Evaluación del CAD/CAM para la restauración dental

Las computadoras han tenido un impacto significativo en el consultorio y en la práctica de la odontología, generando importantes cambios en la comunicación, la contabilidad y la admistración. Recientemente se ha lanzado una amplia variedad de programas informáticos para el tratamiento del paciente. Los sistemas digitales para la toma de impresiones y de Diseño por Computadora/Mecanizado por Computadora (CAD/CAM) para uso en el consultorio ofrecen la posibilidad de tomar impresiones digitales de la boca del paciente y fabricar restauraciones completas en la clínica. Estos sistemas utilizan imágenes individuales o series de imágenes para captar digitalmente la información fundamental necesaria para obtener un resultado preciso. Este artículo describe los aspectos clave de la tecnología CAD/CAM.  

Actualmente existen sistemas de CAD/CAM tanto para laboratorios como para clínicas dentales, con los que técnicos y odontólogos continúan experimentando para descubrir sus ventajas y limitaciones.

Hay tres procesos generales de trabajo con los sistemas de CAD/CAM¹. El primero consiste en registrar digitalmente la geometría de la dentadura y los tejidos blandos bucales del paciente en la computadora. Durante muchos años, se han utilizado técnicas de impresión convencionales para crear modelos de yeso que el laboratorio dental escaneaba. Los nuevos escáneres y cámaras intraorales permiten digitalizar esta información sin necesidad de hacer impresiones convencionales ni modelos de yeso. El segundo proceso consiste en integrar la información escaneada en un programa de diseño CAD (Diseño por Computadora). El programa se utiliza para sobreimponer el modelo volumétrico de la prótesis sobre el modelo virtual de la dentición. Otras herramientas de edición del software permiten la personalización específica de la restauración a las necesidades del caso. Y el tercer proceso consiste en ordernar a un dispositivo de mecanizado (CAM) la fabricación de la prótesis final usando la información obtenida digitalmente.

Muchos laboratorios han reconocido desde hace años los beneficios del CAD/CAM como medio de aumentar la producción y controlar los costos. Estos sistemas se pueden programar para que diseñen y fresen restauraciones después de las horas de trabajo. El reto para los dentistas, a medida que aparecen nuevas técnicas y sistemas, es entender cuál de estos tres procesos de CAD/CAM —captación de imágenes, diseño y mecanizado— es el más conveniente y útil para su clínica. Los sistemas comerciales actuales se dividen en dos grandes categorías. Los sistemas digitales de toma de impresión, como los escáneres y cámaras intraorales, captan imágenes y envían esta información al laboratorio donde se termina el diseño y el mecanizado, y los sistemas de CAD/CAM para la clínica integran los tres procesos para su uso en la consulta dental.

Los dentistas utilizan normalmente materiales de impresión convencionales para registrar la condición intraoral del paciente, impresión que mandan al laboratorio para la fabricación de restauraciones y prótesis. Las limitaciones de estas técnicas y materiales son bien conocidos por los profesionales. Los sistemas digitales de toma de impresión utilizan un proceso similar, realizando una réplica digital de la dentición del paciente para que el laboratorio la utilice como guía para el mecanizado del caso. Además, evitan una serie de factores que influyen negativamente en los resultados de la restauración, como los cambios volumétricos durante la manipulación de los materiales de impresión y los modelos de yeso, la distorsión de las impresiones o modelos, su abrasión o fractura y problemas durante su su transporte. Las impresiones digitales en cambio no son susceptibles a cambios en su precisión una vez registrados y transmitidos electrónicamente los archivos al laboratorio de manera eficiente y sin que haya pérdida de información.

