De toepassing van digitale technologieën in de orthodontie is weliswaar relatief recent, maar de opkomst van het digitale leidt ons onherroepelijk naar een nieuw tijdperk in onze orthodontische praktijk.

De digitale workflow maakt voortaan integraal deel uit van ons dagelijks werk in de moderne tandheelkunde.

Deze digitale technologieën zijn inderdaad aanwezig op alle niveaus, van de acquisitie van optische afdrukken tot het 3D-printen via stereolithografie van orthodontische aligners op maat, met als tussenstap de digitale set-up.

De digitale set-up is het perfecte voorbeeld van het gebruik van de digitale tool in haar volle potentieel.

1 Historisch overzicht

Het verhaal begon aan het einde van de jaren '90, toen jonge Amerikaanse ingenieurs software ontwikkelden die de virtualisatie van tandbogen en geïndividualiseerde tandbewegingen mogelijk maakte om malocclusies en malposities te corrigeren met behulp van alignmentaligners.

Dat was de geboorte van de digitale set-up zoals we die vandaag kennen.

Align Technology, met haar Invisalign-alignersysteem, is het eerste bedrijf dat erin slaagde apparaten te vervaardigen op basis van een digitale set-up.

2 Definitie van de digitale set-up

In het algemeen is een set-up de visualisatie van een mogelijke post-therapeutische situatie.

Figuur 1 / Digitale set-up

3 Realisatie van de set-up

Op basis van optische afdrukken die rechtstreeks in de mond worden gemaakt, gescande afdrukken of gescande modellen creëert de software (bijv. Clin Check van Invisalign, Approver van Spark) het virtuele eindmodel op basis van de richtlijnen van de behandelaar.

De dento-alveolaire eenheden worden individueel gescheiden en vervolgens terug geïntegreerd in het digitale werkmodel.

Zodra de as, de positie, de contactpunten van de tanden en de situatie van het tandvlees virtueel gereproduceerd zijn, wordt het behandelplan toegepast en worden de bewegingen door de software in een video-sequentie geplaatst.

Figuur 2 / Interface van de CLINCHECK-software van Invisalign

Bij behandelingen met onzichtbare aligners verdient deze stap van het sequentiëren van bewegingen — de voorvisualisatie van de opeenvolging van elke verplaatsing — bijzondere aandacht.

De behandelaar ontvangt een initiële simulatie van de behandeling, waarin hij elke gewenste wijziging kan aanbrengen.

Hij kan zo elke beweging afzonderlijk vooraf bekijken, elke therapeutische stap, of de behandeling in haar geheel.

De software maakt het mogelijk bewegingen die elkaar versterken in dezelfde stap te groeperen en antagonistische bewegingen naar een latere fase te verschuiven. Dat is bijvoorbeeld het geval voor transversale expansie en linguoversie van de incisieven, die heel goed samenwerken en exact dezelfde vervorming van de aligner veroorzaken.

Men moet ook letten op de snelheid waarmee de tandbewegingen plaatsvinden, want het is mogelijk een verplaatsing te versnellen met behulp van behandelhulpmiddelen (bijvoorbeeld door 's nachts elastiekjes te dragen of door continu dagdragen).

De software maakt het mogelijk om met verbluffende precisie de bewegingsomvang van elke tand in de drie vlakken van de ruimte te visualiseren en de nodige hoeveelheid stripping (proximale reductie van het glazuur) te bepalen. En dat alles met de mogelijkheid van meerdere projecten.

De software biedt de mogelijkheid om verschillende behandelscenario's aan te vragen en meerdere set-ups te ontvangen, om ze te vergelijken en het behandelplan te kiezen dat het best bij de klinische situatie past.

Dit helpt de behandelaar bij zijn beslissing om het geval al dan niet met therapeutische extractie te behandelen, interproximale reducties uit te voeren…

Zodra de virtuele uitlijning is bereikt, beslist de behandelaar over het aantal stappen dat nodig is voor de uiteindelijke correctie. De tandverplaatsingen moeten namelijk zeer geleidelijk gebeuren, met enkele graden rotatie of enkele tienden van millimeters per stap.

Elke stap komt overeen met een virtueel model in de vorm van een STL-bestand dat door het systeem wordt gegenereerd.

Elk digitaal bestand wordt vervolgens afgedrukt met een 3D-printer om als ondersteuning te dienen voor het vervaardigen van de geïndividualiseerde thermogevormde aligners in het prothetisch laboratorium.

