PRIMERO brengt het digitale opbakken dichterbij

PRIMERO brengt het digitale opbakken dichterbij Prof.dr.ir. Jef van der Zel Inleiding Het digitaal aanbrengen van een glaskeramieklaag staat in het middelpunt van de belangstelling als de volgende stap in zirkoonoxide CAD/CAM, dat de laatste tijd een onmisbaar onderdeel uitmaakt van de moderne tandheelkunde. Hierbij is het idee dat CAD/CAM-technologie niet alleen gaat over het frezen of sinteren van dragende structuren uit één materiaal, maar ook over digitale esthetische tandheelkunde waarmee de patiënt een bevredigende restauratie wordt geboden. Voor het aanbrengen van een translucente glaskeramiekkap over een zirkoonoxide coping met behulp van CAD/CAM zijn een aantal methodes voorgesteld. De intraorale digitale opname en het digitale opbakken completeren de digitale workflow, en brengen grote veranderingen in de rol van de tandtechnicus te weeg De opticien en de audicien zijn de weg naar digitale workflow al voorgegaan. De verdergaande digitalisering zal de tandheelkundige werkzaamheden radicaal veranderen. Het vraagt om nieuwe technische kennis, maar verdringt de vak-, materiaal- en ontwerpdeskundigheid van de tandarts en tandtechnicus niet. Cruciaal voor succes worden digitale vaardigheden, individualisering en nauwe samenwerking tussen tandarts en tandtechnicus. Tot dusver bestond het digitaal aanbrengen van een glaskeramiek laag uit "File-splitting" en de productie van een glaskeramische kap en een zirkoonoxide coping, die vervolgens op elkaar werden gesinterd of gelijmd. Dit artikel beschrijft de PRIMERO-(Process of Reversed Integrated Manufacturing of Esthetic Restorations)-methode voor het direct opbakken van kronen en bruggen (Oratio BV, Zwaag, NL) langs geautomatiseerde weg. Met behulp van Reversed-Design, waarbij eerst de volcontour van de restauratie wordt ontworpen in functionele contactrelaties, kan de onderbouw daarna worden geïndividualiseerd met artefacten zoals mamelons etc. Dit brengt: "Esthetics by Design" een belangrijke stap dichterbij. Trefwoorden: Reversed-Design (RD), Computer Aided Design (CAD), Computer Integrated Manufacturing (CIM), digitale glaskeramieklaag, zirkoonoxide. Achtergrond In 1990 werd op de IDS in Keulen, als eerste toepassing van digitaal opbakken, het CICERO-(Computer Integrated Ceramic Restorations)- systeem gepresenteerd [* 1-5]. Met deze methode, werd een nieuwe procedure voor de productie van volledig keramische kronen op de markt geïntroduceerd, waarbij tevens voor het eerst een gipsmodel kon worden gescand met de eerste laserscanner ontwikkeld voor de tandtechniek. CICERO was vanaf het begin gericht op het eindproduct, waarbij aan de ontwikkeling van esthetiek en functionaliteit [* 6, 14] de hoogste prioriteit werd gegeven (fig. 1-4). Het doel was. "De ontwikkeling van een CAD/CAM-systeem waarmee de tandtechnicus een kwaliteitsniveau kan realiseren dat het huidige handwerk in functie en esthetiek evenaart of zelfs overtreft [* 7-9]. Dit werd met een klinische studie bevestigd [* 11]. In 2000 werd, door de opkomst van zirkoonoxide als vervanger van aluminiumoxide als kernmateriaal, de productie, na circa 3500 klinisch geplaatste eenheden, niet verder voortgezet. De eerste variant, die onlangs werd geïntroduceerd, was de fabricage van een zirkoonoxide coping en het frezen Fig. 1. CICERO 3-laagskroon. Fig. 2. CAD-Model van CICERO kroon. Fig. 3. Virtuele artikulatie. 6

van een anatomisch overkappingsdeel van e.maxcad (CADon, Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein) [* 19]. Dit werd gevolgd door een concept van Vita Zahnfabrik (Bad Säckingen-D) met de zogenaamde Rapid-Layer technologie, die eveneens is gebaseerd op een coping gemaakt van zirkoonoxide, waarbij de anatomische overkappingsdeel uit een blokje Vita-Mark-2-TriLuxe werd geslepen. Het verschil tussen deze twee technologieën is dat bij de eerste techniek, de twee delen, namelijk de onderstructuur en het overkappingsdeel, met een sinterproces worden samengevoegd, terwijl de tweede techniek is gebaseerd op het op elkaar vastlijmen met een adhesiefcomposiet. Een ander verschil tussen deze twee