Summary
I sistemi di navigazione dinamica (DNS) forniscono visualizzazione e guida in tempo reale all'operatore durante la preparazione delle cavità di accesso endodontico. La pianificazione della procedura richiede l'imaging tridimensionale utilizzando la tomografia computerizzata a fascio conico e le scansioni superficiali. Dopo l'esportazione dei dati di pianificazione nel DNS, le cavità di accesso possono essere preparate con un'invasione minima.
Abstract
Nel caso di denti con calcificazione del canale pulpare (PCC) e patologia apicale o pulpite, il trattamento canalare può essere molto impegnativo. Le PCC sono sequele comuni di traumi dentali, ma possono anche verificarsi con stimoli come carie, bruxismo o dopo aver effettuato un restauro. Al fine di accedere al canale radicolare nel modo meno invasivo possibile in caso di un necessario trattamento canalare, la navigazione dinamica è stata recentemente introdotta in endodonzia oltre alla navigazione statica. L'uso di un sistema di navigazione dinamica (DNS) richiede l'imaging pre-operatorio della tomografia computerizzata a fascio conico (CBCT) e una scansione digitale della superficie. Se necessario, i marcatori di riferimento devono essere posizionati sui denti prima della scansione CBCT; Con alcuni sistemi, questi possono anche essere pianificati e creati digitalmente in seguito. Tramite una telecamera stereo collegata al software di pianificazione, il trapano può ora essere coordinato con l'aiuto di marcatori di riferimento e pianificazione virtuale. Di conseguenza, la posizione del trapano può essere visualizzata sul monitor in tempo reale durante la preparazione su diversi piani. Inoltre, anche lo spostamento spaziale, la deviazione angolare e la posizione della profondità vengono visualizzati separatamente. I pochi DNS disponibili in commercio consistono principalmente in sistemi di marcatori di telecamere relativamente grandi. Qui, il DNS contiene componenti miniaturizzati: una telecamera a basso peso (97 g) montata sul micromotore del manipolo elettrico che utilizza un meccanismo di collegamento specifico del produttore e un piccolo marcatore (10 mm x 15 mm), che può essere facilmente fissato a un vassoio intraorale prodotto individualmente. Ai fini della ricerca, una scansione CBCT post-operatoria può essere abbinata a quella preoperatoria e il volume della struttura del dente rimosso può essere calcolato dal software. Questo lavoro mira a presentare la tecnica di preparazione della cavità ad accesso guidato mediante un sistema di navigazione miniaturizzato dall'imaging all'implementazione clinica.
Introduction
Nel trattamento endodontico non chirurgico, la preparazione di un'adeguata cavità di accesso è il primo passo invasivo1. I denti che hanno subito calcificazione del canale pulpare (PCC) sono difficili e richiedono molto tempo per il trattamento2, portando a errori più iatrogeni come perforazioni che possono essere cruciali per la prognosi del dente3. La PCC è un processo che può essere osservato dopo un trauma dentale4,5 e come risposta a stimoli come carie, procedure riparative o terapia pulpare vitale6, che porta a uno spostamento dell'orifizio canalare verso l'apice. In generale, la PCC è un segno di polpa vitale e il trattamento è indicato solo quando i segni clinici e/o radiografici di una patologia pulpare o apicale diventano evidenti. Più apicale è l'orifizio dello spazio del canale radicolare rimanente, l'orientamento spaziale e l'illuminazione diventano più difficili, anche per uno specialista in endodonzia e con dispositivi aggiuntivi, ad esempio microscopi operativi.
