Techniques for dental implants positioning

Abstract


The modern techniques for dental implants positioning are analyzed. It is established that the duration of dental implants functioning depends on the accuracy of their positioning. The peculiarities of the influence of the human factor on the results of the installation of dental implants are revealed. It is shown that the «free hand» technique is the most inaccurate method. The accuracy of mechanical devices leaves an imprint on the results of dental implantation. Overall, the improvement of implant positioning techniques went along the way of eliminating the negative influence of the human factor on the results of the operation. For this purpose, a few mechanical devices and methods were proposed to approximate the result of the operation to the preoperative plan. Thus, the development of methods for positioning dental implants has gone from the«free hand» technique to robotic systems. Dental navigation platforms evolved along the path of improving the design and increasing the accuracy of implant positioning. In recent years there has been a sharp slowdown in the development of dental navigation systems and an increasing number of applications of robotic systems for the installation of dental implants. At the same time, the role of the implantologist gradually fades into the background, giving way to the dominant role for robotic systems that exceed the accuracy of the positioning of dental implants. In general, the use of mechanical and robotic devices in dental implantation makes it possible to achieve the best result in comparison with the «free hand» technique.

В процессе позиционирования дентальных им- плантатов применяют различные методики: клас- сическую методику «свободной руки»; позициони- рование имплантатов с применением механических устройств; установку имплантатов с использованием хирургических шаблонов, изготовленных различными способами; установку с использованием цифровых навигационных систем, а также применение полуав- томатических и роботизированных систем. Методика «свободной руки» основана на визуальной оценке клинической ситуации и опыте вра- ча-имплантолога. При её использовании возможны ошибки, обусловленные влиянием человеческого фактора. Серьёзным недостатком этой методики яв- ляется расхождение плана оперативного вмешатель- ства и полученного результата. Врач-имплантолог планирует будущую имплантацию, проводя кли- нический анализ компьютерно-томографического (КТ)-снимка, определяя место, размер и позицию будущего имплантата. Известно, что при применении данной методики ось установленного имплантата может отличаться от запланированной в среднем на 22°7 ′ [6]. Отхождение от плана операции часто при- водит к осложнениям, среди которых встречаются перфорация дна гайморовой пазухи, повреждение нижнелуночкового нерва и др.[4]. Несмотря на серьёзные недостатки, методика «свободной руки» остаётся самой распространённой в клинической практике. Усовершенствование методик позиционирования имплантатов шло по пути устранения негативного влияния человеческого фактора на результаты опера- ции [2]. Для этого был предложен ряд механических устройств и методов, направленных на приближение результата операции к дооперационному плану. Механические устройства. Для решения соосной постановки имплантатов был предложен ряд меха- нических устройств [7]. Первой попыткой улучшить результаты имплантации было применение механи- ческих стабилизаторов инструмента врача. Данный тип устройств представляет собой внутриротовые параллелометры. Эти устройства состоят из кап- пы, системы балок и поворотных механизмов. Они снижают случайные угловые отклонения рабочего инструмента врача-имплантолога и позволяют удер- живать запланированную ось установки имплантата. Подобного типа приборы обеспечивают точность до 10°. Они применяются для параллельной установки нескольких имплантатов. Процесс использования внутриротового параллелометра осуществляется в два этапа. Первый этап проводится в зуботехни- ческой лаборатории и заключается в выборе оси 240 2 (62) - 2018 ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ ВОЕННО-МЕДИЦИНСКОЙ АКАДЕМИИ Обзоры установки имплантата. На втором этапе с помощью лабораторного параллелометра производят анализ и разметку на диагностической модели, выбирают направление введения имплантата. Затем по этим данным настраивают внутриротовой параллелометр, который устанавливают в полость рта, и производят установку имплантатов. Недостатками данных систем являлись ненадёжная фиксация устройства в полости рта, сложность и трудоёмкость в использовании из-за большого количества узлов регулировки. В связи с этим широкого распространения устройства данного типа не получили. Дальнейшее развитие механических систем по- зиционирования имплантатов проходило по двум направлениям: применение навигационных шаблонов и дентальных навигационных платформ[1]. Хирургические шаблоны. В последние два десятилетия в дентальной имплантологии получили широкое распространение хирургические шаблоны [3]. Шабло- ны развивались по пути от простых, изготовленных ручным способом зубным техником (зуботехниче- ские имплантационные шаблоны) в зуботехнической лаборатории, до современных, изготовленных CAD/ CAM-системами [6]. Зуботехнический имплантационный шаблон. Первые имплантационные шаблоны изготавливались в зуботехнической