technieken is dat het glaskeramiek e.maxcad uit een lithiumdisilikaat bestaat en na het vastsinteren, met glazuurstains wordt beschilderd, terwijl de TriLuxe blokken van het RealLife-concept een interne kleuropbouw hebben. Bij de laatste kan, na het vastzetten met composiet, geen correctie met glazuurstains meer plaatsvinden [* 19]. Als derde variant werd het concept van 3M Espe, Seefeld, het LAVA-DVS (Digital Veneering System) gepresenteerd [* 20]. De DVS-kroon verschilt van de drie hierboven beschreven technieken in het gebruikte materiaal en de productietechnologie. De DVSkroon bestaat uit een overkappingsdeel dat uit een blok gedeeltelijk gesinterd porselein wordt gefreesd. Door een fusieproces wordt de anatomische keramische kap met een laagsmeltend keramiek vast gesinterd op de zirkoonoxide kap. In de hierboven beschreven overkappingstechnieken wordt een volledig anatomisch CAD-ontwerp gesplitst in een coping en een overkappingsdeel. We spreken hier van het zogenaamde "file-splitting" (fig. 7). De scheiding in de twee componenten moet zodanig gebeuren, dat ze na het frezen, rekening houdend met een voegspleet, weer samengevoegd kunnen worden zonder dat er een beetverhoging optreedt. Alle drie systemen vereisen een tussenlaag om beide onderdelen tot één geheel te verbinden. Dit artikel beschrijft het nieuwe digitale PRIMERO opbaksysteem, waarbij in tegenstelling tot de genoemde systemen, een incisale opbaklaag langs automatische weg rechtstreeks op kap- of brugstructuren van hoogchromatisch zirkoonoxide wordt aangebracht. Met de aanpak wordt een nieuwe mijlpaal in de computerondersteunde tandheelkunde bereikt. Het maakt het mogelijk om zirkoonoxide te voorzien van een anatomische porseleinlaag zonder het handmatig opbrengen van laagjes porselein. Het levert daarnaast voor het eerst de mogelijkheid om natuurlijke esthetiek van de restauratie al in de ontwerpfase op het computerscherm te realiseren (Esthetics by Design). Digitale workflow Na de ontwikkeling van digitale scanen productie-technologie, was het logisch dat ook het deel van de directe digitalisering van de preparatie in de mond zou volgen. Oratio BV heeft hiervoor met de CYRTINA intraorale scanner IOS de "Digital Workflow" uitgebreid in dit gebied. De intraorale registratie methode is gebaseerd op confocale microscopie, die met een hoge snelheid de oppervlakte door Real-Life Stitching als openstl file digitaliseert. Zo kunnen complete kaakbogen met een hoge kwaliteit opgenomen worden, aangezien onnauwkeurigheden worden verwijderd door de matching van individuele beelden. Met de intrede van de digitale afdruk behoort het traditionele mengen van afdrukmaterialen en het versturen, reinigen en ontsmetten van afdruklepels tot het verleden. Fouten bij het prepareren worden veel eerder geconstateerd en de economisch onaantrekkelijke productie van gipsmodellen in het tandtechnisch laboratorium kan worden uitbesteed. De CYRTINA IOS scanner is draagbaar, niet dongle-gebonden en produceert een standaard STL formaat dat direct beschikbaar is. Na het prepareren volgt het ontglanzen Fig. 4. CICERO kroon. fig. 5. CYRTINA Intraorale Scanner Fig. 6. CYRTINA model met gekleurde stompen. 7

van het relevante gebied met scanpoeder. Met de scanner worden eerst de geprepareerde tanden en vervolgens de volledige tandboog gescand (fig. 5). Vervolgens wordt een scan van de antagonisten en de sluitbeet gemaakt. Alle opnames zijn in real-time zichtbaar op de laptop, zodat het opnameproces kan worden gevolgd op het scherm. Voor het laboratorium staat voor de verwerking van de scandata de gratis en licentievrije CyrtinaCAD software voor kronen-, bruggen en implantaatconstructies ter beschikking. In het Cyrtina productiecentrum wordt aan de hand van de verwerkte gegevens, een model met hoge precisie gefreesd (fig. 6). Daarbij zijn de uitneembare stompen in verschillende kleuren beschikbaar. De geproduceerde halffabricaten worden vervolgens, zoals gebruikelijk, naar het tandtechnisch laboratorium gestuurd. Is het automatische ontwerp van de restauratie klaar, dan kan deze met een eenvoudige functie virtueel worden gereduceerd