek. med. Dorota Tukaj.

„BioMed Research International 2015”, Article ID 619027.

Piśmiennictwo

1. Beuer F., Aggstaller H., Edelhoff D. et al.: Marginal and internal fits of fixed dental prostheses zirconia retainers. „Dental Materials”, vol. 25, no. 1, pp. 94-102, 2009.

2. de Oyagüe R.C., Sánchez-Jorge M.I., Turrión A.S. et al.: Influence of CAM vs. CAD/CAM scanning methods and finish line of tooth preparation in the vertical misfit of zirconia bridge structures. „American Journal of Dentistry”, vol. 22, no. 2, pp. 79-83, 2009.

3. Cavalcanti A.N., Foxton R.M., Watson T.F. et al.: Y-TZP ceramics: key concepts for clinical application. „Operative Dentistry”, vol. 34, no. 3, pp. 344-351, 2009.

4. Covacci V., Bruzzese N., Maccauro G. et al.: In vitro evaluation of the mutagenic and carcinogenic power of high purity zirconia ceramic. „Biomaterials”, vol. 20, no. 4, pp. 371-376, 1999.

5. Koutayas S.O., Vagkopoulou T., Pelekanos S. et al.: Zirconia in dentistry. Part 2. Evidence-based clinical breakthrough. „The European Journal of Esthetic Dentistry”, vol. 4, no. 4, pp. 348-380, 2009.

6. Luthardt R.G., Sandkuhl O., Reitz B.: Zirconia-TZP and alumina-advanced technologies for the manufacturing of single crowns. „The European Journal of Prosthodontics and Restorative Dentistry”, vol. 7, no. 4, pp. 113-119, 1999.

7. Piconi C., Maccauro G.: Zirconia as a ceramic biomaterial. „Biomaterials”, vol. 20, no. 1, pp. 1-25, 1999.

8. Vagkopoulou T., Koutayas S.O., Koidis P., Strub J.R.: Zirconia in dentistry: part 1. Discovering the nature of an upcoming bioceramic. „The European Journal of Esthetic Dentistry”, vol. 4, no. 2, pp. 130-151, 2009.

9. Miyazaki T., Hotta Y., Kunii J. et al.: A review of dental CAD/CAM: current status and future perspectives from 20 years of experience. „Dental Materials Journal”, vol. 28, no. 1, pp. 44-56, 2009.

10. Alghazzawi T.F., Liu P.-R., Essig M.E.: The effect of different fabrication steps on the marginal adaptation of two types of glass-infiltrated ceramic crown copings fabricated by CAD/CAM technology. „Journal of Prosthodontics”, vol. 21, no. 3, pp. 167-172, 2012.

11. Ostlund L.E.: Cavity design and mathematics: their effect on gaps at the margins of cast restorations. „Operative Dentistry”, vol. 10, no. 4, pp. 122-137, 1985.

12. Christensen G.J.: Marginal fit of gold inlay castings. „The Journal of Prosthetic Dentistry”, vol. 16, no. 2, pp. 297-305, 1966.

13. McLean J.W., von Fraunhofer J.A.: The estimation of cement film thickness by an in vivo technique. „British Dental Journal”, vol. 131, no. 3, pp. 107-111, 1971.

14. Sulaiman F., Chai J., Jameson L.M., Wozniak W.T.: A comparison of the marginal fit of In-Ceram, IPS Empress, and Procera crowns. „The International Journal of Prosthodontics”, vol. 10, no. 5, pp. 478-484, 1997.

15. Gulker I.: Margins. „The New York State Dental Journal”, vol. 51, no. 4, pp. 213-217, 1985.

16. Beschnidt S.M., Strub J.R.: Evaluation of the marginal accuracy of different all-ceramic crown systems after simulation in the artificial mouth. „Journal of Oral Rehabilitation”, vol. 26, no. 7, pp. 582-593, 1999.

17. Beuer F., Naumann M., Gernet W., Sorensen J.A.: Precision of fit: zirconia three-unit fixed dental prostheses. „Clinical Oral Investigations”, vol. 13, no. 3, pp. 343-349, 2009.