El resultado de escanear una impresión digital es un archivo digital. El nombre más común de los archivos digitales es estereolitografía o archivo stl. El archivo digital se transmite al laboratorio dental, y existen dos maneras de completar el caso. Una opción es transmitir el archivo digital a un centro de procesamiento para que fabrique los modelos. Estos modelos se devuelven en unos tres días laborables al laboratorio, que puede utilizar cualquier proceso de fabricación para terminar el caso. Nuevos e innovadores procesos incluyen prótesis removibles, aparatos ortodónticos y "bitesplints", además de las restauraciones fijas normales asociadas con los sistemas de CAD/CAM. La segunda opción es importar el archivo digital a un programa de software de CAD para diseñar virtualmente en la clínica, ya sea una cofia o la restauración completa. Los modelos pueden utilizarse para aplicar el acabado superficial de la cofia y refinar el contorno de restauraciones totales². Existe también la alternativa de fabricar una restauración completa sin utilizar modelos. Los tres escáneres más utilizados para la toma de impresiones digitales son True Definition Scanner, iTerob System y TRIOS (Figuras 1A-C).

Actualmente, los únicos sistemas completos de CAD/CAM para la clínica son el CEREC OmniCam y el E4D Dentist³. Estos sistemas integran los tres pasos del proceso de CAD/CAM en la clínica dental, lo que permite tener total control sobre la restauración final. Los procesos de diseño y fresado se realizan en un período corto de tiempo, permitiendo terminar la restauración en una sola cita, lo que resulta en mayor eficiencia y conveniencia para el paciente, ya que no tiene que llevar una restauración temporal ni volver para una segunda cita. Estos dos sistemas de CAD/CAM para la clínica tienen la capacidad de fabricar dientes individuales de cerámica, inlays de composite, onlays, carillas y coronas. El flujo de trabajo de estos sistemas es muy similar al de los sistemas de captación de impresión digital, si bien tanto dentistas como sus equipos deben aprender a diseñar restauraciones completas, así como el proceso de fresado y mecanizado. La curva de aprendizaje para dominar estos sistemas es obviamente mayor que la que sólo involucra captar impresiones. Tanto el CEREC OmniCam como el E4D Sky son sistemas de CAD/CAM para la clínica que si se desea se pueden utilizar sólo como sistemas para captar impresiones digitales para enviar al laboratorio dental (Figuras 2 y 3).

Sistemas informáticos

Figura 2. Sistema CEREC OmniCam y fresadora MCXL (Sirona Dental).

Todos los sistemas informáticos para el consultorio se basan en la capacidad de captar precisa y eficientemente las condiciones intraorales del paciente en un programa de software, creando un modelo virtual de la dentición y los tejidos blandos en un archivo de impresión digital. La herramienta principal para ello es un escáner óptico o cámara intraoral, que es la pieza clave para evaluar estos sistemas.

En general, los escáneres ópticos se dividen en dos tipos. El primero son los escáneres que captan imágenes individuales de la dentición, como iTero, E4D y TRIOS. El TRIOS graba imágenes a tal velocidad que es funcionalmente un escáner capaz de captar múltiples imágenes. En una sola imagen se captan normalmente unos tres dientes. Para registrar áreas más amplias de la dentición, se toman una serie de imágenes individuales que el programa de software ensambla en un modelo virtual en tres dimensiones.

Figura 3. Sistema y fresadora de E4D Dentist (D4D Technology).

La cámara del escáner se coloca a diferentes ángulos para garantizar que se capten precisamente los datos por debajo del contorno que no registraría sólamente con una toma oclusal. El programa de software extrapola en las imágenes superpuestas de las zonas no visualizadas por la cámara para completar los datos que faltan en el modelo virtual. Estos datos interpolados sólo son una guía de las zonas del modelo virtual que no afecten negativamente la restauración final, como las zonas proximales que están distantes de la preparación del diente (Figura 4).

