Dynamische Navigation in der Endodontie: Geführte Zugangshohlraumvorbereitung mittels miniaturisiertem Navigationssystem

Zusammenfassung

Dynamische Navigationssysteme (DNS) bieten dem Bediener Echtzeit-Visualisierung und -Führung während der Vorbereitung endodontischer Zugangshohlräume. Die Planung des Eingriffs erfordert eine dreidimensionale Bildgebung mittels Kegelstrahl-Computertomographie und Oberflächenscans. Nach dem Export der Planungsdaten in das DNS können Zutrittshohlräume mit minimalem Eingriff vorbereitet werden.

Zusammenfassung

Bei Zähnen mit Pulpakanalverkalkung (PCC) und apikaler Pathologie oder Pulpitis kann die Wurzelkanalbehandlung sehr herausfordernd sein. PCC sind häufige Folgeerscheinungen von Zahntraumata, können aber auch bei Reizen wie Karies, Bruxismus oder nach einer Restauration auftreten. Um im Falle einer notwendigen Wurzelkanalbehandlung möglichst minimalinvasiv auf den Wurzelkanal zugreifen zu können, wurde in der Endodontie jüngst neben der statischen Navigation auch die dynamische Navigation eingeführt. Die Verwendung eines dynamischen Navigationssystems (DNS) erfordert eine präoperative Kegelstrahl-Computertomographie (DVT) und einen digitalen Oberflächenscan. Falls erforderlich, müssen vor dem DVT-Scan Referenzmarker auf den Zähnen angebracht werden; Bei einigen Systemen können diese auch nachträglich digital geplant und erstellt werden. Mittels einer Stereokamera, die mit der Planungssoftware verbunden ist, kann der Bohrer nun mit Hilfe von Referenzmarkern und virtueller Planung koordiniert werden. Dadurch kann die Position des Bohrers während der Vorbereitung in verschiedenen Ebenen in Echtzeit auf dem Monitor angezeigt werden. Darüber hinaus werden die räumliche Verschiebung, die Winkelabweichung und die Tiefenposition separat angezeigt. Die wenigen kommerziell erhältlichen DNS bestehen meist aus relativ großen Kamera-Marker-Systemen. Hier enthält das DNS miniaturisierte Komponenten: eine Low-Weight-Kamera (97 g), die über einen herstellerspezifischen Verbindungsmechanismus auf dem Mikromotor des elektrischen Handstücks montiert ist, und einen kleinen Marker (10 mm x 15 mm), der einfach an einem individuell gefertigten intraoralen Tray befestigt werden kann. Zu Forschungszwecken kann ein postoperativer DVT-Scan mit dem präoperativen abgeglichen werden, und das Volumen der entfernten Zahnstruktur kann von der Software berechnet werden. Diese Arbeit zielt darauf ab, die Technik der geführten Zugangshohlraumvorbereitung mittels eines miniaturisierten Navigationssystems von der Bildgebung bis zur klinischen Umsetzung vorzustellen.

Einleitung

In der nicht-chirurgischen endodontischen Behandlung ist die Vorbereitung einer adäquaten Zugangshöhle der erste invasive Schritt¹. Zähne, die einer Pulpakanalverkalkung (PCC) unterzogen wurden, sind schwierig und zeitaufwendig zu behandeln², was zu mehr iatrogenen Fehlern wie Perforationen führt, die für die Prognose des Zahnes entscheidend sein können³. PCC ist ein Prozess, der nach einem Zahntrauma ^4,5 und als Reaktion auf Reize wie Karies, restaurative Verfahren oder lebenswichtige Pulpatherapie⁶ beobachtet werden kann, was zu einer Verlagerung der Wurzelkanalöffnung in Richtung Spitze führt. Im Allgemeinen ist PCC ein Zeichen für lebenswichtige Pulpa, und eine Behandlung ist nur angezeigt, wenn klinische und/oder radiologische Anzeichen einer pulpalen oder apikalen Pathologie auftreten. Je apikaler sich die Öffnung des verbleibenden Wurzelkanalraums befindet, desto schwieriger werden räumliche Orientierung und Beleuchtung auch für einen Facharzt für Endodontie und mit zusätzlichen Geräten, z.B. Operationsmikroskopen.

