Prototipado rápido y diseño de dientes

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Carolina Flores Verónica Morán Abián B. Socorro

Biomecánica y BiomaterialesMáster Ingeniería Biomédica

Prototipado Rápido Aplicaciones en sector dental (Implantología y Ortodoncia)

Dental solutions

�1. Objetivos.

2. ¿Qué es el prototipado rápido ? � Tecnologías.� Sectores de aplicación.

3. Aplicaciones PR.

4. Materiales dentales.

5. Futuro de la medicina dental. Conclusiones.

6. Referencias bibliográficas.

Índice

�1. Saber qué es en sí el prototipado rápido, así como las

diferentes tecnologías que engloba.

2. Conocer los campos en los que se puede aplicar esta técnica.

3. Notar las ventajas que el prototipado rápido está aportando al sector dental, tanto a nivel de ortodoncia como a nivel de implantología.

4. Tener conocimiento de los materiales dentales: qué son y cómo se clasifican.

5. Introducir el futuro de la medicina dental: células madre.

Objetivos

�� Surge en 1987 con el proceso de estereolitografía de la

empresa norteamericana 3D Systems.

� Es una serie de tecnologías que posibilitan la producción de modelos y prototipos de forma directa partiendo de un modelo sólido en tres dimensiones mediante un sistema CAD.

� Para generar las diferentes piezas, estos sistemas parten de la unión aditiva de líquidos, capa por capa, a partir de secciones transversales de la pieza obtenidas a su vez del modelo tridimensional.

¿QUÉ ES EL P.R?

�� Esta tecnología permite:

1. Efectuar, en un tiempo relativamente corto, diversas pruebas de geometrías distintas para una pieza.

2. Validar la geometría definitiva.3. Acometer la producción en serie rápidamente.

� Los puntos fuertes de este conjunto de tecnologías son:1. Rapidez de respuesta.2. Complejidad de las piezas.3. Precisión de los resultados.

¿QUÉ ES EL P.R?

�� SLA (Estereolitografía): se basa en la posibilidad de solidificar

una resina en estado líquido mediante la proyección de un haz láser de una frecuencia y potencia muy concretas. El proceso empieza con el elevador situado a una distancia de la superficiedel líquido igual al grosor de la primera sección a imprimir. El láser sigue la superficie de la sección y su contorno. Una vez solidificada esta sección, el elevador baja su posición para situarse a la altura de la siguiente lámina.

� SGC (Fotopolimerización por luz UV): se basa en la solidificación de un fotopolímero o resina fotosensible.

� FDM (Deposición de hilo fundido): Una boquilla que se mueve en el plano XY horizontal deposita un hilo de material a 1ºC por debajo de su punto de fusión. Este hilo solidifica inmediatamente sobre la capa precedente.

TECNOLOGÍAS RP

�

� SLS (Sinterización selectiva láser): Se deposita una capa de polvo, de unas décimas de mm., en una cuba que se ha calentado a una temperatura ligeramente inferior al punto de fusión del polvo. Seguidamente un láser CO2 sinteriza el polvo en los puntos seleccionados.

� DSPC (Proyección aglutinante): deposición de material en polvo en capas y la ligazón selectiva del mismo mediante la impresión de "chorro de tinta" de un material aglutinante.

� LOM (Fabricación por corte y laminado): Una hoja de papel encolado se posiciona automáticamente sobre una plataforma y se prensa con un rodillo caliente que la adhiere a la hoja precedente. Esta tecnología pega y recorta láminas de papel.

TECNOLOGÍAS RP

�� Las técnicas de prototipado rápido pueden ser aplicadas a las

más diversas áreas tales como:

• Náutica y aeronáutica• Automoción• Arte y decoración• Industrias de mecanizado: bisagras, anillas, cierres, ganchos• Electrónica• Electrodomésticos• Telefonía móvil y fija• Maquetismo y aeromodelismo• Juguetes• Medicina (prótesis)• Embalaje• Ingeniería civil y obras públicas

SECTORES DE APLICACIÓN

�

APLICACIONES RP: SECTOR DENTAL

Tipos de prototiposTecnología CAD-CAM

Aplicaciones en ortodonciaAplicaciones en implantología (Solución SURESMILE)

�� Prototipos de diseño: para evaluar aspectos estéticos y

ergonómicos.

