PRODUCCIÓN DE PRÓTESIS DENTALES A PARTIR DE UN MODELO POSITIVO MAPEADO Y DIGITALIZADO TRIDIMENSIONALMENTE
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a un método para la producción de una prótesis dental que va a ser fijada a un raigón de diente, qué consiste de un modelo positivo mapeado y digitalizado tridimensionalmente, que comprende los siguientes pasos : introducir los datos del modelo positivo digitalizado; - maquinar la superficie interior del modelo positivo con un valor desviado predeterminado, para formar un intersticio entre una prótesis dental futura y el raigón del diente, y - calcular un programa para maquinar una pieza de trabajo mediante una máquina herramienta, para producir la prótesis dental. En particular la invención se refiere al campo de producción de estructuras básicas para prótesis dentales, en particular para coronas y/o puentes dentales para fijarlos a raigones de dientes, o similares, naturales y/o artificiales, preparados. Se conoce cierto número de dispositivos y métodos para producir puentes y coronas dentales,
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artificiales. En general, después de la preparación dental en la que los dientes usados para el anclaje se preparan mediante fresado para recibir una corona o puente o en los cuales se implanta por ejemplo un perno, se toma una impresión del raigón del diente, del área circundante y de la quijada. Esto se realiza usualmente con compuestos selladores de silicona pero también se conocen otros materiales. Un modelo conocido como modelo maestro puede producirse a partir de la impresión mediante un vaciado de yeso. Este modelo maestro muestra la situación positiva en la boca del paciente. En este modelo el técnico dental con sus destrezas artesanales forma un modelo de la estructura básica de la prótesis dental a partir de cera o a partir de plástico que se funde a una temperatura baja o que se endurece en una manera polimerizante (modelo positivo) . En este caso el técnico dental puede tomar también en cuenta la contraoclusión de la otra quijada mediante el modelo maestro del que dispone. Tradicionalmente el modelo producido por el técnico dental es incrustado y fundido en substancias termoresistentes . La estructura básica puede ser producida por vaciado de precisión en aleaciones dentales de metales convencionales, en el molde asi producido. Por razones cosméticas usualmente se hace una cara exterior en cerámica o plástico, al menos en el área de los dientes frontales .
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A partir de la WO 99/47065 es conocido digitalizar completamente la superficie exterior e interior del modelo estructural después de que se ha formado un modelo de cera. Un modelo que refleje inadecuadamente la situación presente en la boca del paciente se completa después matemáticamente con respecto a la superficie exterior e interior, tridimensional. El resultado de la digitalización y terminación matemática representarían una descripción digital de la superficie completa de la estructura básica de la prótesis. A fin de poder maquinar una pieza de trabajo que consista de cerámica porosa, con los datos obtenidos a partir de la digitalización del modelo de cera, se describe con detalle en la WO 99/47065 que las dimensiones del modelo superficial del cuerpo digitalizado se agrandan linealmente en todas las direcciones espaciales para compensar el encogimiento de la pieza de trabajo durante la sinterización. El factor de agrandamiento f deberá resultar entonces de una función específica de acuerdo con la relación de la densidad de la pieza de trabajo y una estructura básica de puente producida a partir de la misma. Las instrucciones de control para una máquina de procesamiento van a ser generadas a partir de los datos de la superficie agrandada con la cual se va a labrar la estructura básica de puente, agrandada, a partir de la pieza 4
