Βεβαίως, η εφαρμογή των ψηφιακών τεχνολογιών στην ορθοδοντική είναι σχετικά πρόσφατη, αλλά η άνοδος του ψηφιακού μας βυθίζει αναπόφευκτα σε μια νέα εποχή της ορθοδοντικής μας πρακτικής.

Η ψηφιακή ροή αποτελεί πλέον αναπόσπαστο μέρος της καθημερινότητάς μας στη σύγχρονη οδοντιατρική.

Πράγματι, αυτές οι ψηφιακές τεχνολογίες είναι παρούσες σε όλα τα επίπεδα, από τη λήψη των οπτικών αποτυπωμάτων έως την 3D εκτύπωση με στερεολιθογραφία, των εξατομικευμένων ορθοδοντικών ναρθήκων, περνώντας από το ψηφιακό set-up.

Το ψηφιακό set-up είναι το τέλειο παράδειγμα χρήσης του ψηφιακού εργαλείου στο μέγιστο των δυνατοτήτων του.

1 Ιστορική αναδρομή

Η ιστορία ξεκίνησε, στο τέλος της δεκαετίας του '90, όταν νέοι Αμερικανοί μηχανικοί ανέπτυξαν ένα λογισμικό που επιτρέπει την εικονικοποίηση των οδοντικών τόξων και των εξατομικευμένων οδοντικών κινήσεων προκειμένου να επιτρέψει τη διόρθωση των κακών συγκλείσεων και των οδοντικών δυσθεσιών χάρη σε διαφανείς νάρθηκες ευθυγράμμισης.

Αυτή ήταν η γέννηση του ψηφιακού set-up όπως το γνωρίζουμε σήμερα.

Η Align Technology, με το σύστημα ναρθήκων Invisalign, είναι η πρώτη εταιρεία που κατάφερε να κατασκευάσει συσκευές από ψηφιακό set-up.

2 Ορισμός του ψηφιακού set-up

Γενικά ένα set-up, είναι η οπτικοποίηση μιας δυνατής μετά-θεραπευτικής κατάστασης.

Εικόνα 1 / Ψηφιακό set-up

3 Υλοποίηση του set-up

Από τα οπτικά αποτυπώματα που λαμβάνονται απευθείας στο στόμα, τα σαρωμένα αποτυπώματα ή ακόμη τα σαρωμένα μοντέλα, το λογισμικό (π.χ.: Το Clin Check της Invisalign, Approver της Spark) δημιουργεί το τελικό εικονικό μοντέλο σύμφωνα με τις οδηγίες του οδοντιάτρου.

Οι οδοντοφατνιακές μονάδες διαχωρίζονται ατομικά και στη συνέχεια επανενσωματώνονται στο ψηφιακό μοντέλο εργασίας.

Μόλις ο άξονας, η θέση, τα σημεία επαφής των δοντιών καθώς και η κατάσταση των ούλων αναπαραχθούν εικονικά, το σχέδιο θεραπείας εφαρμόζεται και οι κινήσεις τοποθετούνται σε ακολουθία βίντεο από το λογισμικό.

Εικόνα 2 / Διεπαφή του λογισμικού CLINCHECK της Invisalign

Στις θεραπείες με διαφανείς νάρθηκες, αυτό το στάδιο της ακολουθιοποίησης των κινήσεων, που συνίσταται στην προεπισκόπηση της αλληλουχίας κάθε μετατόπισης, πρέπει να επωφεληθεί από ιδιαίτερη προσοχή.

Ο οδοντίατρος λαμβάνει μια αρχική προσομοίωση της θεραπείας, στην οποία μπορεί να πραγματοποιήσει όλες τις επιθυμητές τροποποιήσεις.

Μπορεί έτσι να προεπισκοπήσει κάθε κίνηση με ατομικό τρόπο, κάθε θεραπευτικό στάδιο, ή τη θεραπεία συνολικά.