� Prototipos geométricos: para probar concordancia geométrica, forma y ensamblaje.

� Prototipos funcionales: muestran las características de la función. Es una prueba del producto final.

� Prototipos técnicos: para evaluar todas las funciones de la pieza final.

TIPOS DE PROTOTIPOS

�• CAD (Diseño Asistido por Ordenador)

• CAM (Fabricación Asistida por Ordenador)

� El diseño y la fabricación asistidos por ordenador (CAD/CAM) es una disciplina que estudia el uso de sistemas informáticos como herramienta de soporte en todos los procesos involucrados en el diseño y la fabricación de cualquier tipo de producto.

� Es un requisito indispensable para la industria actual que se enfrenta a la necesidad de mejorar la calidad, disminuir los costes y acortar los tiempos de diseño y producción.

TECNOLOGÍA CAD-CAM

�� La tecnología cad-cam dental permite la realización de prótesis

donde las preparaciones protésicas son escaneadas, procesadas y fabricadas mediante una mecanización asistida por ordenador.

� En la actualidad, cad-cam y zirconio, representan la vanguardia en odontología y permiten la fabricación de prótesis estéticas mediante un proceso altamente preciso, estandarizado y personalizado.

TECNOLOGÍA CAD-CAM

�¿Qué nos permite fabricar el CAD CAM?

�Entre las indicaciones de esta tecnología en odontología están la fabricación de:

Coronas, prótesis, carillas o láminas e incrustaciones

�Con las últimas versiones pueden realizarse prótesis hasta de 6 dientes unidos.

�Fabricar estructuras altamente precisas para los pacientes que han sido rehabilitados con implantes.

�Realizar coronas de un día para otro estandarizadamente.

TECNOLOGÍA CAD-CAM

�� Esta tecnología sigue los siguientes procesos:

1. Escaneo del diente o implante dental en el modelo, ya sea por medio de un láser o por medio de contacto físico

2. Diseño en ordenador de la prótesis estética mediante un software tridimensional (que permite calcular los ejes de inserción, tener referencia del modelo antagonista, trazar una línea en la margen cervical y aumentos de 500%)

3. Fresado robotizado con la información del diseño de la prótesis en unos cuantos minutos.

TECNOLOGÍA CAD-CAM

�Las principales ventajas del CAD-CAM son:

1.Alta estética dental debido a permite el uso de cerámica altamente translúcida.

2.Precisión en la adaptación a los dientes, con un sellado marginal exacto, lo que garantiza su desempeño a largo plazo.

3.Rapidez en la fabricación debido a que es robotizado y simplifica los pasos en el laboratorio

4.Gran versatilidad debido al software

TECNOLOGÍA CAD-CAM

�� La ortodoncia es una especialidad de la Odontología

cuyo objetivo es la reposición en su sitio de las piezas mal colocadas.

� Actualmente, se está incorporando la informática en todos los aspectos de la ortodoncia de un modo individualizado, particular y rítmico; dando lugar a cambios en la digitalización de modelos en ortodoncia.

� Hoy día los modelos de yeso están cayendo en el olvido para dar lugar a nuevas tecnologías como el OrthoCad.

APLICACIONES EN ORTODONCIA

�Los modelos de yeso, son utilizados rutinariamente para el diagnóstico y plan de tratamiento, progreso y evolución post-tratamiento. Entre sus ventajas se destaca:

� Producción rutinaria y predecible.� Relativamente fáciles de producir y no costosos.� Fáciles de examinar y medir.� Se pueden montar para simular la articulación

temporomandibular.� Hasta el momento han sido el único medio disponible

en tercera dimensión.

Por otro lado los modelos de yeso, presentan un dilema para ser archivados debido al tamaño y peso, también requieren de un trabajo intenso para ordenarlos. Los modelos se pueden perder o dañar y son difíciles reproducir y transferir.

