Упрощённая тотальная реабилитация с помощью 3D-печати хирургического шаблона и немедленной фиксацией провизорной конструкции на основе КЛКТ-исследования

Аннотация

Для достижения предсказуемого долговременного результата при тотальном протезировании имплантаты, расположенные в соответствии с планируемой ортопедической конструкцией, должны совпадать с треугольником кости. Использование КЛКТ совместно с применением технологий сканирования при протезировании обеспечивают большую эффективность лечения. В представленном исследовании применялось 3D-планирование на основе КЛКТ. Установка имплантата с использованием хирургического шаблона имеет свои преимущества. Достижения в области цифровых технологий и 3D-печати позволяют производить моделировку и создание полнодуговых конструкций в условиях клиники с 3D-печатью на хирургическом и ортопедическом этапе. В данной статье описан процесс проектирования и 3D-печати хирургических шаблонов, ортопедической конструкции и других стоматологических конструкций в условиях клиники в относительно короткие сроки для проведения хирургического и ортопедического этапа при тотальном протезировании на имплантатах.

Реставрации на имплантатах долгое время считались более предпочтительным лечением при полной вторичной адентии. Имплантация, основанная на позиции ортопедической конструкции, должна учитывать треугольник кости для достижения предсказуемого долговременного результата – основание треугольника обращено к телу основной кости, вершина треугольника обращена к альвеолярному гребню. Были описаны методики с применением КЛКТ и сканированием полости рта при проведении ортопедичкого этапа. В последнее вреямя 3D-планирование на основании КЛКТ приобрело важное значение для создания реставраций. Применение хирургических шаблонов, напечатанных на 3D-принтере, повышает эффективность и точность установки имплантата – виртуальное планирование на компьютере с точностью осуществляется для конкретной клинической ситуации. Технологические достижения и доступность 3D-печати в настоящее время позволяют клиницистам осуществлять планирование и печать хирургических шаблонов и провизорных реставраций при тотальном протезировании в условиях клиники.

3D-печать в условиях клиники

Концепция "all-on-X" при реабилитации зубного ряда в конечном итоге является наиболее популяной из-за предсказуемости лечения, эффективности хирургических процедур, и, в большинстве случаев, возможности проведения лечения без трансплантации тканей. Восстановление всей зубной дуги в одно посещение имеет преимущества для врача и пациента. Ранее при тотальном протезировании имплантация на четырёх или более имплантатах проводилась без использования хирургического шаблона с изготовлением провизорного съёмного протеза: модификацией существующего зубного протеза (если такой имелся) или с предварительно изготовленным протезом. Представленный метод сильно зависел от опыта хирурга и требовал нескольких визитов в клинику и дополнительных лабораторных этапов для создания постоянного протеза.

Хирургические шаблоны и возможность предварительного изготовления провизорных протезов при тотальной реабилитации all-on-X сделало процедуру более эффективной и предсказуемой. Это в особенности касается редукционных шаблонов и совмещённых хирургических шаблонов для имплантации. Стоимость работы лаборатории и временной фактор всё ещё представляют трудность. На данный момент, тем не менее, 3D-печать в условиях клиники позволяет это преодолеть. Сейчас моделирование и печать хирургического шаблона, протеза и других конструкций занимает несколько часов или дней вместо нескольких недель. Обычно планирование лечения занимает несколько часов в зависимости от сложности случая, печать одной конструкции занимает около часа даже на дешёвых аппаратах. Моделирование в лаборатории с последующей 3D-печатью в клинике также позволяет уменьшить время и стоимость лечения – клиницисты могут быть не заинтересованы в освоении нового программного обеспечения, а настольные 3D-принтеры обеспечивают такую же точность печати хирургических шаблонов, как при печати в лабораторных условиях.

3D-печать в условиях клиники состоит из 7 шагов:

1. Сбор данных, включая КЛКТ, внутриротовое сканирование и сканирование со специальной конструкцией.
2. Объеденение и сопоставление данных.
3. Сегментация изображения КЛКТ.
4. Планирование позиции имплантата и моделирование редукционного шаблона.
5. Моделирование хирургического шаблона для имплантации (отдельной конструкции или совмещённой с редукционным шаблоном).
6. Моделирование провизорной конструкции.
7. 3D печать редукционного шаблона, шаблона для имплантации и провизорной конструкции.

