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Method Article
Questo manoscritto presenta un protocollo completo per valutare il movimento tridimensionale (3D) dei denti posteriori mascellari con allineatori trasparenti utilizzando la sovrapposizione di modelli digitali, uno strumento prezioso in ortodonzia e ortopedia dentofacciale.
Dall'introduzione di Invisalign da parte di Align Technology, Inc. nel 1999, sono persistite domande e dibattiti sulla precisione della terapia con Invisalign (allineatori trasparenti), in particolare rispetto all'uso di apparecchi fissi tradizionali. Ciò diventa particolarmente significativo nei casi di correzioni anteroposteriori, verticali e trasversali, dove i confronti precisi sono di fondamentale importanza. Per rispondere a queste domande, questo studio introduce un protocollo meticolosamente ideato, ponendo un'enfasi primaria sulla sovrapposizione digitale del movimento dei denti posteriori mascellari per facilitare un'analisi accurata. Il campione comprendeva 25 pazienti che avevano completato la loro prima serie di allineatori Invisalign (trasparenti). Quattro modelli digitali mascellari (pre-trattamento, post-trattamento, ClinCheck-iniziale e modelli definitivi) sono stati sovrapposti digitalmente utilizzando le rughe del palato e le dentature come riferimenti stabili. Per la sovrapposizione del modello e la segmentazione dei denti è stata utilizzata una combinazione di software. Le matrici di trasformazione hanno quindi espresso le differenze tra le posizioni dei denti raggiunte e quelle previste. Le soglie per le differenze clinicamente rilevanti erano a ±0,25 mm per lo spostamento lineare e ±2° per la rotazione. Le differenze sono state valutate utilizzando i test T-quadrato di Hotelling con correzione di Bonferroni. Le differenze medie di rotazione (2,036° ± 4,217°) e coppia (-2,913° ± 3,263°) sono risultate significative dal punto di vista statistico e clinico, con valori p rispettivamente di 0,023 e 0,0003. La derotazione dei premolari e il controllo della coppia per tutti i denti posteriori erano meno prevedibili. Tutte le differenze medie per le misurazioni lineari erano statisticamente e clinicamente insignificanti, tranne che i primi molari sembravano leggermente (0,256 mm) più intrusi rispetto alla loro posizione prevista. Il sistema di allineatori trasparenti sembra soddisfare la sua previsione per la maggior parte dei movimenti dei denti traslazionali e per il ribaltamento mesio-distale nei denti posteriori mascellari per i casi non estrattivi con malocclusioni da lievi a moderate.
Nel 1999, gli apparecchi ortodontici rimovibili fabbricati digitalmente sono stati resi disponibili in commercio da Align (Align Technology Inc., Tempe, AZ). Originariamente, questo sistema è stato progettato per risolvere casi di non crescita con affollamento da lieve a moderato o spazi ristretti come alternativa estetica ai tradizionali apparecchi fissi a spigolo. Grazie a decenni di miglioramenti nella progettazione e produzione assistita da computer (CAD/CAM), nei materiali dentali e nella pianificazione del trattamento, la terapia con allineatori trasparenti (TAC) è stata utilizzata per trattare oltre 10 milioni di pazienti con varie malocclusioni in tutto il mondo1. Un recente studio retrospettivo ha suggerito che la CAT è efficace quanto la terapia con apparecchi fissi per la popolazione adolescenziale con lievi malocclusioni, con risultati significativamente migliorati nell'allineamento dei denti, nelle relazioni occlusali e nell'overjet2. Anche il numero di appuntamenti, le visite di emergenza e il tempo complessivo di trattamento hanno avuto risultati migliori per i pazienti in terapia con allineatori trasparenti. Sebbene la CAT possa essere utilizzata per trattare le malocclusioni da lievi a moderate non estrattive in pazienti non in crescita 3,4 e ridurre la durata del trattamento e il tempo alla poltrona5, non è chiaro se il trattamento sia efficace quanto il gold standard degli apparecchi labiali convenzionali 4,6,7,8,9, in particolare per la correzione anteroposteriore e verticale10.
