Динамическая навигация в эндодонтии: подготовка полости управляемого доступа с помощью миниатюрной навигационной системы

Динамические навигационные системы (DNS) обеспечивают визуализацию и наведение оператора в режиме реального времени во время подготовки полостей эндодонтического доступа. Планирование процедуры требует трехмерной визуализации с использованием конусно-лучевой компьютерной томографии и сканирования поверхности. После экспорта данных планирования в DNS можно подготовить полости доступа с минимальным вторжением.

В случае зубов с кальцификацией пульпового канала (PCC) и апикальной патологией или пульпитом, лечение корневых каналов может быть очень сложным. PCC являются распространенными последствиями стоматологической травмы, но также могут возникать с такими раздражителями, как кариес, бруксизм или после установки реставрации. Чтобы получить доступ к корневому каналу как можно более минимально инвазивным в случае необходимого лечения корневых каналов, в последнее время в эндодонтии в дополнение к статической навигации была введена динамическая навигация. Использование динамической навигационной системы (DNS) требует предоперационной конусно-лучевой компьютерной томографии (КЛКТ) и цифрового сканирования поверхности. При необходимости контрольные маркеры должны быть размещены на зубах перед сканированием КЛКТ; с некоторыми системами они также могут быть спланированы и созданы в цифровом виде впоследствии. С помощью стереокамеры, подключенной к программному обеспечению планирования, дрель теперь может быть скоординирована с помощью эталонных маркеров и виртуального планирования. В результате положение дрели может отображаться на мониторе в режиме реального времени во время подготовки в разных плоскостях. Кроме того, пространственное смещение, угловое отклонение и положение глубины также отображаются отдельно. Немногие коммерчески доступные DNS в основном состоят из относительно больших камер-маркерных систем. Здесь DNS содержит миниатюрные компоненты: маловесную камеру (97 г), установленную на микромоторе электрического наконечника с использованием специального соединительного механизма производителя и небольшой маркер (10 мм х 15 мм), который можно легко прикрепить к индивидуально изготовленному интраоральному лотку. В исследовательских целях послеоперационное сканирование КЛКТ может быть сопоставлено с предоперационным, а объем удаляемой структуры зуба может быть рассчитан программным обеспечением. Целью данной работы является представление методики подготовки полости управляемого доступа с помощью миниатюрной навигационной системы от визуализации до клинической реализации.

В нехирургическом эндодонтическом лечении подготовка адекватной полости доступа является первым инвазивным этапом¹. Зубы, которые подверглись кальцификации пульпового канала (PCC), трудно и трудоемко лечить², что приводит к более ятрогенным ошибкам, таким как перфорация, которые могут иметь решающее значение для прогноза зуба³. PCC - это процесс, который можно наблюдать после стоматологической травмы ^4,5 и в ответ на раздражители, такие как кариес, восстановительные процедуры или жизненно важная^{пульпотерапия 6}, что приводит к перемещению отверстия корневого канала к вершине. В целом, PCC является признаком жизненно важной пульпы, и лечение показано только тогда, когда клинические и / или рентгенологические признаки пульповой или апикальной патологии становятся очевидными. Чем более апикально расположено отверстие оставшегося пространства корневых каналов, тем сложнее становится пространственная ориентация и освещение даже для специалиста по эндодонтии и с дополнительными устройствами, например, работающими микроскопами.

Помимо статической навигации⁷, которая представляет собой шаблонный подход, который приводит бур к целевой точке, динамические навигационные системы (DNS) были описаны как также подходящие для подготовки эндодонтических полостей доступа 8,9,10,11,12,13,14,15 . DNS состоит из системы камеры-маркера-компьютера, в которой распознается вращающийся инструмент (например, алмазный бур), а его положение во рту пациента визуализируется в режиме реального времени, обеспечивая тем самым руководство для оператора. Немногие коммерчески доступные системы оснащены относительно большими экстраоральными маркерными системами и большими камерами. Недавно была описана миниатюрная система, состоящая из маловесной камеры (97 г) и небольшого интраорального маркера (10 мм х 15 мм), для подготовки полости эндодонтического доступа⁸. Целью данной работы является представление методики подготовки полости управляемого доступа с помощью этой миниатюрной динамической навигационной системы от визуализации до клинической реализации. В исследовательских целях оценка лечения (определение потери вещества вследствие подготовки полости доступа) возможна после послеоперационного КЛКТ и также представлена в данной статье.

