1 Introduzione all'impronta ottica

Le prime impronte ottiche risalgono agli anni '80. Oggi sostituiscono le impronte convenzionali che presentano alcuni limiti noti e riconosciuti, tra cui lo stiramento dei materiali da impronta, le lacerazioni, le bolle d'aria che mettono a rischio la qualità delle stesse, a cui si aggiungono i tempi e tutte le fasi di trattamento a cui sono sottoposte dalla colatura, che aumentano considerevolmente i ritocchi in bocca e persino il rischio di fallimento della protesi finale.

Dalla loro invenzione, gli scanner e le telecamere intraorali hanno subito numerose evoluzioni e trovano oggi la loro collocazione negli studi dentistici con indicazioni nell'odontoiatria generale ma anche nei vari ambiti dell'odontoiatria specialistica.

Definizione

L'impronta ottica si definisce come la proiezione di un segnale luminoso sulle superfici dentali. Il segnale riflesso viene captato dalla telecamera, il che permette di creare il modello tridimensionale 3D.

L'impronta ottica, primo anello della catena digitale dentale

L'acquisizione tramite impronta ottica comporta una prima fase di acquisizione dei dati seguita da una fase di elaborazione di tali dati.

Può avvenire mediante:

• Scansione del modello in laboratorio con uno scanner extraorale o da tavolo (con o senza contatto) che digitalizza un modello in gesso ottenuto da un'impronta o direttamente un'impronta fisica classica.
• Una telecamera intraorale direttamente in bocca.

2 Tipi di impronte ottiche e tecniche di acquisizione

Acquisizione extraorale

Si tratta di una tecnica indiretta automatizzata che permette di controllare il posizionamento, la distanza, la velocità e l'accessibilità delle zone di sottosquadro.

Acquisizione intraorale

È una tecnica di impronta diretta. Si tratta di un'operazione manuale e quindi operatore-dipendente che non permette di controllare con precisione la distanza, la velocità e l'accessibilità delle zone di sottosquadro.

L'acquisizione delle immagini 3D da parte dello scanner intraorale può avvenire sia tramite la registrazione di scatti successivi, il cui principale inconveniente è la velocità di acquisizione, sia in modalità dinamica (tipo filmato). In questo caso l'acquisizione sarà molto più rapida (circa 5 minuti per digitalizzare entrambe le arcate e l'occlusione).

Elaborazione digitale dell'impronta ottica

Il file derivato dall'acquisizione delle superfici dentali costituisce il punto di ingresso della catena CAD/CAM dentale. Consiste in una rappresentazione della colatura o dell'arcata del paziente sotto forma di nuvola di punti. Questa nuvola di punti grezzi non è in realtà utilizzabile e richiede una fase di elaborazione da parte di un software dedicato per ottimizzarla mediante riallineamento, riposizionamento, fusione dei punti sovrapposti, pulizia e filtraggio dei punti aberranti e omogeneizzazione delle densità, al fine di alleggerire la dimensione del file e accelerare l'elaborazione dei dati virtuali.

File ottenuti all'uscita dell'anello di acquisizione

Questi file possono essere in formato proprietario, leggibile solo dai software di progettazione della stessa marca, oppure universale. Ma la tendenza oggi è verso l'apertura dei sistemi. Infatti, i file universali possono essere letti da tutti i software di progettazione.

I file universali sono lo STL (Standard Tesselation Language o Standard Triangle Language) e il PLY (Polygonal File Format).

Il file universale STL definisce una mesh di triangoli che crea un oggetto 3D in bianco e nero che non riporta né il colore né la texture.

Il file PLY è costituito da un insieme di poligoni che possono trasferire informazioni come la trasparenza o il colore. Ma non tutti i software sono ancora in grado di gestire questo formato di file.

3 Caratteristiche delle telecamere intraorali

Diversi parametri sono da considerare nella scelta di una telecamera intraorale. La tecnologia scelta condiziona l'accesso a determinate modalità (es. assenza di talcatura, colore, registrazione continua). Di seguito le principali caratteristiche delle telecamere intraorali.

Ergonomia del manipolo

L'ergonomia comprende la dimensione, la forma della telecamera, il suo peso, la sua presa, l'altezza necessaria a livello del puntale, la dimensione della testa.

A ciò si aggiunge l'equilibrio della telecamera, che è una caratteristica fondamentale che garantisce stabilità e maneggevolezza ottimali durante l'acquisizione.

Una testa larga consente un campo di acquisizione più ampio, ma può rendere difficile l'accesso ad alcune zone, soprattutto posteriori.