Oltre alla navigazione statica7, che è un approccio basato su modelli che conduce una fresatura al punto target, i sistemi di navigazione dinamica (DNS) sono stati descritti per essere adatti anche per la preparazione di cavità di accesso endodontiche 8,9,10,11,12,13,14,15 . Il DNS consiste in un sistema telecamera-marker-computer, in cui viene riconosciuto uno strumento rotante (ad esempio, frese diamantate) e la sua posizione nella bocca del paziente viene visualizzata in tempo reale, fornendo così una guida all'operatore. I pochi sistemi disponibili in commercio sono dotati di sistemi di marcatura extraorale relativamente grandi e di grandi dispositivi fotografici. Recentemente è stato descritto un sistema miniaturizzato, costituito da una telecamera a basso peso (97 g) e da un piccolo marcatore intraorale (10 mm x 15 mm), per la preparazione della cavità di accesso endodontico8. Questo lavoro mira a presentare la tecnica di preparazione della cavità ad accesso guidato mediante questo sistema di navigazione dinamica miniaturizzato dall'imaging all'implementazione clinica. A fini di ricerca, una valutazione del trattamento (determinazione della perdita di sostanza dovuta alla preparazione della cavità di accesso) è possibile dopo la CBCT post-operatoria ed è anche presentata in questo articolo.
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Protocol
L'approvazione o il consenso per eseguire questo studio non era richiesto poiché l'uso dei dati dei pazienti non è applicabile.
1. Procedura di pianificazione
- Aprire il software di pianificazione e assicurarsi che sia installata la versione più recente.
- Clicca su EXPERT per cambiare la modalità di lavoro da EASY a EXPERT .
- Fai clic su NUOVO nella barra laterale destra per avviare una nuova pianificazione del caso.
- Scegliere l'origine dell'immagine selezionando la cartella con i dati CBCT DICOM pre-operatori.
NOTA: potrebbe essere necessario regolare la soglia delle unità Hounsfield (HU) a seconda della qualità dell'immagine visualizzata nella finestra in basso a sinistra). - Selezionare Crea dataset per continuare con la pianificazione.
- Scegli il tipo di pianificazione (Maxilla o Mandibula).
- Selezionare Modifica segmentazioni per avviare la segmentazione dell'arcata dentale.
- Passa alla vista assiale nella barra laterale sinistra.
- Selezionare Misurazione densità per eseguire questa misurazione per la struttura del dente radiopaco superiore e gli stati meno radiopaci circostanti (ad esempio, aria). Calcolare la media dei valori (Figura 1).
NOTA: il valore medio viene calcolato manualmente; Il software non offre una funzione per questo scopo. - Torna a Ricostruzione 3D nella barra laterale sinistra.
- Regolare la soglia inferiore sul valore medio calcolato (Figura 2A).
- Segmentate utilizzando lo strumento Riempimento flood . Assegnare un nome alla segmentazione (Figura 2B).
NOTA: quando lo strumento Riempimento flood è selezionato e attivo, la segmentazione è possibile facendo clic con il pulsante sinistro del mouse sull'area desiderata nella vista Ricostruzione 3D. - Completare la segmentazione dell'arcata dentale selezionando Chiudi modulo.
- Fare clic con il pulsante sinistro del mouse su Oggetto > Aggiungi > Scansione modello.
- Selezionare Carica scansione modello.
NOTA: una scansione digitale della superficie utilizzando uno scanner intraorale adatto deve essere creata in anticipo e il set di dati deve essere disponibile sul PC come file stl. - Selezionare Allinea ad altro oggetto.
- Selezionare la segmentazione creata nel passaggio 1.13 (Figura 2C).
- Selezionare tre diversi punti di corrispondenza rispettivamente nell'oggetto di registrazione e nella scansione del modello o nella registrazione del punto di riferimento facendo clic con il pulsante sinistro del mouse sull'area desiderata.
NOTA: provare a distribuire spazialmente i punti per migliorare la corrispondenza semiautomatica dei dati. La scelta di regioni anatomicamente prominenti (punte a cuspide, creste marginali) come punti di riferimento faciliterà anche il processo di registrazione semi-automatico). - Controlla la registrazione in tutti gli aerei scorrendo manualmente gli aerei e completa la registrazione.
NOTA: possono essere necessarie correzioni manuali se sono evidenti deviazioni tra CBCT e scansione superficiale (Figura 3). - Pianificare la cavità di accesso aggiungendo un impianto.
