Цифровая стоматология: золотой век компьютерной диагностики и планирования лечения

23 марта 2016, 7:39

Усовершенствования в цифровой стоматологии напрямую зависят от прогресса технологий в компьютерной сфере, даже если они связаны с разработкой какого-то особого транзистора или микрочипа.

Цифровая стоматология: золотой век компьютерной диагностики и планирования лечения

Цифровая революция, которая продолжает набирать обороты, началась еще в далеком 1947 году, когда инженеры Walter Brattain и William Shockley компании Bell Laboratory John Bardeen, изобрели первый в мире транзистор, за что впоследствии получили нобелевскую премию. Транзисторы тех времён, кроме того, что были довольно медленными, были еще и чрезмерно большими, по этой причине сложно было включить такую конструкцию в состав какой-то интегральной схемы, не говоря уже о микрочипе. В отличие от своих архисородичей, размер современных транзисторов может не превышать размера нескольких атомов (толщиной в 1 атом и шириной в 10), при этом подобные элементы работают очень быстро на частоте нескольких гигагерц, и могут компактно помещаться в структуре какой-то небольшой платы или компьютерной схемы. Например, Core-процессор (из серии i-series), выпущенный в 2010 году, содержит около 1,17 млрд. транзисторов (!), хотя в средине 70-х аналогичные процессоры могли содержать не более 2300 таких структурных элементов. Но это не предел. Согласно закону Мура, каждые 1-2 года на свет появляется новый микрочип, который по мощности вдвое превышает показатели своего предшественника. Поэтому неудивительно, что в настоящее время в стоматологии наблюдается своеобразный бум, а сканирующие, анализирующие и производственные возможности отрасли продолжают стремительно развиваться. Цифровой рентгенографией уже никого не удивишь, ведь все чаще врач пользуется полностью виртуальными протоколами диагностики и планирования лечения, которые помогают добиться желаемых результатов.

Одним из нововведений, которое уже буквально стало обыденной процедурой, является получение и анализ цифровых оттисков. Впервые подобную процедуру пробовали провести еще в 1973, когда аспирант Francois Duret в университете Клода Бернара (Лион, Франция), предложил получить оттиски с помощью лазера, чтобы в дальнейшем использовать их в ходе комплексной диагностики, планирования лечения, изготовления и припасовки будущих реставраций.

Почти через десять лет в 1983 году Werner Mörmann и Marco Brandestini удалось изобрести первый интраоральной сканер для терапевтической стоматологии, который обеспечивал точность оттисков на уровне 50-100 микрон. Принцип работы сканера базировался на возможностях триангуляции для получения мгновенных трехмерных (3D) изображений зубов, по которым можно было бы произвести фрезеровку будущих терапевтических конструкций. Последние в форме вкладок типа inlay получали при помощи CEREC (CERamic REConstruction или Chairside Economical Restoration of Esthetic Ceramics), но постоянный прогресс технологий в дальнейшем определил возможности для изготовления полноценных одиночных реставраций и даже целых ортопедических протезов. Усовершенствовался и сам CEREC. Так, обычный фрезерный станок модернизировался до системы CEREC OmniCam (Sirona Dental), которая обеспечивает получение наиболее прецизионных конструкций. Повышенное внимание именно к данной системе обусловлено ролью CEREC как пионера подобных аппаратов на рынке, который занимал лидирующую позицию на протяжении нескольких десятков лет, пока остальные аналоги становились на ноги и совершенствовались до уровня уже популярной установки. В настоящее время существует несколько довольно точных и мощных систем для получения внутриротовых оптических оттисков и изготовления CAD / CAM реставраций, но все они используют один и тот же принцип триангуляции для формирования изображения. Наиболее известны из них TRIOS (3Shape), iTero Element (Align Technology), True Definition Scanner 3M (3M ESPE).

Преимущества современных цифровых систем

Для всех современных цифровых систем получения оттисков характерны высокая точность реплик структур зубочелюстного аппарата, и, конечно же, полная неинвазивность манипуляции. В отличие от обычных оттисков, полученные изображения легко могут быть адаптированы ко всем условиям в процессе планирования и лечения, а техника их получения является настолько простой, что ей можно обучиться за несколько приемов. Таким образом, указанные оттиски являются не только более эффективными, но и более удобными для самих пациентов, а также повышают рентабельность стоматологических процедур в целом.

Большим преимуществом является также то, что благодаря цифровым оттискам врач имеет возможность получить не негативное изображение протезного ложа, а реальную копию зубов в формате 3D, которую легко можно оценить на наличие дефектов съемки и точности отдельных границ.