de trabajo. En comparación con la superficie matemáticamente agrandada, de la estructura básica de puente, no se proporciona desviación y por lo tanto la superficie maquinada va a obtener exactamente las mismas mediciones con respecto al cuerpo digitalizado, después del encogimiento por sinterización. Además no se llevará a cabo procesamiento subsecuente. Además, en la WO 99/47065 se propone usar una pieza de trabajo para la producción de la estructura básica de puente en la que un código de identificación legible a máquina o visualmente, que contenga el factor de agrandamiento f, se encuentra fijo a la pieza de trabajo o a su empaque, en una etiqueta o en un listón de empaque encerrado . El modelo de cera de la estructura básica de puente deberá ser producido positivamente sobre una impresión de plástico de la forma negativa del raigón de diente preparado, producido a partir de una masa de silicona, por lo cual los raigones de diente deberán ser recubiertos primero manualmente, con una composición de recubrimiento separador, para formar después un intersticio para cemento. La digitalización se consigue mecánica u ópticamente . Para este propósito se hace referencia a métodos para la digitalización en la boca de un paciente, sobre un raigón de diente preparado o en modelo, en donde los métodos son conocidos, por ejemplo, a partir de la patente de los 5
Estados Unidos de Norteamérica 4,182,312 con respecto a una digitalización mecánica y a partir de la EP 0 054 785 Al con respecto a una digitalización óptica. La desventaja fundamental de la digitalización mecánica conocida a partir de la patente de los Estados Unidos de Norteamérica 4,182,312 es la fijación del dispositivo de exploración mecánica al paciente, dado que la exploración se lleva a cabo directamente en la cavidad oral del paciente. La manipulación segura del dispositivo en la estrecha cavidad oral es igualmente problemática. Una maquina de procesamiento para producir prótesis dentales deberá ser controlada directamente con la exploración de los dientes y tejido circundante, tal como en una máquina fresadora de duplicación. Para este fin, una sonda que tiene una varilla de transmisión fijada en forma segura a la misma debe ser movida por el dentista encima de las superficies, en la boca del paciente, que sean de interés. Una detección completa de la superficie requiere de muchísimos movimientos de exploración, lo cual es muy estresante para el paciente debido al tiempo requerido. Además, las puntas de la sonda deben cambiarse dependiendo de la forma de la herramienta de procesamiento . Con el método descrito en la EP 0 054 785 Al, una cabeza de registro de imágenes se inserta en la boca de un paciente. Esta cabeza de registro de imágenes es para detectar una imagen tridimensional de una cavidad de diente o 6
similar. Para este propósito los datos de imágenes se muestran en una pantalla de computadora, de manera tal que un dentista pueda verificar si la posición de la cabeza de registro de imágenes permite o no una imagen lo suficientemente exacta. Si es necesario, la cabeza de registro de imágenes puede cambiarse, por consiguiente, a una posición más favorable. Cuando se ha obtenido una posición apropiada, una imagen tridimensional de la cavidad de diente o similar se habrá formado con un tamaño espacialmente verdadero, sin explicación adicional . Los datos apropiados se completan después por interpolación y procesamiento manual del conjunto de datos en la manera de una construcción con Diseño Asistido por Computadora (CAD) , hasta que se haya formado completamente un cuerpo de prótesis dental correspondiente. Los datos correspondientes se usarán después para fabricar una pieza de trabajo apropiada, a fin de producir una prótesis dental apropiada, directamente a partir de la imagen, a la vez que se evitan los pasos de producción que requieren de mucha destreza, mencionados anteriormente. La torpe manipulación con la cámara en la boca del paciente se encontró también desventajosa en la práctica de este método, ya que en particular requiere de mucha colaboración por parte del paciente. Además, tal como se describe en el documento mencionado anteriormente, es necesario recubrir el diente que 7
vaya a ser mapeado, con un polvo, para obtener condiciones de reflexión definidas, dado que el material dental natural tiene propiedades traslúcidas. Debido a las propiedades traslúcidas la luz podría penetrar en forma parcialmente no controlada en el raigón del diente al cual se van a practicar las mediciones y poder ser reflejada quizá a capas más profundas, lo cual daría por resultado un resultado inexacto. Sin embargo, el recubrimiento con un polvo para reflexión, incrementa simultáneamente la inexactitud por la aplicación del polvo, la cual en forma inherente y, en base a las condiciones restringidas en la boca del paciente, siempre es irregular en la práctica. El limitado poder de resolución del registrador de imágenes y las difíciles condiciones de iluminación en la boca que se va a mapear, tampoco son ventajosas. Un método para producir partes de prótesis dentales se conoce a partir de la DE 196 42 247 Cl de acuerdo con el cual un diente preparado se digitaliza a fin de producir después una prótesis dental, tomando en consideración los dientes modelos digitalizados . Para producir una prótesis dental, de acuerdo con la WO 94/27523, un diente se mide, se prepara una parte de un diente, y se produce una impresión del diente o una copia del diente . Para la medición se usa el método de triangulación. Un proceso para la producción de polvo metalúrgico para una prótesis dental moldeada exactamente, se 8