Neben der statischen Navigation⁷, einem vorlagenbasierten Ansatz, der einen Bohrer zum Zielpunkt führt, wurden dynamische Navigationssysteme (DNS) auch als geeignet für die Vorbereitung endodontischer Zugangshohlräume 8,9,10,11,12,13,14,15 beschrieben. . DNS besteht aus einem Kamera-Marker-Computer-System, in dem ein rotierendes Instrument (z. B. Diamantbohrer) erkannt und seine Position im Mund des Patienten in Echtzeit visualisiert wird, um dem Bediener eine Anleitung zu geben. Die wenigen kommerziell erhältlichen Systeme sind mit relativ großen extraoralen Markersystemen und großen Kamerageräten ausgestattet. Kürzlich wurde ein miniaturisiertes System, bestehend aus einer Low-Weight-Kamera (97 g) und einem kleinen intraoralen Marker (10 mm x 15 mm), für die endodontische Zugangshohlraumvorbereitung^{beschrieben 8}. Diese Arbeit zielt darauf ab, die Technik der geführten Zugangshohlraumvorbereitung mittels dieses miniaturisierten dynamischen Navigationssystems von der Bildgebung bis zur klinischen Umsetzung vorzustellen. Zu Forschungszwecken ist eine Behandlungsevaluation (Bestimmung des Substanzverlustes durch Zugangshohlraumpräparation) nach postoperativer DVT möglich und wird ebenfalls in diesem Artikel vorgestellt.

Protokoll

Eine Genehmigung oder Zustimmung zur Durchführung dieser Studie war nicht erforderlich, da die Verwendung von Patientendaten nicht anwendbar ist.

1. Planungsverfahren

1. Öffnen Sie die Planungssoftware und stellen Sie sicher, dass die neueste Version installiert ist.
2. Klicken Sie auf EXPERT, um den Arbeitsmodus von EINFACH auf EXPERT umzuschalten.
3. Klicken Sie in der rechten Seitenleiste auf NEU , um eine neue Fallplanung zu starten.
4. Wählen Sie die Bildquelle , indem Sie den Ordner mit den präoperativen DICOM-DVT-Daten auswählen.
   HINWEIS: Je nach Bildqualität im Fenster unten links kann eine Anpassung des Schwellenwerts für Hounsfield Units (HU) erforderlich sein.
5. Wählen Sie Datensatz erstellen aus, um mit der Planung fortzufahren.
6. Wählen Sie die Art der Planung (Maxilla oder Mandibula).
7. Wählen Sie Segmente bearbeiten aus, um mit der Segmentierung des Zahnbogens zu beginnen.
8. Wechseln Sie zur axialen Ansicht in der linken Seitenleiste.
9. Wählen Sie Dichtemessung , um diese Messung für die höhere röntgendichte Zahnstruktur und die umgebenden weniger röntgendichten Zustände (z. B. Luft) durchzuführen. Mittelwert der Werte (Abbildung 1).
   HINWEIS: Der Durchschnittswert wird manuell berechnet. Die Software bietet hierfür keine Funktion.
10. Kehren Sie zur 3D-Rekonstruktion in der linken Seitenleiste zurück.
11. Passen Sie den unteren Schwellenwert an den berechneten Durchschnittswert an (Abbildung 2A).
12. Segmentieren Sie mit dem Werkzeug "Überschwemmungsfüllung ". Geben Sie der Segmentierung einen Namen (Abbildung 2B).
    HINWEIS: Wenn das Werkzeug "Flutfüllung" ausgewählt und aktiv ist, ist die Segmentierung mit einem Linksklick auf den gewünschten Bereich in der 3D-Rekonstruktionsansicht möglich.
13. Beenden Sie die Segmentierung des Zahnbogens, indem Sie Modul schließen auswählen.
14. Klicken Sie mit der linken Maustaste auf Objekt > > Modellscan hinzufügen.
15. Wählen Sie Modellscan laden aus.
    HINWEIS: Ein digitaler Oberflächenscan mit einem geeigneten Intraoralscanner muss vorab erstellt werden und der Datensatz muss als stl-Datei auf dem PC vorliegen.
16. Wählen Sie An anderem Objekt ausrichten aus.
17. Wählen Sie die in Schritt 1.13 erstellte Segmentierung aus (Abbildung 2C).
18. Wählen Sie drei verschiedene übereinstimmende Punkte im Registrierungsobjekt bzw. Modell-Scan bzw. in der Landmark-Registrierung aus, indem Sie mit der linken Maustaste auf den gewünschten Bereich klicken.
    HINWEIS: Versuchen Sie, die Punkte räumlich zu verteilen, um den halbautomatischen Abgleich der Daten zu verbessern. Die Wahl anatomisch prominenter Regionen (Höckerspitzen, Randkämme) als Landmarken erleichtert auch den halbautomatischen Registrierungsprozess).
19. Überprüfen Sie die Registrierung in allen Ebenen, indem Sie manuell durch die Ebenen scrollen und die Registrierung abschließen.
    HINWEIS: Manuelle Korrekturen können erforderlich sein, wenn Abweichungen zwischen DVT und Oberflächenabtastung offensichtlich sind (Abbildung 3).
20. Planen Sie die Zugangshöhle, indem Sie ein Implantat hinzufügen.
    HINWEIS: Der verwendete endodontische Bohrer muss zuvor über Extras > Implantatdesigner > Implantat- > Importdatenbank in die Implantatdatenbank aufgenommen werden. Der Bohrer kann als .cdxBackup-Datei importiert werden, wie in den Anweisungen des Softwareherstellers beschrieben.
21. Platzieren Sie den Bohrer in der Zielposition und checken Sie alle Ebenen durch Linksklick und Bewegung ein (die Software bietet verschiedene Ebenen und Ansichten für eine angemessene Positionierung) (Abbildung 4A).
    HINWEIS: Die Längsachse des Bohrers sollte im visualisierten Wurzelkanalraum zentriert sein. Ein zylindrischer Diamantbohrer mit einem Durchmesser von 1,0 mm kann für die meisten Zugangshohlraumpräparate verwendet werden. Bei Zähnen mit schmalen Wurzeln sollte jedoch ein kleinerer Durchmesser in Betracht gezogen werden, um einen minimalinvasiven Zugang zur Wurzelkanalöffnung zu ermöglichen.
22. Wählen Sie Objekt > 3D-Modell >hinzufügen , um die STL-Datei des Markertrays hinzuzufügen.
23. Stellen Sie das Fach in der Nähe der geplanten Zugangshohlraumvorbereitung auf, und stellen Sie sicher, dass während des eigentlichen Verfahrens keine Störungen auftreten (Abbildung 4B).
24. Fügen Sie eine Bohrschablone hinzu und gestalten Sie die Markerschale gemäß der Bedienungsanleitung des DNS-Herstellers.
25. Exportieren Sie das Markerfach als STL-Datei und fertigen Sie es mit einem 3D-Drucker (Abbildung 4C).
26. Exportieren Sie die gesamte Planung, indem Sie Objekt > Virtuelle Planung exportieren > Generisches Planungsobjekt-Containerformat gemäß der Anleitung des DNS-Herstellers auswählen.