Также такие оттиски, это лишь объем цифровой информации, который в прямом значении экономит физическое пространство как в кабинете врача-стоматолога, так и у зубного техника в лаборатории. Исследования, проведенные для сравнения обычных и цифровых оттисков, доказали лучшую точность последних, при этом их отличие от обычных состоит в том, что их не надо дезинфицировать, а также нет надобности учитывать время получения оттиска для того, чтобы минимизировать эффекты усадки и изменения первичного размера оттискного материала.

Основным преимуществом цифровых оттисков является также то, что они легко могут быть включены в процесс комплексного планирования и лечения с возможностью прогнозирования будущих результатов стоматологической реабилитации. Прямые копии зубов и смежных анатомических структур визуализируются в прямой проекции сразу же после проведения процедуры сканирования, а высокое разрешение полученных изображений помогает оценить состояние существующих реставраций, дефектов, размер и форму участков адентии, тип окклюзионных контактов, а также полноценность бугорково-фиссурного смыкания.

Новые цифровые системы, как например, TRIOS, CEREC Omnicam, обеспечивают даже имитацию цвета структур ротовой полости на полученных репликах, помогая, таким образом, более естественно воспринимать рельеф, форму и цвет зубов и десен. Кроме того, такие возможности помогают врачу более дифференцировано и основательно подойти к вопросу выбора реставрационного материала (металла, керамики, композита), а также учесть наличие кровоточащих и воспаленных участков, областей с накоплением зубного налета и камня, учесть цветовые переходы между зубами, что крайне важно для высокоэстетических реставраций. Оптические оттиски также являются эффективным инструментом для обсуждения исходной клинической ситуации и возможных вариантов лечения с самим пациентом. После получения трехмерного изображения пациенту можно доступно объяснить проблемы с дефектными реставрациями, влияние факторов стирания, суперокклюзии или ангуляции зубов на будущий результат лечения, не дожидаясь при этом получения гипсовых моделей (фото 1).

Фото 1. Окклюзионный вид оптического оттиска верхней челюсти: изображение позволяет детально изучить присущие композитные и амальгамные реставрации, перелом язычного бугорка второго премоляра верхней челюсти слева, металло-керамическую коронку в области первого моляра верхней челюсти справа, и протез с опорой на имплантаты во фронтальном участке.

Все это стимулирует пациента активно включаться в процесс лечения и вести активный диалог с врачом, понимая все возможные риски и изменения собственного стоматологического статуса. Цифровые файлы оптических оттисков сохраняются в формате файлов тесселяции поверхностей (surface tessellation files - STL), и при необходимости из них можно произвести физические модели методом субстратных или аддитивных технологий.

Подготовка к получения оптических оттисков

Как и обычные оттиски, их цифровые аналоги также чувствительны к наличию крови или слюны в области тканей протезного ложа, поэтому поверхность зубов должна быть адекватно очищена и высушена перед сканированием. Следует также учесть эффект отражения поверхностей, риск возникновения которого может быть спровоцирован специфическими условиями освещения рабочего поля. Использование световых палочек помогает добиться адекватного уровня освещенности в области жевательных зубов, но при этом доступ фотоэлемента к этому участку все же остается затруднительным, а раздражение неба может спровоцировать рвотный рефлекс.

Тем не менее, цифровые оттиски – это лишь часть комплексного обследования пациента, которое, кроме всего прочего, должно также включать сбор общего анамнеза и анамнеза болезни, результаты клинического вне- и внутриротового обследования, а также четкое понимание жалоб пациента и его персональных ожиданий относительно будущих результатов вмешательства. Именно анализируя все вышеперечисленные данные, можно составить комплексный план лечения, ориентированный на конкретного пациента и особенности его клинической ситуации. Последние технологические возможности помогают стоматологу самостоятельно проводить имитацию будущих реставраций в области дефектных участков, согласовывая дизайн, контуры, положение, размеры, величину проксимальных контактов и профиль визуализации с пациентом, учитывая индивидуальные особенности окклюзии, и, таким образом, обеспечивая получения наиболее адаптированных и ожидаемых временных конструкций.

Тем не менее, главное ограничение существующих стоматологических цифровых технологий состоит в том, что с их помощью довольно сложно полностью учесть параметры эксцентричных движений челюсти и значение основных окклюзионных детерминант по будущему дизайну реставрации. В связи с тем, что регистрация точного соотношения верхней челюсти к плоскости дефектного участка является весьма затруднительным заданием, так же трудно установить объективный наклон окклюзионной плоскости относительно группы фронтальных зубов в момент их физиологического смыкания.

Такими же трудными задачами является анализ суставного пути, размаха трансверсальных движений и т.д., то есть использование цифровых оттисков – это своего рода тоже вызов для построения протетических конструкций с учетом всех физиологических или измененных параметров окклюзии. Получение точных оттисков с мягких тканей является также весьма проблематичным, особенно на участках полностью беззубых резидуальных гребней. Но как бы там ни было, возможность трехмерной визуализации, а также исключение необходимости отливки гипсовых моделей и формирования восковых шаблонов, значительно ускоряет и адаптирует процесс лечения, помогая достичь наиболее пациент-ориентированных результатов стоматологической реабилитации.

