Resumen
Son numerosos los sistemas de procesamiento asistidos por ordenador que se han desarrollado en los últimos años, siendo estos una alternativa cada vez más frecuente a los métodos convencionales de laboratorio. Este artículo ofrece una visión general de esta nueva tecnología y sus aplicaciones en la prótesis bucofacial.
Many computer-assisted systems have been developed during last years, being an option from conventional methods of prosthetic laboratories. This article is an overview of this new technology and its applications in prosthodontics.
Abstract
Introducción. Definicón
Los métodos CAD/CAM son métodos de procesamiento asistidos por ordenador. La palabra CAD/CAM es el acrónimo de Computer Aid Design/Computer Aid Manufacturing: Diseño Asistido por Ordenador/Fabricación Asistida por Ordenador.
Estos sistemas fueron introducidos en el campo de la odontología en 1971 de forma experimental y teórica y fue en la década de los ochenta cuando WH Mörmann, de la Universidad de Zurich (Suiza), y M. Brandestini Brains Inc, Zollikon (Suiza), aplicaron estos sistemas a la clínica desarrollando el sistema Cerec (1). A partir de entonces empiezan a desarrollarse gran cantidad de sistemas, cada vez más sofisticados, que buscan ofrecer al profesional la posibilidad de obtener restauraciones precisas, simplificando los pasos de laboratorio y pudiendo emplear materiales que no pueden ser manejados con los métodos convencionales.
Fases del proceso CAD/CAM
Un sistema CAD-CAM consta de los siguientes pasos:
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Digitalización. La fuente puede ser:
— El muñón en boca.
— El muñón en el modelo (Figura 1).
— El encerado de la estructura protésica (Figura 2).
— Modelo completo de la boca del paciente (en prótesis parcial removible).
Además esta digitalización puede ser de tipo:
— Mecánica, como en el sistema Procera.
— Óptica: cámara intraoral, láser, luz blanca (Figura 3).
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En cuanto a los métodos de digitalización, los medios ópticos permiten el escaneado del objeto sin contactar con el mismo, por lo que presenta una ventaja cuando el objeto es blando o frágil. No obstante, las propiedades ópticas del objeto podrían influir en la exactitud de los datos obtenidos en el escaneado (2, 3). Peerson y cols comparan la eficacia de la digitalización óptica con la mecánica y encuentran que la exactitud de ambos métodos es similar.
• Diseño por ordenador. Mediante un software, específico de cada sistema, se diseña la cofia de la estructura protésica. Este paso no se realiza cuando la digitalización es del encerado de la estructura, como ocurre en el sistema Cercon, por lo que no se hablaría de sistema CAD-CAM sino de sistema CAM (Figura 4).
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• Mecanizado. En el caso de la cerámica puede realizarse el fresado de un bloque presinterizado o sinterizado (Figura 5). El uso de bloques presinterizados conlleva un menor desgaste de las fresas del sistema, así como un menor tiempo de fresado. El proceso de mecanizado se combina con la electroerosión para el modelado interno de la cofia, cuando el material empleado es titanio (4-7). Además de cerámica y titanio, estos sistemas pueden mecanizar otros materiales como el composite y el cromo-cobalto.
Existen numerosos sistemas CAD-CAM en el mercado (Cerec, Procera, Cercon, Lava, DCS Precident, Kavo Everest, Darby Hint-Els, Darby Katana, Etkon ES1, Wieland Zeno…). Los sistemas más representativos en nuestro entorno, disponibles en la actualidad, se describirán posteriormente.
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Ventajas/inconvenientes
Estos sistemas, que requieren un equipamiento específico de cada sistema y costoso, presentan diversas ventajas con respecto a los métodos tradicionales:
• Reducen el tiempo de trabajo al eliminar algunos de los pasos de técnica de laboratorio aún necesarios con los métodos convencionales, como es el caso del encerado, el revestimiento y el colado (8).
• Al suprimir los procesos de encerado, revestimiento y colado pueden evitarse las variaciones que se producen durante dichos procesos, derivadas de la contracción de la cera, del control de la expansión del revestimiento y de la contracción del material colado, variaciones, todas ellas, que afectan al ajuste de la restauración (9-15).