NOTA: La fresa endodontica utilizzata deve essere aggiunta preventivamente al database degli impianti tramite Extras > Implant Designer > Implant > Import Database. La fresatura può essere importata come file .cdxBackup come descritto nelle istruzioni del produttore del software. - Posizionare la fresa nella posizione desiderata e controllare tutti i piani facendo clic con il pulsante sinistro del mouse e spostandosi (il software fornisce diversi piani e viste per un posizionamento adeguato) (Figura 4A).
NOTA: l'asse lungo della fresa deve essere centrato nello spazio del canale radicolare visualizzato. Una fresa diamantata cilindrica con un diametro di 1,0 mm può essere utilizzata per la maggior parte dei preparati di cavità di accesso. Tuttavia, nei denti con radici strette, dovrebbe essere considerato un diametro inferiore per fornire un accesso minimamente invasivo all'orifizio del canale radicolare. - Selezionare Oggetto > Aggiungi > modello 3D per aggiungere il file STL del vassoio dei marcatori.
- Posizionare il vassoio vicino alla preparazione della cavità di accesso pianificata, assicurarsi che non vi siano interferenze durante la procedura effettiva (Figura 4B).
- Aggiungere una guida chirurgica e progettare il vassoio marcatore in base alla guida di istruzioni del produttore DNS.
- Esportare il vassoio dei marcatori come file STL e produrlo con una stampante 3D (Figura 4C).
- Esportare l'intera pianificazione selezionando Oggetto > Esportazione pianificazione virtuale > formato contenitore Oggetti di pianificazione generici in base alla guida di istruzioni del produttore DNS.
2. Preparazione della cavità di accesso
- Importare i dati di pianificazione nel DNS tramite USB.
- Selezionare il caso che viene trattato.
- Inserisci il marcatore nel vassoio dei marcatori stampato in 3D.
- Controllare la vestibilità del marcatore nel vassoio dei marcatori.
- Controllare l'adattamento del vassoio marcatore sull'arcata dentale (Figura 4D).
- Inserire la fresa nel manipolo utilizzato per la pianificazione.
- Registrare la fresatura nello strumento di registrazione della fresatura in base alle istruzioni del produttore DNS (Figura 5A).
- Controllare la corretta registrazione spostando la fresa in una posizione prominente (ad esempio, bordo incisale); il DNS dovrebbe mostrare la punta dello strumento esattamente nella stessa posizione (Figura 5B).
NOTA: se viene visualizzata una posizione errata della fresa, controllare la corretta vestibilità del vassoio sulla dentatura e la corretta corrispondenza del marcatore nel vassoio. Se necessario, ripetere la registrazione del rut. Se viene ancora visualizzata una posizione errata, è possibile che si sia verificata una distorsione del materiale nel processo di fabbricazione del vassoio e non è necessario eseguire la preparazione della cavità di accesso. - Spostare la fresa sul dente che verrà trattato.
NOTA: Il DNS passerà automaticamente a una vista diversa, fornendo informazioni in tempo reale sulla deviazione spaziale e angolare; un orientamento di profondità è fornito anche sul lato destro (Figura 5C). - Eseguire la preparazione della cavità di accesso con la guida DNS.
NOTA: la preparazione deve essere eseguita in modo intermittente. I detriti devono essere rimossi dalla fresa e dalla cavità di accesso per evitare lo sviluppo di calore durante la preparazione.
3. Valutazione del trattamento
- Genera immagini CBCT post-operatorie con le stesse impostazioni della macchina CBCT eseguite prima dell'intervento.
- Pianificazione preoperatoria aperta nel software.
- Seleziona Modifica segmentazioni.
- Adeguare la soglia inferiore al valore medio calcolato (vedere il punto 1.11).
- Segmentare il dente trattato utilizzando lo strumento Flood Fill e dare un nome alla segmentazione.
NOTA: Se il dente ha un contatto prossimale, potrebbe essere necessario tracciare i confini di segmentazione manuale, Figura 6. - Completate la segmentazione selezionando l'opzione Chiudi modulo .
- Fare clic con il pulsante destro del mouse sulla colonna panoramica a sinistra sul dente segmentato e selezionare Converti in modello 3D.