Протокол цифрового планирования продемонстрирован на фото 2-7. Пациент обратился за помощью с адентией верхнего правого центрального резца (фото 2).

Фото 2. Пациент обратился за помощью по поводу адентии латерального резца. В ходе лечения планировалось изготовить конструкцию с опорой на центральный резец и клык.

В ходе анализа индивидуальных пожеланий пациента, результатов комплексного обследования и прогноза будущего лечения было принято решение использовать несъемный литий-дисиликатный протез в качестве замещающей конструкции. Виртуальный макет будущей реставрации помог определить нужную длину, ширину и профиль контактных поверхностей для достижения максимально возможной мимикрии натуральных тканей (фото 3).

Фото 3. Цифровой mock-up протеза, замещающего отсутствующий зуб.

После этого провели препарирование опорных зубов (фото 4), а затем методом сканирования получили виртуальные оттиски отпрепарированных единиц и зубов-антагонистов, которые в дальнейшем анализировали в цифровом артикуляторе (фото 5).

Фото 4. Окклюзионный вид оптического оттиска отпрепарированных зубов с ретракционными нитями.

Фото 5. Виртуальная артикуляция оптических оттисков верхней и нижней челюстей.

Данные оптического оттиска были успешно использованы также для детального анализа ширины финишной линии области препарирования, путей введения конструкции, уровня преднамеренной редукции тканей в области осевых стенок и окклюзионной поверхности, а также для верификации поднутрений, которые были промаркированы красным цветом (фото 6).

Фото 6. Анализ оптического оттиска на наличие поднутрений. Поднутрения обозначены красным цветом с губной стороны центрального резца и с мезиальной стороны клыка.

Преимущество цифровых оттисков также состоит в том, что ошибки препарирования можно исправить в тот же визит, базируясь на информации, полученной во время сканирования, а после этого провести повторную манипуляцию уже на откорректированном участке отпрепарированных зубов. После этого цифровые файлы отправляют в техническую лабораторию для производства будущей реставрации с помощью фрезерных аппаратов. Пример окончательной конструкции представлен на фото 7.

Фото 7. Реставрация, полученная с оптического оттиска, примеряется на модели.

КЛКТ и протокол сканирования

Использование цифровых возможностей на этапах диагностики и планирования лечения не является каким-нибудь новшеством, а скорее рассматривается как уже достаточно аргументированный подход к реабилитации стоматологических пациентов. В течение многих десятилетий стоматологи использовали специализированное программное обеспечение для визуализации трехмерных результатов компьютерной томографии (КТ): в ходе анализа роста анатомических структур челюстно-лицевой области; патологии суставов; архитектуры кости; размеров отдельных участков зубов и челюстей; позиции жизненно-важных органов таких как кровеносные сосуды и нервы, а также границ гайморовых пазух и положения импактных зубов; диагностики опухолей и новообразований. Но, наверное, наиболее влиятельное значение КТ-диагностика имеет в ходе подготовки к дентальной имплантации и планирования челюстно-лицевой реконструктивной хирургии. Технологический прогресс набрал новых оборотов с разработкой конусно-лучевой компьютерной томографии (КЛКТ), которая по сравнению с обычной КТ характеризируется пониженным уровнем лучевой нагрузки и меньшей стоимостью аппарата. Действительно, суммарная радиация при КЛКТ-сканировании в среднем на 20% меньше, чем при спиральной КТ, и примерно равна таковой при выполнении обычной рентгенографии методом периапикальной съемки.

Результаты КТ и КЛКТ диагностики сохраняются в цифровом виде в стандартизированном формате файлов DICOM (digital imaging and communication in medicine). В сочетании с радиографическим шаблоном, изготовленным из диагностической восковой репродукции, КЛКТ данные могут быть успешно использованы для планирования позиции и ангуляции имплантатов с учетом фиксации будущей протетической конструкции, исходя из имеющихся условий и объемов костного гребня (фото 8 – фото 11). В настоящее время существуют два различных протокола имплементации рентгенографических шаблонов в структуру DICOM-данных для планирования будущих хирургических манипуляций. Согласно первому из них, именуемому протоколом двойного сканирования, процедура съемки проводится отдельно для хирургического шаблона и отдельно для пациента, при условии, что хирургический шаблон установлен в ротовой полости. Фидуциальные маркеры в структуре самого шаблона помогают в будущем довольно точно совмещать два полученных изображения. При этом уровень погрешностей сканирования практически сводится к минимуму, а изготовление шаблонов можно производить с помощью разного адаптированного программного обеспечения (фото 12).