tot een onderstructuur en eventueel worden voorzien van mamelons. De gemiddelde dikte van het porselein wordt aangepast van 0,3 mm tot 1,1 mm. Deze waarden zijn voor de stabiliteit van de porseleinlaag ideaal omdat deze optimaal door het zirkoonoxide wordt ondersteund. Het is niet nodig om, zoals bij de andere besproken systemen, een conische geleidingsgroef aan te brengen om het roteren van het overkappingsdeel tijdens het samenvoegen met het zirkoonoxidekapje te vermijden. Bij het PRIMERO fabricageproces speelt dit en de aanwezigheid van ondersnijdingen geen enkele rol, waardoor er volledige vrijheid ontstaat bij het ontwerp van de onderstructuur. Na het frezen wordt de BioZyram zirkoonoxide structuur gedurende 2 uur gesinterd bij 1450 o C. PRIMERO methode Vergeleken met andere digitale overkappingstechnieken DVS (3M Espe), Rapid-Layer (Vita Zahnfabrik) and CADon (Ivoclar)), waarbij ondersnijdingen in de coping vermeden moeten worden, heeft PRIMERO geen beperkingen in de vormgeving van de onderstructuur en is daarom geschikt voor het opbakken van kronen (fig. 9) en brugconstructies (fig. 10) tot 8 elementen. De zirkoonoxide kern kan, nadat het anatomische ontwerp van de restauratie is vastgelegd, met behulp van Reversed-Design als een "dentine worden vormgegeven inclusief mamelons. Het cruciale verschil tussen de overkappingstechnieken met de PRIMERO methode bestaat uit de directe verbinding van het porselein met zirkoonoxide zonder voegspleet. Dit betekent dat een beetverhoging bij het plaatsen van het overkappingsdeel op de zirkoonoxide coping is uitgesloten. Door het directe contact van het porselein met het zirkoonoxide wordt in de restauratie ook een optische eenheid bereikt, waardoor de dentinekleur van de het zirkoonoxide overgedragen kan worden aan het translucente Cyrtina Enamel (Oratio B.V., Zwaag-NL). Aan het einde van het PRIMERO proces moet het porselein aan de margin met een fijn diamantje worden teruggeslepen tot aan de preparatielijn. De occlusale vlakken zijn door het frezen in de groene fase, na het sinteren 15% fijner van vorm. Met de mogelijkheid van een vrije vormgeving van de binnenstructuur van de restauratie wijkt PRIMERO sterk af van de alternatieve digitale overkappingssystemen en heeft daarom grote voordelen die vooral liggen op het gebied van esthetiek. Met Reversed-Design wordt het ontwerpen van een restauratie van een mechanische, weer een beroepsmatig bevredigende uitdaging. Met het langs geautomatiseerde weg aanbrengen van porselein, zijn we slechts een muisklik verwijderd van centraal geproduceerde individuele kronen en bruggen, waarbij patiëntgerelateerde kenmerken zoals mamelons, opalescentie, kleur en vorm in het computerontwerp tot stand komen. De individualiteit wordt bereikt door het variëren van de porselein laagdikte. Door plaatselijk de dikte te verminderen komt de kleur van de onderbouw sterker door. Hi-Fi zirkoonoxide kleuren De specifieke eisen die aan de sterkte en esthetiek, maar ook aan de vormgeving en preparatie gesteld worden, hebben bij de ontwikkeling van PRIMERO geleidt tot een keramische onderstructuur in Fig. 7. Overkappingstechniek met twee delen. Fig. 8. Mamelon opties. 8

16 hoogchromatische dentinekleuren (fig. 11) gebaseerd op de Vitapan Classical kleurring (Vita Zahnfabrik, Bad Säckingen-D). De translucente, doorgekleurde zirkoonoxide coping-en brugstructuren hebben een "highfidelity kleur met een kleurstabiliteit die door dompelen in een metaaloplossing niet of moeilijk realiseerbaar is. Omdat de kleur homogeen is en tot stand komt door het mengen van metaal-gedoteerde zirkoonoxide poeders, verandert de kleur ook bij het beslijpen niet. De zirkoonoxide dentine kleur is niet zoals bij porselein, afhankelijk van baktemperatuur, vacuüm- en sinterparameters, maar is gegarandeerd door de industriële productiewijze. De verzadigde zirkoonoxide kleuren hebben een sterke invloed op de kleur van de restauratie [* 18]. Voor de productie worden speciaal ingekleurde zirkoonoxide nano-poeders gebruikt, die een homogene kleurverdeling in het zirkoonoxide en de lange termijn sterkte van de zirkoonoxide-structuur