Certo, l'applicazione delle tecnologie digitali in ortodonzia è relativamente recente, ma lo sviluppo del digitale ci immerge inesorabilmente in una nuova era della nostra pratica ortodontica.

Il flusso digitale fa ormai parte integrante del nostro quotidiano nell'odontoiatria moderna.

Infatti, queste tecnologie digitali sono presenti a tutti i livelli, dall'acquisizione delle impronte ottiche fino alla stampa 3D mediante stereolitografia degli allineatori ortodontici su misura, passando per il set-up digitale.

Il set-up digitale è l'esempio perfetto dell'utilizzo dello strumento digitale al massimo delle sue possibilità.

1 Cenni storici

La storia è iniziata alla fine degli anni '90, quando giovani ingegneri americani hanno messo a punto un software informatico che permette la virtualizzazione delle arcate dentali e dei movimenti dentali individualizzati per consentire la correzione delle malocclusioni e delle malposizioni dentali grazie ad allineatori.

Fu così la nascita del set-up digitale come lo conosciamo oggi.

Align Technology, con il suo sistema di allineatori Invisalign, è la prima azienda a essere riuscita a realizzare apparecchi a partire da un set-up digitale.

2 Definizione di set-up digitale

In generale, un set-up è la visualizzazione di una situazione post-terapeutica possibile.

Figura 1 / Set-up digitale

3 Realizzazione del set-up

A partire dalle impronte ottiche realizzate direttamente in bocca, dalle impronte scansionate o ancora dai modelli scansionati, il software (es: ClinCheck di Invisalign, Approver di Spark) crea il modello virtuale finale in funzione delle direttive del professionista.

Le unità dento-alveolari vengono separate individualmente e poi reintegrate nel modello di lavoro digitale.

Una volta che l'asse, la posizione, i punti di contatto dei denti e la situazione della gengiva sono riprodotti virtualmente, il piano di trattamento viene applicato e i movimenti vengono messi in sequenza video dal software.

Figura 2 / Interfaccia del software ClinCheck di Invisalign

Nei trattamenti con allineatori invisibili, questa fase di sequenziazione dei movimenti, che consiste nella previsualizzazione del susseguirsi di ogni spostamento, deve beneficiare di un'attenzione particolare.

Il professionista riceve una simulazione iniziale del trattamento, alla quale può apportare tutte le modifiche desiderate.

Può così previsualizzare ogni movimento in modo individuale, ogni fase terapeutica o il trattamento in modo globale.

Il software permette di raggruppare nella stessa fase i movimenti che si potenziano a vicenda e di rimandare i movimenti antagonisti a una fase successiva. È il caso dell'espansione trasversale e della linguoversione degli incisivi, che funzionano molto bene insieme e generano esattamente la stessa deformazione dell'allineatore.

Occorre inoltre osservare la velocità con cui avvengono i movimenti dentali, poiché è possibile accelerare uno spostamento mediante ausiliari di trattamento (ad esempio con l'uso notturno di elastici o il porto continuo per tutta la giornata).

Il software permette con una precisione notevole di visualizzare la quantità di movimento di ciascun dente nei tre piani dello spazio, di determinare la quantità di stripping amelare o riduzione prossimale quando è necessaria. Il tutto con la possibilità di progetti multipli.

Il software offre la possibilità di richiedere diversi scenari di trattamento e ricevere più set-up al fine di confrontarli e di scegliere il piano di trattamento più adatto alla situazione clinica.

Ciò aiuterebbe il professionista nella decisione di trattare il caso con o senza estrazione terapeutica, di realizzare riduzioni interprossimali…

Una volta realizzato l'allineamento virtuale, il professionista decide il numero di fasi necessarie alla correzione finale. Infatti, gli spostamenti dentali devono avvenire in modo molto progressivo, qualche grado di rotazione o qualche decimo di millimetro tra una fase e l'altra.

Ogni fase corrisponde a un modello virtuale sotto forma di un file STL che viene generato dal sistema.

Ogni file digitale viene poi stampato con una stampante 3D per servire da supporto alla realizzazione degli allineatori termoformati individualizzati in laboratorio odontotecnico.