Одобрение или согласие на проведение этого исследования не требовалось, поскольку использование данных пациентов не применимо.

1. Процедура планирования

1. Откройте программное обеспечение для планирования и убедитесь, что установлена последняя версия.
2. Нажмите на EXPERT , чтобы переключить режим работы с EASY на EXPERT.
3. Нажмите на NEW на правой боковой панели, чтобы начать планирование нового дела.
4. Выберите источник изображения, выбрав папку с предоперационными данными DICOM CBCT.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Может потребоваться регулировка порога единиц Хаунсфилда (HU) в зависимости от качества изображения, отображаемого в окне в левом нижнем углу).
5. Выберите Создать набор данных, чтобы продолжить планирование.
6. Выберите тип планировки (Верхняя челюсть или Мандибула).
7. Выберите Изменить сегментацию, чтобы начать сегментацию зубной дуги.
8. Переключитесь в осевой вид на левой боковой панели.
9. Выберите Измерение плотности , чтобы выполнить это измерение для более высокой структуры рентгеноконтрастного зуба и окружающих менее рентгеноконтрастных состояний (например, воздуха). Усредните значения (рисунок 1).
   ПРИМЕЧАНИЕ: Среднее значение рассчитывается вручную; программное обеспечение не предлагает функцию для этой цели.
10. Вернитесь к 3D-реконструкции на левой боковой панели.
11. Отрегулируйте нижний порог к рассчитанному среднему значению (рисунок 2A).
12. Сегментация с помощью инструмента «Заливка». Присвойте имя сегментации (рисунок 2B).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Когда инструмент Flood Fill выбран и активен, сегментация возможна с помощью щелчка левой кнопкой мыши на нужной области в представлении 3D-реконструкции.
13. Завершите сегментацию зубной дуги, выбрав Закрыть модуль.
14. Щелкните левой кнопкой мыши объект > Добавить > сканирование модели.
15. Выберите Загрузить сканирование модели.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Цифровое сканирование поверхности с использованием подходящего интраорального сканера должно быть создано заранее, а набор данных должен быть доступен на ПК в виде файла stl.
16. Выберите «Выровнять по другому объекту».
17. Выберите сегментацию, созданную на шаге 1.13 (рисунок 2C).
18. Выберите три разные точки совпадения в сканировании объекта регистрации и модели соответственно или регистрации ориентира, щелкнув левой кнопкой мыши на нужной области.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Попробуйте пространственно распределить точки, чтобы улучшить полуавтоматическое сопоставление данных. Выбор анатомически заметных областей (кончики куспидов, краевые гребни) в качестве ориентиров также облегчит полуавтоматический процесс регистрации).
19. Проверьте регистрацию во всех самолетах, вручную прокрутив самолеты и завершите регистрацию.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Может потребоваться ручная коррекция, если очевидны отклонения между КЛКТ и сканированием поверхности (рисунок 3).
20. Спланируйте полость доступа, добавив имплантат.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Использованный эндодонтический бур должен быть предварительно добавлен в базу данных имплантатов через Extras > Implant Designer > Базу данных импорта имплантатов >. Bur может быть импортирован в виде файла .cdxBackup, как описано в инструкциях производителя программного обеспечения.
21. Поместите бур в целевое положение и проверьте все плоскости, щелкнув левой кнопкой мыши и переместив (программное обеспечение предоставляет различные плоскости и виды для адекватного позиционирования) (рисунок 4A).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Длинная ось бура должна быть центрирована в визуализированном пространстве корневых каналов. Цилиндрический алмаз диаметром 1,0 мм может быть использован для большинства препаратов полости доступа. Однако при зубах с узкими корнями следует учитывать меньший диаметр, чтобы обеспечить минимально инвазивный доступ к отверстию корневого канала.
22. Выберите Объект > Добавить > 3D-модель , чтобы добавить STL-файл лотка маркеров.
23. Поместите лоток близко к запланированной подготовке полости доступа, убедитесь, что во время фактической процедуры не будет помех (рисунок 4B).
24. Добавьте хирургическое руководство и спроектируйте лоток маркера в соответствии с инструкцией производителя DNS.
25. Экспортируйте лоток маркера в виде файла STL и изготовьте его с помощью 3D-принтера (рисунок 4C).
26. Экспортируйте все планирование, выбрав Экспорт объектов > виртуального планирования > формат контейнера универсальных объектов планирования в соответствии с инструкцией производителя DNS.

