Navigazione dinamica per il posizionamento di impianti dentali

Riepilogo

La chirurgia implantare dinamica assistita da computer (DCAIS) è un metodo di posizionamento chirurgico con impianto controllato eseguito senza una dima chirurgica utilizzando il controllo ottico. Il controllo intraoperatorio in tempo reale del movimento e della posizione del dispositivo chirurgico semplifica la procedura e offre maggiore libertà al chirurgo, fornendo una precisione simile ai metodi di navigazione statica.

Abstract

Nell'implantologia moderna, l'applicazione dei sistemi di navigazione chirurgica sta diventando sempre più importante. Oltre ai metodi di navigazione chirurgica statica, una procedura di posizionamento dell'impianto di navigazione dinamica indipendente dalla guida sta diventando sempre più diffusa. La procedura si basa sul posizionamento di impianti dentali guidati da computer utilizzando il controllo ottico. Questo lavoro mira a dimostrare le fasi tecniche di un nuovo sistema dichirurgia implantare assistita da computer (DCAIS) (progettazione, calibrazione, chirurgia) e verificare l'accuratezza dei risultati. Sulla base delle scansioni di tomografia computerizzata a fascio conico (CBCT), le posizioni esatte degli impianti vengono determinate con un software dedicato. Il primo passo dell'operazione è la calibrazione del sistema di navigazione, che può essere eseguita in due modi: 1) basata su immagini CBCT scattate con un marker o 2) basata su immagini CBCT senza marcatori. Gli impianti vengono inseriti con l'ausilio della navigazione in tempo reale secondo i piani preoperatori. L'accuratezza degli interventi può essere valutata sulla base di immagini CBCT postoperatorie. Le immagini preoperatorie contenenti le posizioni pianificate degli impianti e le immagini CBCT postoperatorie sono state confrontate in base all'angolazione (gradi), alla piattaforma e alla deviazione apicale (mm) degli impianti. Per valutare i dati, abbiamo calcolato la deviazione standard (SD), la media e l'errore standard della media (SEM) delle deviazioni all'interno delle posizioni dell'impianto pianificate ed eseguite. Le differenze tra i due metodi di calibrazione sono state confrontate sulla base di questi dati. Sulla base degli interventi eseguiti finora, l'uso di DCAIS consente un posizionamento implantare ad alta precisione. Un sistema di calibrazione che non richiede la registrazione CBCT etichettata consente un intervento chirurgico con precisione simile a quella di un sistema che utilizza l'etichettatura. L'accuratezza dell'intervento può essere migliorata con la formazione.

Introduzione

Per aumentare l'accuratezza del posizionamento degli impianti dentali e ridurre le complicanze, è stata sviluppata una serie di tecniche di navigazione basate su studi di imaging. L'imaging preoperatorio e lo speciale software di pianificazione implantare 3D possono essere utilizzati per pianificare la posizione esatta dell'impianto dentale ^1,2.

Lo scopo della navigazione in chirurgia implantare è quello di ottenere un posizionamento anatomicamente più preciso dell'impianto dentale per ottenere la posizione più ideale, per ridurre il rischio di possibili complicanze iatrogene (lesioni nervose, vascolari, ossee e sinusali). La chirurgia navigata diminuisce l'invasività dell'intervento (chirurgia senza lembo), che può portare a un minor numero di reclami e a un recupero più rapido. Il posizionamento accurato dell'impianto si basa su una pianificazione protesica precedente (è possibile eseguire l'operazione sulla base di un'installazione preoperatoria del dente) e il posizionamento ottimale dell'impianto può aiutare a evitare l'innesto osseo.

Al giorno d'oggi, ci sono due tipi di sistemi di navigazione per posizionamento chirurgico con impianto computerizzato (CAI): sistemi di navigazione statici e dinamici. La navigazione statica è un metodo di posizionamento controllato dell'impianto che utilizza una dima chirurgica prepianificata e prefabbricata. La navigazione dinamica è un metodo di posizionamento chirurgico di impianto guidato da computer pre-pianificato senza una dima chirurgica che utilizza il controllo ottico. La procedura di controllo utilizza la registrazione delle immagini basata su nuvola di punti per unire le immagini virtuali con l'ambiente reale applicando l'immagine 3D overlay³.