4 Set-up tradizionale (manuale) versus Set-up digitale

Tradizionalmente, bastava che il tecnico di laboratorio ritagliasse i denti dal modello in gesso e li riposizionasse nella cera in una posizione ottimale.

Figura 3 / Set-up tradizionale

Questa simulazione permette di valutare obiettivi terapeutici potenziali come la realizzazione di stripping (riduzione amelare inter-prossimale) o di estrazione dentale terapeutica.

Kesling, nel 1956, utilizzò il set-up tradizionale per la finitura dei suoi trattamenti ortodontici e successivamente nella pianificazione dei trattamenti e nella diagnosi ortodontica.

Il set-up digitale si basa sugli stessi principi del set-up manuale. Tuttavia, la separazione dei denti avviene secondo una procedura digitale molto precisa, contrariamente al taglio del modello standard che fa perdere la struttura dei denti in gesso.

I denti del modello digitale vengono tagliati con tecniche di segmentazione virtuale. Prendiamo l'esempio del software di 3Shape: il processo di segmentazione inizia con la marcatura di un punto sul lato mesiale e di un punto sul lato distale su ogni dente del modello virtuale. La marcatura può avvenire in modo semi-automatico, ma in questo caso è richiesta una validazione manuale dell'utente.

Successivamente il software traccia una linea di segmentazione nell'altezza gengivale, separa le corone dei denti dalla parte gengivale e definisce i contatti interprossimali.

Nel set-up digitale la forma dell'arcata è definita in modo individualizzato tramite strumenti software, mentre è basata su una forma prestabilita nel caso del set-up tradizionale.

5 Vantaggi del set-up digitale

La realizzazione di un set-up digitale è molto meno dispendiosa in termini di tempo rispetto alla realizzazione di un set-up manuale.

Il set-up digitale viene realizzato davanti a uno schermo. È di conseguenza molto più flessibile di un set-up classico realizzato in gesso.

Le modifiche sul modello digitale virtuale possono essere moltiplicate all'infinito. Ogni modifica può essere salvata contrariamente al set-up manuale in cui ogni modifica è irreversibile.

La procedura di separazione o segmentazione virtuale dei denti permette di guadagnare in precisione rispetto al taglio dei denti in gesso.

Nel set-up digitale la forma dell'arcata è definita in modo individuale proprio per ogni caso, contrariamente al set-up standard realizzato in laboratorio.

Il set-up digitale può essere facilmente salvato e permette di liberarsi dai modelli in gesso con tutti i problemi di stoccaggio.

I movimenti dentali realizzati sono di una precisione notevole e vengono valutati facilmente grazie a una sovrapposizione dei denti con un codice colore diverso che permette di confrontare la posizione iniziale e finale dei denti.

I nuovi software più evoluti offrono anche la possibilità di sovrapporre il set-up e la radiografia digitale combinando i modelli digitali virtuali sotto forma di file STL e i file DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) derivati dal CBCT o Cone Beam Computed Tomography.

Con il sistema Insignia® di Ormco, ad esempio, l'accoppiamento dell'impronta ottica e dell'acquisizione Cone Beam permette di valutare il parallelismo delle radici, gli spessori ossei o il corridoio alveolare al fine di tener conto sia delle corone sia delle radici dentali durante gli spostamenti dentali previsti.

Infatti, anche i trattamenti multibracket classici con bracket vestibolari hanno beneficiato di questi progressi digitali. La loro progettazione può essere oggi interamente individualizzata, con informazioni contenute nella gola del bracket personalizzate e archi ortodontici anch'essi realizzati su misura.

I progressi incessanti nelle tecnologie digitali hanno permesso di far evolvere il sistema dalla sua creazione per aumentarne la prevedibilità e l'efficacia terapeutica.

È ormai possibile quantificare precisamente l'ampiezza dei movimenti previsti e grazie allo sfruttamento del Big Data, che consiste nella raccolta e nell'analisi critica del feedback dei movimenti ottenuti o non ottenuti mediante gli allineatori, i movimenti limite o addirittura impossibili da ottenere vengono meglio rilevati.

Questo sfruttamento digitale dei dati permette di migliorare il sistema, tra l'altro attraverso il miglioramento degli attacchi, e di ampliare il campo di applicazione del sistema.