NOTA: la segmentazione verrà visualizzata come modello 3D nella panoramica. - Fare clic con il pulsante destro del mouse sul modello 3D del dente preoperatorio segmentato, quindi fare clic su Visualizzazione > Proprietà. Il volume del dente verrà visualizzato in mm³.
- Apri un nuovo caso.
- Importare i dati dell'immagine DICOM della scansione CBCT post-operatoria (le impostazioni per l'imaging CBCT devono essere le stesse del pre-operatorio).
- Seleziona Modifica segmentazioni.
- Regolare la soglia inferiore sullo stesso valore calcolato per i dati preoperatori.
- Segmentare il dente trattato utilizzando lo strumento Flood Fill e dare un nome alla segmentazione.
NOTA: Se il dente ha un contatto prossimale, potrebbe essere necessario tracciare i confini di segmentazione manuale. - Completate la segmentazione selezionando l'opzione Chiudi modulo .
- Fare clic con il pulsante destro del mouse sul dente segmentato, convertirlo in modello 3D.
NOTA: la segmentazione verrà visualizzata come modello 3D nella panoramica. - Fare clic con il pulsante destro del mouse sul modello 3D del dente preoperatorio segmentato, quindi fare clic su Visualizzazione > Proprietà. Il volume del dente verrà visualizzato in mm3.
NOTA: La differenza tra il volume pre- e post-operatorio è il volume di perdita di sostanza durante la preparazione della cavità di accesso. - Aprire la pianificazione pre-operatoria.
- Importa una scansione del modello > importa la segmentazione e scegli la segmentazione dei denti post-operatoria.
- Allinearsi con la segmentazione dei denti pre-operatoria utilizzando la registrazione dei punti di riferimento (vedere il passaggio 1.18).
NOTA: La procedura di corrispondenza dei dati pre e post-operatori è vantaggiosa per la visualizzazione ma non obbligatoria per le misurazioni volumetriche.
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Representative Results
La figura 7A mostra la vista occlusale di una cavità di accesso endodontica preparata in un incisivo centrale modello con l'aiuto del DNS. La Figura 7B mostra la scansione CBCT associata in vista sagittale. La segmentazione post-operatoria viene quindi abbinata ai dati CBCT pre-operatori (Figura 7C). I modelli 3D pre e post-operatori sono abbinati (Figura 7D) e il volume pre- (412,12 mm 3) e post-operatorio (405,09 mm 3) può essere calcolato automaticamente dal software di pianificazione e visualizzato in mm 3 (Figura 8). Pertanto, il volume della perdita di sostanza ammonta a 7,03 mm3. Il valore assoluto della perdita di sostanza per sé non è di grande rilevanza. I valori di perdita di sostanza per diversi approcci (ad esempio, preparazione convenzionale della cavità di accesso rispetto al DNS o confronto di diversi DNS) dovrebbero essere confrontati e differenze significative nel volume della perdita di sostanza indicano quale tecnica fornisce l'approccio meno invasivo.
