Безусловно, применение цифровых технологий в ортодонтии относительно недавнее. Однако подъём цифровых технологий неизбежно ведёт нас в новую эру ортодонтической практики.

Цифровые рабочие процессы теперь являются неотъемлемой частью нашей повседневной деятельности в современной стоматологии.

Действительно, эти цифровые технологии присутствуют на каждом этапе. От получения оптических оттисков до 3D-печати с использованием стереолитографии, производства индивидуальных ортодонтических элайнеров и цифрового Set-Up.

Цифровой Set-Up — яркий пример того, как цифровые инструменты улучшают ортодонтическое лечение.

1 Исторический обзор

Всё началось в конце 1990-х годов, когда группа молодых американских инженеров разработала компьютерное программное обеспечение, способное виртуализировать зубные дуги и моделировать индивидуальные перемещения зубов, что позволило корректировать неправильный прикус и неправильное положение зубов с помощью элайнеров.

Это ознаменовало рождение современного цифрового Set-Up.

Align Technology с её системой элайнеров Invisalign была первой компанией, успешно изготовившей аппараты на основе цифрового Set-Up.

2 Определение цифрового Set-Up

В общем смысле, Set-Up — это визуализация возможной пост-лечебной ситуации.

Рисунок 1. Цифровой Set-Up

3 Создание цифрового Set-Up

Начиная с оптических оттисков, снятых непосредственно во рту, оцифрованных оттисков или сканированных моделей, программное обеспечение (например, ClinCheck от Invisalign, Approver от Spark) создаёт виртуальную окончательную модель на основе указаний специалиста.

Зубо-альвеолярные единицы разделяются индивидуально, а затем перепозиционируются в рабочей цифровой модели.

После того как ось, положение и контактные точки зубов, а также десневой контур воспроизведены виртуально, применяется план лечения, и движения секвенцируются в видео программой.

Рисунок 2. Интерфейс ПО Invisalign CLINCHECK

В лечении с использованием прозрачных элайнеров этот этап секвенцирования движений — предварительная визуализация последовательности движений каждого отдельного зуба — требует особого внимания.

Специалист получает первоначальную симуляцию лечения, в которую он может вносить желаемые изменения.

Так он может предварительно просмотреть каждое движение индивидуально, каждый терапевтический этап или всё лечение целиком.

Программа позволяет объединять в один шаг те движения, которые дополняют друг друга, и откладывать противоположные движения на более поздние этапы. Например, поперечное расширение и язычное наклонение резцов очень хорошо работают вместе, генерируя точно такую же деформацию элайнера.

Также важно наблюдать, насколько быстро происходят зубные движения, потому что возможно ускорить конкретное движение с помощью лечебных вспомогательных средств (например, ношение эластиков ночью или их непрерывное ношение в течение дня).

С замечательной точностью программа визуализирует величину перемещения каждого зуба в трёх пространственных плоскостях и определяет количество интерпроксимального снятия эмали или стриппинга, когда это необходимо, с возможностью создания нескольких планов лечения.

Программа также позволяет запрашивать различные сценарии лечения и получать несколько Set-Up для их сравнения и выбора наиболее подходящего плана лечения для клинической ситуации.

Это может помочь специалисту решить, лечить ли случай с терапевтическими удалениями или без них, или выполнять интерпроксимальные редукции и т.д.

После завершения виртуального выравнивания специалист определяет количество этапов, необходимых для окончательной коррекции. Поскольку зубные движения должны выполняться постепенно, каждый шаг включает только несколько градусов вращения или несколько десятых долей миллиметра перемещения.

Каждый шаг соответствует виртуальной модели, генерируемой системой в виде STL-файла.

Каждый цифровой файл затем печатается в 3D, чтобы служить моделью для создания индивидуальных термоформованных капп в зуботехнической лаборатории.

4 Традиционный (ручной) Set-Up против цифрового Set-Up

Традиционно зубной техник вырезал зубы из гипсовой модели и перепозиционировал их в воске в оптимальном положении.

Рисунок 3. Традиционный Set-Up

Эта симуляция позволяет оценить потенциальные терапевтические цели, такие как выполнение стриппинга (интерпроксимальной редукции эмали) или терапевтических удалений зубов.

В 1956 году Кеслинг использовал традиционный Set-Up для финализации своих ортодонтических лечений и позже для планирования лечения и ортодонтической диагностики.

Цифровой Set-Up основан на тех же принципах, что и ручной. Однако в цифровом подходе разделение зубов выполняется через очень точную цифровую процедуру, в отличие от стандартной резки гипсовой модели, которая повреждает структуру зуба в гипсе.

В цифровой модели зубы сегментируются с использованием виртуальных техник сегментации. Например, в программе 3Shape процесс сегментации начинается с размещения точки на мезиальной и дистальной сторонах каждого зуба в виртуальной модели. Эта маркировка может выполняться полуавтоматически, но требуется ручная валидация пользователя.

Затем программа проводит линию сегментации вдоль десневого края, отделяет коронки зубов от десны и определяет интерпроксимальные контакты.

В цифровом Set-Up форма дуги индивидуально определяется программными инструментами, тогда как в традиционном Set-Up она основана на заранее заданной форме.

5 Преимущества цифрового Set-Up

Создание цифрового Set-Up занимает гораздо меньше времени, чем выполнение ручного Set-Up.

Цифровой Set-Up выполняется перед экраном и поэтому гораздо более гибок, чем классический гипсовый Set-Up.

Изменения виртуальной цифровой модели могут вноситься бесконечно. Каждое изменение может быть сохранено, тогда как при ручном Set-Up любое изменение необратимо.