zeker stellen [* 15]. Bovendien wordt in de tandhals waar de porseleinafdekking dun is, altijd de juiste kleur verkregen en kan de tandtechnicus met CyrtinaCAD software de structuur als "dentine" vormgeven [* 18]. Hierdoor wordt niet alleen een hogere efficiëntie bereikt, maar heeft de tandtechnicus tijdens de ontwerpfase de mogelijkheid natuurlijke design elementen zoals mamelons aan te brengen. De veelzijdige CyrtinaCAD ontwerpsoftware creëert een anatomisch gevormde BioZyram zirkoonoxide kapof brugstructuur, die een stabiele ondersteuning van het porselein garandeert. De digitaal ontworpen porseleinlaag varieert daarbij in dikte van 0,3 tot 1,1 mm door aanpassing van het grensvlak tussen zirkoonoxide en porselein. Omdat de structuur van BioZyram zirkoonoxide is geproduceerd en de connectoren door de software worden berekend, is de restauratie sterk genoeg voor bruggen in het molaargebied. Door de digitale precisie en scherpe marginale randen (0,1 mm) hoeven de kapjes en brugstructuren tijdens het PRIMERO proces niet nabewerkt te worden en tonen een onmiddellijke pasvorm voor iedere restauratie. Cyrtina Enamel Patiënten willen als mondige "consumenten" alternatieven aangeboden krijgen, maar verwachten dan van de tandarts duidelijke aanbevelingen die vervolgens aan bovengenoemde criteria moeten voldoen. Naast de ontwikkeling van de zirkoonoxide kleuren heeft Oratio BV (Zwaag, NL) zich gelijktijdig beziggehouden met de productie van een universele Cyrtina Enamel opbakkeramiek, en daarmee de voorwaarden geschapen, voor een optimaal CAD/CAM volkeramieksysteem. Het voordeel van deze gezamenlijke ontwikkeling vanaf het begin was, de optimale afstemming van een zacht, antagonistenvriendelijk porselein op het BioZyram zirkoonoxide [* 12], tot een zeer esthetisch twee lagen systeem, dat op eenvoudige wijze leidt tot maximale dieptewerking en opalescentie. Cyrtina Enamel bevat fluorapatiet kristallen die een absorptie van blauw licht veroorzaken. In Cyrtina Enamel wordt de opalescentie veroorzaakt door een kristallijne apatiet die, bij kristallisatie uit de glasfase, een kritische grootte van 0,15 micron niet overschrijdt. Dit betekent ook dat de kristallen in evenwicht zijn met de omliggende glasfase. Dat voorkomt het oplossen van de opalescentie, omdat de kristallen stabiel blijven in het porselein. Ter compensatie voor de absorptie van geel in de incisaallaag wordt deze met een geel pigment gedoteerd [* 18]. Cyrtina Enamel bevat daarnaast ook nog een klein aandeel leuciet kristallen in de grootte van 1-2 micron, die de weerstand tegen chipping verhoogt. Voor het bereiken van de visuele kwaliteit van natuurlijke tanden, is een fluorescent toegevoegd. Materiaaltechnologische testen hebben aangetoond dat PRIMERO incisaalkronen een zeer hoge sterkte bezitten [* 21]. Het gladde oppervlak is naast een verminderde slijtage ook in termen van plaque vorming en tandvlees compatibiliteit gunstig. Klinische studies met 138 kronen hebben uitstekende resultaten laten zien: geen verlies na twee jaar [* 11]. Discussie Digitaal opbakken staat in het brandpunt van de belangstelling van de tandtechniek. Het geautomatiseerde opbakken van zirkoonoxide belooft een hogere betrouwbaarheid en sterkte tegenover de met de hand Fig. 9. PRIMERO molaarkroon. Fig. 10. PRIMERO brug. Fig. 11. Hoog-chromatische BioZyram zirkonoxide dentinekleuren volgens Vitapan Classical (Vita Zahnfabrik, Bad Säckingen-D). 9

opgebakken restauraties. Verbeteringen op het gebied van kwaliteit van volledig keramische restauraties worden bij PRIMERO duidelijk. Dit heeft te maken met het gestandaardiseerde productieproces. De toepassing van hoge druk bij het aanbrengen leidt tot een hoge dichtheid van het porselein en een lage, gecontroleerde krimp. Zo worden de optimale eigenschappen van het materiaal bereikt en worden gebreken, zoals porositeiten vermeden. De gecontroleerde, langzame afkoeling in het productieproces leidt tot een spanningsvrije porseleinlaag, waardoor kleine correcties zonder enig risico op materiële schade kunnen worden uitgevoerd. Tegen deze achtergrond is een standaardisatie van het productieproces