El segundo tipo de escáner óptico o cámara intraoral son los nuevos escáneres de video. El Lava Chairside Oral Scanner (COS) fue el primer escáner óptico de este tipo que apareció en el mercado. La última versión del mismo se llama True Definition; el OmniCam por su parte cuenta con "streaming" a color para grabar video. Estos escáneres ópticos funcionan igual que cualquier cámara de video en la que se graba según se mueve la misma alrededor de la dentición. Cuantos más dientes se capten, mayor será el modelo virtual creado por el software. La curva de aprendizaje para grabar video es mucho más fácil, ya que mover la cámara intraoral mientras se observa el modelo en el monitor es bastante intuitivo. El odontólogo mueve la cámara del escáner cuando es necesario captar áreas que faltan y para registrar el modelo virtual al tamaño deseado.

Figura 4. Obsérvese que los datos sin relevancia clínica que faltan, en las zonas cervicales de los dientes adyacentes a la preparación del diente tratado, son extrapolados por el software de E4D.

Al igual que con los escáneres que registran imágenes individuales, el programa de software de las de video extrapola los datos de las áreas de la dentición que no se captan para completar la superficie del modelo virtual (Figura 5). El software no interpola áreas que puedan afectar negativamente a la restauración final. Una serie de referencias describen los principios de ingeniería y las funciones de las diferentes cámaras con mayor detalle^4-7.

Ambos tipos de sistemas informáticos guardan los archivos digitales en formato "stl". Una consideración importante que se tener en cuenta es qué programas se pueden usar con el formato exclusivo stl en el que graba un sistema dado. Los sistemas de CAD/CAM para la clínica son sistemas cerrados, en los que el archivo digital sólo puede ser utilizado por el software y los equipos diseñados específicamente por el fabricante. Sin embargo, esta cuestión es más relevante para los laboratorios dentales, que deben evaluar los programas y dispositivos de fresado necesarios para manejar las diversas formas de archivos stl de los diferentes sistemas. Muchos de los sistemas de CAD/CAM para laboratorio tienen la capacidad de aceptar archivos stl de cualquier sistema de impresión digital para limitar el tener que adquirir equipos adicionales y para no imponer demasiadas limitaciones a los dentistas que usan archivos digitales. Igualmente, cuando se utilizan sistemas de impresión digital para la clínica, los archivos stl transmitidos al laboratorio pueden también ser utilizados por varios programas de CAD para laboratorio.

Impresiones digitales

Figura 5. El programa CAD de CEREC calcula y completa los datos que faltan del escaneado en áreas intrascendente (áreas color granate en la parte lingual del premolar y del segundo premolar).

Es axiomático que la exactitud de una restauración final será tan fidedigna como la precisión de la impresión, sea digital o convencional. Hay varios conceptos básicos que son esenciales para hacer una impresión exacta, los cuales aplican tanto a las impresiones digitales como a las convencionales: el área debe estar adecuadamente aislada, los tejidos blandos retraídos de los márgenes de la preparación y todas las áreas de la dentición y tejidos suaves deben registrarse con precisión.

Una pregunta común es hasta qué punto son útiles los sistemas digitales para captar los márgenes subgingivales. Actualmente no es posible registrar digitalmente preparaciones a través de la saliva, la sangre o los tejidos blandos. Las cámaras captan lo que está en su línea de visión. Esto significa que la cámara sólo registra lo que es visible para el lente. Así que las estructuras o márgenes oscurecidos por saliva, sangre o tejido blando no son visibles a la cámara y no se pueden registrar con exactitud.

Figura 6. Ejemplo del registro del margen subgingival con el escáner óptico Lava COS después de la retracción de los tejidos gingivales.

La retracción y el aislamiento de los tejidos blandos son conceptos importantes en las impresiones tanto convencionales como digitales. Sin embargo, las impresiones digitales tienen cierta ventaja, ya que no requieren una retracción subgingival vertical significativa de los tejidos blandos más allá de los márgenes. Las impresiones convencionales por su parte requieren una retracción del tejido blando que permita aplicar al menos 1 mm del material de impresión más allá del margen para registrar la estructura del diente. Las impresiones digitales sólo necesitan retraer lateralmente el tejido blando para visualizar los márgenes (Figura 6).