ClinCheck è una piattaforma software sviluppata da Align per fornire ai medici simulazioni tridimensionali virtuali (3D) dei movimenti futuri dei denti. Principalmente interessato allo stato iniziale del paziente e al piano di trattamento prescritto dal medico, può anche essere uno strumento di comunicazione visiva per il paziente. Qualsiasi discrepanza tra i risultati previsti e quelli raggiunti può richiedere una correzione, un perfezionamento o una conversione a metà corso in terapia con apparecchio fisso. Di conseguenza, l'affidabilità delle previsioni del software ha attirato una crescente attenzione da parte degli investigatori. Dalla revisione sistematica di Lagravere e Flores-Mir pubblicata nel 200511, le indagini sulla concordanza tra i modelli previsti e i modelli post-trattamento sono state misurate in modi diversi, metodi di misurazione tra cui la lunghezza dell'arcata, la distanza intercanina, l'overbite, l'overjet, la deviazione della linea mediana12, il punteggio di riduzione del sistema di classificazione oggettiva dell'American Board of Orthodontics (ABO-OGS)13, la larghezza interdentale superiore e inferiore14e misure derivate dalla tomografia computerizzata a fascio conico15.
I confronti sono stati effettuati anche sovrapponendo i modelli 3D 16,17,18,19,20,21. Ad esempio, molte piattaforme software attuali, come ToothMeasure (software interno sviluppato da Align Technology), possono sovrapporre in modo riproducibile due modelli digitali utilizzando punti di riferimento selezionati dall'utente su denti non trattati, rughe palatali o impianti dentali. Poiché i modelli previsti e ottenuti di solito non includono le superfici palatali, molti studi precedenti 15,16,17,18 hanno utilizzato i denti posteriori non trattati come riferimento per la sovrapposizione, inclusa la possibilità di aggiungere errori dovuti ai movimenti relativi di questi denti. Questi studi sono stati limitati alle regioni anteriori dell'arcata in casi relativamente semplici con spaziatura o affollamento da lieve a moderato.
Grünheid et al. hanno utilizzato la sovrapposizione matematica per quantificare le discrepanze tra i piani di trattamento virtuali e i risultati effettivi del trattamento per valutare l'accuratezza della TAC a denti completi senza strutture anatomiche stabili nei modelli digitali20. Haouili et al. hanno utilizzato lo stesso metodo in un algoritmo best-fit all'interno del software Compare per condurre uno studio prospettico di follow-up sull'efficacia del movimento dei denti con CAT21. L'obiettivo era quello di fornire un aggiornamento sull'accuratezza associata alla tecnologia emergente, ovvero SmartForce, materiali per allineatori SmartTrack e scansioni digitali. I risultati di un miglioramento dell'accuratezza complessiva dal 41%17 al 50%21 sono stati incoraggianti, ma non negano la possibilità che alcuni movimenti dei denti non siano ancora realizzabili in modo soddisfacente con il sistema di allineatori trasparenti.
Una volta previsti e realizzati, i modelli digitali includono un riferimento 3D comune indipendente dalla dentatura, come le ruge palatali, gli impianti dentali o i tori; Possono essere co-registrati all'interno del sistema di coordinate di molte piattaforme software adatte. Se un dente di interesse viene poi segmentato da uno e trasformato matematicamente per far corrispondere la sua versione spostata nell'altro, la matrice di trasformazione contiene le informazioni complete necessarie per descrivere l'intera trasposizione 3D. Il suo contenuto può essere espresso come tre traduzioni e tre rotazioni descritte da una convenzione formale. Un esempio si trova nel software di controllo 3D Invisalign ClinCheck Pro, dove i parametri numerici che indicano i movimenti dei denti 3D necessari per spostare i denti nelle posizioni previste sono mostrati in una tabella dei movimenti dei denti.
Mentre i modelli iniziali e finali (previsti) del software di pianificazione condividono un sistema di coordinate comune fornito dalla stessa piattaforma software, la loro assenza di palati limita la possibilità di co-registrazione con qualsiasi altro modello di dentatura digitale a meno che non possiedano una dentatura identica. In questo contesto, è stato ipotizzato che la sovrapposizione di modelli previsionali e post-trattamento (raggiunti) sarebbe fattibile. Questa fattibilità deriva dalla disponibilità di due coppie: iniziale e finale (sovrapposte automaticamente durante l'esportazione dal software di pianificazione) e un'altra coppia di modelli di pre-trattamento e realizzati (sovrapposti utilizzando ruge palatali). Queste coppie possono essere registrate utilizzando la dentizione pre-trattamento come riferimento per allinearle con il modello iniziale di Invisalign. Successivamente, è stato possibile eseguire la segmentazione dei singoli denti per valutare le differenze nelle loro posizioni e orientazioni. Questa valutazione comporta la trasposizione dei denti tra i modelli e le matrici di trasformazione consentirebbero una quantificazione numerica delle traslazioni e dei riorientamenti.
