Techniques for dental implants positioning

Full Text

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.

About the authors

A V Ivashchenko

Email: s1131149@yandex.ru

A E Yablokov

E I Balandin

V P Tlustenko

Yu E Antonyan

References

Supplementary files