4 Traditionele (manuele) set-up versus digitale set-up

Traditioneel volstond het de tanden van het gipsmodel door de laboratoriumtechnicus uit te snijden en in was in een optimale positie te herpositioneren.

Figuur 3 / Traditionele set-up

Deze simulatie maakt het mogelijk potentiële therapeutische doelstellingen te evalueren, zoals het uitvoeren van stripping (interproximale glazuurreductie) of therapeutische tandextractie.

Kesling gebruikte in 1956 de traditionele set-up voor de afwerking van zijn orthodontische behandelingen en vervolgens voor de planning van behandelingen en de orthodontische diagnose.

De digitale set-up is gebaseerd op dezelfde principes als de manuele set-up. De scheiding van de tanden gebeurt echter volgens een zeer precieze digitale procedure, in tegenstelling tot het snijden van het standaardmodel, waarbij de structuur van de tanden in gips verloren gaat.

De tanden van het digitale model worden gescheiden met virtuele segmentatietechnieken. Neem het voorbeeld van de software van 3Shape: het segmentatieproces begint met het markeren van een punt aan de mesiale zijde en een punt aan de distale zijde van elke tand in het virtuele model. De markering kan semi-automatisch gebeuren, maar een handmatige validatie door de gebruiker is in dat geval vereist.

Vervolgens trekt de software een segmentatielijn op de hoogte van het tandvlees, scheidt de kronen van de tanden van het tandvleesgedeelte en bepaalt de interproximale contacten.

In de digitale set-up wordt de vorm van de tandboog op een geïndividualiseerde manier bepaald met softwaretools, terwijl deze bij de traditionele set-up gebaseerd is op een vooraf bepaalde vorm.

5 Voordelen van de digitale set-up

Het uitvoeren van een digitale set-up is veel minder tijdrovend dan het uitvoeren van een manuele set-up.

De digitale set-up wordt op een scherm gemaakt. Hij is daardoor veel flexibeler dan een klassieke set-up uitgevoerd in gips.

Wijzigingen aan het virtuele digitale model kunnen tot in het oneindige worden herhaald. Elke wijziging kan worden opgeslagen, in tegenstelling tot de manuele set-up waarbij elke wijziging onomkeerbaar is.

De procedure van virtuele scheiding of segmentatie van de tanden laat toe om aan precisie te winnen ten opzichte van het uitsnijden van tanden in gips.

In de digitale set-up wordt de vorm van de tandboog individueel bepaald per geval, in tegenstelling tot de standaard set-up die in het laboratorium wordt uitgevoerd.

De digitale set-up kan gemakkelijk worden opgeslagen en maakt het mogelijk zich te bevrijden van de gipsmodellen met alle bijhorende opslagproblemen.

De uitgevoerde tandbewegingen zijn van een indrukwekkende precisie en worden gemakkelijk geëvalueerd dankzij een superpositie van de tanden met een verschillende kleurcode, die het mogelijk maakt de begin- en eindpositie van de tanden te vergelijken.

De meest geavanceerde nieuwe software biedt ook de mogelijkheid om de set-up en de digitale röntgenbeelden te superponeren door de virtuele digitale modellen in de vorm van STL-bestanden te combineren met de DICOM-bestanden (Digital Imaging and Communication in Medicine) afkomstig van de CBCT of Cone Beam Computed Tomography.

Met het Insignia®-systeem van Ormco bijvoorbeeld, maakt de koppeling van de optische afdruk en de Cone Beam-acquisitie het mogelijk om het parallellisme van de wortels, de botdiktes of de alveolaire corridor te evalueren, om zowel met de kronen als met de tandwortels rekening te houden bij de geplande tandverplaatsingen.

De klassieke multibracketsbehandelingen met vestibulaire brackets hebben ook geprofiteerd van deze digitale vooruitgang. Hun ontwerp kan vandaag volledig worden geïndividualiseerd met gepersonaliseerde informatie in de groef van de bracket en met orthodontische bogen die eveneens op maat worden gemaakt.

De voortdurende vooruitgang in digitale technologieën heeft het systeem sinds zijn oprichting laten evolueren om de voorspelbaarheid en de therapeutische doeltreffendheid ervan te verhogen.

Het is nu mogelijk om de amplitude van de geplande bewegingen nauwkeurig te kwantificeren en, dankzij de exploitatie van Big Data — de verzameling en kritische analyse van de terugkoppeling over al dan niet bereikte bewegingen met aligners — worden de grensbewegingen of onmogelijk te realiseren bewegingen beter gedetecteerd.