conoce a partir de la EP 0 774 933 Bl . En este caso la introducción tridimensional de datos, óptica o mecánica, del diente preparado, se lleva a cabo directamente en la boca o sobre un modelo de yeso. La capa de cemento, por medio de la cual se une la prótesis dental con el diente preparado, se toma también en consideración cuando se producen las prótesis dentales . Independientemente del tipo de producción de · la prótesis dental, por razones estéticas, se tiene cuidado en hacerlas tan delgadas como sea posible. A partir de la experiencia, el modelo dental se forma también principalmente desde un punto de vista estético para que tenga suficiente espacio para la cara exterior subsecuente. Como un resultado, no se considera la necesidad de una estructura mecánica suficiente, y la vida de la prótesis dental producida de acuerdo con el mismo se ve adversamente afectada. El objeto de la presente invención es desarrollar adicionalmente un método para la producción de prótesis dentales del tipo mencionado anteriormente, en una forma tal que la prótesis dental de este tipo tenga una resistencia suficiente para lograr una vida de servicio larga, asegurándose simultáneamente que la prótesis dental tenga un efecto estético suficiente y que corresponda a la apariencia de un diente natural . También se proporciona un método mejorado con respecto a la manipulación, eficiencia en costos y calidad de la prótesis dental asi producida.
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De conformidad con la invención el objeto se resuelve esencialmente porque como material para la prótesis dental se emplea uno que tiene, durante el uso normal de la prótesis dental, un esfuerzo de tracción máximo que corresponde aproximadamente de 0.1 a 0.7 veces el esfuerzo de tracción del material empleado. En particular, el esfuerzo de tracción máximo en la prótesis dental deberá corresponder a un valor menor o igual que 0.5 veces, en particular de 0.2 a 0.5 veces, la resistencia a la tensión del material usado. Mediante las enseñanzas de conformidad con la invención, la prótesis dental se diseña en su dimensionamien o con respecto a la carga debida a los esfuerzos de tensión, cualesquiera que sean, por ejemplo en el espesor de la pared, cualesquiera que sean, por ejemplo, en la sección transversal del material o en los radios de conexión en los elementos de puente, en el área entre soportes formados por raigones de dientes. Como un resultado se asegura que la prótesis dental tenga la resistencia requerida sin tener que aceptar la pérdida de su apariencia estética. En otras palabras se puede proporcionar todavía una apariencia delgada sin el riesgo de que ocurran fracturas bajo el esfuerzo normal de la prótesis dental. En su dimensionamiento la prótesis dental se dirige entonces con respecto a áreas especialmente sometidas a esfuerzos grandes, 10
a la resistencia del material usado. Por ejemplo, si se usa A1203 como material cerámico para una prótesis dental, entonces la resistencia a la tensión del material es de 350 N/mm2, de manera tal que un esfuerzo de tracción máximo entre 35 y 245 N/mm2, en particular de aproximadamente 175 N/mm2 pueda ocurrir en el área que esté sometida a mayores cargas. En los puentes este esfuerzo de tracción máximo ocurre en el área de transición entre los elementos del puente y los postes formados por los raigones de dientes. Si se usa como material cerámico Zr02 estabilizado con Y2O3, que tiene una resistencia de 650 N/mm2, entonces las dimensiones de la prótesis dental deben ser diseñadas de manera tal que un esfuerzo de tracción máximo o de entre 65 y 455 N/mm2, en particular menor o igual que 325 N/mm2, ocurra en el área más fuerte. Además, el valor desviado deberá ser prefijado dependiendo del eje. Además, mediante las enseñanzas de conformidad con la invención, se puede obtener, con el grado deseado de los espacios libres, un intersticio confiable y preciso para recibir cemento u otros agentes adhesivos para asegurar la prótesis dental sobre el raigón de diente preparado. En esta forma puede excluirse el riesgo de los métodos conocidos que resultan de la aplicación manual de composiciones de recubrimiento separador, para mantener el espesor óptimo, uniformidad y reproducibilidad de la aplicación. En 11