APLICACIONES EN ORTODONCIA

�OrthCad:

�Empresa pionera en digitalización y por tanto una alternativa a los modelos de yeso.

�Todavía se utilizan modelos en escayola, a partir de los cuales, por unos 15 euros por barrido, se obtiene un modelo digitalizado y escaneado que se puede almacenar en el disco duro.

�Si se dispone de un escáner de haz de conos, se puede realizar un escáner volumétrico que permita realizar estos modelos digitalizados a partir de éste.

APLICACIONES EN ORTODONCIA (OrthoCad)

�OrthoCad:

�Ofrece la posibilidad de medir torques, inclinaciones, rotaciones, posicionamiento, contornos, necesarios para la individualización de la prescripción a cada paciente.

�Consigue superar a cualquier técnica que exista en el mercado a nivel de precisión, ya que los brackets son confeccionados a la carta según la prescripción máximamente individualizada

APLICACIONES EN ORTODONCIA (OrthoCad)

�Suresmile:

�Pretende minimizar los errores relacionados con la terapia con aparatología fija.

�Agrega herramientas de captura tridimensional de imagen; paquetes de programas computacionales tridimensionales para plantear el tratamiento; y tecnología para automatizar la fabricación de arcos y posición precisa de brackets.

�También ofrece herramientas visuales para la comunicación con los pacientes y su monitorización.

APLICACIONES EN ORTODONCIA (La solución de SureSmile)

�Los componentes tecnológicos de SureSmile incluyen:

1.Un escáner manual, que captura directamente la imagen tridimensional de la dentadura en vivo.

2.El Software SureSmile permite al ortodoncista simular diferentes modalidades de tratamiento en tiempo real, permitiendo la selección del plan y aparatología adecuados.

3.Aparatos de Prescripción Precisa: proporcionan una plantilla específica para la colocación de los brackets de cada paciente.


�Ventajas de SureSmile:

1.Les dará al ortodoncista y al paciente un medio visual, para comunicarse en todas las etapas del tratamiento.

2.Los pacientes estarán mejor informados sobre cómo cuidar su dentadura.

3.La monitorización con las imágenes del escáner dará actualizaciones continuas del progreso del tratamiento. Además el paciente puede ver el curso de su tratamiento, desde Internet.

4.Detección y corrección inmediata de movimientos dentales para mantener el plan del tratamiento.

5.Minimizará las intervenciones, comprimirá el ciclo del tratamiento, y como resultado causará las menos molestias posibles en la vida del paciente. Pero sobre todo, reducirá los errores en los procesos.


�� Las nuevas tecnologías y programas informáticos permiten

conseguir imágenes tridimensionales de la boca y las piezas bucales con detalle.

� Los odontólogos pueden trabajar sobre estas imágenes de modo que pueden estudiar, diagnosticar y planificar cómodamente el tratamiento dental.

� Mejora la eficacia de la posición de los implantes, reduce el tiempo de intervención y minimiza la inflamación tras la operación, entre otras cosas.

� Estas nuevas tecnologías permiten simular de antemano el tratamiento y los resultados que se pueden obtener en cada caso.

APLICACIONES EN IMPLANTOLOGÍA

�Cirugía mínimamente invasiva:

�Permite colocar los implantes más adecuados en la posición más acertada.

�No es necesario hacer incisiones en la encía, ya que se conoce de antemano dónde hay que colocar exactamente los implantes. Basta con realizar un pequeño orificio en la encía por donde pase el implante, evitando así dar puntos.

�La intervención puede reducirse a unos pocos minutos y el postoperatorio es casi inexistente, apenas hay inflamación o dolor.

�Una de las principales ventajas es que disminuyen las posibles complicaciones que se pueden presentar en la colocación de los implantes con la técnica tradicional.


�Pasos de la cirugía mínimamente invasiva son:

1.Realización de un TAC

2.Planificación del tratamiento sobre la imagen tridimensional en el ordenador

3.Toma del modelo de la boca del paciente

4.Confección de una férula o guía para la localización de los orificios por donde deben pasar las fresas y los implantes

5.Intervención


�� Los implantes dentales ya tienen un 18% del mercado mundial

de dispositivos dentales, y también se espera que tenga una de las tasas de crecimiento más alta entre todos los submercados dispositivo dental.