La distanza focale è definita dalla distanza tra il puntale della telecamera e le superfici da registrare. Alcune marche richiedono il contatto con i denti, mentre altre raccomandano una distanza che può superare i 10 mm, il che rende l'impronta ottica delicata a livello posteriore, soprattutto in disto-vestibolare.

La presa più comune e familiare è quella a "penna" ma esistono telecamere a "pistola".

Recentemente sono state sviluppate telecamere wireless, che permettono di svincolarsi dal vincolo del filo e offrono una maggiore libertà di movimento.

Talcatura

Serve a uniformare la riflessione della luce delle superfici da registrare (smalto, materiali da otturazione, corone).

Alcuni sistemi richiedono una talcatura prima della presa d'impronta per facilitare la registrazione delle superfici dentali. Altri la raccomandano.

Le telecamere intraorali powder-free possono occasionalmente richiedere una leggera talcatura per le zone particolarmente brillanti (restauri metallici).

Ma la tendenza va verso un'acquisizione senza talcatura.

Modalità di cattura

Può trattarsi di una modalità immagine o video, l'unica differenza sarebbe la velocità di acquisizione, più rapida in modalità continua sotto forma di filmato.

Questa modalità di acquisizione consente una grande libertà di movimento, ma deve essere rispettato un percorso di scansione imposto dal produttore.

Colore

La maggior parte dei sistemi permette oggi di ottenere un modello master a colori più o meno realistico. Questo dà una texture al file 3D che somiglia al tessuto dentale e faciliterebbe la lettura di alcuni elementi, in particolare i limiti di preparazione iuxta-gengivali complessi.

Tuttavia, è possibile in qualsiasi momento passare a una visualizzazione monocromatica perché alla fine è il modello monocromatico a costituire il vero modello di lavoro, equivalente al modello in gesso, che consente di valutare la qualità della nostra impronta. Le due modalità di visualizzazione sono complementari.

Presa del colore

Alcuni scanner intraorali possono anche fornire simultaneamente il colore dei denti e aiutare quindi il professionista nella scelta della tinta.

Formato dei file

In passato, si parlava di file chiusi, ad apertura controllata o aperti. Oggi i sistemi sono sempre più orientati all'esportazione in formato aperto STL, che permette di lavorare sulle impronte con qualsiasi software di CAD.

Funzionalità del software

Tutti i software associati alle telecamere da impronta ottica permettono di visualizzare lo spazio protesico disponibile e i contatti occlusali.

Costo

L'ammortamento di una telecamera ottica è difficile da valutare. Comprende: il costo di acquisizione della telecamera e dell'unità informatica, le licenze d'uso, gli aggiornamenti software e infine le spese di manutenzione.

Chairside

Alcuni sistemi propongono una catena CAD/CAM completa (acquisizione, CAD, CAM) che permette al professionista di passare al CAD/CAM diretto se lo desidera.

Evolutività

L'acquisizione di una telecamera per impronta ottica può essere vista come un primo passo verso una conversione al CAD/CAM diretto perché oggi tutti i sistemi permettono di esportare i file in formato STL. Il professionista potrebbe dotarsi di materiale della stessa marca o di un altro produttore.

4 Precisione dell'impronta ottica e concetto di accuratezza

La prima domanda che sorge spontanea quando si parla di impronta ottica è: qual è il contributo di quest'ultima in termini di qualità e precisione rispetto alle tecniche convenzionali e quale è la tecnica più affidabile nelle diverse situazioni cliniche?

L'accuratezza è il termine appropriato per qualificare la qualità o la precisione di un'impronta. Essa tiene conto di due criteri:

• La giustezza: la misura del tasso di deviazione tra le dimensioni reali dell'oggetto e la misura dell'impronta.
• La fedeltà: la misura delle differenze tra i risultati ottenuti da misure ripetute di uno stesso oggetto con lo stesso sistema di impronta.

Caso delle arcate parziali

Numerosi fattori possono influenzare la qualità di un'impronta clinica. La valutazione della qualità di un'impronta digitale si basa sull'analisi dell'adattamento marginale delle protesi ottenute dai due tipi di impronte (digitale e convenzionale) realizzate con le stesse catene di fabbricazione CAD/CAM.

In generale, l'adattamento marginale in protesi è accettabile al di sotto dei 120 µm. Gli studi in vitro mostrano che i valori di adattamento marginale delle corone ceramiche ottenute da impronte ottiche sono equivalenti, se non migliori, rispetto a quelli ottenuti da impronte classiche.

Ciò è stato confermato in vivo nel caso di restauri unitari o di piccola estensione, con una media dei valori di adattamento marginale pari a 90 µm.