particular, debido a la formación del intersticio, en forma dependiente del eje, se asegura que se haga posible un ajuste óptimo de la prótesis dental sobre el raigón del diente. Es ventajoso para todas las técnicas de fijación actuales, para una corona o un puente sobre un raigón de diente, si el valor desviado es de hasta 150 µtt?. Las dimensiones más pequeñas del intersticio en el área de la superficie de contacto de una prótesis dental y un raigón de diente, y por lo tanto una resistencia especialmente buena contra un futuro ataque de caries, puede obtenerse si el intersticio difiere de un valor bajo en la periferia de la cavidad definida por la superficie interior del modelo positivo hasta un valor mayor en la punta de la cavidad, en particular, si el intersticio sobre la periferia de la cavidad es menor que 5 µp?, preferentemente menor que 2.8 µt?, en forma especialmente preferida no mayor que 1.5 µp?. El método de la invención es también especialmente seguro sin la intervención del operario, si además está caracterizado por el paso siguiente: llevar a cabo una prueba de plausibilidad de los datos con referencia a los datos de áreas adyacentes del modelo positivo y, opcionalmente, la emisión de una advertencia. En una modalidad ventajosa adicional el método está caracterizado además por el siguiente paso: el reemplazo, preferentemente de puntos de datos individuales 12
faltantes o de puntos de datos no plausibles, mediante valores interpolados con referencia a los datos de áreas adyacentes del modelo positivo y el suavizado de la superficie exterior y/o interior de los datos del modelo positivo mediante una función de suavizado. Para prevenir la formación de espacios huecos entre la prótesis dental y el raigón de diente, a partir de lo cual puede esperarse usualmente un ataque adicional de caries del raigón del diente y por lo tanto la destrucción del diente de soporte de un puente, el método se encuentra caracterizado además en forma ventajosa por el siguiente paso: llevar a cabo una prueba de los datos de la superficie interior del modelo positivo para investigar socavaciones con referencia a los datos de las áreas adyacentes del modelo positivo y, opcionalmente, emitir una advertencia. Para obtener una seguridad especialmente alta contra la fractura de la prótesis dental durante el uso posterior por parte del paciente, el método está caracterizado además por el siguiente paso: calcular el espesor de pared del modelo positivo, comparando los datos de la superficie interior del modelo positivo con los datos de la superficie exterior del modelo positivo y comparando el valor del espesor de pared con un valor mínimo de espesor de pared, corregir los datos del lado exterior del modelo positivo, de manera tal que al menos el valor mínimo de 13
espesor de pared se mantenga y/o emitir una advertencia, en particular si el valor mínimo del espesor de pared es de al menos aproximadamente 0.5 mm, preferentemente un valor aproximado de 0.1 mm, en particular de al menos aproximadamente 0.3 mm. Para asegurar un moldeado favorable de la prótesis dental, también es ventajoso si se asegura, mediante comparación de los radios de las superficies exterior y/o interior del modelo positivo, con un radio mínimo de al menos aproximadamente 0.1 mm, preferentemente un valor de aproximadamente 0.2 mm, en particular 0.3 mm, y corrección de los datos de la superficie exterior y/o interior del modelo positivo, que se obtiene al menos un radio mínimo y/o se emite una advertencia. Para producir un puente especialmente estable y duradero, el método está caracterizado además por el siguiente paso: el cálculo de la sección transversal del material en los elementos del puente, en el área entre dos postes formados por raigones de diente, la comparación de la sección transversal con un valor mínimo, la corrección de los datos del lado exterior del modelo positivo, de manera tal que al menos el valor mínimo se mantenga y/o se emita una advertencia, en particular si el valor mínimo es de al menos aproximadamente 2 mm2, preferentemente un valor aproximado de 5 mm2, en particular de al menos aproximadamente 7 mm2.