Το λογισμικό επιτρέπει την ομαδοποίηση στο ίδιο στάδιο των κινήσεων που ενισχύονται αμοιβαία και την αναβολή των ανταγωνιστικών κινήσεων σε μεταγενέστερο στάδιο. Αυτή είναι η περίπτωση της εγκάρσιας επέκτασης και της γλωσσικής στροφής των τομέων που λειτουργούν πολύ καλά μαζί και προκαλούν ακριβώς την ίδια παραμόρφωση του νάρθηκα ευθυγράμμισης.

Πρέπει επίσης να παρατηρηθεί η ταχύτητα με την οποία γίνονται οι οδοντικές κινήσεις διότι είναι δυνατό να επιταχυνθεί μια μετατόπιση μέσω βοηθητικών θεραπείας (για παράδειγμα μέσω της νυχτερινής χρήσης λαστίχων ή της συνεχούς χρήσης όλη την ημέρα).

Το λογισμικό επιτρέπει με εξαιρετική ακρίβεια την οπτικοποίηση της ποσότητας κίνησης κάθε δοντιού στα τρία επίπεδα του χώρου, τον καθορισμό της ποσότητας αδαμαντινικής λείανσης ή της εγγύς μείωσης όταν είναι απαραίτητη. Όλα αυτά με δυνατότητες πολλαπλών σχεδίων.

Το λογισμικό προσφέρει τη δυνατότητα να ζητηθούν διαφορετικά σενάρια θεραπείας και να ληφθούν πολλαπλά set-up προκειμένου να συγκριθούν και να επιλεγεί το σχέδιο θεραπείας που ταιριάζει καλύτερα στην κλινική κατάσταση.

Αυτό θα βοηθούσε τον οδοντίατρο στην απόφασή του να θεραπεύσει την περίπτωση με ή χωρίς θεραπευτική εξαγωγή, να πραγματοποιήσει μεσοδόντιες μειώσεις…

Μόλις η εικονική ευθυγράμμιση πραγματοποιηθεί, ο οδοντίατρος αποφασίζει τον αριθμό των σταδίων που είναι απαραίτητα για την τελική διόρθωση. Πράγματι, οι οδοντικές μετατοπίσεις πρέπει να γίνονται πολύ προοδευτικά, μερικές μοίρες περιστροφής ή μερικά δέκατα του χιλιοστού μεταξύ κάθε σταδίου.

Κάθε στάδιο αντιστοιχεί σε ένα εικονικό μοντέλο με τη μορφή αρχείου STL που δημιουργείται από το σύστημα.

Κάθε ψηφιακό αρχείο στη συνέχεια εκτυπώνεται με έναν 3D εκτυπωτή προκειμένου να χρησιμεύσει ως υπόβαθρο για την υλοποίηση των εξατομικευμένων θερμοσχηματισμένων ναρθήκων στο οδοντοτεχνικό εργαστήριο.

4 Παραδοσιακό set-up (χειροκίνητο) έναντι ψηφιακού set-up

Παραδοσιακά, αρκούσε να κόψει ο τεχνικός του εργαστηρίου τα δόντια του γύψινου μοντέλου και να τα επανατοποθετήσει σε κερί σε βέλτιστη θέση.

Εικόνα 3 / Παραδοσιακό set-up

Αυτή η προσομοίωση επιτρέπει την αξιολόγηση πιθανών θεραπευτικών στόχων όπως η υλοποίηση λείανσης (μεσοδόντια αδαμαντινική μείωση) ή θεραπευτικής οδοντικής εξαγωγής.

Ο Kesling, το 1956, χρησιμοποίησε το παραδοσιακό set-up για το φινίρισμα των ορθοδοντικών θεραπειών του και στη συνέχεια στον σχεδιασμό των θεραπειών και την ορθοδοντική διάγνωση.

Το ψηφιακό set-up βασίζεται στις ίδιες αρχές με το χειροκίνητο set-up. Ωστόσο, ο διαχωρισμός των δοντιών γίνεται μέσω μιας πολύ ακριβούς ψηφιακής διαδικασίας σε αντίθεση με την τομή του τυπικού μοντέλου που χάνει τη δομή των γύψινων δοντιών.