Как и при других процедурах, процесс начинается с правильного сбора данных. Возмжно два варианта клинических случаев: полная адентия или частичная адентия/раннее проведённое протезирование. Для каждого их двух случаев необходим свой протокол.

При полной адентии применяется протокол с двойным сканированием. Изначально выполняется КЛКТ в привычной окклюзии с правильно наложенным протезом с рентгенконтрастными ориентирами или оттискным материалом, прилежащим к протезу. Затем выполняется КЛКТ самого протеза (с прикрепленными опорными маркерами). Протез, используемый для этих двух исследований, не должен содержать металла, должен иметь правильные контуры, соответствовать эстетическим и функциональным требованиям, применяемым к окончательной конструкции. Скан протеза на КЛКТ отличается чётким изображением – программное обеспечение КЛКТ усредняет плотность каждого конкретного сканирования для улучшения качества изображения. Эта особенность КЛКТ делает ее идеальным методом для визуализации твердых тканей, таких как зубы и кости. Однако это достигается за счет некачественного отображения мягких тканей. В литературе представлены новые методы, применяемые при полной адентии, с использованием внутриротовых сканеров в сочетании с КЛКТ.

Пациентам с частичной адентией без протезов необходимы отдельные КЛКТ верхней и нижней челюсти и внутриротовое сканирование. Если необходима коррекция вертикального размера или дизайн улыбки, потребуется интраоральное сканирование обеих дуг.

При полной адентии исследования (КЛКТ с протезом и ориентировочными маркёрами в полости рта и КЛКТ протеза) будут объединены вручную согласно ориентировочным маркёрам. В случае частичной адентии или при ранее проведённом протезировании исследования (КЛКТ челюсти и интраоральное сканирование зубов и мягких тканей) будут объединены либо автоматически программным обеспечением, либо путем сопоставления анатомических точек КЛКТ с теми же точками при внутриротовом сканировании. Если при частичной адентии или у ранее запротезированного пациента есть металлические коронки или коронки из диоксида циркония, может потребоваться сканирование с ориентировочными маркёрами, и процесс объединения будет аналогичным полной адентии с проведением тех же исследований.

При полной или частичной адентии/ранее проведённом протезированиии из-за наличия артефактов и усиления луча анатомия зубов будет искажена – на рентгенограмме в горизонтальной плоскости зубы будут иметь вид шрапнели. Это затрудняет или делает невозможным сопоставление КЛКТ и внутриротового сканирования, поскольку используемые для этого анатомические ориентиры не визуализируются. Для преодаления возникающих трудностей при наличии у пациента менее пяти интактных зубов рекомендуется использование сканера с опорными маркерами. Это диктует необходимость дополнительного этапа и изготовления отдельной конструкции, однако данная процедура – оптимальный способ обеспечить точное совмещение определенной модели зуба с КЛКТ изображением. Изготовление конструкции для сканирования может быть выполнено за несколько минут без необходимости дополнительного визита за счет использования стандартной оттискной ложки с прикрепленными опорными маркерами и обычного поливинилсилоксанового оттискного материала.

После проведения исследований, сопоставления и проектирования различных хирургических шаблонов и временных протезов цифровые модели экспортируются в виде файлов отраслевого стандарта STL (standard tessellation language – стандартный язык тесселяции) и печатаются в клинике на 3D-принтерах с использованием пластмасс, одобренных Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США ( FDA) они сертифицированы для каждого прибора для гарантии биосовместимости для стоматологических приборов класса I или класса IIa. FDA рассматривает хирургические шаблоны как медицинские устройства класса I (использования во рту менее часа), в то время как временные реставрации относятся к классу IIa и могут использоваться в течение длительного времени в полости рта. Практикующие врачи должны быть уверены, что они используют материалы, соответствующие требованиям FDA, и следуют рекомендациям производителя по постобработке и клиническому использованию для обеспечения биосовместимости. В зависимости от системы имплантата, может потребоваться фиксация металлических гильз в хирургическом шаблоне. Это легко сделать с помощью той же пластмассы, которая используется для 3D-печати шаблона.