Lo stesso vale per i restauri parziali di tipo inlay/onlay, i cui valori di adattamento marginale ottenuti con un'impronta digitale sono soddisfacenti.

Caso delle arcate complete

Secondo i dati della letteratura, il riferimento attuale è l'impronta convenzionale con elastomeri, poiché resta significativamente superiore alle impronte digitali quando si tratta di arcata completa. Si riporta inoltre che l'accuratezza è migliore nel settore anteriore rispetto a quello posteriore, con deviazioni sul piano orizzontale ed errori di giustezza che possono arrivare fino a 170 µm.

È la fase di ricostruzione digitale, che permette di assemblare tra loro le immagini ottenute per ricreare l'arcata completa, a essere indicata da diversi autori come problematica.

Sembrerebbe quindi che sia l'accumulo di errori durante la fase di registrazione ed elaborazione digitale delle immagini a essere all'origine di queste importanti deformazioni.

Così, secondo alcuni autori, si potrebbe prospettare di ottenere in futuro impronte di arcate complete più affidabili grazie a miglioramenti dei software, e non delle telecamere.

Inoltre, secondo altri autori, sembrerebbe che il numero di preparazioni sia responsabile dell'alterazione della qualità dell'impronta digitale. Più è importante, più le differenze tra i sistemi di impronta ottica sarebbero significative.

Caso delle protesi su impianti

È difficile concludere sulla qualità delle impronte digitali nell'ambito di protesi fisse implanto-supportate per mancanza di letteratura sull'argomento. Ma alcuni autori sottolineano che devono essere rispettati diversi criteri per ottenere un'impronta di qualità equivalente o superiore rispetto a una tecnica convenzionale e che deve essere applicato un protocollo molto rigoroso. Così, la qualità dell'impronta sarebbe operatore-dipendente ed esperienza-dipendente.

5 Protocollo operativo di acquisizione

Una volta isolati i denti dall'umidità (saliva, sangue) ed effettuata la talcatura, se necessaria, con un deposito sottile e senza accumuli, l'acquisizione può iniziare.

Occorre rispettare la tecnica, la durata, la velocità e la traiettoria di scansione raccomandate dal produttore. Il gesto deve essere fluido e rapido e bisogna soprattutto distaccarsi progressivamente dalla bocca e coordinare i propri movimenti con ciò che si vede sullo schermo.

La ripresa delle preparazioni o del modello di lavoro deve essere effettuata nell'asse maggiore della preparazione per essere utilizzabile e rivelare alcune zone in modo leggibile. Per una preparazione periferica convenzionale queste zone sono:

• La totalità del limite cervicale e della linea di transizione
• La preparazione cervicale
• La linea che delimita la superficie dentale preparata
• Le papille e i punti di contatto dei denti adiacenti

Se la preparazione è "otto-leggibile" e si distinguono bene queste zone, il CAD e il CAM saranno ottimizzati. In caso contrario c'è un forte rischio di incontrare difficoltà durante l'inserimento a causa di punti di contatto mal gestiti o di un cattivo adattamento cervicale o ancora di problemi di sotto- o sovra-occlusione.

L'acquisizione avviene in tre fasi successive:

1. Impronta delle preparazioni (modello di lavoro)
2. Impronta dell'arcata antagonista (modello antagonista)
3. Impronta dei rapporti occlusali mediante scansione della faccia vestibolare del settore interessato in occlusione. Il software mette quindi le due arcate in OIM (occlusione di massima intercuspidazione) in modo automatico o manuale.

6 Vantaggi e svantaggi

Vantaggi

L'impronta ottica permette di ridurre i tempi di lavoro rispetto a un'impronta convenzionale, soprattutto per la scansione di settore, e consente di diminuire il disagio dei pazienti, che spesso giudicano l'impronta classica troppo invasiva.

In alcuni casi complessi che richiedono impronte multiple o nei pazienti ad alto rischio di nausea, l'acquisizione potrà essere effettuata progressivamente, preservando al tempo stesso la qualità dell'impronta.

Inoltre, l'impronta ottica è più semplice dell'impronta convenzionale grazie al suo carattere oggettivo, nel senso che non lascia spazio all'interpretazione e al caso.

Consente infatti un retrocontrollo immediato sulle preparazioni dei denti per validarle prima dell'invio e migliorare nettamente la qualità e la leggibilità delle impronte trasmesse al laboratorio.

Inoltre, l'impronta classica chimico-manuale è una manipolazione lunga che richiede una certa competenza tecnica ed esperienza.

Contrariamente all'impronta in gesso, pesante, ingombrante, difficile da conservare, non riproducibile, fragile e non conservabile, l'impronta digitale è inalterabile, invariabile, poiché non subisce usura né deformazione nel tempo, ed è inoltre duplicabile, facilmente archiviabile e trasferibile (supporto digitale, server sicuri).

Da qui l'interesse a passare all'impronta digitale mediante acquisizione intraorale. Inoltre, la sua precisione è equivalente se non superiore ai materiali convenzionali, in particolare per le riabilitazioni protesiche unitarie o di piccola estensione.

Infine, l'impronta ottica è un eccellente strumento di comunicazione, sia con i pazienti per spiegare loro i lavori protesici da effettuare, sia con l'odontotecnico, dato che lo scambio avviene in tempo reale.

Svantaggi

Sebbene la presa dell'impronta digitale presenti numerosi vantaggi, esistono comunque limiti al suo utilizzo, legati principalmente al paziente, al sistema ottico e al software di elaborazione dei dati digitali.

Il flusso salivare può influenzare negativamente i sistemi degli scanner intraorali e il sanguinamento sulculare può mascherare parte dei limiti delle preparazioni.

La registrazione delle preparazioni sarebbe inoltre complicata da una scarsa accessibilità della telecamera, soprattutto a livello posteriore, dovuta principalmente a una limitazione dell'apertura della bocca, a un limite di preparazione troppo profondo e ai movimenti del paziente.

Si dice spesso che la telecamera registra solo ciò che vede. L'impronta ottica sarebbe più semplice dell'impronta classica, ma è anche più rigorosa.

Le tecniche di preparazione devono essere adatte all'impronta digitale e le tecniche di eviction gengivale sono vivamente raccomandate.

Durante l'acquisizione digitale, esistono principalmente due livelli di dispersione:

• La fedeltà delle nuvole di punti grezzi (in particolare se la scansione del modello proviene da un'impronta fisica) rispetto all'oggetto scansionato.
• L'elaborazione delle nuvole di punti rispetto alla nuvola grezza.

La talcatura è, per alcuni sistemi e in alcuni casi, necessaria, ma può ostacolare la precisione dell'acquisizione se applicata in uno strato molto spesso. Lo spessore ottimale si trova tra 40 µm e 60 µm. Alcune telecamere essenzialmente senza talcatura raccomandano l'utilizzo di uno spray di talcatura per accelerare l'acquisizione.

Studi in vitro che confrontano l'impronta digitale con l'impronta convenzionale hanno mostrato che le due tecniche si equivalgono in termini di accuratezza. Al contrario, le impronte convenzionali hanno il vantaggio di generare meno dispersioni e le arcate complete sono oggi difficili da ottenere con una telecamera intraorale.

7 Come scegliere la propria telecamera intraorale?

Al momento di scegliere verso quale scanner intraorale l'odontoiatra vuole orientarsi, occorre discuterne con il proprio odontotecnico al fine di orientarsi verso un modello che corrisponda alle aspettative del professionista ma compatibile con la catena del laboratorio. In seguito, sarà necessario passare per una fase di prova e di apprendimento per prendere confidenza con questa nuova apparecchiatura.

Il professionista può perdersi davanti a una moltitudine di dati tecnici talvolta difficili da decifrare tra le descrizioni dei numerosi produttori nonché le ultime evoluzioni: sistemi wireless, registrazione della tinta, modelli compatti.

Prima di lanciarsi, gli elementi principali da considerare sono:

• Il costo
• Le prestazioni in termini di accuratezza
• Le caratteristiche tecniche: velocità di acquisizione e tempo di elaborazione dei dati (algoritmo), dimensione del sensore (n. di pixel e superficie di acquisizione), distanza focale (profondità di campo…), digitalizzazione della colatura / impronta / arcata dentale
• L'ergonomia dell'apparecchio: durata dell'acquisizione, con o senza talcatura

In generale, le telecamere che rispondono agli standard attuali sono dotate di acquisizione in flusso video, a colori e powder-free.

8 Conclusione

L'impronta ottica è in piena espansione, rappresenta un'alternativa seria alle tecniche di impronte convenzionali.

È un mezzo di acquisizione affidabile, rapido e confortevole, che facilita la comunicazione con i laboratori odontotecnici e con i pazienti, anche se la qualità di digitalizzazione di un'arcata completa resta ancora oggi limitata.

Dopo aver conquistato il mondo della protesi fissa, si è aperta alla protesi rimovibile, all'implantologia e all'ortodonzia, offrendo così soluzioni complete agli odontoiatri convertiti al digitale.