Las impresiones digitales proporcionan una respuesta instantánea de la calidad del modelo virtual. El modelo aparece en el monitor de la computadora al momento o segundos después de la grabación. Además, este modelo virtual se puede girar en tres dimensiones y ampliar, lo que permite evaluar áreas críticas antes de transmitir el archivo al laboratorio o de su procesamiento en la clínica.

Figuras 7A y 7B. El escaneado bucal se utiliza para alinear los modelos virtuales antagonistas en máxima intercuspidación.

Una función crítica de las impresiones digitales es registrar la relación interoclusal de los modelos antagonistas. La técnica más utilizada es que el paciente cierre la boca en máxima intercuspidación y escanear el aspecto facial de los cuadrantes antagonistas en esta posición estática. El programa de software utiliza el escaneado bucal y lo combina con las superficies faciales de los modelos antagonistas registradas para reproducir la dimensión vertical de la oclusión del paciente (Figuras 7A y 7B). Ningún sistema actual tiene la capacidad de registrar movimientos funcionales laterales ni protrusión y combinarlo con modelos antagonistas. Un estudio⁸ evaluó la precisión del escaneado bucal para reproducir la dimensión vertical de la oclusión usando un sistema de impresión digital a partir de modelos virtuales captados con escáneres ópticos. No hubo diferencia significativa en la dimensión vertical oclusal del modelo maestro y los generados a partir de las impresiones digitales del escaner óptico bucal.

Productividad

La productividad y eficiencia son factores clave a la hora de evaluar nuevos sistemas de trabajo. La cantidad de tiempo requerida para la toma de una impresión digital es una característica importante a considerar. Obviamente, el uso y la experiencia con un escáner óptico influyen en el tiempo necesario para tomar una impresión digital. Esto requiere no sólo manipular la cámara intraoral para visualizar las diversas superficies de la dentición, sino también la capacidad de moverla intraoralmente mientras se mira el monitor. Muchos usuarios lo comparan con usar una pieza de mano mientras se observa el proceso en un espejo intraoral. Los informes anecdóticos de usuarios experimentados indican que el uso rutinario de impresiones digitales es más eficiente que los 5 a 7 minutos que toman las impresiones convencionales con polivinilsiloxano. Un estudio⁹ reciente asegura que el escaneado óptico fue 10 minutos más rápido que la toma de una impresión convencional para un pilar único y prótesis parciales fijas cortas.

Un estudio clínico aleatorio¹⁰ cuestionó la eficacia de las impresiones digitales comparando coronas digitales fabricadas con el sistema iTero y con la técnica de impresión convencional. Según el estudio, tanto el tiempo para tomar una impresión digital como para ajustar la corona fueron significativamente mayores con el método digital. Sin embargo, no hubo diferencias significativas en el ajuste del margen de la corona entre la impresión digital y la convencional. Otro estudio clínico aleatorio¹¹ evaluó también el tiempo requerido para ajustar una corona utilizando un sistema de impresión digital (Lava COS) y la técnica convencional con polivinilsiloxano. No hubo diferencia significativa en el tiempo requerido para ajustar las coronas antes de la cementación entre la técnica digital y la convencional¹¹.

Precisión

Dado que cualquier resultado, sea una corona o una prótesis removible, depende de la exactitud del registro intraoral, la exactitud del resultado debe ser el punto de partida para considerar la utilidad clínica de un sistema de impresión digital. Un estudio comúnmente citado examinó más de 1000 coronas hechas con impresiones de polivinilsiloxano después de 5 años y determinó que una brecha marginal de menos de 120 micras era clínicamente aceptable en las restauraciones¹². Se ha reportado que el margen de ajuste de las restauraciones fabricadas con sistemas digitales es mucho menor que dicho estandard.