Фото 8. Использование конусно-лучевой компьютерной томографии и специализированного программного обеспечения для планирования процедуры имплантации. Рентген-шаблон вместе с КТ-моделью был использован для планирования будущей позиции имплантата.

Фото 9. Использование конусно-лучевой компьютерной томографии и специализированного программного обеспечения для планирования процедуры имплантации. Рентген-шаблон вместе с КТ-моделью был использован для планирования будущей позиции имплантата.

Фото 10. Использование конусно-лучевой компьютерной томографии и специализированного программного обеспечения для планирования процедуры имплантации. Рентген-шаблон вместе с КТ-моделью был использован для планирования будущей позиции имплантата.

Фото 11. Использование конусно-лучевой компьютерной томографии и специализированного программного обеспечения для планирования процедуры имплантации. Рентген-шаблон вместе с КТ-моделью был использован для планирования будущей позиции имплантата.

Фото 12. Пример хирургического шаблона, изготовленного по цифровому дизайну двойного сканирования.

Второй протокол требует проведения лишь одной процедуры сканирования пациента вместе с установленным в ротовой полости хирургическим шаблоном. Полученные данные импортируются в программу планирования имплантации без необходимости проведения дополнительной обработки изображений. Как и в случае с протоколом двойного сканирования, врач имеет возможность аргументировано спланировать позицию и ангуляцию имплантатов, базируясь на пространственном расположении хирургического шаблона, полученного в результате предварительной диагностики. Трехмерные рентгенографические изображения, полученные с использованием протокола однократного сканирования, могут быть объединены с цифровыми шаблонами будущих реставраций, которые выполняют, базируясь на внутриротовых оптических оттисках (или результатах сканирования моделей), используя при этом в качестве маркеров существующие естественные зубы. При этом графически для кости, зубов, десен и имплантатов могут быть использованы разные цифровые маски (фото 13 и фото 14), а использование зубов в качестве фидуциальных маркеров значительно повышает точность планирования позиции будущих имплантатов.

Фото 13. Оптический оттиск и цифровая репродукция были комбинированы с результатами КЛКТ-сканирования для позиционирования имплантатов в ходе комплексного лечения. У данного пациента необходимо проведение процедуры синус-лифтинга для адекватной установки имплантатов (синим обозначены контуры зубов, полученные из восковой репродукции/оптического оттиска, красным – контуры мягких тканей).

Фото 14. Оптический оттиск и цифровая репродукция были комбинированы с результатами КЛКТ-сканирования для позиционирования имплантатов в ходе комплексного лечения. У данного пациента необходимо проведение процедуры синус-лифтинга для адекватной установки имплантатов (синим обозначены контуры зубов полученные из восковой репродукции/оптического оттиска, красным – контуры мягких тканей).

Аналогичные маркерные точки в структуре хирургического шаблона, к сожалению, не могут обеспечить аналогично высокого уровня прецизионности. Независимо от используемого протокола сканирования, предоставляемые возможности цифровой 3D визуализации, оптического сканирования и программного обеспечения являются уникальными инструментами планирования будущего ятрогенного вмешательства в руках умелого врача-стоматолога. Так, учитывая позицию и контур мягких тканей, размеры и качество костного резидуального гребня, как и расположение сосудов и нервов, врач может обеспечить максимально безопасный алгоритм имплантации, прогнозируя при этом не только функциональные, но и эстетические результаты реабилитации. Хирургический шаблон независимо от протокола получения сканируемого изображения обеспечивает точность позиционирования имплантата, исключая возможные операционные погрешности, которые могут возникнуть в ходе хирургического вмешательства. Виртуальное планирование дентальной реабилитации помогает врачу добиться наиболее безопасных, и в то же время пациент-ориентируемых результатов лечения эстетических и функциональных дефектов.

Заключение

Внутриротовые оптические сканеры продолжают постоянно модифицироваться, становясь все более быстрыми, точными и миниатюрными аппаратами, которые так необходимы в стоматологической практике. Учитывая прогрессирующие развитие технологий трехмерной визуализации и адаптированного программного обеспечение для обработки изображений, можно с твердостью резюмировать, что нынешние стоматологи живут в золотой век цифровых технологий. Подобные новшества помогают добиться более точных и прецизионных результатов диагностики, планирования и проведения ятрогенных вмешательства, вместе с тем повышая комфорт в ходе стоматологического лечения. Таким образом, крайне важно, чтобы новые цифровые технологии своевременно появлялись и продолжали развиваться в стенах стоматологических кабинетов и клиник.

Авторы:
Radi Masri, DDS, MS, PhD
Carl F. Driscoll, DMD
Se Jong Kim, DMD
William M. Wahle, DDS

0 комментариев

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии.

Войти или Зарегистрироваться