18. Kern M., Schaller H.G., Strub J.R.: Marginal fit of restorations before and after cementation in vivo. „The International Journal of Prosthodontics”, vol. 6, no. 6, pp. 585-591, 1993.

19. Kunii J.R., Hotta Y., Tamaki Y. et al.: Effect of sintering on the marginal and internal fit of CAD/CAM-fabricated zirconia frameworks. „Dental Materials Journal”, vol. 26, no. 6, pp. 820-826, 2007.

20. Pera P., Gilodi S., Bassi F., Carossa S.: In vitro marginal adaptation of alumina porcelain ceramic crowns. „The Journal of Prosthetic Dentistry”, vol. 72, no. 6, pp. 585-590, 1994.

21. Raigrodski A.J.: Contemporary materials and technologies for all-ceramic fixed partial dentures: a review of the literature. „The Journal of Prosthetic Dentistry”, vol. 92, no. 6, pp. 557-562, 2004.

22. Vigolo P., Fonzi F.: An in vitro evaluation of fit of zirconium-oxide-based ceramic four-unit fixed partial dentures, generated with three different CAD/CAM systems, before and after porcelain firing cycles and after glaze cycles. „Journal of Prosthodontics”, vol. 17, no. 8, pp. 621-626, 2008.

23. Yeo I.-S., Yang J.-H., Lee J.-B.: In vitro marginal fit of three all-ceramic crown systems. „The Journal of Prosthetic Dentistry”, vol. 90, no. 5, pp. 459-464, 2003.

24. Bindl A., Mörmann W.H.: Marginal and internal fit of all-ceramic CAD/CAM crown-copings on chamfer preparations. „Journal of Oral Rehabilitation”, vol. 32, no. 6, pp. 441-447, 2005.

25. Kohorst P., Brinkmann H., Li J. et al.: Marginal accuracy of four-unit zirconia fixed dental prostheses fabricated using different computer-aided design/computer-aided manufacturing systems. „European Journal of Oral Sciences”, vol. 117, no. 3, pp. 319-325, 2009.

26. Reich S., Wichmann M., Nkenke E., Proeschel P.: Clinical fit of all-ceramic three-unit fixed partial dentures, generated with three different CAD/CAM systems. „European Journal of Oral Sciences”, vol. 113, no. 2, pp. 174-179, 2005.

27. Vojdani M., Safari A., Mohaghegh M. et al.: The effect of porcelain firing and type of finish line one the marginal fit of zirconia copings. „Journal of Dentistry”, vol. 16, no. 2, pp. 113-120, 2015.

28. Torabi K., Vojdani M., Giti R. et al.: The effect of various veneering techniques on the marginal fit of zirconia copings. „The Journal of Advanced Prosthodontics”, vol. 7, no. 3, pp. 233-239, 2015.

Effects of computer-aided manufacturing technology on precision of clinical metal-free restorations

Autorzy:

Ki-Hong Lee¹, In-Sung Yeo¹, Benjamin M. Wu², Jae-Ho Yang¹, Jung-Suk Han¹, Sung-Hun Kim¹, Yang-Jin Yi¹, Taek-Ka Kwon³

¹Klinika Protetyki Stomatologicznej, Wydział i Ośrodek Badawczy Stomatologii Uniwersytetu Państwowego w Seulu (Korea Płd.)
²Katedra Protetyki Zaawansowanej, Wydział Stomatologii UCLA w Los Angeles (USA)
³Szpital św. Wincentego, Wydział Stomatologii Koreańskiego Uniwersytetu Katolickiego w Suwon (Korea Płd.)

Streszczenie:

Celem tej pracy było zbadanie dopasowania brzeżnego koron bezmetalowych, wykonywanych z zastosowaniem trzech różnych systemów komputerowo wspomaganego projektowania i wytwarzania odbudów protetycznych (CAD/CAM).

Summary:

The purpose of this study was to investigate the marginal fit of metal-free crowns made by three different computer-aided design/computer-aided manufacturing (CAD/CAM) systems.