Deze digitale exploitatie van gegevens maakt het mogelijk om het systeem onder meer te verbeteren door betere attachments en om het toepassingsgebied van het systeem uit te breiden.

Dit is een waardevolle hulp voor de voorschrijvende behandelaar, omdat het hem in staat stelt beter te anticiperen op de noodzaak van verschillende hulpmiddelen om de gewenste bewegingen te verkrijgen, onder meer de keuze van attachments, het gebruik van intermaxillaire elastiekjes, mini-schroefjes, gecombineerde gekleefde orthodontische bevestigingen. Het laat hem ook toe fasen te voorzien die kunnen worden gecombineerd met traditionele orthodontische behandelingen.

Figuur 4 / Voorbeeld van bewegingshulpmiddelen: tandheelkundige attachments

Dankzij het digitale is de behandelaar steeds meer meester over de behandelingen die hij voorziet. Hij kan verschillende set-ups uitvoeren, visualiseren en wijzigen zonder extra kosten. De volledige keten van diagnose-set-up-vervaardiging van aligners kan gedeeltelijk of volledig in de praktijk worden uitgevoerd.

De behandelaar is niet langer afhankelijk van de enige set-up voorzien door zijn laboratoriumtechnicus en de communicatie met deze laatste verloopt veel vlotter.

De set-up zou ook de communicatie tussen de orthodontist en de patiënt vergemakkelijken.
De patiënt kan gemakkelijk zijn orthodontische behandeling met de behandelaar vooraf bekijken, evenals het eindresultaat. Dit is bijzonder interessant wanneer er eventueel een extractie noodzakelijk is. De set-up dient dan als ondersteuning om aan de patiënt de redenen van deze keuze uit te leggen en hem te helpen zijn behandeling beter te aanvaarden.

Verder kan men dankzij deze digitale tools voor behandelplanning vandaag de geplande bewegingen op een bepaald moment virtueel vergelijken met de werkelijke orthodontische situatie, wat een objectievere controle en evaluatie van de orthodontische vorderingen van de patiënt mogelijk maakt, zoals een digitaal monitoringsysteem.

6 De beperkingen van het digitale werken in de orthodontie

Het valt niet te ontkennen dat digitale set-ups slechts virtuele tools zijn en dus niet alle omgevingsfactoren integreren die moeten worden overwogen bij het opstellen van het globale behandelplan: zoals de tandankerage (bepaald door de verhouding klinische kroon/klinische wortel en het gezichtstype), de verhouding van de kaken in het sagittale en frontale vlak, de glimlachlijn, de labiale occlusie …

De set-up dient als tool om aan de patiënt de stappen van zijn behandeling te tonen. Het is echter belangrijk hem uit te leggen dat de tanden niet exact bewegen zoals op een computerscherm, omdat ze deel uitmaken van een biologisch geheel.

Zelfs een nauwkeurige detectie van min of meer voorspelbare orthodontische bewegingen sluit het respect voor bepaalde biologische en

biomechanische principes die de tandverplaatsingen op alveolair en musculoskeletaal niveau regelen, niet uit.

De prefabricage van orthodontische apparaten op basis van digitale set-ups, zoals onzichtbare aligners, kan de reactiemogelijkheden van de behandelaar bemoeilijken wanneer hij geconfronteerd wordt met onvoorziene klinische situaties.

7 Conclusie

De digitale tools voor planning van orthodontische behandelingen zijn geavanceerde technologieën die de behandelaar in staat stellen verschillende set-ups te visualiseren, bewegingen en digitale afdrukken met radiologische beelden te superponeren. Ze maken het ook mogelijk de morphing van de reeks aligners te visualiseren.

Voorspelbaarheid is een belangrijke troef van de digitale set-up, want deze laat de digitale analyse van tandbewegingen met grote nauwkeurigheid toe.

Toch moeten de herpositionering van de tanden en de orthodontische correcties rekening houden met een skelet- en spierstelsel dat veel complexer is dan een virtueel digitaal model op een scherm.

Daarom is het onmisbaar dat de set-up wordt uitgevoerd door een behandelaar die in deze digitale tools en technieken is opgeleid, want alleen hij kan beslissen of de virtuele bewegingen die op de computer aan de tanden worden opgelegd in de mond realiseerbaar zullen zijn, rekening houdend met de parodontale, occlusale voorwaarden en het gebruikte toestel…

Deze orthodontische softwaretools blijven elke dag evolueren en richten zich steeds meer op de toekomst, met name met de exploitatie van Big Data en de intrede van artificiële intelligentie in de wereld van de tandheelkunde.