лаборатории и представляли со- бой аналог усечённой части съемного протеза. В зуботехнической лаборатории техник на гипсовой модели изготавливает базис протеза на месте буду- щей имплантации. В соответствии с дефектом зубной техник выбирает форму и размер будущих зубов, по- зиционирует их на базисе протеза. На лабораторном параллелометре в соответствии с продольной осью рядом стоящих зубов техник выбирает ось установки имплантатов и производит сверление канала сквозь искусственные зубы вдоль выбранной оси. В полу- чившийся канал техник неподвижно устанавливает титановые втулки. Далее шаблон передается имплан- тологу, который проводитсверление ложа под имплан- тат через титановые втулки. При использовании таких шаблонов не требуется внутрикостных фиксирующих элементов, приводящих к дополнительной травме. Такой шаблон прост в изготовлении и использовании, однако имеет существенный недостаток - нестабиль- ную фиксацию в полости рта, что снижает точность установки имплантата [1]. Возможность использования данных КТ-иссле- дований в изготовлении хирургических шаблонов появилась с внедрением в стоматологическую прак- тику CAD/CAM-систем[3].Форма будущего шаблона определяется на трёхмерной модели КТ-снимка. По окончании этапа проектирования полученная 3D-модель хирургического шаблона передаётся на станок для дальнейшего его изготовления. Наиболее распространенными способами CAM-изготовления являются способ прототипирования (стереолитогра- фия) и фрезерования в станке с числовым программ- ным управлением. Преимуществами вышеописанных способов яв- ляются высокая точность изготовленного шаблона (0,016 мм) и полное отсутствие ручного труда.Однако, несмотря на высокую точность изготовления шаблона в CAD/CAM-системах, существует проблема их по- зиционирования в полости рта. В зависимости от способа фиксации, хирургиче- ские шаблоны разделяются на шаблоны с фиксацией на кость, с опорой на слизистую оболочку полости рта и с опорой на зубы и слизистую оболочку [8]. Са- мым надёжным способом фиксации хирургического шаблона является его фиксация на кость. При этом способе производится мобилизация слизистой обо- лочки полости рта, на открывшуюся костную часть аль- веолярного гребня устанавливается шаблон, который неподвижно фиксируется вспомогательными винтами к кости. Однако данный способ требует обширного вскрытия слизистой оболочки, что увеличивает ра- дикализм хирургического вмешательства, удлиняет оперативное вмешательство и провоцирует больший процент послеоперационных осложнений. При применении различных видов шаблонов запланированное и фактическое расположение имплантата почти всегда отличаются друг от друга [9]. Погрешности при работе с шаблонами могут возникнуть и на этапе сверления воспринимающего ложа под имплантат. В процессе формирования пред- варительной лунки пилотным сверлом за счёт разницы диаметров сверла и втулки между ними возникает люфт, в результате ось втулки шаблона не совпадает с осью сверления пилотным сверлом. При изготовлении шаблонов могут возникать по- грешности в связи с ошибками КТ-сканирования. При томографическом исследовании всегда имеет место подвижность пациента, которую нельзя исключить. В связи с этой подвижностью возникает погрешность снимка, которая носит название «механического артефакта». Другие погрешности возникают в связи с особенностями самого рентгенологического обо- рудования и включают артефакты, связанные с гео- метрией, плотностью изучаемых тканей и пороговыми значениями. Навигационные платформы (станции). Научное направление по созданию дентальных навигационных платформ развивается в течение последних двадцати лет. За этот период появилось большое количество сообщений, описывающих компьютерные навигаци- онные системы установки имплантатов. Применение навигационного оборудования снижает травматич- ность и количество послеоперационных осложнений. Отличие цифровых навигационных систем заключа- ется в использовании виртуальных диагностических моделей (полученных на основе КТ-исследования и т.д.) с «живой» топографией анатомической области и точном отслеживании движений инструмента в ре- альном масштабе времени. Данный вид систем позиционирования имплан- татов позволяет связать в единый процесс планиро- вание и непосредственно имплантацию, сведя все ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ ВОЕННО-МЕДИЦИНСКОЙ АКАДЕМИИ 2 (62) - 2018 241 Обзоры вспомогательные операции в единую виртуальную среду, подконтрольную врачу-клиницисту. Навига- ционную платформу условно можно разделить на две составляющие: систему планирования и систе- му навигации. В системе планирования с помощью специализированных компьютерных алгоритмов производится планирование будущей имплантации в виртуальной среде на основе данных КТ. Система планирования под контролем врача-клинициста вы- бирает оптимальное расположение имплантата в кости. При этом учитывается множество факторов: антропометрическое строение черепа, тип костной ткани, форма, расположение и эстетические свойства будущей ортопедической реставрации. Результат такого планирования служит основой для будущей операции по имплантации. Для воплощения резуль- татов планирования операции по имплантации служит навигационная составляющая платформы. Данная си- стема при помощи программно-аппаратных средств следит за ходом операции, направляя и подсказывая врачу точку и направление установки имплантата. Работа навигационных платформ способна сократить время имплантации, доведя его до одного посещения пациента, с установкой временного протеза в день обращения к врачу. В.