Процедура цифрового разделения или сегментации зубов повышает точность по сравнению с резкой зубов из гипса.

В цифровом Set-Up форма дуги устанавливается индивидуально для каждого случая, в отличие от стандартного лабораторного подхода.

Цифровой Set-Up может быть легко сохранён, устраняя необходимость в гипсовых моделях и связанные с ними проблемы хранения.

Зубные движения исключительно точны и могут быть легко оценены с помощью наложения положений зубов с цветовой кодировкой для сравнения начальных и конечных положений зубов.

Самое продвинутое программное обеспечение теперь также позволяет накладывать Set-Up на цифровые рентгенограммы, объединяя виртуальные модели (STL-файлы) с DICOM-файлами (Digital Imaging and Communication in Medicine) с КЛКТ или Cone Beam Computed Tomography.

Например, с системой Insignia® от Ormco сочетание оптических оттисков и сканирования Cone Beam позволяет оценить параллельность корней, толщину кости или альвеолярный коридор, тем самым учитывая как коронки зубов, так и корни при планировании зубных движений.

Действительно, обычные многоскобочные методы лечения с щёчными брекетами также извлекли пользу из этих цифровых достижений. Их дизайн теперь может быть полностью индивидуализирован: данные паза брекета можно настроить, а ортодонтические дуги могут быть изготовлены по индивидуальному заказу.

Постоянный прогресс в цифровых технологиях развил эти системы с момента их появления для повышения предсказуемости и терапевтической эффективности.

Теперь возможно точно квантифицировать величину запланированных движений. Благодаря использованию Big Data — сбору и критическому анализу того, какие движения достигаются, а какие нет с элайнерами — движения, находящиеся на пределе или невозможные для выполнения, теперь лучше обнаруживаются.

Цифровой анализ этих данных привёл к улучшениям системы, таким как оптимизированные аттачменты, и к расширению области применения системы.

Это ценный актив для назначающего специалиста, позволяющий лучше предвидеть необходимость различных аксессуаров для достижения желаемых движений (например, выбор зубных аттачменов, межчелюстных эластиков, мини-винтов или комбинированных приклеенных брекетов). Это также позволяет планировать любые этапы, которые могут быть объединены с традиционными ортодонтическими подходами.

Рисунок 4. Пример вспомогательных средств перемещения: зубные аттачмены

Благодаря цифровой технологии специалист имеет всё больший контроль над запланированными лечениями. Он может создавать, визуализировать и модифицировать различные Set-Up без дополнительных затрат. Вся цепочка диагностика–Set-Up–изготовление элайнеров может быть частично или даже полностью выполнена в стоматологическом кабинете.

Специалист больше не зависит от единственного Set-Up, предложенного зубным техником, и общение с техником становится гораздо более гладким и прямым.

Set-Up также облегчает общение между ортодонтом и пациентом.
Пациенты могут легко предварительно просматривать своё ортодонтическое лечение со специалистом, а также окончательный результат. Это особенно полезно в случаях, когда может потребоваться удаление. Set-Up служит инструментом для объяснения обоснования этого выбора и помогает пациентам лучше принять своё лечение.

Кроме того, используя эти цифровые инструменты для планирования ортодонтического лечения, теперь возможно виртуально сравнивать запланированные зубные движения в данный момент с фактической ортодонтической ситуацией пациента. Это позволяет более объективно отслеживать и оценивать ортодонтический прогресс пациента, как в системе цифрового мониторинга.

6 Ограничения цифровой ортодонтии

Мы должны признать, что цифровые Set-Up — это виртуальные инструменты и не учитывают всех факторов окружающей среды, необходимых при разработке всеобъемлющего плана лечения, таких как зубное закрепление (определяемое соотношением клиническая коронка/клинический корень и лицевым типом), сагиттальные и фронтальные отношения челюстей, смыкание губ, линия улыбки и т.д.

Set-Up полезен для демонстрации пациенту различных этапов лечения. Однако крайне важно объяснить, что зубы не двигаются точно так, как они движутся на экране компьютера, поскольку они являются частью живой биологической системы.

Даже при точном обнаружении движений, которые более или менее предсказуемы, остаётся жизненно важным соблюдать определённые биологические и биомеханические принципы, регулирующие движение зубов внутри альвеолярной кости и опорно-двигательной системы.

Префабрикация ортодонтических аппаратов, таких как прозрачные элайнеры, на основе цифровых Set-Up может ограничить способность специалиста делать быстрые корректировки в неожиданных клинических ситуациях.

7 Заключение

Цифровые инструменты планирования ортодонтического лечения — это передовые технологии, которые позволяют специалистам визуализировать различные Set-Up, накладывать зубные движения и совмещать цифровые оттиски с рентгенографическими изображениями. Они также позволяют визуализировать последовательности морфирования элайнеров.

Предсказуемость — главное преимущество цифрового Set-Up, поскольку он позволяет проводить высокоточный количественный анализ зубных движений.

Однако перепозиционирование зубов и ортодонтические корректировки всегда должны учитывать гораздо более сложные скелетные и мышечные системы — а не только виртуальную модель, просматриваемую на экране компьютера.

По этой причине крайне важно, чтобы специалист, обученный этим цифровым инструментам и техникам, контролировал Set-Up, поскольку только он может определить, действительно ли виртуальные зубные движения, запрограммированные на компьютере, достижимы во рту, учитывая пародонтальные условия, окклюзию и тип используемого аппарата, среди прочих факторов.

Программные инструменты ортодонтии продолжают развиваться каждый день, всё больше глядя в будущее, особенно через использование Big Data и появление искусственного интеллекта в стоматологии.