voor keramische materialen gunstig voor de kwaliteit en daarmee voor de betrouwbaarheid en de lange-termijn prognose van de restauratie. Standaard procedure De standaard procedure voorziet in een aparte stain en glazuur bakfase. De afwerking bij een PRIMERO kroon of brug is niet anders dan bij een traditioneel, handmatig gelaagde keramische restauratie. Echter, de eerste praktische ervaringen met het systeem tonen aan dat PRIMERO kronen van nature een zeer natuurlijk chroma [* 18] vertonen. De reden hiervoor is dat de kleur vooral vanuit de hoogchromatische kern komt, terwijl de opbaklaag translucent en minder chromatisch is. Door het gebruik van een hoogchromatische BioZyram structuur en een incisaallaag wordt een tandtypisch kleurverloop van occlusaal naar cervicaal gecreëerd, die ook teruggevonden kan worden bij natuurlijke tanden [* 18]. Elk bedrijf dat haar workflow stroomlijnt is in staat om haar efficiëntie te verhogen. Het digitaal opbakken van BioZyram zirkoonoxide in het Cyrtina productiecentrum verhoogt de productiviteit in het laboratorium zonder investeringen in nieuwe apparatuur. PRIMERO vermindert de doorlooptijden en verlaagt tegelijkertijd de kosten, terwijl met industriële processen de structurele en esthetische kwaliteit wordt verbeterd. Dit wordt door wetenschappelijke studies over BioZyram zirkoonoxide bevestigd [* 16, 21]. Op de lange termijn kunnen we verwachten dat aanvullende gebieden van de tandheelkunde en tandtechniek in de "Digital Workflow" zullen worden geïntegreerd en gerationaliseerd. Dit is een geweldige kans voor laboratoria. Conclusie PRIMERO is een manier om CAD/CAM in de tandtechniek naar een volgende niveau te tillen, waarmee "Esthetics by design" een belangrijke stap dichterbij komt. De denticien krijgt de mogelijkheid om esthetisch te ontwerpen zonder zich om het opbakken te bekommeren. PRIMERO kronen en bruggen (momenteel tot 8 elementen) kunnen met de veelzijdige en gratis CyrtinaCAD software op een eenvoudige manier gemodelleerd en binnen twee dagen in het Cyrtina productiecentrum geproduceerd worden. De hele tandheelkundige wereld vraagt een betere kwaliteit en gemakkelijker te beheersen procedures. Op de weg er heen zijn al een aantal interessante stappen gezet. Met PRIMERO kunnen laboratoria voldoen aan deze vraag. Door het PRIMERO systeem kan een restauratie worden gefabriceerd met een gelaagde structuur waarmee, door een doeltreffende ingreep door de tandtechnicus, een esthetisch en functioneel perfecte restauratie kan worden aangeboden aan de patiënt. Daarbij bieden PRIMERO restauraties een betrouwbare en efficiënte oplossing voor tandheelkundige laboratoria. Tijdwinst Het behalen van tijdwinst, door het wegvallen van enkele bij de huidige conventionele methoden noodzakelijke stappen, was een belangrijk doel bij de ontwikkeling van PRIMERO. Variabilisering van de vaste kosten en focus op de uiteindelijke individualisering van de restauratie creëren betere voorwaarden voor het laboratoriumresultaat. De met CyrtinaCAD ontworpen anatomische brug of kroon wordt in de volledige contour in functioneel contact met de antagonisten en naburige elementen gebracht. Pas dan wordt de onderstructuur gemodelleerd (Reversed- Design), waarbij artefacten zoals mamelons de restauratie een natuurlijke uitstraling kunnen geven. Ondersnijdingen spelen, in vergelijking met andere digitale overkappingstechnieken, bij PRIMERO geen rol. Met PRIMERO besparen gebruikers tijd, omdat de structuur en opbaklaag in één keer geproduceerd worden. In combinatie met de nieuwe BioZyram kleuren en de geïndividualiseerde dentinevorm van de basisstructuur, kan een natuurgetrouwe werking verkregen worden, die een verdere individualisering zelfs bij fronttanden bijna overbodig maken. Het knobbelondersteunende ontwerp van de basisstructuur vermijdt het zogenaamde chippen van keramiek. PRIMERO is daarmee een nieuwe maatstaf in het digitaal aanbrengen van een glaskeramieklaag. De eerste Cyrtina Academy cursussen voor PRIMERO zijn gepland na de IDS 2011. * Zie voor een uitgebreide literatuurlijst www.tandtechnischmagazine.nl IDS Hal 03.2 Stand F020 G021. 10