� El mercado mundial de implantes dentales se espera que crezca de $ 3.2 millones en 2010 a $ 4.2 mil millones en 2015.

� Europa actualmente forma el mayor mercado del mundo para los implantes dentales con una cuota de mercado del 42.

� Entre los principales fabricantes de implantes están: Nobel Biocare, Straumann y Astra Tech.


�Nobel Biocare ofrece:

�Una completa gama de implantes dentales a nivel óseo y tisular para todas las indicaciones, tipos de hueso y protocolos quirúrgicos, según el grado de experiencia de cada usuario y el concepto de tratamiento seleccionado.

�Pilares personalizados definitivos diseñados con CAD/CAM y fabricados mediante NobelProcera. Gracias a un software innovador y a tecnologías avanzadas de escaneado óptico (holografía conoscópica). Se fabrican tanto de titanio como de zirconio.

APLICACIONES EN IMPLANTOLOGÍA (Nobel Biocare)

�� Prótesis personalizadas

NobelProcera, diseñadas con CAD/CAM para cada indicación, desde dientes unitarios hasta maxilares totalmente edéntulos.

� Precisión digital para todas las indicaciones: NobelGuide es un concepto de tratamiento integral para el diagnóstico, la planificación orientada a las prótesis y la cirugía guiada de implantes para todas las indicaciones. Sus prestaciones son eficaces a nivel individual o como parte de un proceso integral de planificación y cirugía guiada.

APLICACIONES EN IMPLANTOLOGÍA (Nobel Biocare)

�

MATERIALES DENTALES

ClasificaciónBiomateriales

Materiales biocompatiblesMateriales en implantología

Materiales en ortodoncia

�� En virtud de su composición tendremos:

� Materiales Cerámicos� Materiales Metálicos � Materiales Orgánicos� Materiales Compuestos

� Según su función tenemos los siguientes tipos de Materiales Odontológicos:

� Materiales auxiliares: ayudan a realizar un tratamiento pero que no van a formar parte definitiva de una restauración. Son los materiales de impresión, Escayola, Ceras, Revestimientos.

� Biomateriales: Son materiales no biológicos que van a quedar en íntimo contacto con un organismo vivo para realizar la función de algún tejido u órgano.

CLASIFICACIÓN

�Dentro de la odontología los biomateriales que vamos a utilizar son:

�Materiales restauradores se utilizan para sustituir la estructura dentaria perdida. Estos materiales se pueden fabricar directamente en la boca y se manipulan en la clínica dental, o bien indirectamente, y son manipulados en el laboratorio sobre un modelo de escayola. En función de esto podemos clasificar los materiales restauradores en:

�Materiales que estimulan la formación de tejidos

�Materiales de relleno: Gutapercha, Selladores y Pastas de endodoncia.

BIOMATERIALES

�Material biocompatible: Un material idealmente biocompatible no es aquel que resulta inerte (no provoca reacción) sino que induce una respuesta apropiada a la situación y altamente beneficiosa.

La respuesta en la interfase implante-tejido puede ser biocompatible del tipo :�Bioinertes: aceptados por el cuerpo y pueden resistir largos periodos de tiempo en un entorno altamente corrosivo de fluidos corporales. Se suelen emplear para implantes permanentes, cirugía maxilofacial y craneal. Titanio, el cromo-cobalto y sus aleaciones o materiales cerámicos basados en óxidos de aluminio, circonio y magnesio.�Bioreabsorbibles o biodegradables: se diseñan para degradarse gradualmente y ser reemplazados por el tejido huésped. Se emplean en la sutura reabsorbible o en reconstrucciones óseas.�Bioactivos: reaccionan químicamente con los fluidos corporales formando un fuerte enlace interfacial implante-tejido huésped. Se utilizan para implantes dentales y prótesis ortopédicas. Entre estos materiales se encuentran la hidroxiapatita de alta densidad, compuestos de titanio/ hidroxiapatita, vidrios bioactivos o algunas cerámicas vítreas.

MATERIALES BIOCOMPATIBLES

�Tornillo �Titanio

� Osteointegración (95 a 97% de los casos)

� Alta estabilidad química y buenas propiedades de biocompatibilidad.

� Su dureza le permite soportar elevadas cargas oclusales producidas durante la masticación.

� Su módulo elástico es muy parecido al del hueso.

� Pueden ser fabricados de titanio puro, o con titanio en aleación con aluminio y/o vanadio. Este material, permite la osteointegración del implante, siempre que su superficie no sea lisa.

MATERIALES EN IMPLANTOLOGÍA

�Coronas, confeccionadas con la tecnología cadcam dental, se recomienda el zirconio (ZrO2):

� Propiedades de translucidez comparable a los dientes naturales.

� Alta biocompatibilidad.

� Resistencia.

� Color que permite mejorar sustancialmente la estética dental.

� También se hacen de cerámica con o sin metal.

MATERIALES EN IMPLANTOLOGÍA

�� BRACKETS: Son elementos metálicos o cerámicos que van

soldados a las bandas o pegados directamente sobre el diente, sirven para soportar el elemento activo que es el arco.

� Características: El bracket convencional está formado por una base con una malla que permite la adhesión al diente, una ranura para la ubicación del arco y unas aletas o ganchos que permiten fijar elásticos o ligaduras.

MATERIALES EN ORTODONCIA

�TIPOS DE BRACKETS

�Brackets metálicos: de acero inoxidable o titanio. También se hacen de oro, pero en muy pocos casos.

�Brackets estéticos: Pueden ser cerámicos o de plástico. Actualmente se está utilizando también el zafiro o policarbonato.

MATERIALES EN ORTODONCIA

�

� El interés odontológico de: “La regeneración dental con células madre”. ¿Promesa científica o terapia real?

� La inclusión de moléculas implicadas en la diferenciación celular y en la formación de los tejidos biomineralizados, va a trasformar la práctica biomédica en donde las células madre primordiales desempeñan un papel fundamental, ya que son capaces de diferenciarse en múltiples líneas celulares según el estímulo recibido.

� La investigación de células madre en odontología, está dirigida hacia la regeneración del órgano dental completo, y hacia la regeneración de tejidos del complejo craneofacial.

EL FUTURO DE LA MEDICINA DENTAL

�� Para determinar demandas futuras, los ortodoncistas deben

encontrar herramientas y procesos que promuevan la prevención de errores. La incorporación de estos procesos y experiencias permitirá un manejo efectivo y eficiente de los pacientes.

� Las nuevas tecnologías están creadas para influir en la capacidad de tratamiento, con herramientas de visualización tridimensional, software de diseño tridimensional y aparatología con prescripción específica para cada paciente.

� Hemos de tener en cuenta que lo que hoy es una investigación, tan sólo mañana se puede convertir en un tratamiento.

CONCLUSIONES

�� Investigación: “La regeneración dental con células madres” « MEDUSS.cl Vida & Medicina.

Edición Online� http://www.odontologiaonline.com/verarticulo/Criterio_de_seleccion_de_materiales_dentales.html� http://www.prototipadorapido.es/default2.asp?var1=131&var2=PROTOTIPADO%20R%C1PIDO� http://webs.uvigo.es/disenoindustrial/docs/protorapid.pdf

� http://orthocj.com/2001/06/nuestra-experiencia-con-modelos-digitales-reporte-de-seis-meses-del-orthocad/

� http://www.kierlorthodontics.com/espanol/suresmile.php� http://en.wikipedia.org/wiki/Suresmile� http://orthocj.com/category/espanol/page/11/� http://www.salud.com/salud-dental/conociendo-ortodoncia.asp

� http://www.cadentinc.com/iq/iq.php?section=patient� http://www.propdental.com/servicios/protesiszirconio-cadcam.php� http://www.ceob.com.mx/Publicaciones%20Nuevas/Brackets1.htm

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

�

Muchas gracias.

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