Временный протез изготавливается из розового композита, окрашивается и глазуруется. После 3D-печати необходимо проведенеие постобработки – промывания изделия в изопропиловом спирте, сушки и последующего отверждения в ультрафиолетовой камере. Доступны автоматизированные системы, которые значительно упрощают процесс за счет автоматического промывания и сушки изделия. Далее проводится постотверждения в печи с УФ-светом в течение определенного времени, которое зависит от типа полимера. Внимание к деталям важно на протяжении всего процесса сбора, планирования и обработки данных, поскольку ошибки могут быть допущены на каждом этапе.

Цифровое планирование может быть сложной задачей: необходимо принять множество решений, учесть различные варианты лечения при использовании хирургических шаблонов. Процесс можно упростить моделированием хирургического лечения. Врач имеет возможность продумать клинические этапы в цифровом формате. Например, если планируется формирование лоскута, хирургический шаблон должен будет располагаться на кости. Или, при планровании редукции костной ткани, необходим редукционный шаблон. Далее следует учитывать необходимость шаблона для имплантации – он может быть изготовлен как самостоятельный шаблон и применяться после редукционного или дополнять его, фиксируясь поверх наложенного редукционного шаблона. В большинстве случаев, особенно при ранее проведённом протезировании, лучше всего применять совместные шаблоны для редукции кости и имплантации для обеспечения точности, скорости и упрощения операции.

Клинический случай

Пациентка, 76 лет, концевой дефект зубного ряда верхней челюсти (рис. 1, 2), в клиническом случае описано применение шаблонов, имитирующих определённые клинические процедуры. План лечения пациентки предполагал полное удаление зубов верхней челюсти, редукцию кости, немедленную имплантацию шести имплантатов и немедленною нагрузку временной реставрацией. Сбор данных состоял из КЛКТ с использованием специальной конструкции – оттиска из винилполисилоксана с реперными маркёрами: зубы верхней челюсти были покрыты многочисленными металлокерамическими коронками; КЛКТ самой конструкции. В этом случае использовалась система КЛКТ CS 8100 (Carestream Dental, carestreamdental.com). Cопоставимые системы КЛКТ: i3D, Vatech, vatechamerica.com; PreXion 3D Excelsior, PreXion, prexion.com; Planmeca ProMax®, Planmeca, planmeca.com.

Рис.1. Вид до лечения.

Рис.2. Рентгенограмма до лечения.

После проведения исследований, информация была импортирована в программное обеспечение для планирования имплантации, где данные были объединены путем сопоставления реперных маркеров. В данном случае использовалось программное обеспечение для планирования имплантации Blue Sky Plan 4 (BlueSkyBio, blueskybio.com). Сопоставимое программное обеспечение для планирования имплантации: co-DiagnostiX®, Dental Wings, codiagnostix.com; Simplant, Dentsply Sirona, dentsplysirona.com; 3Shape Implant Studio, 3Shape, 3shape.com. Сканирование специальной конструкции в полости рта показано на рис.3 в верхнем ряду слева, а сканирование самой конструкции – нижнем левом, и верхнем правом (настроенно так, что отображаются только реперные маркеры); справа снизу – результат сопоставления реперных маркеров.

Рис. 3. КЛКТ конструкции, сопоставленной по реперным маркёрам. Вверху слева: КЛКТ, конструкция в полости рта, настроено отображение реперных маркёров; Слева внизу: конструкция для сканирования; Вверху справа: конструкция для сканирования, отображаются только реперные маркёры; Внизу справа: верхнее левое и верхнее правое изображения, сопоставленные по реперным маркёрам.