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Para prevenir una cavidad demasiado estrecha de la prótesis dental cuando se prepare la parte superior del raigón del diente que no tenga una redondez suficiente para las fresas convencionales, el método está caracterizado además por el siguiente paso: el cálculo de los radios de la superficie interior del modelo positivo, la comparación de los valores de los radios con un radio mínimo, la corrección de los datos de la superficie interior del modelo positivo, de manera tal que la cavidad sea agrandada hasta un grado tal que se obtenga al menos el radio mínimo y/o se emita una advertencia. Dependiendo de cómo se controle la máquina herramienta que se vaya a usar, puede ser conveniente que el método esté caracterizado además por el siguiente paso: maquinar el modelo positivo con un valor desviado predeterminado, para adaptarlo al contorno de la herramienta durante el procesamiento subsecuente. Para producir prótesis dentales a partir de piezas de trabajo que sean sometidas a un cambio en las dimensiones después del procesamiento mecánico durante la producción, por ejemplo piezas de trabajo cerámicas que no estén sinterizadas o presinterizadas , que deban ser sinterizadas completamente después del trabajo de moldeado y por lo tanto sujetas a encogimiento, el método de conformidad con la invención se encuentra además caracterizado en forma especialmente ventajosa, por el siguiente paso: procesar los datos del modelo 15
positivo con un factor de agrandamiento para compensar el encogimiento o hinchado del material para una prótesis dental durante la producción, en particular para un buen ajuste cuando el factor de agrandamiento sea no lineal y/o anisotrópico . Se puede obtener una prótesis dental con un ajuste especialmente exacto, en particular con piezas de trabajo realmente anisotrópicas o no homogéneas, si el factor de agrandamiento está determinado por una función de transferencia tridimensional f (x, y, z) , en donde la función de transferencia tridimensional f (x, y, z) se encuentra determinada en forma expedita por la distribución de densidad tridimensional F(x, y, z) de la pieza de trabajo cerámica. Para la producción automática en gran escala, el método se encuentra caracterizado además en forma ventajosa por la lectura de la función de transferencia f(x, y, z) o de distribución de densidad F (x, y, z) asignada a una pieza de trabajo que se vaya a procesar a partir de un portador de datos, en particular si el portador de datos es una etiqueta de código de barras, una etiqueta de transpondedor que pueda ser leída a través de un dispositivo de entrada de datos o un banco de datos al que se pueda tener acceso a través de medios de identificación unidos a la pieza de trabajo o localizados en la misma. Detalles, ventajas y características adicionales de la invención pueden ser encontrados no únicamente en las 16
reivindicaciones, en las características encontradas en las mismas, ya sea en forma separada y/o en combinación, sino que también en la siguiente descripción de las modalidades preferidas encontradas en la figura, en la que: La figura 1 muestra una sección transversal esquemática a través de dos raigones de dientes con una prótesis dental en la forma de un puente. La figura 1 muestra dos raigones de diente preparados 1 y 2 que van a ser suavizados en sus áreas superiores 3 y 4 para recibir una prótesis dental. En este caso, la prótesis dental comprende una estructura básica de puente 5 que además está provista de una cara exterior 6 en una manera convencional para producir las superficies visuales y de masticación. La estructura básica 5 del puente es fijada, en cada caso, a los raigones 1, 2 de diente, mediante una capa de un cemento dental en los intersticios 7 y 8 para cemento. Por razones de claridad, en particular el intersticio 7, 8, tales como los intersticios para cemento, se ilustran completamente en una escala no verdadera. Para producir la prótesis dental, es decir en la modalidad, la estructura básica 5 de puente con la cara exterior 6 con los intersticios deseados 7, 8, se produce primero, de conformidad con la invención, un modelo maestro de la quijada en el que va a colocarse la prótesis dental. El 17
modelo maestro muestra la situación del paciente en la boca, es decir positivamente, que se obtiene de una impresión correspondiente a la forma negativa. Sobre el modelo maestro, el técnico dental, con sus habilidades artesanales, forma un modelo de la estructura básica de la prótesis dental que se va a producir, en cera o en plástico que se funda a una temperatura baja y que se endurezca en una manera polimerizante, para obtener un modelo positivo. Este modelo positivo es digitalizado, por lo cual se pueden usar métodos ópticos o mecánicos. Al mismo tiempo se genera un intersticio entre una prótesis dental final y el raigón del diente, introduciendo valores desviados para obtener la exactitud de ajuste deseada. La anchura del intersticio es entonces dependiente del eje, es decir se presenta una distorsión, en particular en la dirección Z, mientras que en el área periférica inferior se selecciona una pequeña medición del intersticio que puede ser cercana a 0. Independientemente de lo mismo, el dimensionamiento de la estructura básica o prótesis dental que se va a producir, se diseña de manera tal que, con el uso normal, un esfuerzo de tracción máximo corresponda aproximadamente de 0.1 a 0.7 veces la resistencia del material usado. Para nombrar sólo algunos compuestos cerámicos, a manera de ejemplo, el Al203, cristales mixtos de óxido de circonio (Zr02/Y-TZP) , gO, Y203 o Ti02 son, por ejemplo, posibles materiales.