2. Vorbereitung des Zugangshohlraums

1. Importieren Sie die Plandaten über den USB-Stick in das DNS.
2. Wählen Sie den Fall aus, der behandelt wird.
3. Setzen Sie den Marker in das 3D-gedruckte Markerfach ein.
4. Überprüfen Sie die Passform des Markers im Markerfach.
5. Überprüfen Sie die Passform der Markerablage am Zahnbogen (Abbildung 4D).
6. Setzen Sie den Bohrer in das Handstück ein, das für die Planung verwendet wurde.
7. Registrieren Sie den Bohrer im Bohrerregistrierungstool gemäß den Anweisungen des DNS-Herstellers (Abbildung 5A).
8. Überprüfen Sie die korrekte Registrierung, indem Sie den Bohrer an eine prominente Stelle (z. B. Inzisalkante) bewegen. Der DNS sollte die Spitze des Instruments an genau derselben Position anzeigen (Abbildung 5B).
   HINWEIS: Wenn eine falsche Bohrerposition angezeigt wird, überprüfen Sie die richtige Passform des Tabletts auf dem Gebiss und die richtige Passform des Markers in der Schale. Wiederholen Sie ggf. die Bohrerregistrierung. Wenn immer noch eine falsche Position angezeigt wird, ist möglicherweise ein Materialverzug bei der Herstellung des Trays aufgetreten, und die Vorbereitung des Zugangshohlraums sollte nicht durchgeführt werden.
9. Bewegen Sie den Bohrer zu dem Zahn, der behandelt werden soll.
   HINWEIS: Das DNS wechselt automatisch zu einer anderen Ansicht und liefert Echtzeitinformationen über die räumliche und Winkelabweichung. eine Tiefenorientierung ist ebenfalls auf der rechten Seite vorgesehen (Abbildung 5C).
10. Führen Sie die Vorbereitung des Zugriffshohlraums mit DNS-Anleitung durch.
    HINWEIS: Die Vorbereitung sollte intermittierend durchgeführt werden. Schmutz sollte vom Bohrer und dem Zugangshohlraum entfernt werden, um eine Wärmeentwicklung während der Vorbereitung zu vermeiden.

3. Bewertung der Behandlung

1. Generieren Sie postoperative DVT-Bildgebung mit den gleichen DVT-Geräteeinstellungen wie vor der Operation.
2. Öffnen Sie die präoperative Planung in der Software.
3. Wählen Sie Segmentierungen bearbeiten aus.
4. Stellen Sie den unteren Schwellenwert auf den berechneten Durchschnittswert ein (siehe Schritt 1.11).
5. Segmentieren Sie den behandelten Zahn mit dem Flood Fill-Werkzeug und geben Sie der Segmentierung einen Namen.
   HINWEIS: Wenn der Zahn einen proximalen Kontakt hat, müssen möglicherweise manuelle Segmentierungsgrenzen gezogen werden, Abbildung 6.
6. Schließen Sie die Segmentierung ab, indem Sie die Option Modul schließen auswählen.
7. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die Übersichtsspalte links auf dem segmentierten Zahn und wählen Sie In 3D-Modell konvertieren.
   HINWEIS: Die Segmentierung erscheint als 3D-Modell in der Übersicht.
8. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf das 3D-Modell des segmentierten präoperativen Zahns und dann auf Visualisierung > Eigenschaften. Das Volumen des Zahnes wird in mm³ angezeigt.
9. Öffnen Sie einen neuen Fall.
10. Importieren Sie DICOM-Bilddaten des postoperativen DVT-Scans (Einstellungen für DVT-Bildgebung sollten mit denen der präoperativen identisch sein).
11. Wählen Sie Segmentierungen bearbeiten aus.
12. Stellen Sie den unteren Schwellenwert auf denselben Wert ein, der für die präoperativen Daten berechnet wurde.
13. Segmentieren Sie den behandelten Zahn mit dem Flood Fill-Werkzeug und geben Sie der Segmentierung einen Namen.
    HINWEIS: Wenn der Zahn proximalen Kontakt hat, muss man möglicherweise manuelle Segmentierungsgrenzen ziehen.
14. Schließen Sie die Segmentierung ab, indem Sie die Option Modul schließen auswählen.
15. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf den segmentierten Zahn, konvertieren Sie ihn in ein 3D-Modell.
    HINWEIS: Die Segmentierung erscheint als 3D-Modell in der Übersicht.
16. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf das 3D-Modell des segmentierten präoperativen Zahns und klicken Sie dann auf Visualisierung > Eigenschaften. Das Volumen des Zahnes wird in mm³ angezeigt.
    HINWEIS: Der Unterschied zwischen dem prä- und dem postoperativen Volumen ist das Volumen des Substanzverlustes während der Vorbereitung des Zugangshohlraums.
17. Öffnen Sie die präoperative Planung.
18. Importieren Sie einen Modellscan > Segmentierung importieren und wählen Sie die postoperative Zahnsegmentierung.
19. Richten Sie sich mit der präoperativen Zahnsegmentierung mithilfe der Landmark-Registrierung aus (siehe Schritt 1.18).
    HINWEIS: Das Abgleichsverfahren der prä- und postoperativen Daten ist vorteilhaft für die Visualisierung, aber nicht zwingend für volumetrische Messungen.

Ergebnisse

Abbildung 7A zeigt die okklusale Ansicht einer präparierten endodontischen Zugangskavität in einem Modell-Zentralschneidezahn mit Hilfe des DNS. Abbildung 7B zeigt den zugehörigen DVT-Scan in sagittaler Ansicht. Die postoperative Segmentierung wird dann mit den präoperativen DVT-Daten abgeglichen (Abbildung 7C). Prä- und postoperative 3D-Modelle werden abgeglichen (Abbildung 7D) und das prä- (412,...

Diskussion

Mehrere Studien und Fallberichte haben die Machbarkeit der Guidance Access Cavity Preparation in der Endodontie⁷ gezeigt. Die Navigation mit Schablonen und Hülsen zur Bohrerführung (statische Navigation) wurde als präzise und sichere Methode zum Zugang zu verkalkten Wurzelkanälen beschrieben. Außerdem erwies sich die Methode als unabhängig vom Grad der klinischen Erfahrung des Operateurs¹⁶ und bot die Möglichkeit, Zähne mit fortgeschrittenem PCC ohne das Risiko eine...

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
Accuitomo 170	Morita Manufacturing	NA	CBCT machine
coDiagnostiX	Dental Wings Inc	Version 10.4	Planning software, which is mainly intended for implant surgery. Endodontic access cavities can be planned by adding the utlized bur to the implant database
DENACAM	mininavident	NA	Dynamic Nagivation System, consisting of (1) camera, which is mounted to an electric handpiece, (2) marker, (3)computer and screen, (4) associated software
TRIOS 3	3Shape A/S	NA	Surface scanner