• Permite la obtención de restauraciones precisas, con valores de ajuste marginal dentro de los límites clínicamente aceptables (< 120 µm).
• Los sistemas CAD/CAM permiten el empleo de distintos materiales, según el sistema: cerámica, resina compuesta, titanio comercialmente puro e incluso cromo cobalto (sistema Etkon de Etkon USA, Dentacad de HintEls, Zeno 4820 de Wieland), siendo el más ampliamente utilizado la cerámica.
• Estos métodos pueden aplicarse en diversos campos de la prótesis, como se comentará posteriormente: prótesis fija sobre dientes naturales (uso más común), implantología, prótesis parcial removible, prótesis maxilofacial.
Los principales inconvenientes de estos métodos son:
• El requerimiento de un equipamiento específico de cada sistema y costoso.
• La necesidad de entrenamiento en el empleo de cada sistema.
• Inicialmente estos sistemas producían restauraciones con inadecuada adaptación marginal y con falta de ajuste interno, pero los avances tecnológicos y los nuevos softwares han minimizado estos problemas(16), consiguiéndose con estos métodos restauraciones con un buen ajuste marginal, superior al conseguido en estructuras obtenidas con métodos convencionales. Por ello, no podemos considerar actualmente este aspecto como un inconveniente.
Materiales que pueden mecanizar los sistemas CAD/CAM
Los materiales que pueden utilizar estos sistemas son fundamentalmente cerámica, resina compuesta y titanio, según el sistema. Algunos sistemas pueden mecanizar también cromo-cobalto (sistema Etkon de Etkon USA, Dentacad de HintEls, Zeno 4820 de Wieland):
• Resina compuesta. La introducción de bloques de composite (MZ100, Paradigm) para las técnicas CAD/CAM ofrece una alternativa a la cerámica en la obtención de inlays, onlays, carilla y coronas (17-19).
• Titanio. El empleo del titanio en prótesis ofrece ventajas entre las que destacan su biocompatibilidad, siendo una buena alternativa en pacientes alérgicos a las aleaciones convencionales (20-22), su elevada resistencia a la corrosión, su baja densidad, su baja conductividad térmica, radiotransparencia y su alta resistencia mecánica (4, 23-26), pero su uso está limitado principalmente por las dificultades de colado, que pueden comprometer el ajuste de las restauraciones de titanio. Estas dificultades vienen derivadas de su elevado punto de fusión (1.672 ºC) y su alta reactividad a temperaturas elevadas. El titanio reacciona rápidamente con los elementos de los materiales de revestimiento convencionales y con el oxígeno, conllevando una reducción en su ductilidad y cambios en su resistencia, por lo que debe colarse en un equipo especial con gas inerte y emplear revestimientos especiales, con óxidos térmicamente estables como el de magnesio, la alúmina, zirconia e itria (4-6, 23-25, 27, 28). La posibilidad de mecanizar el titanio, evita los problemas que surgen durante su colado y por tanto, el titanio mecanizado constituye una valiosa alternativa frente al titanio colado (5-7, 29, 30) (Figura 6).
Puede mecanizarse titanio para su empleo tanto en prótesis fija convencional como en prótesis fija sobre implantes.
• Cromo-cobalto Algunos sistemas, como el Etkon de Etkon USA, Dentacad de HintEls o el sistema Zeno 4820 de Wieland, pueden mecanizar cromo-cobalto, ya sea para estructuras de prótesis fija o de prótesis parcial removible.