2. Подготовка полости доступа

1. Импортируйте данные планирования в DNS через USB.
2. Выберите дело, которое рассматривается.
3. Вставьте маркер в лоток для маркеров, напечатанный на 3D-принтере.
4. Проверьте посадку маркера в лотке маркера.
5. Проверьте посадку маркерного лотка на зубной дуге (рисунок 4D).
6. Вставьте бур в наконечник, который использовался для планирования.
7. Зарегистрируйте бур в инструменте регистрации бура в соответствии с инструкцией производителя DNS (рисунок 5А).
8. Проверьте правильность регистрации, переместив бур на видное место (например, режущий край); DNS должен показывать наконечник инструмента в том же положении (рисунок 5B).
   ПРИМЕЧАНИЕ: Если отображается неправильное положение бура, проверьте правильность посадки лотка на зубном ряду и правильность посадки маркера в лотке. При необходимости повторите регистрацию бура. Если по-прежнему отображается неправильное положение, возможно, в процессе изготовления лотка произошло искажение материала, и подготовка полости доступа не должна выполняться.
9. Переместите бур к зубу, который будет лечиться.
   ПРИМЕЧАНИЕ: DNS автоматически переключается на другое представление, предоставляя в режиме реального времени информацию о пространственном и угловом отклонении; ориентация по глубине также предусмотрена с правой стороны (рисунок 5C).
10. Выполните подготовку полости доступа с помощью руководства DNS.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Подготовку следует проводить с перерывами. Мусор должен быть удален из бура и полости доступа, чтобы избежать развития тепла во время приготовления.

3. Оценка лечения

1. Создание послеоперационной визуализации КЛКТ с теми же настройками машины КЛКТ, что и до операции.
2. Открытое предоперационное планирование в программном обеспечении.
3. Выберите Изменить сегментацию.
4. Скорректируйте нижнее пороговое значение в соответствии с вычисляемым средним значением (см. шаг 1.11).
5. Сегментируйте обработанный зуб с помощью инструмента Flood Fill и дайте название сегментации.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Если зуб имеет проксимальный контакт, возможно, придется нарисовать ручные границы сегментации, рисунок 6.
6. Завершите сегментацию, выбрав параметр Закрыть модуль .
7. Щелкните правой кнопкой мыши столбец обзора слева на сегментированном зубе и выберите «Преобразовать в 3D-модель».
   ПРИМЕЧАНИЕ: Сегментация будет отображаться в виде 3D-модели в обзоре.
8. Щелкните правой кнопкой мыши 3D-модель сегментированного предоперационного зуба, а затем выберите Визуализация > Свойства. Объем зуба будет отображаться в мм³.
9. Откройте новое дело.
10. Импорт DICOM Image Data послеоперационного сканирования КЛКТ (настройки для визуализации КЛКТ должны быть такими же, как и для предоперационного).
11. Выберите Изменить сегментацию.
12. Настройте нижнее пороговое значение на то же значение, которое было рассчитано для предоперационных данных.
13. Сегментируйте обработанный зуб с помощью инструмента Flood Fill и дайте название сегментации.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Если зуб имеет проксимальный контакт, возможно, придется провести ручные границы сегментации.
14. Завершите сегментацию, выбрав параметр Закрыть модуль .
15. Щелкните правой кнопкой мыши на сегментированном зубе, преобразуйте его в 3D-модель.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Сегментация будет отображаться в виде 3D-модели в обзоре.
16. Щелкните правой кнопкой мыши 3D-модель сегментированного предоперационного зуба, а затем выберите Визуализация > Свойства. Объем зуба будет отображаться в^{мм 3}.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Разница между пред- и послеоперационным объемом заключается в объеме потери вещества при подготовке полости доступа.
17. Откройте предоперационное планирование.
18. Импорт сканирования модели > сегментации импорта и выберите послеоперационную сегментацию зуба.
19. Выровнять с предоперационной сегментацией зуба с помощью регистрации ориентиров (см. шаг 1.18).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Процедура сопоставления пред- и послеоперационных данных полезна для визуализации, но не обязательна для объемных измерений.