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Cuando se use, por ejemplo, Al203 deberá tenerse cuidado que el esfuerzo de tracción máximo no exceda 245 N/mm2. Sin embargo, una deposición de material hasta un esfuerzo de tracción máximo de 175 N/ititf es usualmente suficiente. Cuando se produce la prótesis dental 5 con la ayuda del método de conformidad con la invención, el valor desviado, con el cual se maquina la superficie interior 9 del modelo superficial, para formar un intersticio para cemento 7, 8 entre la futura prótesis dental 5 y el raigón del diente 1, 2, es fijado ya sea interactivamente por el operario o es predeterminado en forma definitiva mediante programación. Las dimensiones más pequeñas del intersticio en el área de la interfase de la prótesis dental 5 y el raigón del diente 1, 2, y por lo tanto una resistencia especialmente buena a un ataque posterior de caries, pueden obtenerse cuando el intersticio difiera de un valor bajo sobre la periferia 10 de la cavidad definida por la superficie interior 9 del modelo positivo, hasta un valor más grande en la punta 11 de la cavidad, en particular cuando el intersticio sobre la periferia 10 de la cavidad sea menor que 5 µt?, preferentemente menor que 2.8 µt?, en forma especialmente preferente no mayor que 1.5 µp?. Para evitar la formación de espacios huecos entre la prótesis dental 5 y el raigón del diente 1, 2 desde adonde usualmente se esperaría un ataque adicional por caries 19
del raigón del diente 1, 2 y por lo tanto la destrucción del diente de soporte de un puente 5, es ventajoso llevar a cabo además una prueba de los datos de la superficie interior 9 del modelo positivo para investigar socavaciones con referencia a los datos de áreas adyacentes del modelo positivo, dado que las socavaciones dan por resultado que la prótesis dental no pueda ser colocada sobre el raigón 1, 2 o que se forme un espacio hueco. Para disponer de una conflabilidad especialmente alta contra la ruptura de la prótesis dental 5 durante el uso final por parte del paciente, el espesor de pared del modelo de datos se calcula además por comparación de los datos de la superficie interior 9 del modelo positivo con los datos de la superficie exterior 12 del modelo positivo y comparación del valor del espesor de pared con un valor mínimo del espesor de pared que pueda ser determinado mediante datos de entrada del dentista o del técnico dental o predeterminados en forma definitiva por programación. Cuando se use cerámica de óxido de circonio, es conveniente que el valor mínimo del espesor de pared sea preferentemente de aproximadamente 0.1 mm a 0.3 mm. Para producir puentes especialmente estables y duraderos 5, se lleva a cabo preferentemente un cálculo de la sección transversal del material en elementos del puente en el área 13 , 14 entre dos postes formados por los raigones de 20
diente 1, 2 y por la comparación de la sección transversal con un valor mínimo, que puede ser fijado, ya sea en forma interactiva por el operario o predeterminado en forma definitiva mediante programación, y la corrección de los datos del lado exterior 12 del modelo positivo, de manera tal que al menos se obtenga el valor mínimo, que preferentemente representa desde aproximadamente 2 mm2 hasta 7 mm2 en cerámicas de óxido de circonio reforzadas con óxido de itrio . Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.