• Cerámica. La cerámica es el material más comúnmente empleado por los sistemas CAD/CAM. El empleo de las restauraciones cerámicas es cada vez más frecuente en las consultas odontológicas debido fundamentalmente a su excelente estética (31-39). No obstante, su uso generalizado como material restaurador está aún limitado por la presencia de algunos problemas de tipo mecánico y funcional como su fragilidad (40-42). La aparición de nuevos materiales cerámicos cada vez más resistentes, así como el desarrollo de métodos de procesamiento asistidos por ordenador nos encamina a un futuro próximo donde el uso de estas restauraciones será masivo en la actividad clínica diaria. En la actualidad la mayoría de los sistemas cerámicos existentes en el mercado son válidos para restauraciones unitarias de dientes anteriores. Es en zonas posteriores y puentes donde debemos ser especialmente cautos a la hora de seleccionar el sistema cerámico, debiendo inclinarnos por aquellos que ofrecen más resistencia. La resistencia a la fractura es uno de los aspectos más estudiados en relación a los sistemas cerámicos (43-48). Para conseguir restauraciones con resistencia elevada, se introdujeron los materiales aluminosos de alta resistencia como el sistema Procera Allceram (alúmina de gran pureza, 99,9%) y el InCeram (cerámica aluminosa con infiltración vítrea), los feldespáticos de alta resistencia (IPS Empress II, IPS emax) y los más recientes a base de óxido de circonio (Procera AllZirkon, InCeram YZ, Lava, Cercon, DC-Zirkon, IPS emax ZirCAD), elaborados mediante tecnología CAD/CAM.
Recordemos que las cerámicas pueden clasificarse en función a distintos criterios (34, 41, 42):
— Por un criterio loco-regional de aplicación de la cerámica: porcelanas para dentina, esmalte, incisales, opacas, correctoras, para glaseado, para maquillaje.
— En función a la temperatura de sinterización: alta (>1.300 ºC), media (1.050-1.300 ºC), baja (850-1.050 ºC), muy baja (<850 ºC), ambiente.
— Según su composición química: feldespáticas, aluminosas, zirconiosas.
— Por la técnica de confección: condensación, sustitución a la cera perdida, sistemas CAD/CAM.
En cuanto a las restauraciones totalmente cerámicas, estos sistemas suponen una alternativa a los métodos convencionales de condensación y de sustitución a la cera perdida (por colado o inyección a presión) (40, 41, 49-51) en la confección de cofias de alta resistencia que posteriormente serán recubiertas de cerámica convencional mediante técnica de capas.
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Aplicaciones de la tecnología CAD/CAM
Estos métodos pueden aplicarse en diversos campos de la prótesis: prótesis fija sobre dientes naturales (uso más común), implantología, prótesis parcial removible, prótesis maxilofacial:
• Prótesis fija sobre dentición natural. Es la aplicación más frecuente de estos sistemas. Mediante los métodos CAD/CAM pueden elaborarse inlays, onlays, carillas, coronas y puentes, e incluso ataches (Figuras 7-9).
• Implantoprótesis. Permiten la elaboración de pilares de implantes, coronas y puentes implantorretenidos y supraestructuras protésicas —estructuras metálicas para prótesis híbridas (52), barras para sobredentaduras— (Figura 10)
• Prótesis parcial removible. Permite la confección de estructuras metálicas (53).
• Prótesis maxilofacial. Actualmente se está estudiando su utilidad en este campo (54).
Principales sistemas CAD/CAM
Existen numerosos sistemas CAD-CAM en el mercado (Cerec, Procera, Cercon, Lava, DCS Precident, Kavo Everest, Darby Hint-Els, Darby Katana, Etkon ES1, Wieland Zeno…). Los sistemas más representativos en nuestro entorno, disponibles en la actualidad se describen a continuación:
— Sistema Cerec (Sirona Dental). Este sistema se desarrolló a principios de los años 80 (55). Actualmente hay dos versiones, el Cerec 3, introducido en el año 2000, de uso en la consulta, y el Cerec inLab para uso en el laboratorio protésico, presentado en 2002.
El Cerec 3, una vez preparado el diente, efectúa la lectura óptica de la preparación mediante una cámara intraoral con la que cuenta el sistema. La información es recogida y procesada en un ordenador que transmite la información a un instrumento rotatorio, que fresará la restauración según el diseño realizado por ordenador. En pocos minutos la máquina talla de un bloque de cerámica o composite la restauración. Este sistema puede usar los siguientes bloques: VITABLOCS Mark II (porcelana feldespática de grano fino), VITABLOCS Triluxe (cerámica caracterizada por su gradación de sombras: cuerpo, esmalte y cuello) (56, 57), ProCAD Blocks (cerámica reforzada con leucita), 3M ESPE Paradigm MZ100 Block (bloque de composite). Con este sistema pueden fabricarse inlays, onlays, carillas y coronas en una sola visita (59). Al realizar la restauración en una sola visita, no se requiere realizar restauraciones provisionales, ni esperar los tiempos de laboratorio (56, 60).
El sistema Cerec inLab presenta una unidad de fresado similar a la del Cerec 3 pero incorpora además un escáner láser para escanear el modelo. Una vez escaneado el modelo, un programa informático diseña la restauración que se obtendrá a partir de bloques cerámicos. El software propone un diseño de cofia que puede modificarse si se desea. El Cerec inLab permite fabricar cofias de coronas individuales y de puentes de hasta 3 unidades. El escáner puede leer un área de hasta 40 mm x 20 mm.
Actualmente Sirona ha incorporado un nuevo escáner, el Cerec InEos (61), más rápido y que permite la lectura de modelos de dientes individuales, de cortes a sierra, de mandíbulas enteras y de mandíbulas antagonistas.
Los bloques usados por este sistema son de la línea de productos de In-ceram: VITA In-Ceram Alumina, VITA In-Ceram Spinell, VITA In-Ceram Zirconio, VITA In-Ceram YZ. Son bloques presinterizados, lo que hace que sean más fácilmente fresados, ya que esta cerámica no alcanza la fuerza máxima hasta el infiltrado vítreo (40 minutos).
Una vez realizada la cofia, y el infiltrado vítreo, ésta es recubierta con porcelana VITADUR ALPHA (16, 57, 59) (Figura 11).
Asimismo, el sistema Cerec InLab puede emplear los bloques IPS emax CAD (bloque de vitrocerámica a base de disilicato de litio) y IPS emax ZirCAD (cerámica circoniosa estabilizada con itrio) de la casa Ivoclar. Como los de la casa Vita, estos bloques también son presinterizados, facilitando su fresado (57, 63).
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Dado que el proceso de sinterizado conlleva una contracción de aproximadamente el 20 por ciento, el sistema Cerec InLab, fresa una estructura sobredimensionada, que posteriormente, tras la sinterización a alta temperatura, contraerá hasta su tamaño final obteniendo sus propiedades definitivas.
Las cofias realizadas con los bloques IPS emax CAD y ZirCAD, son recubiertos con la cerámica IPS emax Ceram (57, 63).
— Sistema Procera (Nobel Biocare). En el laboratorio un sensor efectúa una impresión digital del muñón del modelo. Se trata de un explorador de barrido mecánico sensible; una aguja, en cuyo extremo se encuentra una pequeña esfera de zafiro de un diámetro de 1,5 mm, que recorre la superficie y transmite las coordenadas al ordenador. Explora el muñón de yeso en el eje de rotación y con un ángulo de 45º, mientras que la sonda sube lentamente por el eje de rotación. La posición de la varilla exploradora se registra 360 veces en cada rotación. Una preparación requiere alrededor de unas 50.000 mediciones para que la digitalización sea fiable (8, 64) (Figura 17). Este sistema presenta una contracción del 15-20 por ciento, que debe compensarse con el aumento proporcional del tamaño del muñón (40, 65, 66).
La información obtenida por la exploración mecánica del muñón es almacenada y procesada mediante ordenador y enviada a un laboratorio sueco. En este laboratorio se crea un modelo refractario con la magnificación necesaria para compensar la contracción producida por el prensado en seco y sinterización del material cerámico (16, 66, 67).
Se elabora el núcleo de la restauración que es remitida al laboratorio, donde se recubrirá de cerámica NobelRondo alumina/zirconia, cerámica de gran resistencia (120 MPa) por la técnica de capas, dada la opacidad de la cofia (41).
Además de cerámica este sistema puede emplear titanio comercialmente puro tipo 2 para coronas individuales y puentes de pequeña extensión. El mecanizado externo de la cofia es seguido de la electroerosión para el modelado interno de la misma (26, 69).
Así pues, dentro de este sistema encontramos (68):
A) Procera Crown Alumina y Procera Bridge Alumina. Estas cerámicas presentan un núcleo de alúmina de alta pureza densamente sinterizado, con un contenido en óxido de aluminio de 99,9 por ciento, lo que le confiere una gran resistencia. Procera Bridge Alumina permite la confección de puentes de hasta cuatro unidades en la región anterior, de premolar a premolar. (Figuras 12 y 13)
B) Procera Crown Zirconia y Procera Bridge Zirconia. Este sistema consta de una estructura de óxido de circonio densamente sinterizado (95% de óxido de circonio estabilizado con un 5% de óxido de itrio). Procera Bridge Zirconio permite la fabricación de puentes anteriores y posteriores de hasta nueve unidades (25×60 mm).
