Digital workflow in odontoiatria: sistemi aperti vs sistemi chiusi

Negli ultimi anni l’odontoiatria ha vissuto una trasformazione radicale grazie all’introduzione delle tecnologie digitali (1). Queste si sono diffuse sia negli studi dentistici, con l’adozione degli scanner intraorali (1), sia nei laboratori odontotecnici, attraverso l’impiego di sistemi di progettazione CAD (Computer Aided Design) (2) e di produzione digitale CAM (Computer Aided Manufacturing), mediante tecnologie sia sottrattive che additive (3).

Le fasi del flusso di lavoro digitale in odontoiatria

Oggi è possibile, per numerose tipologie di restauro, seguire un flusso di lavoro completamente digitalizzato, noto come “full-digital”, che consente di realizzare le protesi senza ricorrere alla creazione di un modello fisico, a partire esclusivamente dalla scansione intraorale (4).

Indipendentemente dal fatto che il flusso di lavoro sia parzialmente o totalmente digitale, le fasi fondamentali per la realizzazione di una protesi restano tre (2,5,6):

1. Acquisizione digitale dei dati clinici, tramite scansione intraorale diretta o scansione extraorale del materiale da impronta, o del modello in gesso ottenuto da quest’ultima.
2. Progettazione virtuale (CAD) o ceratura digitale dei restauri, a partire dal modello digitale del paziente.
3. Produzione computer-assistita (CAM) di dispositivi protesici, ossia la realizzazione del restauro a partire dal disegno digitale elaborato nella fase CAD, tramite fresatura o stampa 3D (7).

È importante sottolineare che ciascuna di queste fasi può essere eseguita con hardware e software differenti. Da qui nasce la distinzione tra sistemi chiusi e aperti.

Sistemi chiusi e sistemi aperti nel digital workflow odontoiatrico

Un sistema chiuso è un “ecosistema tecnologico” in cui scanner (intraorale o extraorale), software CAD e macchinari CAM sono progettati per funzionare esclusivamente in combinazione tra loro. Se il flusso di lavoro non consente in alcun modo di uscire dal sistema per utilizzare software o dispositivi esterni, si parla di sistema completamente chiuso.

Se invece è possibile, in alcune fasi – ad esempio tra CAD e CAM o tra acquisizione dei dati e progettazione CAD – interfacciarsi con software esterni, si parla di sistema parzialmente chiuso o semi-aperto.

Al contrario, un sistema aperto consente l’interoperabilità tra dispositivi e software di diversi produttori. Ad esempio, uno scanner intraorale che può inviare i propri dati a un software CAD di un’altra azienda, permettendo l’esportazione dei file verso un laboratorio con sistemi CAM differenti.

La capacità di un dispositivo o un software di comunicare con software diversi dipende dalla possibilità di esportare i file 3D di lavoro con formati standard (come STL – standard tesselation language – o PLY – Polygon File Format). Questo passaggio può essere consentito, ma può allo stesso tempo comportare una diversa ricostruzione 3D dovuta ai differenti algoritmi con cui i software strutturano l’immagine (8,9).

Caratteristiche e vantaggi dei sistemi chiusi

Sicuramente i sistemi chiusi hanno dalla loro una compatibilità garantita, nel senso che ogni componente è progettato per funzionare con gli altri, riducendo al minimo i problemi tecnici (10). Offrono interfacce utente semplificate, una curva di apprendimento più agevole e un’assistenza tecnica centralizzata, spesso più efficace nella risoluzione dei problemi.

D’altro canto, tali sistemi limitano fortemente l’integrazione con dispositivi e software di terze parti, riducendo ad esempio le possibilità di produzione dei restauri con tecnologie differenti. Offrono, inoltre, minore flessibilità progettuale: clinico e tecnico sono vincolati agli strumenti, alle librerie digitali e ai componenti già integrati nel sistema, con possibilità più limitate di modifiche e personalizzazioni (11).

Caratteristiche e vantaggi dei sistemi aperti

I sistemi aperti, al contrario, offrono maggiore flessibilità e personalizzazione, consentendo di selezionare i componenti del workflow più adatti alle proprie esigenze cliniche e di laboratorio. Questi sistemi possono essere composti e implementati progressivamente, permettendo l’acquisto di singoli dispositivi compatibili – spesso più economici – aggiornabili nel tempo.

Tuttavia, anche in presenza di formati standard come STL o PLY, possono verificarsi errori nell’importazione o esportazione dei file tra software diversi (8,9). Inoltre, ad esempio, con il formato STL si possono perdere informazioni come il colore o la tessitura superficiale della scansione originale (5,12).