На рисунке 7А показан окклюзионный вид подготовленной полости эндодонтического доступа в модельном центральном резце с помощью DNS. На рисунке 7B показано связанное сканирование КЛКТ в сагиттальном виде. Затем послеоперационная сегментация сопоставляется с предоперационными данными КЛКТ (рисунок 7C). Пред- и послеоперационные 3D-модели сопоставляются (рисунок 7D), а объем до -(412,12 мм³) и послеоперационный (405,09 мм³) может быть рассчитан программным обеспечением планирования автоматически и отображен в мм³ (рисунок 8). Поэтому объем потерь вещества составляет 7,03^мм3. Абсолютная величина потери вещества сама по себе не имеет большого значения. Значения потерь вещества для различных подходов (например, обычная подготовка полости доступа к DNS или сравнение различных DNS) должны быть сопоставлены, и значительные различия в объеме потери вещества указывают, какой метод обеспечивает наименее инвазивный подход.

Рисунок 1: Измерьте плотность зубов и окружающего воздуха. Усредните измеренные значения. (Стрелка: инструмент для измерения плотности). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 2: 3D-реконструкция и сегментация. (A) 3D-реконструкция предоперационных данных КЛКТ. Нижний порог корректируется в соответствии с вычисляемым значением. (B) Сегментация была выполнена с помощью инструмента заполнения наводнений. Сегментация была названа «зубами» (белый цвет). (C) Выберите сегментацию в качестве объекта регистрации. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 3: Сопоставление данных КЛКТ и сканирования поверхности. Проверьте все плоскости на правильное выравнивание и завершите регистрацию. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 4: Планирование полости доступа и изготовление лотков. (A) Бур виртуально помещается в отверстие корневого канала, обеспечивая прямолинейный доступ. (B) Маркерный лоток помещается на зубную дугу. (C) Лоток для маркеров предназначен для установки на поверхность зубов. Теперь он готов к экспорту и 3D-печати. (D) Маркер помещен в лоток для маркеров, напечатанный на 3D-принтере. Теперь маркерный лоток помещается на зубную дугу и проверяется его посадка. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 5: Регистрация Bur и визуализация в режиме реального времени с помощью DNS. (A) Регистрация Bur выполняется с помощью соответствующего инструмента. (B) Правильная регистрация проверяется до начала лечения. Бур помещается к выдающемуся анатомическому ориентиру (здесь резцовый край). Отображаемая позиция DNS должна быть точно такой же. (C) Отображение вида DNS во время подготовки полости доступа. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 6: Сегментация одного зуба для определения объема. (А) 3D-реконструкция данных КЛКТ показывает, что зубы соединены из-за проксимальных контактов. Две ручные границы сегментации нарисованы для обеспечения сегментации одного зуба. Здесь: фронтальный вид. (B) Боковой вид. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 7: Сопоставление после- и предоперационных данных. (А) Окклюзионный вид полости эндодонтического доступа, выполненный с помощью DNS. (B) Послеоперационные данные КЛКТ в сагиттальном виде. Обратите внимание на прямолинейный доступ к пространству корневых каналов. (C) Послеоперационная сегментация зуба (красный цвет) сопоставляется с предоперационными данными КЛКТ (синий цвет). (D) 3D-модели, созданные на основе данных сегментации, сопоставляются и показывают хорошее соответствие. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 8: Расчет объема. (A) Для предоперационной 3D-модели зуба программное обеспечение для планирования способно рассчитать объем в^мм3. (B) Определение объема для 3D-модели зуба после подготовки полости доступа. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Несколько исследований и отчетов о случаях заболевания продемонстрировали целесообразность подготовки полости управляемого доступа в эндодонтии⁷. Было описано, что навигация с использованием шаблонов и рукавов для наведения бура (статическая навигация) является точным и безопасным методом доступа к кальцинированным корневым каналам. Кроме того, было установлено, что метод не зависит от степени клинического опыта оператора¹⁶, предлагая возможность лечения зубов с усовершенствованным PCC без риска большой потери структуры зуба или ятрогенных ошибок, таких как перфорация.