I sistemi DCAI rendono possibile il controllo dello strumento oggettivo in tempo reale all'interno di un framework simile al GPS. Tipicamente, utilizzano il tracciamento ottico per rilevare e tracciare la posizione dei marcatori di riferimento (ottici) posizionati sul paziente e sugli strumenti chirurgici e forniscono un feedback visivo continuo sul processo di posizionamento chirurgico dell'impianto ^1,2.

Il movimento e la posizione dello strumento chirurgico durante l'intervento chirurgico possono essere monitorati in tempo reale su un'immagine tridimensionale su un monitor. Durante la procedura, il sistema di telecamere consente il monitoraggio continuo e il confronto della posizione dell'osso mascellare del paziente e della posizione dello strumento chirurgico.

Esistono due tipi di sistemi di navigazione dinamica: uno è il sistema passivo, nel qual caso i dispositivi di registrazione (basi di riferimento) riflettono la luce emessa dalla sorgente luminosa alle telecamere stereo; L'altro è il sistema attivo, dove i dispositivi di registrazione emettono luce che è seguita da telecamere stereo ^4,5.

Il livello successivo dei sistemi di navigazione dinamica utilizza servomotori per guidare la mano del chirurgo con stimoli tattili in modo che il dispositivo con bracci robotici possa determinare i movimenti del chirurgo o addirittura sostituirli completamente in un lontano futuro 4,5,6,7.

Protocollo

Il consenso informato è stato ottenuto da ogni paziente prima dell'intervento chirurgico. Dopo gli interventi sono stati utilizzati dati retrospettivi anonimi in questo studio.

1. Passaggi nel flusso di lavoro tradizionale dei sistemi di navigazione dinamica che utilizzano il metodo di calibrazione della clip etichettato (solo per l'uso su osso mascellare con denti):

1. Fissare una clip di fissaggio radiopaca ai denti dell'osso mascellare dove deve essere eseguito il trattamento (mascella/mandibola) utilizzando un materiale termoplastico.
2. Effettuare un esame CBCT del paziente con una clip marcata in bocca (CBCT, FOV 8 cm x 11 cm, 12 mA, 95 kV).
3. Pianificare la posizione dell'impianto in base all'architettura protesica con il software appropriato.
4. Calibrare il dispositivo (ogni passaggio può essere attivato sul display con il simbolo Play ).
   1. Registrare il manipolo.
      1. Calibrare il mandrino del manipolo.
      2. Calibrare il disco marcatore rotante inserito nel manipolo.
      3. Assemblare il braccio tra il tracker paziente e la clip etichettata e calibrarlo.
5. Controllare la calibrazione tenendo la punta del trapano misurato sulla superficie della clip etichettata (Figura 1).
   1. Fissare la clip etichettata che tiene il marcatore ottico (tracker) sui denti della mascella superiore o inferiore (su quale mascella si verifica il posizionamento dell'impianto). Assicurarsi di inserire la clip nella stessa posizione registrata sulla CBCT preoperatoria.
   2. Calibrare la clip etichettata toccando le sfere metalliche della clip con il perno della sonda.
6. Eseguire il posizionamento dell'impianto navigato in anestesia locale, iniettando 2 ml di articaina (80 mg/2 ml di articaina/fiala).
   1. Misurare la lunghezza del trapano (toccando il trapano sulla piastra di andata) (Figura 2).
   2. Controllare la precisione visiva in tempo reale prima di forare (toccando il trapano su qualsiasi superficie del dente e controllando che sia nella stessa posizione sul monitor e sulla bocca).
   3. Determinare il punto di ingresso della perforazione. Esplora il sito operativo senza il lembo.
   4. Forare l'osso con il controllo dinamico della navigazione (Figura 3, Figura 4 e Figura 5) .
   5. Misurare la lunghezza dell'impianto (toccando l'impianto sulla piastra di andata).
   6. Posizionare l'impianto con il manipolo indossando il tracker controllato dal sistema di navigazione dinamica.
   7. Chiudere la ferita con monofilamento 5.0, sutura in polipropilene non assorbibile o fissare il lavoro protesico prefabbricato.
7. Acquisire il controllo dell'imaging radiologico (CBCT, FOV 8 cm x 11 cm, 12 mA, 95 kV).