In caso di problemi tecnici, nei sistemi aperti è spesso più difficile identificare la causa o il responsabile, poiché il workflow coinvolge più software e hardware. Ciò comporta anche una maggiore complessità gestionale: è richiesta una conoscenza approfondita dei singoli software e dei protocolli applicati, per garantire l’efficienza dell’intero processo.

Come scegliere il workflow digitale in odontoiatria

Attualmente, la stragrande maggioranza dei sistemi digitali in ambito odontoiatrico è rappresentata da sistemi aperti, che consentono agli utenti di esportare i file in formato STL e di importarli in altri software in qualsiasi fase del workflow.

Tuttavia, la scelta di lavorare in un sistema aperto o chiuso dipende da diversi fattori come il tipo di restauro da produrre, le competenze digitali, il rapporto con il laboratorio odontotecnico, o la possibilità di lavorare in chairside, oltre al budget. Ad esempio, un piccolo studio odontoiatrico che desidera offrire soluzioni chairside ai pazienti potrebbe trarre vantaggio da un sistema chiuso. Al contrario, uno studio già digitalizzato o dotato di laboratorio interno, potrebbe preferire un sistema aperto per sfruttare appieno l’interoperabilità dei dispositivi.

Anche il tipo di riabilitazione influisce. Nelle riabilitazioni implantari complesse o nell’arcata completa – dove è necessaria l’integrazione di dati eterogenei come i DICOM della CBCT, gli STL delle scansioni intraorali e/o facciali, e gli XML dei movimenti mandibolari – i sistemi aperti garantiscono una flessibilità superiore, migliorando l’accuratezza del risultato finale.

In conclusione, la scelta tra sistema aperto e chiuso non ha una risposta univoca: dipende da variabili cliniche, economiche e gestionali. È fondamentale essere consapevoli dei vantaggi e delle limitazioni di ciascuna opzione, così da adottare una strategia digitale coerente con le proprie esigenze professionali e con la qualità delle cure offerte ai pazienti.

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References:

1.         Revilla-Leon M, Frazier K, da Costa JB, Kumar P, Duong ML, Khajotia S, et al. Intraoral scanners: An American Dental Association Clinical Evaluators Panel survey. J Am Dent Assoc. 2021 Aug 1;152(8):669-670.e2.

2.         Alghazzawi TF. Advancements in CAD/CAM technology: Options for practical implementation. J Prosthodont Res. 2016 Apr;60(2):72–84.

3.         Masri G, Mortada R, Ounsi H, Alharbi N, Boulos P, Salameh Z. Adaptation of Complete Denture Base Fabricated by Conventional, Milling, and 3-D Printing Techniques: An In Vitro Study. J Contemp Dent Pract. 2020 Apr 1;21(4):367–71.

4.         Piscopo M, Grande F, Catapano S. Full Digital Workflow for Prosthetic Full-Arch Immediate Loading Rehabilitation Using OT-Bridge System: A Case Report. Prosthesis. 2022 Jun;4(2):213–23.

5.         Masri R, Driscoll C. Odontoiatria digitale: Presupposti teorici e applicazioni cliniche. Edra; 2017. 610 p.

6.         Grande F, Pavone L, Molinelli F, Mussano F, Srinivasan M, Catapano S. CAD-CAM complete digital dentures: An improved clinical and laboratory workflow. J Prosthet Dent. 2024 Dec 28;S0022-3913(24)00821-7.

7.         Grande F, Tesini F, Pozzan MC, Zamperoli EM, Carossa M, Catapano S. Comparison of the Accuracy between Denture Bases Produced by Subtractive and Additive Manufacturing Methods: A Pilot Study. Prosthesis. 2022 Mar 28;4(2):151–9.

8.         Erozan Ç, Ozan O. Evaluation of the Precision of Different Intraoral Scanner-Computer Aided Design (CAD) Software Combinations in Digital Dentistry. Med Sci Monit. 2020 Jan 3;26:e918529.

9.         Song YL, Li J, Yin L, Huang T, Gao P. The feature-based posterior crown design in a dental CAD/CAM system. Int J Adv Manuf Technol. 2007 Jan 29;31(11–12):1058–65.

10.       Grünheid T, McCarthy SD, Larson BE. Clinical use of a direct chairside oral scanner: an assessment of accuracy, time, and patient acceptance. Am J Orthod Dentofacial Orthop. 2014 Nov;146(5):673–82.

11.       Tapie L, Lebon N, Mawussi B, Fron-Chabouis H, Duret F, Attal JP. Understanding dental CAD/CAM for restorations–accuracy from a mechanical engineering viewpoint. Int J Comput Dent. 2015;18(4):343–67.

12.       Haddadi Y, Bahrami G, Isidor F. Effect of Software Version on the Accuracy of an Intraoral Scanning Device. Int J Prosthodont. 2018 Aug;31(4):375–6.