In questo protocollo, è stato introdotto un approccio per valutare l'efficacia della CAT nell'affrontare le malocclusioni da lievi a moderate sia negli adolescenti che negli adulti, concentrandosi in particolare sui denti posteriori mascellari. L'ipotesi nulla era che non ci fosse alcuna differenza tra la posizione dei denti nei denti posteriori mascellari ottenuta e quella prevista dal software di pianificazione dopo la prima serie di allineatori trasparenti.
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Questo studio ha ricevuto l'approvazione etica da parte dell'Institutional Review Board dell'Università della British Columbia (n. H19-00787). Per mantenere la riservatezza, tutti i campioni utilizzati nello studio sono stati sottoposti a procedure di de-identificazione. Inoltre, prima della loro inclusione nella ricerca, il consenso informato è stato ottenuto in modo appropriato da tutti i pazienti partecipanti.
NOTA: Ogni partecipante ha contribuito con quattro modelli digitali mascellari, che comprendevano quanto segue:
Questo protocollo sfruttava una combinazione di diversi strumenti software, tra cui CloudCompare, Meshmixer e Rhinoceros. Queste piattaforme software hanno svolto un ruolo fondamentale nel facilitare il processo di registrazione e consentire la segmentazione dei singoli denti allo scopo di analizzarne i movimenti e gli orientamenti. Vale la pena notare che questi strumenti software possono essere replicabili con altre opzioni software open source, a condizione che possano raggiungere obiettivi simili. Nella Figura 1 viene presentato un flusso di lavoro che illustra la sequenza del software.
1. Preparazione
2. Sovrapposizione palatale di modelli digitali pre e post-trattamento in CloudCompare
3. Preparazione del modello software per la sovrapposizione con il software Rhinoceros
4. Sovrapposizione di modelli digitali previsionali e post-trattamento con CloudCompare
5. Segmentazione della corona con Meshmixer
6. Sovrapposizione dentale con CloudCompare
7. Specifiche di misurazione
8. Analisi statistica
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È stata necessaria una dimensione minima del campione di 24 casi per rilevare una variazione dell'effetto di 0,6° per gli angoli medi di punta e coppia, con una potenza dell'80% e un alfa di 0,0523. I criteri di inclusione erano i seguenti: (1) dentizione permanente completa attraverso i primi molari, (2) malocclusioni di Classe I, o meno di 2 mm di malocclusioni di Classe II/III con spaziatura, o affollamento da lieve a moderato che avevano subito un trattamento Invisalign non estrattivo, (3) c...
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Le ruge palatali hanno una configurazione unica nell'adolescenza; Rimangono costanti durante la crescita, sono marcatori autentici per l'identificazione personale e sono considerati riferimenti anatomici stabili per la sovrapposizionedel modello mascellare 24,25,26,27. Dai et al. hanno utilizzato questo metodo per confrontare il movimento dei denti raggiunto e previsto dei primi molari mascella...
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Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Questo lavoro è stato finanziato dall'International Align Research Award Program (Align Technology Inc., Tempe, AZ). Tuttavia, la fonte di finanziamento non ha avuto alcun coinvolgimento nella conduzione della ricerca e/o nella preparazione dell'articolo. Vorremmo ringraziare la Dott.ssa Sandra Tai e il Dott. Samuel Tam per il loro generoso supporto per la fornitura dei casi Invisalign e Nikolas Krstic per il suo supporto professionale per le analisi statistiche.
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Name | Company | Catalog Number | Comments |
CloudCompare | GPL software | Version 2.11 | open-source software (https://www.cloudcompare.net/) |
Meshmixer software | Autodesk, Inc. | ||
Rhinoceros 5.0 | Robert McNeel & Associates | Version 5.0 |
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