2. Passaggi nei sistemi di navigazione dinamica che utilizzano il metodo di calibrazione del tracciante (metodo non etichettato):

1. Eseguire la CBCT del paziente (senza clip in bocca).
2. Pianificare la posizione dell'impianto in base all'architettura protesica con il software appropriato.
3. Calibrare il dispositivo come descritto nel passaggio 1.4.
4. Calibrare il sistema senza una clip etichettata (metodo non etichettato).
   1. Trasferire il piano del posizionamento chirurgico dell'impianto nel software del sistema di navigazione utilizzato. Selezionare l'area di lavoro sull'immagine CT 3D del software di navigazione.
   2. Fissare il tracker sui denti (con una clip non etichettata) o nel caso di una mascella edentula, con uno speciale braccio di tenuta del tracker.
   3. Selezionare i punti anatomici tipici (denti o superficie ossea) su un'immagine TC 3D del sistema di navigazione (minimo tre punti).
   4. Identificare i punti anatomici selezionati nella bocca toccandoli con uno strumento sonda. (Figura 6).
   5. Eseguire la procedura di raffinazione su tre o quattro aree disegnando sulla superficie della struttura anatomica con una sonda.
5. Posizionare l'impianto con navigazione in anestesia locale, iniettando 2 ml di articaina (80 mg/2 mL di articaina/fiala).
   1. Misurare la lunghezza del trapano (toccando il trapano sulla piastra di andata).
   2. Controllare l'accuratezza visiva in tempo reale prima di praticare la perforazione (toccando il trapano su qualsiasi superficie del dente e verificando che sia nella stessa posizione sul monitor e in bocca).
   3. Determinare il punto di foratura. Esplora il sito operativo senza il lembo.
   4. Perfora l'osso con il controllo dinamico della navigazione.
   5. Misurare la lunghezza dell'impianto (toccando l'impianto sulla piastra di andata).
   6. Posizionare l'impianto con il manipolo indossando il tracker controllato dal sistema di controllo dinamico della navigazione.
   7. Chiudere la ferita con monofilamento 5.0, sutura in polipropilene non assorbibile o fissare il lavoro protesico prefabbricato.
6. Effettuare il controllo radiologico per immagini (CBCT, FOV 8 cm x 11 cm, 12 mA, 95 kV).

Risultati

Per utilizzare correttamente DCAIS, il sistema deve essere calibrato. Esistono diversi metodi di calibrazione che possono influire sull'accuratezza del posizionamento dell'impianto. Questo studio mirava a valutare il potenziale impatto di diversi metodi di calibrazione sull'accuratezza del DCAIS.

Sulla base degli interventi eseguiti finora, l'utilizzo del DCAIS consente un posizionamento implantare ad alta precisione. Nei nostri primi studi, abbiamo confrontato 41 posizionamenti di impianti di...

Discussione

Nel sistema di posizionamento dell'impianto di navigazione dinamica etichettato con clip, il flusso di lavoro tradizionale viene eseguito mediante calibrazione della clip. Ci sono tre sfere metalliche radiopache sulla superficie della clip, che sono chiaramente visibili sulla scansione CBCT. Nel caso del metodo di calibrazione del tracciante, queste sfere metalliche contenenti clip non sono necessarie né per la scansione CBCT né per la calibrazione del sistema. Nei casi con denti esistenti, è possibile utilizzare sia ...

Materiali

Name	Company	Catalog Number	Comments
DTX Implant Studio Software	Nobel Biocare	106182	3D surgical planing software
MeshLab	ISTI - CNR research center	2020.12	3D mesh processing software
Nobel Replace CC implant	Nobel Biocare	37285	Implant
X-Guide	X-Nav - Nobel Biocare	SN00001310	dinamic navigation surgery system
X-Guide - XClip	X-Nav - Nobel Biocare	XNVP008381	3D navigation registration device
X-Guide planing software	X-Nav - Nobel Biocare	XNVP008296	3D surgical planing and operating software
X-Mark probe	X-Nav - Nobel Biocare	XNVP008886	3D navigation registration tool
PaX-i3D Smart	Vatech		CBCT
Prolene 5.0			5.0 monofilament, nonabsorbable polypropylene suture