Для моделирования редукционного шаблона необходима 3D-модель челюсти, для создания которой необходимо вручную исследовать срезы КЛКТ. В некотором смысле это похоже на 3D-печать наоборот. Ручная сегментация кости муторная, требует много времени и часто выполняется сторонними организациями. Проводятся исследования о возможности использования автоматизированных методов сегментации кости.

Положение имплантатов было запланирована на основе позиции окончательной ортопедической конструкции (естественные зубы, зубы с ортопедическими конструкциями, цифровой wax-up визуализируются в программе) (рис.4) и объёма костной ткани. В данном клиническом случае была запланирована установка шести имплантатов, четыре имплантата во фронтальном отделе должны были быть параллельны друг другу, два дистальных располагаться по отношению к ним под углом 30˚. Для коррекции ангуляции дистальных имплантатов было запланировано использование угловых тридцатиградусных многокомпонентных абатментов. Установка шести зубных имплантатов при тотальном протезировании сокращает стресс имплантата посредством расширенного распределения нагрузки и сокращения опрокодывающей силы консоли. Планирование использования угловых многокомпонентных абатентов и хирургического шаблона при проведении имплнатации упрожается восстановление зубного ряда и возможно избежать припасовки или замены многокомпонентного абатмента.

Рис.4. Виртуальное палнирование, основанное на желаемой протетике.

В зависимости от существующей анатомии кости и величины межокклюзионного пространства расположение имплантата может быть субкрестальным. Межокклюзионноя высота должна быть не менее 15 мм, желательно больше – необходимо пространство для компонентов протеза и создания достаточной толщины материала для предотвращения деформации и/или поломки. При заострённой форме альвеолярного гребня или недостаточном межокклюзионном пространстве – как в данном клиническом случае – необходимо использование редукционного шаблона.

Редукция кости достигается путем создания шаблона на сегментированной 3D-модели кости с последующим виртуальным срезом 3D-модели челюсти вместе с шаблоном до запланированного уровня имплантатов. Далее редукционный шаблон дополняется направляющимидля фиксирующих штифтов (рис.5,6).

Рис.5. Виртуальная модель редукционного шаблона.

Рис.6. Исполльзование редукционного шаблона в клинике.

В результате создаются две новые модели: редукционный шаблон, который в клинике фиксируется к кости с помощью фиксирующих штифтов, и модель кости после редукции. Комбинируя эти две модели можно создать шаблон для имплантации, который будет совмещаться с редукционым шаблоном. Этот новый шаблон для имплантации будет сопоставляться с редукционным шаблоном и будет включать направляющие трубки для каждого отдельного имплантата. (рис.7, 8).

Рис.7. Виртуальная модель совмещённого шаблона для имплантации.

Рис.8. Клиническое использование напечатанного совмещённого шаблона для имплантации.

Временный протез также сконструирован как дополнение редукционного шаблона путем совмещения цифровой восковой модели и ранее существовавшего внутриротового сканирования зубов или, как в этом случае, перевернутой модели, созданной на основе сканирования PVS КЛКТ. Этот метод был разработан автором статьи и впоследствии добавлен производителем в программное обеспечение для планирования имплантации, он заменяет и устраняет необходимость в интраоральном сканировании. Для временного протезирования полученная модель соединяется с индексирующими крыльями на редукционном шаблоне (Рис.9,10). Тщательное сопоставление провизорной конструкции к редукционному шаблону, определение окклюзионных взаимоотношений позволяет легко зафиксировать протез в это же посещение. Положение направляющих для имплантации определяется в цифровом формате в программном обеспечении для проектирования путем логической разности выступов абатмента и модели протеза.

Рис.9. Виртуальная модель сопоставленной провизорной конструкции.

Рис.10. Клиническая припасовка напечатанной сопоставленной провизорной конструкции.