Когда показано лечение корневых каналов задних зубов с помощью усовершенствованного PCC, статическая навигация с использованием шаблонов и буров может стать сложной задачей из-за уменьшения межокклюзионного пространства, особенно у пациентов с уменьшенным открытием рта⁷. Недавнее исследование показало, что отклонения между запланированными и выполненными полостями доступа были значительно выше в коренных зубах по сравнению с премолярами или передними зубами¹⁷, что, как предполагалось, было связано с интерференциями головки наконечника и противоположных зубов. Подход без рукавов, основанный на шаблонах, был описан в недавнем докладе о случае в качестве альтернативы наиболее используемой системе, содержащей рукава, и показал удовлетворительные результаты¹⁸.

DNS предоставляет в режиме реального времени информацию о пространственном и угловом отклонении между запланированным и фактическим положением бура, который используется для подготовки полости доступа, и, таким образом, нет необходимости в шаблоне и его потенциально сниженной практичности в ситуациях с уменьшенным межокклюзионным пространством. Следовательно, DNS обеспечивает интерактивную гибкость, поскольку направление подготовки полости доступа может быть скорректировано, что не относится к использованию статического навигационного (на основе шаблона) подхода.

Как правило, использование управляемой эндодонтии должно быть ограничено зубами с прогрессирующей кальцификацией, в которых обычная подготовка полости доступа чревата риском ятрогенных ошибок, включая перфорацию корней и, таким образом, угрожая сохранности зубов, поскольку для 3D-планирования требуется использование ионизирующего излучения (КЛКТ). Использование КЛКТ в эндодонтии должно соответствовать текущим научным рекомендациям¹⁹. При генерации данных визуализации КЛКТ конфигурация с ограниченным полем зрения (FOV) уменьшит дозу облучения. Визуализация высококальцифицированных корневых каналов может быть обеспечена уменьшенным размером вокселя, что позволяет точно виртуальное 3D-планирование.

Кроме того, затраты на выполнение подготовки полости управляемого доступа выше по сравнению с обычной техникой. До сих пор на рынке доступно только несколько DNS, что приводит к высоким сборам за приобретение. Тем не менее, статическая управляемая навигация также подразумевает дополнительные затраты (процесс изготовления шаблона, рукава, буры).

Результаты, представленные в литературе для точности DNS в нехирургическом эндодонтическом лечении, очень перспективны. Тем не менее, немногие доступные системы состоят из громоздких и экстраоральных маркеров, которые могут снизить комфорт пациента и оператора во время процедуры. Здесь используемый DNS использует миниатюрные компоненты, чтобы избежать этих недостатков. Несколько исследований в области оральной имплантологии ^20,21,22,23 и одно исследование по подготовке полости 8 эндодонтического доступа продемонстрировали осуществимость этого определенного DNS и то, что он может стать потенциальной альтернативой статической навигации на основе шаблонов.

Источники неточностей при использовании DNS могут возникнуть из-за ошибок планирования. Например, сканирование поверхности полной дуги по-прежнему является сложной задачей ^24,25 для интраоральных сканеров, и, таким образом, могут возникать локальные отклонения в сканировании поверхности и ухудшать точность сопоставления с данными КЛКТ.

Для динамической навигации качество и посадка лотка маркера также имеют решающее значение. В зависимости от производственного процесса искажение материала²⁶ может привести к отклонениям между фактическим положением и отображаемым положением бура. Геометрически рассматриваемое отклонение увеличивается в случае искажения, когда угол между камерой и маркером довольно тупой. Поэтому в процессе планирования для этого конкретного DNS следует рассмотреть вопрос о размещении лотка маркера в положении, обеспечивающем довольно прямой угол между камерой и поверхностью маркера. Тем не менее, в исследовании in vitro не было обнаружено существенных различий между различными типами позиционирования маркеров (контралатерально/ипсилатерально)²³.

При выполнении объемных измерений пред- и послеоперационных условий для определения потери структуры зуба крайне важно использовать одни и те же параметры КЛКТ и устанавливать одинаковые пороговые значения HU²⁷. Когда для выполнения сегментации одного зуба необходимо ручное рисование границ сегментации (в случаях с проксимальными контактами), могут возникнуть неточности, поскольку границы рисуются субъективно. В литературе описаны более сложные операции сегментации для автоматизации процессов сегментации зубов, имеющих проксимальные контакты ^28,29. Тем не менее, неточности, обусловленные границами ручной сегментации в случаях с проксимальными контактами, незначительны по отношению к объему потери вещества.

Все авторы заявляют, что у них нет конфликта интересов.

Никакой.