Figura 1: Misurare la densità dei denti e dell'aria circostante. Calcolare la media dei valori misurati. (Freccia: strumento di misurazione della densità). Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
Figura 2: Ricostruzione 3D e segmentazione. (A) Ricostruzione 3D dei dati CBCT preoperatori. La soglia inferiore viene adeguata al valore calcolato. (B) La segmentazione è stata eseguita con lo strumento di riempimento delle inondazioni. La segmentazione è stata chiamata "denti" (colore bianco). (C) Scegli la segmentazione come oggetto di registrazione. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
Figura 3: Corrispondenza dei dati CBCT e di scansione superficiale. Controlla tutti i piani per il corretto allineamento e completa la registrazione. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
Figura 4: Pianificazione delle cavità di accesso e produzione dei vassoi . (A) La fresa è virtualmente posizionata all'orifizio del canale radicolare, fornendo un accesso rettilineo. (B) Il vassoio marcatore è posizionato sull'arcata dentale. (C) Il vassoio marcatore è stato progettato per adattarsi alla superficie dei denti. Ora è pronto per essere esportato e stampato in 3D. (D) Il marcatore è stato inserito nel vassoio del marcatore stampato in 3D. Ora il vassoio del marcatore viene posizionato sull'arcata dentale e la sua vestibilità viene controllata. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
Figura 5: Registrazione di Bur e visualizzazione in tempo reale da parte del DNS . (A) La registrazione di Bur viene eseguita con lo strumento associato. (B) La corretta registrazione viene verificata prima dell'inizio del trattamento. La fresa è posta su un punto di riferimento anatomico prominente (qui bordo incisale). La posizione visualizzata dal DNS dovrebbe essere esattamente la stessa. (C) Visualizzazione del DNS durante la preparazione della cavità di accesso. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
Figura 6: Segmentazione di un singolo dente per la determinazione del volume . (A) La ricostruzione 3D dei dati CBCT mostra che i denti sono collegati a causa di contatti prossimali. Vengono tracciati due limiti di segmentazione manuale per fornire una singola segmentazione del dente. Qui: vista frontale. (B) Vista laterale. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
Figura 7: Corrispondenza dei dati post- e pre-operatori . (A) Vista occlusale di una cavità di accesso endodontico eseguita con l'aiuto di un DNS. (B) Dati CBCT post-operatori in vista sagittale. Si noti l'accesso rettilineo allo spazio del canale radicolare. (C) La segmentazione post-operatoria del dente (colore rosso) è abbinata ai dati CBCT pre-operatori (colore blu). (D) I modelli 3D generati dai dati di segmentazione sono abbinati e mostrano una buona concordanza. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
Figura 8: Calcolo del volume. (A) Per il modello 3D preoperatorio del dente, il software di pianificazione è in grado di calcolare il volume in mm3. (B) Determinazione del volume per il modello 3D del dente dopo la preparazione della cavità di accesso. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
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Discussion
Diversi studi e case report hanno dimostrato la fattibilità della preparazione della cavità ad accesso guidato in endodonzia7. La navigazione utilizzando modelli e manicotti per la guida delle frese (navigazione statica) è stata descritta come un metodo preciso e sicuro per accedere ai canali radicolari calcificati. Inoltre, il metodo è risultato indipendente dal grado di esperienza clinica dell'operatore16, offrendo la possibilità di trattare i denti con PCC avanzato senza il rischio di una grande perdita della struttura del dente o errori iatrogeni come perforazioni.
Quando è indicato il trattamento canalare dei denti posteriori con PCC avanzato, la navigazione statica utilizzando modelli e frese potrebbe diventare difficile a causa dello spazio interocclusale ridotto, specialmente nei pazienti con un'apertura della bocca ridotta7. Una recente indagine ha rivelato che le deviazioni tra le cavità di accesso pianificate ed eseguite erano significativamente più elevate nei molari rispetto ai premolari o ai denti anteriori17, che si presumeva fossero attribuiti a interferenze della testa del manipolo e dei denti opposti. Un approccio basato su modelli senza maniche è stato descritto in un recente caso clinico come alternativa al sistema contenente le maniche più utilizzato e ha mostrato risultati soddisfacenti18.
I DNS forniscono informazioni in tempo reale sulla deviazione spaziale e angolare tra la posizione pianificata e quella effettiva della fresa utilizzata per la preparazione della cavità di accesso e quindi non c'è bisogno di un modello e della sua praticabilità potenzialmente ridotta in situazioni con spazio interocclusale ridotto. Pertanto, i DNS offrono flessibilità interoperativa poiché è possibile regolare la direzione di preparazione della cavità di accesso, il che non è il caso quando viene utilizzato un approccio di navigazione statica (basato su modelli).