Последний шаг – печать на 3D-принтере всех трёх устройств: редукционного шаблона, шаблона для имплантации и временной конструкции. В этом случае устройства были напечатаны на 3D-принтере с жидкокристаллическим дисплеем (Phrozen Shuffle, Phrozen Ltd, phrozen3d.com) с использованием 405-нм УФ фотоотверждаемой акриловой мономерной пластмассы. Принтеры с аналогичными возможностями: Form 3B, Formlabs, dental.formlabs.com; NextDent® 5100, NextDent, nextdent.com; SprintRay Pro, SprintRay, sprintray.com. Пластмасса для хирургических шаблонов (NextDent SG, NextDent) использовалась для хирургических шаблонов, а микронаполненная гибридная композитная пластмасса (NextDent C&B MFH, NextDent) использовалась для провизорной конструкции. Также можно использовать другие аналогичные пластмассы, такие как пластмасса для хирургических шаблонов Formlabs (Formlabs), пластмасса для хирургических шаблонов SprintRay (SprintRay), пластмасса для временных конструкций C&B Formlabs (Formlabs) и пластмасса для зубов Dentca ™ Denture Teeth (Dentca, dentca.com). Со слов производителя, гибридная композитная пдастмассадля временных конструкций имеет прочность на изгиб 107 МПа, что аналогично полиметилметакрилату (ПММА), в настоящее время используемому в фрезеровании в CAD / CAM-технологии.

Для точного размера рекомендовано горизонтальное расположение конструкции на печатной платформе 3D-принтера. Это также было проверено на опыте автора. В данном случае все три конструкции были напечатаны с величиной слоя 100 мкм; при такой величине слоя могут быть видны линии слоев, но этого обычно не происходит из-за использования светоотверждаемых глазурей во время полимеризации. При толщине слоя 50 мкм уменьшится видимость этих линий, но увеличится время печати.

Описанный процесс работы является лишь одним из примеров, и есть множество способов достижения этой же цели. Этот способ относительно прост в исполнении и эффективен с точки зрения планирования, изготовления и клинического применения. На рис. 11, 12 показана правильная позиция имплантата, в чём можно убедиться по точной припасовке провизорной конструкции. Провизорная конструкция была зафиксирована, шахты закрыты временной бисакрилатной пластмассой. Готовый временный протез, напечатанный на 3D-принтере, был окрашен в розовый цвет и был зафиксирован на имплантатах винтами абатмента, а шахты были закрыты стерильной тефлоновой лентой и композитном (рис.13).

Рис.11. Имплантаты с телескопическими колпачками перед фиксацией.

Рис.12. Провизорная конструкция с абатментами.

Рис.13. Вид после немедленной нагрузки временным индивидуализированным протезом.

Жестко зафиксированная временная конструкция должна оставалаться нетронутой минимум 5 месяцев, чтобы обеспечить остеоинтеграцию имплантатов. Пациенту было рекомендовано отказаться от жёсткой пищи в этот период. Чтобы предупредить поломку временной конструкции, следует исключить или свести к минимуму консольные нагрузки, а любые металлические элементы должны быть покрыты материалом толщиной не менее 4 мм. Если на временном имплантате возникли какие-либо трещины или сколы, их можно исправить интраорально или вне полости рта с помощью стандартной светоотверждаемой бисфенол А-глицидилметакрилата (bis -GMA) или бисакриловых композитных пластмасс. На рис.14, 15 показан провизорный протез, напечатанный на 3D-принтере через 5 месяцев использования; уровень костной ткани вокруг имплантата удовлетворительный.

Рис.14. Улыбка пауиента через 5 лет после протезирования.

Рис.15. КЛКТ через 5 месяцев после хирургического вмешательства.

Вывод

Немедленная имплантация с немедленной нагрузкой в долгосрочной перспективе имеет такой же уровень успеха, как и поэтапная имплантация. Участие клиницистов в процессе моделирования и изготовления конструкций при имплантации даёт возможность совместного использования шаблонов на хирургическом и ортопедическом этапах. Хирургия становится более эффективной, и при неоходимости могут быть изменения в ходе операции. По опыту автора, снижение стрессового фактора, а также экономия времени и средств, связанная с цифровым планированием и 3D-печатью, безусловно, стоит времени на подготовку.

Источник: Compendium

Перевод с английского языка Бусько И.И., Ковшик Е.В. для портала BELODENT.ORG