Н. Олесова и др.[5] указывают на наличие си- стем, использующих КТ-данные с возможностью компьютерной навигации в режиме реального вре- мени. Подобное оборудование работает на основе IGS-технологии (видео-хирургия). Эти системы позво- ляют проводить дооперационное КТ-планирование дентальной имплантации и контролировать ее в реальном времени на экране монитора во время операции. В литературе встречается несколько типов таких устройств, основанных на инфракрасных или оптических стереокамерах. К ним относится устройство «Navident®», работа- ющее по принципу «роботизированного зрения». Оно состоит из двух и более оптических инфракрасных стереокамер, закреплённых на штативе. До проведе- ния имплантации КТ-снимок загружается в систему «LapDoc». Врач производит виртуальное планиро- вание места установки имплантата и выбирает не- обходимый имплантат из виртуальной библиотеки. После окончания планирования полученные данные загружают в устройство для проведения имплантации. До операции в зуботехнической лаборатории изготав- ливают пластмассовую U-образную каппу по форме зубного ряда. На каппе в проекции фронтальных зубов фиксируют «stylus», на котором укрепляют активные или пассивные «видеотрекеры» (небольшие сферы для проведения видеослежения, покрытые краской, отображаемой только в инфракрасном спектре света). Операционную каппу неподвижно устанавливают на зубной ряд пациента. На рукоятку наконечника физио- диспенсора неподвижно устанавливают «stylus», со- держащий пассивные или активные «видеотрекеры» (размером от 3 до 5 мм). Штатив располагают рядом с операционным местом для обеспечения визуального контроля установки имплантатов. Важным условием работы данных систем является обязательное рас- положение «видеотрекеров» в поле видимости ви- деокамер. При нарушении данного условия системы указывают на недопустимый режим работы. В таком случае врачу необходимо найти позицию «видеотре- керов», при которой машинное зрение видит их. Это удлиняет ход операции и может осложнить работу врача-имплантолога. Для калибровки стоматологи- ческого инструмента относительно операционного поля сопоставляют хирургическую фрезу с каппой, и с этого момента система считает такое положе- ние челюсти и наконечника эталонным. Любые по- ступательные и угловые перемещения наконечника относительно челюсти считаютсяустройством как движение, при этом вычисляются координаты поло- жения наконечника относительно челюсти. Точность детектирования динамических перемещений нако- нечника и челюсти составляет 0,6-1 мм. К системам, использующим инфракрасные видеокамеры, также относятся«МonaDent®» и «RoboDent®». Эти системы отслеживают положение инструмента относительно головы пациента и позволяют врачу оценивать ход операции в режиме реального времени. Главным преимуществом навигационных станций перед другими способами позиционирования имплан- татов является замкнутость всей технологической цепочки операции на враче. Врач, получая КТ-снимок, самостоятельно планирует ход операции и реализует его с помощью навигационной станции. При этом не требуется привлечение CAM-систем, квалифициро- ванных техников и расхода дорогостоящего матери- ала. Главный недостаток дентальных навигационных платформ - это их высокая стоимость и, как результат, недоступность большинству врачей-имплантологов. Следующим шагом в развитии навигационных станций является появление полностью автомати- ческих хирургических систем. В последние годы в литературе отмечаются единичные сообщения о внедрении навигационных платформ с роботизи- рованными манипуляторами в стоматологическую практику. В таких системах разработчики объединили роботизированное зрение и автоматический манипу- лятор в единую хирургическую систему. Эта система проводит операцию по установке имплантата в ав- томатическом режиме по разработанному врачом предоперационному протоколу. Перед установкой имплантатов врач планирует место, глубину и угол установки имплантата. По получившейся позиции имплантата программная среда строит карту дви- жений механической руки в виде G-кода. Траектория движений загружается в память робота, и он присту- пает к работе. Во время операции роботизированный манипулятор автоматически формирует костной фрезой воспринимающее ложе под имплантат, а на завершающем этапе устанавливает его. За всем процессом установки имплантата наблюдает роботи- зированное зрение, которое корректирует движение манипулятора. 242 2 (62) - 2018 ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ ВОЕННО-МЕДИЦИНСКОЙ АКАДЕМИИ Обзоры Таким образом, развитие методов позициониро- вания дентальных имплантатов прошло путь от мето- дики «свободной руки» до роботизированных систем. Дентальные навигационные платформы развивались по пути совершенствования конструкции и повыше- ния точности позиционирования имплантатов. В по- следние годы отмечается резкое замедление темпов развития дентальных навигационных систем и увели- чивается количество применения роботизированных систем для установки дентальных имплантатов. При этом роль врача-имплантолога постепенно отходит на второй план, уступая главенствующее место робо- тизированным системам, превосходящим человека в точности позиционирования дентальных имплантатов.