Ciò costituisce un aiuto prezioso per il professionista prescrittore, poiché gli permette di anticipare meglio la necessità di diversi accessori nell'ottenimento dei movimenti desiderati, tra cui la scelta degli attacchi dentali di ausilio ai movimenti, l'utilizzo di elastici intermascellari, di mini-viti, di attacchi ortodontici incollati combinati. Gli permette inoltre di prevedere le fasi che potrebbero essere associate a trattamenti ortodontici combinati tradizionali.

Figura 4 / Esempio di ausiliari di aiuto ai movimenti: gli attacchi dentali

Grazie al digitale, il professionista è sempre più padrone dei trattamenti che prevede. Può realizzare, visualizzare e modificare diversi set-up senza costi aggiuntivi. L'intera catena diagnosi-set-up-realizzazione degli allineatori può essere in parte o totalmente realizzata nello studio.

Il professionista non dipende più dal solo set-up previsto dal suo tecnico di laboratorio e la comunicazione con quest'ultimo è molto più semplice e fluida.

Il set-up faciliterebbe anche la comunicazione tra l'ortodontista e il paziente.
Può facilmente previsualizzare il proprio trattamento ortodontico con il professionista, nonché il risultato finale. Questo è particolarmente interessante soprattutto nel caso in cui sia necessaria un'eventuale estrazione. Il set-up serve da supporto per spiegare al paziente le ragioni di questa scelta e aiutarlo ad accettare meglio il suo trattamento.

Inoltre, grazie a questi strumenti digitali di pianificazione del trattamento ortodontico, è oggi possibile confrontare virtualmente i movimenti previsti dal trattamento in un momento preciso con la situazione ortodontica reale, il che permette un controllo e una valutazione più oggettiva dei progressi ortodontici del paziente, del tutto come un sistema di monitoraggio digitale.

6 I limiti del digitale in ortodonzia

Occorre ammettere che i set-up digitali sono solo strumenti virtuali e non integrano quindi tutti gli elementi ambientali da prendere in considerazione nell'elaborazione del piano di trattamento globale: come l'ancoraggio dentale (determinato dal rapporto corona clinica/radice clinica e dal tipo facciale), il rapporto dei mascellari nel piano sagittale e frontale, la linea del sorriso, l'occlusione labiale…

Il set-up serve come strumento per mostrare al paziente le fasi del suo trattamento. Tuttavia, è importante spiegargli che i denti non si muovono esattamente nello stesso modo in cui si muovono su uno schermo di computer, poiché fanno parte di un'entità biologica.

La rilevazione anche in modo preciso dei movimenti ortodontici più o meno prevedibili non esclude il rispetto di alcuni principi biologici e

biomeccanici che regolano gli spostamenti dentali a livello alveolare e muscolo-scheletrico.

La prefabbricazione degli apparecchi ortodontici a partire da set-up digitali come gli allineatori invisibili può complicare le possibilità di reattività del professionista quando deve affrontare situazioni cliniche impreviste.

7 Conclusione

Gli strumenti digitali di pianificazione del trattamento ortodontico sono tecnologie all'avanguardia che permettono al professionista di visualizzare diversi set-up, di sovrapporre i movimenti e di sovrapporre le impronte digitali e le immagini radiologiche. Permettono inoltre di visualizzare il morphing delle serie di allineatori.

La prevedibilità è un atout maggiore del set-up digitale, poiché permette l'analisi digitale dei movimenti dentali con grande precisione.

Tuttavia, il riposizionamento dei denti e le correzioni ortodontiche devono avvenire tenendo conto di un sistema scheletrico e muscolare ben più complesso di un modello digitale virtuale visibile su uno schermo.

È per questa ragione che è indispensabile che il set-up sia realizzato da un professionista formato a questi strumenti e tecniche digitali, poiché solo lui è in grado di decidere se i movimenti virtuali imposti ai denti sul computer saranno realizzabili in bocca, tenendo conto delle condizioni parodontali, occlusali e dell'apparecchio utilizzato…

Questi strumenti software ortodontici non smettono di evolversi ogni giorno per volgersi sempre più al futuro, in particolare con lo sfruttamento del Big Data e l'ingresso dell'Intelligenza Artificiale nel mondo dell'odontoiatria.