Τα δόντια του ψηφιακού μοντέλου κόβονται μέσω εικονικών τεχνικών τμηματοποίησης. Ας πάρουμε το παράδειγμα του λογισμικού της 3Shape, η διαδικασία τμηματοποίησης ξεκινά με τη σήμανση ενός σημείου στην εγγύς πλευρά και ενός σημείου στην άπω πλευρά σε κάθε δόντι του εικονικού μοντέλου. Η σήμανση μπορεί να γίνει ημιαυτόματα αλλά απαιτείται χειροκίνητη επικύρωση του χρήστη σε αυτή την περίπτωση.

Στη συνέχεια, το λογισμικό σχεδιάζει μια γραμμή τμηματοποίησης στο ύψος των ούλων, διαχωρίζει τις μύλες των δοντιών από το ουλικό μέρος και ορίζει τις μεσοδόντιες επαφές.

Στο ψηφιακό set-up η μορφή του τόξου ορίζεται με εξατομικευμένο τρόπο μέσω εργαλείων λογισμικού ενώ βασίζεται σε προκαθορισμένη μορφή στην περίπτωση του παραδοσιακού set-up.

5 Πλεονεκτήματα του ψηφιακού set-up

Η υλοποίηση ενός ψηφιακού set-up είναι πολύ λιγότερο χρονοβόρα από την υλοποίηση ενός χειροκίνητου set-up.

Το ψηφιακό set-up υλοποιείται μπροστά από μια οθόνη. Είναι επομένως πολύ πιο ευέλικτο από ένα κλασικό set-up που υλοποιείται σε γύψο.

Οι τροποποιήσεις στο εικονικό ψηφιακό μοντέλο μπορούν να πολλαπλασιαστούν επ' άπειρον. Κάθε τροποποίηση μπορεί να αποθηκευτεί σε αντίθεση με το χειροκίνητο set-up όπου κάθε τροποποίηση είναι μη αναστρέψιμη.

Η διαδικασία διαχωρισμού ή εικονικής τμηματοποίησης των δοντιών επιτρέπει τη βελτίωση της ακρίβειας σε σχέση με την τομή των δοντιών σε γύψο.

Στο ψηφιακό set-up η μορφή του τόξου καθορίζεται με εξατομικευμένο τρόπο για κάθε περίπτωση σε αντίθεση με το τυπικό set-up που υλοποιείται στο εργαστήριο.

Το ψηφιακό set-up μπορεί εύκολα να αποθηκευτεί και επιτρέπει την απαλλαγή από τα γύψινα μοντέλα με όλα τα προβλήματα αποθήκευσης.

Οι οδοντικές κινήσεις που πραγματοποιούνται είναι εξαιρετικής ακρίβειας και αξιολογούνται εύκολα χάρη σε μια υπέρθεση των δοντιών με διαφορετικό κωδικό χρώματος που επιτρέπει τη σύγκριση της αρχικής και της τελικής θέσης των δοντιών.

Τα πιο εξελιγμένα νέα λογισμικά προσφέρουν επίσης τη δυνατότητα υπέρθεσης του set-up και της ψηφιακής ακτινογραφίας συνδυάζοντας τα εικονικά ψηφιακά μοντέλα σε μορφή αρχείων STL και τα αρχεία DICOM (Digital Imaging and Communication in Medicine) που προέρχονται από το CBCT ή Cone Beam Computed Tomography.

Με το σύστημα Insignia® της Ormco για παράδειγμα, η σύζευξη του οπτικού αποτυπώματος και της λήψης Cone Beam επιτρέπει την αξιολόγηση του παραλληλισμού των ριζών, του οστικού πάχους ή του φατνιακού διαδρόμου προκειμένου να ληφθούν υπόψη τόσο οι μύλες όσο και οι ρίζες των δοντιών κατά τις προβλεπόμενες οδοντικές μετατοπίσεις.

Πράγματι, οι κλασικές θεραπείες με πολλαπλά brackets με παρειακά brackets, έχουν επίσης επωφεληθεί από αυτές τις ψηφιακές προόδους. Ο σχεδιασμός τους μπορεί σήμερα να είναι πλήρως εξατομικευμένος με εξατομικευμένες πληροφορίες που περιέχονται στο αυλάκι του bracket και με ορθοδοντικά σύρματα επίσης υλοποιημένα κατά παραγγελία.

Οι συνεχείς πρόοδοι στις ψηφιακές τεχνολογίες, έχουν επιτρέψει την εξέλιξη του συστήματος από τη δημιουργία του προκειμένου να αυξηθεί η προβλεψιμότητά του και η θεραπευτική του αποτελεσματικότητα.

Είναι πλέον δυνατή η ακριβής ποσοτικοποίηση του εύρους των προβλεπόμενων κινήσεων και χάρη στην αξιοποίηση των Big Data, που συνίσταται στη συλλογή και κριτική ανάλυση της ανατροφοδότησης των κινήσεων που επιτεύχθηκαν ή όχι από τους νάρθηκες ευθυγράμμισης, οι οριακές ή ακόμη αδύνατες να επιτευχθούν κινήσεις εντοπίζονται καλύτερα.

Αυτή η ψηφιακή αξιοποίηση των δεδομένων επιτρέπει τη βελτίωση του συστήματος μεταξύ άλλων μέσω της βελτίωσης των attachments, και της διεύρυνσης του πεδίου εφαρμογής του συστήματος.

Αυτό αποτελεί πολύτιμη βοήθεια για τον οδοντίατρο-συνταγογράφο διότι του επιτρέπει να προβλέψει καλύτερα την αναγκαιότητα διαφορετικών βοηθημάτων στην επίτευξη των επιθυμητών κινήσεων μεταξύ άλλων την επιλογή των attachments οδοντικής βοήθειας στις κινήσεις, τη χρήση διαγναθικών λαστίχων, μικροβιδών, συνδυασμένων κολλημένων ορθοδοντικών εξαρτημάτων. Του επιτρέπει επίσης να προβλέψει τα στάδια που θα μπορούσαν να συνδυαστούν με παραδοσιακές συνδυασμένες ορθοδοντικές θεραπείες.

Εικόνα 4 / Παράδειγμα βοηθημάτων για τις κινήσεις: Τα attachments

Χάρη στο ψηφιακό, ο οδοντίατρος είναι όλο και περισσότερο κύριος των θεραπειών που προβλέπει. Μπορεί να υλοποιήσει, να οπτικοποιήσει και να τροποποιήσει διαφορετικά set-up χωρίς επιπρόσθετο οικονομικό κόστος. Ολόκληρη η αλυσίδα διάγνωση-set up-κατασκευή ναρθήκων μπορεί εν μέρει ή εν συνόλω να υλοποιηθεί στο ιατρείο.

Ο οδοντίατρος δεν εξαρτάται πλέον μόνο από το set-up που προβλέπεται από τον τεχνικό του εργαστηρίου και η επικοινωνία με τον τελευταίο είναι πολύ πιο εύκολη και ρέουσα.

Το set-up θα διευκόλυνε επίσης την επικοινωνία μεταξύ του ορθοδοντικού και του ασθενούς.
Μπορεί εύκολα να προεπισκοπήσει την ορθοδοντική του θεραπεία με τον οδοντίατρο καθώς και το τελικό αποτέλεσμα. Αυτό είναι ιδιαίτερα ενδιαφέρον ιδίως στην περίπτωση που απαιτείται ενδεχόμενη εξαγωγή. Το set-up χρησιμεύει ως υπόβαθρο για να εξηγηθούν στον ασθενή οι λόγοι αυτής της επιλογής και να βοηθηθεί να αποδεχθεί καλύτερα τη θεραπεία του.

Επιπλέον, χάρη σε αυτά τα ψηφιακά εργαλεία σχεδιασμού ορθοδοντικής θεραπείας μπορούμε σήμερα να συγκρίνουμε εικονικά τις κινήσεις που προβλέπονται από τη θεραπεία σε συγκεκριμένη στιγμή με την πραγματική ορθοδοντική κατάσταση κάτι που επιτρέπει έναν έλεγχο και μια πιο αντικειμενική αξιολόγηση της ορθοδοντικής προόδου του ασθενούς εντελώς όπως ένα σύστημα ψηφιακής παρακολούθησης.