C) Procera AllTitan. Titanio comercialmente puro tipo 2.
El sistema Procera también permite fabricar aditamentos para los implantes Nobel Biocare (68): Pilar Procera Abutment de zirconio y titanio. Además, hay disponibles pilares procera de titanio y zirconio para los sistemas de implantes Straumann® Regular Neck de 4,8 mm, y Camlog® de 3,3, 3,8, 4,3, 5,0, 6,0 mm. También hay disponibles pilares procera de titanio para el sistema de implantes Astra Tech® 3,5ST, 4,0ST, 4,5ST, 5,0ST mm.
Además de pilares permite la confección de puentes sobre implantes, tanto de zirconio como de titanio: Procera Implant Bridge Titanium y Procera Implant Bridge Zirconia.
— Cercon Smart Ceramics (Denstply). Hasta ahora, este sistema requería el encerado de la estructura protésica, ya que no diseñaba la cofia y por tanto, no se leía el muñón sino que se escaneaba directamente el encerado, por lo que no era un sistema CAD propiamente dicho. A continuación, en la unidad Cercon Brain se mecanizaba una cofia magnificada (20%) a partir de un bloque de cerámica circoniosa parcialmente sinterizado, que posteriormente era llevado hasta su temperatura de sinterización (1.350 ºC) en la unidad Cercon Heat, experimentando una contracción, quedando así adaptado al modelo maestro. La estructura de zirconio posteriormente es recubierta con la cerámica Cercon Ceram S (16, 70). Este sistema permite la fabricación de puentes de 6-7 unidades o puentes de hasta 47 mm de longitud anatómica (70) . (Figuras 14 y 15).
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Recientemente se ha introducido un nuevo software (Cercon Art) que permite el diseño de la estructura protésica a partir de la lectura directa del troquel y, por tanto, no requiere el encerado previo de la estructura (Figuras 16-18).
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— LAVA All-Ceramic system (3M ESPE). Este sistema no requiere el encerado de la estructura, escanea el muñón mediante un escáner óptico sin contacto y diseña la cofia informáticamente. Al igual que en el sistema Cercon y en el Cerec InLab, se mecaniza, a partir de un bloque de cerámica circoniosa presinterizada, una estructura de tamaño superior (20%) al definitivo para compensar la contracción de la cerámica al completar su sinterización. Este sistema permite además colorear el núcleo del material en 7 tonos distintos, mientras que en otros sistemas la cofia de óxido de circonio es blanca y opaca (16, 70, 72). Una vez realizada la estructura, ésta será recubierta con la porcelana Lava Ceram (72) (Figuras 19-21).
— DCS Precident (DCS). Usa la cerámica DC Zirkon y también VITA In-Ceram alumina blanks for DCS. Asimismo, puede emplear titanio comercialmente puro (DC Titan) y composite (DC Tell: composite reforzado con fibra de vidrio) (73). Actualmente el sistema se compone de tres elementos (74): un escáner láser (Preciscan), el software para el diseño de la estructura (dentform) y la unidad de fresado (Precimill).
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Anteriormente presentaba una estación de exploración por barrido mecánica similar al sistema Procera (8). El digitalizador se caracterizaba por ser un sensor mecánico, en forma de sonda de tungsteno, que se movía en los tres ejes y que tenía que ser guiada de forma manual sobre la superficie (75).
El sistema DCS Precident mecaniza la estructura deseada a partir de un bloque de cerámica sinterizada (16).
En la Tabla 1 se resumen algunas de las características de los sistemas CAD-CAM que han sido comentados.
Además del sistema Cercon Smart Ceramics, otros sistemas, como son el sistema Procera, Kavo Everest y el Etkon, pueden leer el encerado de las estructuras protésicas, además de realizar el escaneado a partir de las preparaciones (76).
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Agradecimientos
A la empresa Prótesis, SA.
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