Las impresiones digitales han demostrado ser por lo menos tan precisas como las convencionales y, muchas veces, más exactas. Un estudio¹³ comparó la precisión de modelos de arcadas completas realizados con técnicas convencionales y digitales. Tres modelos maestros fueron escaneados tres veces con el escáner intraoral Lava COS e impresos tres veces con polivinilsiloxano y los modelos se fabricaron a partir de cada escaneado e impresión. La exactitud de los modelos se midió con un programa comercial de análisis gráfico. No hubo diferencia significativa en la precisión de los modelos con las dos técnicas de impresión. Otro estudio¹⁴ comparó el ajuste de coronas fabricadas utilizando impresiones intraorales digitales con las fabricadas con impresiones convencionales¹⁴. Se fabricaron dos coronas de circonio para cada uno de los 20 pacientes en la misma preparación del diente. Una corona se fabricó a partir de una impresión digital con el sistema Lava COS, y la otra con una silicona de impresión. En el momento de la cementación, el margen de ajuste se midió utilizando la técnica de réplica. Las coronas elaboradas mediante impresión digital tenían un ajuste marginal significativamente mejor (49 micras) que las realizadas a partir de una impresión convencional (71 micras).

CEREC tiene más de 25 años de investigación clínica y de laboratorio que confirman la precisión de los resultados de los sistemas de CAD/CAM para el consultorio. Un estudio de laboratorio¹⁵ evaluó el ajuste de las coronas CEREC comparado con las fabricadas usando una variedad de técnicas de laboratorio. No hubo diferencia significativa en el ajuste del margen de la corona entre las técnicas de CAD/CAM en la clínica y en el laboratorio; las coronas CEREC tenían una brecha en el margen promedio de 65,5 ± 24,7 micras en las coronas de cerámica y de 66,0 ± 14,1 micras en las de composite. Un estudio¹⁶ evaluó el ajuste marginal de coronas de composite de CAD/CAM utilizando diferentes diseños de margen. Los datos dieron 105 ± 34 micras para un margen biselado, 94 ± 27 micras para un margen de chaflán y 91 ± 22 micras para un margen de hombro utilizando el sistema CEREC 3. Otro estudio¹⁷ abordó la influencia del grado de conicidad de la preparación y el software de cementación en el ajuste del espacio marginal de coronas de CEREC. Las diferencias marginales promedio oscilaban entre 53 a 108 micras dependiendo del ajuste del espacio de cementado, sin que fuera influido por el ángulo de convergencia oclusal del pilar.

El sistema para restauraciones CAD/CAM de la compañía E4D Technologies es uno de los más nuevos, por lo que el número de investigaciones publicadas sobre el margen de ajuste y la adaptación interna es limitado. Un estudio¹⁸ evaluó el ajuste marginal de coronas fabricadas con E4D a partir de preparaciones de tipodonto realizadas por 62 odontólogos diferentes. Cada preparación de las coronas fue clasificada como buena, regular o mala, y la calidad de la preparación influyó significativamente en la precisión del ajuste del margen. Las preparaciones ideales tenían márgenes de ajuste promedio de 38,5 micras, las regulares de 58,3 micras y las malas de 90,1 micras. Un segundo estudio¹⁹ in vitro evaluó el margen de ajuste y adaptación interna de coronas de IPS e.maxCAD fabricadas con el E4D. El margen promedio de ajuste varió de 79,32 ± 63,18 micras para márgenes bucales a 50,39 ± 35,98 para márgenes linguales.