A V Ivashchenko

Email: s1131149@yandex.ru

A E Yablokov

E I Balandin

V P Tlustenko

Yu E Antonyan

  1. Аванесов, А.М. Хирургические направляющие шаблоны как инновационный инструмент оптимизации импланто-ор- топедического лечения / А.М. Аванесов, Ю.Г. Седов, З.И. Ярулина // Евразийский союз ученых. - 2014. - № 4. - С. 153-154.
  2. Иващенко, А.В. Экспериментальное обоснование использо- вания навигационной системы в дентальной имплантологии / А.В. Иващенко [и др.] // Росс. стомат. журн. - 2014. - № 6. - С. 12-14.
  3. Ильин, Д.В. Применение хирургических шаблонов в денталь- ной имплантации / Д.В. Ильин // Бюл. мед. интернет-конф. - 2013. - Т. 3, № 3. - С. 13-14.
  4. Нечаева, Н.К. Осложнения дентальной имплантации / Н.К. Нечаева // Воен. мед. журн. - 2009. - № 3. - С. 39-41.
  5. Олесова, В.Н. Компьютерное планирование внутрикостной дентальной имплантации / В.Н. Олесова [и др.] // Стома- тология. - 2011. - № 2. - С. 43-48.
  6. Потапов, И.В. Обоснование использования навигационной системы в дентальной имплантологии / И.В. Потапов [и др.] // Институт стоматологии. - 2014. - № 4. - С. 83-85.
  7. Хабиев, К.Н. Методы решения неправильного позиционирова- ния имплантата / К.Н. Хабиев // Дентальная имплантология и хирургия. - 2013. - № 3 (12). - С. 148-150.
  8. Юдин, П.С. Немедленная имплантация с непосредственной нагрузкой на нижней челюсти с использованием хирурги- ческого шаблона и временной реставрации / П.С. Юдин [и др.] // Росс. вестн. дентальной имплантологии. - 2013. - № 2 (28). - С. 54-61.
  9. Schneider, D.A systematic review on the accuracy and the clinical outcome of computer-guided template-based implant dentistry / D. Schneider [et al.] // Clin. Oral Implants Res. - 2009. - Vol. 20. - P. 73-86.

Views

Abstract - 51

PDF (Russian) - 40

Cited-By



Copyright (c) 2018 Ivashchenko A.V., Yablokov A.E., Balandin E.I., Tlustenko V.P., Antonyan Y.E.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies