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2017 CAD 軟體發展趨勢 – Chairside 篇
A Closer Look at Chairside CAD Software

受到保險制度、技工費用、距離、醫療文化的影響,數位牙科在各國的發展模式不盡相同。有些國家人力成本較高、地幅廣闊,醫師習慣自己包辦較多技師的工作 ( 例如美國 );反之,有些國家則是通通交由技師處理 ( 例如中國 )。在這次 IDS 2017,很明顯的能感受到設計軟體正在往 lab-side、chairside 兩個方向各自發展,兩者間需求的差異,使設計軟體的定位日趨明顯。

因應市場需求, Dental Wings、3Shape 和 exocad 也都推出 chairside 的軟體,表示除了技工所之外,臨床端當天完成的需求開始被廠商重視。而設計軟體使用上的流暢度、整合是否完整都將接受使用者考驗。

本系列將探討 chairside 及 lab-side 的設計軟體在 IDS 2017 中的發展,本篇就讓我們先從 chairside 開始。

註:由於軟體更新頻繁且時程不定,本文以 2017.07 前的軟體版本為主。

診間端設計軟體 (Chairside CAD software)

最早發展 chairside 使用端的是 Sirona 的 CEREC ,包辦了口掃、設計、研磨,不需要額外的傳輸;而技師端的設計軟體 inLab CAD 則需要從外部匯入 3D 模型檔或使用模掃機來進行設計、研磨。在 IDS 2017,以往偏向 lab-side 的 Dental Wings 、 3Shape 以及 exocad 也各自推出了 chairside 的版本,簡化了設計流程,更容易完成診間內的製作。而本來就有兩套軟體的 Sirona,則是推出新版本 CEREC 4.5,優化了軟體運算過程,加速了掃描及設計。

數位設計流程簡介

  • 建檔:輸入患者的基本資料、欲製作的牙位及其適應症,有些系統也會在此階段選擇欲使用的材料、輸出的研磨機。
    圖一、建檔,輸入病人的資料、選取牙位、適應症、材料。

     

  • 掃描或匯入口掃檔案: 有些 chairside 設計軟體本身就整合了口掃功能,其他軟體則是接收口掃機輸出的 STL 檔。
  • 設計:
    • 修整模型:此時是調整模型的最後機會,可以裁切模型、移除干擾,類似傳統灌模時的 trim 模、挑氣泡。
    • 擺放模型位置:將模型擺在適當的位置以及軸向,有可能需要告訴電腦贋復體的位置及模型上對應的牙位,使軟體計算贋復體時可以參考其他牙齒。有點類似把模型 mounting 到咬合器上。
      圖二、擺放模型位置,通常會有數個不同角度的視窗,將模型擺在理想的角度與位置,可能影響軟體運算以及研磨。

       

    • 繪製 margin :此步驟將決定贋復體的密合度,prepare、排齦與止血固然重要,但不同的軟體辨識 margin 的難易度也不同。當 margin 不好找時,除了可以放大數十倍,還可以翻到背面,兩相對照往往能更精準地標出 margin ,這也是數位牙科的優勢。
      圖三、畫 margin。Dental Wings、exocad 等軟體每一點都可以拖曳,還會顯示該點的剖面圖。

       

    • 設定置入徑:軟體會自動計算出最少 undercut 的置入徑,因此常常不用調整,許多軟體可以跳過此步驟(但仍然保留自行調整的選項)。
      圖四、設定置入徑,以箭頭顯示目前設定的置入徑,並以顏色提醒 undercut 的區域。

       

      • 贋復體計算及編輯:比較複雜的步驟。包括參數設定、定位、編輯贋復體。參數包含了設定贋復體的最小厚度、 cement space 、咬合強度、 contact 強度等;定位則是調整贋復體的大小、軸向與位置。
        電腦經過計算後,會生長出贋復體,也就是提供一個 proposal 給使用者做調整。編輯贋復體指的是用筆刷工具做修型,可以做一些個性化的調整,例如調整 ridge、line angle 的豐隆度;大部分的軟體也可以依解剖型態做調整,例如將整個頰側往外或內拉,而不影響到設計好的型態。

        圖五、定位,可將牙齒縮放、旋轉、平移。

        從定位、依解剖型態調整、用筆刷微調 (可跳到 2:48 處開始看)。 Source: https://youtu.be/3uZYkFXOMsk?t
  • 研磨:在研磨預覽的畫面中,調整贋復體在瓷塊中的位置與角度,可以讓鑄道遠離重要的區域。許多漸層的瓷塊,或是以透明度分層的瓷塊,可以藉由此階段將贋復體調至理想的位置,達到預期的效果。詳情請見 Case report: 11 crown with Triluxe Forte 

    圖六、研磨預覽畫面,可調整鑄道與漸層的方向。

exocad ChairsideCAD

exocad 的 chairside 設計軟體「 exocad ChairsideCAD 」,可以做 inlay、onlay、crown、veneer、bridge。和 lab-side 的軟體相比,簡化了許多步驟和複雜的參數,強調簡單的步驟就能做出符合美觀與功能的贋復體。

圖七、 Lab-side 和 chairside 軟體的起始畫面比較。

從起始畫面就可以發現選單簡潔許多,當然可以製作的贋復體項目也比較少。

 

exocad 在畫 margin 的時候,每一個點都可以拉動,並且會顯示該點的剖面圖,可幫助找尋 margin 。畫完 margin 之後,先將贋復體的位置與大小大致定位好,確認之後軟體計算贋復體的型態,再就著 proposal 做調整。

 

圖八、 exocad Chairside CAD 的 Splint add-on。 Source: https://exocad.com

exocad ChairsideCAD 有 splint 以及 provisional 的 add-on module,可選擇是否加購。

 


TRIOS Design Studio

3Shape 除了很酷的無線口掃機之外,也推出了 chairside 設計軟體「 3Shape TRIOS Design Studio 」,可以做 inlay、onlay、crown、veneer、bridge、screw-retained crown 等,操作介面也和原本類似,但口掃完可以直接進入設計,不需要額外傳輸。

 

相較於 3Shape Dental system 的平面化設計模式,Chairside 版本比較類似 CEREC 的設計流程,不斷以「下一步」引導醫師操作,讓軟體操作經驗較少的醫師較容易上手。

Trios Design Studio 只要點一個點就會自動抓出一整圈 margin ,不會像 exocad 顯示出個別的點,但一樣可以點選正確的 margin 位置進行局部微調。畫完之後和 exocad 一樣,先告訴軟體牙齒大概要長在哪邊,接著軟體開始計算贋復體的 proposal ,使用者再做調整。

圖九、自動偵測 margin 功能。 Source: http://www.3shape.com

 


CS Restore

Carestream 的產品線以 chairside 為主,數年前就推出口掃機、設計軟體、研磨機 solution 。雖然 CS 3600 口掃機在 IDS 2017 可以說是進步楷模,但設計軟體 CS Restore 似乎沒有太多改變,功能仍然較為陽春,官方建議的適應症包含 crown、inlay、onlay。

Source: https://www.youtube.com/watch?v=0ecu4qLlje0

軟體有自動調整咬合、將厚度加到安全值的功能。

雖然口掃機可以輸出 .stl 的開放格式,不過 CS Restore 設計的贋復體只能由自家的研磨機輸出。

 

 


DWOS Chairside CAD

在台灣比較少受到重視但系統超完整的 Dental Wings,擁有自己的口掃、模掃機、設計軟體、各式研磨機,甚至推出了第一台牙科雷射研磨機。今年也出了 chairside 設計軟體「 DWOS Chairside CAD 」,直觀、流暢的操作與新潮的特效都令人驚艷!