Generalmente, l'uso dell'endodonzia guidata dovrebbe essere limitato ai denti con calcificazione avanzata, in cui una preparazione convenzionale della cavità di accesso è irta di rischi di errori iatrogeni, tra cui la perforazione della radice e quindi minacciando la conservazione dei denti, poiché l'uso di radiazioni ionizzanti (CBCT) è richiesto per la pianificazione 3D. L'uso della CBCT in endodonzia dovrebbe seguire le attuali raccomandazioni scientifiche19. Quando si generano i dati di imaging CBCT, una configurazione con un campo visivo limitato (FOV) ridurrà la dose di radiazioni. La visualizzazione di canali radicolari altamente calcificati può essere resa possibile da una dimensione ridotta del voxel, che consente un'accurata pianificazione virtuale 3D.
Inoltre, i costi per eseguire una preparazione guidata della cavità di accesso sono più elevati rispetto alla tecnica convenzionale. Fino ad ora, solo pochi DNS sono disponibili sul mercato, con conseguenti elevate commissioni di acquisizione. Tuttavia, la navigazione guidata statica implica anche costi aggiuntivi (processo di produzione del modello, maniche, frese).
I risultati presentati in letteratura per l'accuratezza del DNS nel trattamento endodontico non chirurgico sono molto promettenti. Tuttavia, i pochi sistemi disponibili sono costituiti da marcatori ingombranti ed extraorali, che possono ridurre il comfort del paziente e dell'operatore durante la procedura. Qui, il DNS utilizzato utilizza componenti miniaturizzati per evitare questi svantaggi. Diversi studi in implantologia orale20,21,22,23 e un'indagine per la preparazione della cavità di accesso endodontico8 hanno dimostrato la fattibilità di questo certo DNS e che potrebbe diventare una potenziale alternativa alla navigazione statica basata su template.
Le fonti di imprecisioni quando si utilizza un DNS potrebbero potenzialmente derivare da errori di pianificazione. Ad esempio, le scansioni della superficie dell'intera arcata sono ancora impegnative24,25 per gli scanner intraorali e quindi possono verificarsi deviazioni locali nella scansione superficiale e compromettere la precisione della corrispondenza con i dati CBCT.
Anche per la navigazione dinamica, la qualità e la vestibilità del vassoio di segnalazione sono fondamentali. A seconda del processo di fabbricazione, la distorsione del materiale26 potrebbe portare a deviazioni tra la posizione effettiva e la posizione visualizzata della fresa. Geometricamente considerato, la deviazione aumenta in caso di distorsione quando l'angolo tra la fotocamera e il marcatore è piuttosto ottuso. Pertanto, nel processo di pianificazione per questo specifico DNS, è necessario considerare di posizionare il vassoio dei marcatori in una posizione che fornisca un angolo piuttosto retto tra la fotocamera e la superficie del marker. Tuttavia, in uno studio in vitro , non sono state riscontrate differenze significative tra i diversi tipi di posizionamento dei marcatori (controlaterali/omolaterali)23.
Quando si eseguono misurazioni volumetriche delle condizioni pre e post-operatorie per determinare la perdita della struttura del dente, è fondamentale utilizzare gli stessi parametri CBCT e impostare le stesse soglie HU27. Quando è necessario un disegno manuale dei limiti di segmentazione (nei casi con contatti prossimali) per eseguire una singola segmentazione del dente, potrebbero verificarsi imprecisioni poiché i confini sono disegnati soggettivamente. Operazioni di segmentazione più complesse sono state descritte in letteratura per automatizzare i processi di segmentazione di denti che hanno contatti prossimali28,29. Tuttavia, le imprecisioni dovute ai limiti di segmentazione manuale nei casi con contatti prossimali sono trascurabili in relazione al volume della perdita di sostanza.
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Disclosures
Tutti gli autori dichiarano di non avere conflitti di interesse.
Acknowledgments
Nessuno.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Accuitomo 170 | Morita Manufacturing | NA | CBCT machine |
| coDiagnostiX | Dental Wings Inc | Version 10.4 | Planning software, which is mainly intended for implant surgery. Endodontic access cavities can be planned by adding the utlized bur to the implant database |
| DENACAM | mininavident | NA | Dynamic Nagivation System, consisting of (1) camera, which is mounted to an electric handpiece, (2) marker, (3)computer and screen, (4) associated software |
| TRIOS 3 | 3Shape A/S | NA | Surface scanner |
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