La investigación clínica demuestra que los registros intraorales obtenidos con los escáneres ópticos Lava COS y True Definition son consistentes y precisos. Un estudio²⁰ clínico evaluó la exactitud de una corona de circonio en 37 preparaciones de impresiones digitales con el sistema Lava COS. Se utilizaron réplicas de silicio para medir la adaptación interna y el margen de ajuste de las coronas. La brecha media de margen fue de 48,65 ± 29,45 micras y la diferencia media de la pared axial de 112,03 ± 55,45 micras, sin que hubiera diferencia significativa en el ajuste entre coronas anteriores y posteriores. Otro estudio clínico aleatorio¹¹ comparó la precisión de coronas de dos tipos de circonio hechas con impresiones digitales y convencionales utilizando el escáner óptico Lava COS. Se tomaron una impresión digital y una convencional de cada una de las 25 coronas de circonio elaboradas con un proceso digital y para las 25 elaboradas con el proceso tradicional. El margen de ajuste y la adaptación interna intraoral de la preparación clínica de ambas coronas se midió utilizando la técnica de réplica. No hubo diferencia significativa en el ajuste entre los dos tipos de coronas de circonio; sin embargo, las coronas hechas mediante impresion digital tenían un mejor ajuste del margen (51,45 ± 18,59 micras) que las fabricadas con una impresión convencional (78,62 ± 25,62 micras).

Existen pocos estudios que comparen la precisión de la restauración final utilizando diversos sistemas digitales y técnicas de impresión convencional. Un estudio²¹ in vitro comparó la precisión de coronas completas de cerámica obtenidas de escaneados intraorales utilizando los sistemas iTero, Lava COS y CEREC AC con técnicas de impresión convencionales. El margen de ajuste promedio de las coronas fue de 48 ± 25 micras con el escáner intraoral Lava COS, de 30 ± 17 micras con el CEREC AC, y de 41 ± 16 micras con el iTero, de 33 ± 19 micras con la técnica de lavado de masilla de un solo paso (single-step putty wash technique) y de 60 ± 30 micras con la técnica de lavado de masilla de dos pasos (two-step putty wash technique). El ajuste interno promedio fue de 29 ± 7 micras para el escáner intraoral Lava COS, de 88 ± 20 micras para el CEREC AC, de 50 ± 2 micras para iTero, de 36 ± 5 micras con la técnica de "single-step putty wash" y de 35 ± 7 con la técnica de "two-step putty wash". No hubo diferencia significativa en el margen de ajuste o en la adaptación interna de las coronas con estas técnicas. Otro estudio clínico²² comparó el ajuste entre coronas fabricadas con Lava DVS a partir de impresiones digitales realizadas con Lava COS y coronas de impresiones digitales realizadas con Vita Rapid Layering Technique y el sistema CEREC AC. A catorce pacientes que necesitaban una corona posterior se les fabricaron dos coronas usando cada técnica de impresión digital. Se utilizó la técnica de réplica para medir la adaptación clínica de la corona y el ajuste de ambas en cada preparación. Las coronas realizadas con el Lava COS tuvieron una promedio de ajuste marginal significativamente mejor (51 micras) que las coronas de CEREC (81 micras); sin embargo, esta diferencia puede no ser clínicamente relevante, ya que ambas medidas están muy por debajo del umbral aceptado de 120 micras.

Conclusión

La tecnología CAD/CAM es una forma innovadora de implementar técnicas digitales para tratar al paciente. La evidencia sobre la precisión de las impresiones digitales ha llevado a la integración de estos sistemas en los consultorios dentales. El éxito de las impresiones digitales requiere dominar técnicas similares a las que se necesitan para realizar impresiones convencionales, tales como obtener la necesaria retracción del tejido blando y controlar la humedad de la zona para registrar con precisión las estructuras intraorales. Cuanto más se conozca este proceso y más se documente la predecibilidad y durabilidad del resultado del tratamiento, más probable es que estos sistemas se integren en la clínica con mayor confianza.

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* Profesor Clínico y Director de Educación Superior en el Programa de Odontología General de la Escuela de Odontología de la Universidad de Michigan en Ann Arbor, donde mantiene también práctica privada a tiempo parcial. Director en la misma institución del Programa de Odontología Digital (CompuDent), dedicado a la investigación y educación de la odontología digital con CAD/CAM. Contacto: djfas@umich.edu ____________________________________________________________________________