6 Οι περιορισμοί του ψηφιακού στην ορθοδοντική

Πρέπει να παραδεχθούμε ότι τα ψηφιακά set-up είναι απλώς εικονικά εργαλεία και δεν ενσωματώνουν επομένως το σύνολο των περιβαλλοντικών στοιχείων που πρέπει να ληφθούν υπόψη στην επεξεργασία του συνολικού σχεδίου θεραπείας: όπως η οδοντική αγκύρωση (καθορίζεται από την αναλογία κλινικής μύλης/κλινικής ρίζας και τον τύπο προσώπου), η σχέση των γνάθων στο οβελιαίο και μετωπιαίο επίπεδο, η γραμμή του χαμόγελου, η χειλική σύγκλειση…

Το set-up χρησιμεύει ως εργαλείο για να δείξει στον ασθενή τα στάδια της θεραπείας του. Ωστόσο, είναι σημαντικό να του εξηγηθεί ότι τα δόντια δεν κινούνται ακριβώς με τον ίδιο τρόπο όπως σε μια οθόνη υπολογιστή διότι αποτελούν μέρος μιας βιολογικής οντότητας.

Η ακριβής ανίχνευση των περισσότερο ή λιγότερο προβλέψιμων ορθοδοντικών κινήσεων δεν αποκλείει τον σεβασμό ορισμένων βιολογικών και

βιομηχανικών αρχών που διέπουν τις οδοντικές μετατοπίσεις σε φατνιακό και μυοσκελετικό επίπεδο.

Η προκατασκευή ορθοδοντικών συσκευών από ψηφιακά set-up όπως οι διαφανείς νάρθηκες μπορεί να περιπλέξει τις δυνατότητες αντίδρασης του οδοντιάτρου όταν πρέπει να αντιμετωπίσει απρόβλεπτες κλινικές καταστάσεις.

7 Συμπέρασμα

Τα ψηφιακά εργαλεία σχεδιασμού ορθοδοντικής θεραπείας είναι τεχνολογίες αιχμής που επιτρέπουν στον οδοντίατρο να οπτικοποιήσει διαφορετικά set-up, να υπερθέσει τις κινήσεις και να υπερθέσει τα ψηφιακά αποτυπώματα και τις ακτινολογικές εικόνες. Επιτρέπουν επίσης την οπτικοποίηση του morphing των σειρών των ναρθήκων.

Η προβλεψιμότητα είναι ένα σημαντικό πλεονέκτημα του ψηφιακού set-up διότι επιτρέπει την ψηφιακή ανάλυση των οδοντικών κινήσεων με μεγάλη ακρίβεια.

Ωστόσο, η επανατοποθέτηση των δοντιών και οι ορθοδοντικές διορθώσεις πρέπει να γίνονται λαμβάνοντας υπόψη ένα σκελετικό και μυϊκό σύστημα πολύ πιο σύνθετο από ένα εικονικό ψηφιακό μοντέλο ορατό σε οθόνη.

Γι' αυτόν τον λόγο είναι απαραίτητο το set-up να υλοποιείται από έναν οδοντίατρο εκπαιδευμένο σε αυτά τα ψηφιακά εργαλεία και τεχνικές διότι μόνο αυτός είναι σε θέση να αποφασίσει εάν οι εικονικές κινήσεις που επιβάλλονται στα δόντια στον υπολογιστή θα είναι εφικτές στο στόμα, λαμβάνοντας υπόψη τις περιοδοντικές, συγκλεισιακές συνθήκες και τη χρησιμοποιούμενη συσκευή…

Αυτά τα ορθοδοντικά εργαλεία λογισμικού δεν παύουν να εξελίσσονται καθημερινά για να στραφούν περισσότερο προς το μέλλον ιδίως με την αξιοποίηση των Big Data και την είσοδο της Τεχνητής Νοημοσύνης στον κόσμο της οδοντιατρικής.