畫 margin 時可以選擇用點狀模式,和 exocad 一樣拖曳每個點,或是線狀模式,需要修正的地方直接用畫的,還可以自動旋轉來檢視整圈 margin,頗有創意。畫完 margin 後不須先定位大致的牙齒位置,軟體會根據前後牙直接生成一顆牙齒,再進入編輯。

 

雖然一度找不到模型跑哪去了,但整體操作起來相當順暢,編輯贋復體的筆刷、塑形工具也算好用。

 

圖十、顯示剖面圖協助畫 margin 。Source: http://www.dentalwings.com/

在畫 margin 時顯示剖面圖,可以輕易找出輪廓的最高點。目前許多設計軟體都有這項功能,但仍然需要有良好的 prepare 與排齦。若排齦不確實,在剖面圖中也無法分辨牙齒與牙齦,就只能勉強就顏色來判斷。

 

圖十一、電腦特效。Source: http://www.dentalwings.com

時尚、新穎的視覺設計與動畫特效,也讓小編一行人驚呼連連,就算在等待贋復體計算的時間也不無聊呢!

 


CEREC 4.5

本來就是 chairside 軟體的 CEREC 也做了不少改進,對於 CEREC user 來說應該很有感。

1. 首先是自動裁切臉頰、舌頭等干擾; 在 CEREC 4.4 之前如果掃到舌頭或臉頰,就必須把該區域裁切掉,以免影響到疊合以及軟體重建,這增加了操作口掃的難度,新版本預計將會大幅降低口掃的學習曲線。

 

圖十二、自動裁切干擾。

2. 用過口掃機的人都知道,掃描完成後按下「下一步」,就會經歷一段較長的模型建立時間。 CEREC 4.5 針對這點做出了突破:在掃描的同時就在後台同步建立模型,等待時間從以前的三到五分鐘縮短到一分鐘以內。

 

3. 如果 margin 清楚, CEREC 偶爾會自動偵測出一整圈 margin,不過一般臨床情況,有時候還是會需要自己去抓 margin。畫完 margin 後和 Dental Wings 一樣,CEREC 會參考其他牙齒長出一個 大致的 proposal ,不須先擺放想要的牙齒位置。

4. 最後當然不能忘記 CEREC 4.5 投下的震撼彈:口掃後直接匯出「 .stl 」格式的檔案,使 CEREC 不再歸類為「 close system 」(編按:數位牙科發展至今已經不適合用 close system 和 open system 這種侷限的分類來區分,在此使用此名詞只是方便說明)。另外,3Shape 也在六月發布消息,未來也將提供免費匯出 .stl 檔案的功能。至此,所有的口掃機都能直接輸出 STL 了。

圖十三、 CEREC 直接匯出 .stl 檔。

就是這個關鍵的畫面,可以直接輸出 .stl 檔案,使 CEREC 正式成為所謂的 “open system” 。

而 CEREC 的 chairside 軟體,由於從二十年前開始的設計方向就是針對完全診間製作,除了可以做 inlay、onlay、crown、veneer、bridge 之外,還可以做 screw-retained 或 cement-retained 的植牙贋復體,甚至是 telescopic crown,功能相當完整。


結論

文中提到五種 chairside CAD 軟體的適應症及功能比較,可以看出因為 CEREC 最早開始經營 chairside ,目前可完成的贋復體種類也較多,算是相當成熟。相信不久之後其他廠商也會將更多 lab-side 軟體有的適應症與功能整合進 chairside 軟體,供醫師自行選擇所需的功能。

不過目前基本的 inlay、onlay、crown、veneer、bridge,每一家 chairside 軟體都可以做了,也幾乎都能套用虛擬咬合器來調整咬合,已經足以擔任基本的臨床運用。

當然除了表格列出的功能外,表單設定的難易、複製 mock up 或牙齒原本的外型的能力、參考對側牙齒型態的能力、生成的 proposal 是否理想、研磨預覽畫面資訊是否完整、與前後端整合狀況等等,也是相當值得討論的議題。現階段並沒有一個設計軟體是完美的,都有各自的問題需要克服,因此選擇設計軟體前要先了解自己的需求並多方嘗試。

表一、 Chairside CAD 軟體能力比較。 ” + ” 表示購買額外套件或方案可使用之功能。 Source: 各公司官方網站。
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