Dynamische navigatie voor het plaatsen van tandheelkundige implantaten

Samenvatting

Dynamic computer-aided implant surgery (DCAIS) is een gecontroleerde implantaat chirurgische plaatsingsmethode uitgevoerd zonder een chirurgische sjabloon met behulp van optische controle. De real-time intraoperatieve controle van beweging en positie van het chirurgische apparaat vereenvoudigt de procedure en geeft de chirurg meer vrijheid, met dezelfde precisie als statische navigatiemethoden.

Samenvatting

In de moderne implantologie wordt de toepassing van chirurgische navigatiesystemen steeds belangrijker. Naast statische chirurgische navigatiemethoden wordt een gidsonafhankelijke procedure voor het plaatsen van dynamische navigatie-implantaten steeds vaker toegepast. De procedure is gebaseerd op computergestuurde plaatsing van tandheelkundige implantaten met behulp van optische controle. Dit werk is bedoeld om de technische stappen van een nieuw dynamic computer-aided implant surgery (DCAIS) systeem (ontwerp, kalibratie, chirurgie) te demonstreren en de nauwkeurigheid van de resultaten te controleren. Op basis van cone-beam computed tomography (CBCT) scans worden de exacte posities van implantaten bepaald met speciale software. De eerste stap van de operatie is de kalibratie van het navigatiesysteem, die op twee manieren kan worden uitgevoerd: 1) op basis van CBCT-beelden gemaakt met een marker of 2) op basis van CBCT-afbeeldingen zonder markers. Implantaten worden ingebracht met behulp van real-time navigatie volgens de preoperatieve plannen. De nauwkeurigheid van de interventies kan worden geëvalueerd op basis van postoperatieve CBCT-beelden. De preoperatieve beelden met de geplande posities van de implantaten en postoperatieve CBCT-beelden werden vergeleken op basis van de hoeking (graad), platform en apicale afwijking (mm) van de implantaten. Om de gegevens te evalueren, berekenden we de standaarddeviatie (SD), het gemiddelde en de standaardfout van het gemiddelde (SEM) van afwijkingen binnen geplande en uitgevoerde implantaatposities. Verschillen tussen de twee kalibratiemethoden werden op basis van deze gegevens vergeleken. Op basis van de interventies die tot nu toe zijn uitgevoerd, maakt het gebruik van DCAIS het mogelijk om uiterst nauwkeurige implantaatplaatsing te plaatsen. Een kalibratiesysteem dat geen gelabelde CBCT-registratie vereist, maakt chirurgische interventie mogelijk met dezelfde nauwkeurigheid als een systeem dat etikettering gebruikt. De nauwkeurigheid van de interventie kan worden verbeterd door training.

Inleiding

Om de nauwkeurigheid van de plaatsing van tandheelkundige implantaten te vergroten en de complicaties te verminderen, is een reeks navigatietechnieken ontwikkeld op basis van beeldvormingsstudies. Preoperatieve beeldvorming en speciale 3D-implantaatplanningssoftware kunnen worden gebruikt om de exacte positie van het tandheelkundig implantaat te plannen ^1,2.

Het doel van implantaatchirurgienavigatie is om een meer anatomisch nauwkeurige plaatsing van het tandheelkundig implantaat te bereiken om de meest ideale positie te bereiken, om het risico op mogelijke iatrogene complicaties (zenuw-, vasculaire, bot- en sinusletsels) te verminderen. De genavigeerde operatie vermindert de invasiviteit van de ingreep (flapless surgery), wat kan leiden tot minder klachten en sneller herstel. De nauwkeurige plaatsing van het implantaat is gebaseerd op voorafgaande prothetische planning (het is mogelijk om de operatie uit te voeren op basis van een preoperatieve tandinstallatie) en de optimale implantaatpositionering kan bottransplantatie helpen voorkomen.

Tegenwoordig zijn er twee soorten computerondersteunde implantaat (CAI) chirurgische plaatsingsnavigatiesystemen- statische en dynamische navigatiesystemen. Statische navigatie is een gecontroleerde implantaatplaatsingsmethode met behulp van een vooraf geplande en geprefabriceerde chirurgische sjabloon. Dynamische navigatie is een vooraf geplande computergestuurde chirurgische plaatsingsmethode voor implantaten zonder een chirurgische sjabloon met behulp van optische controle. De controleprocedure maakt gebruik van puntenwolkgebaseerde afbeeldingsregistratie om de virtuele afbeeldingen samen te voegen met de echte omgeving door 3D-beeldoverlay³ toe te passen.

DCAI-systemen maken real-time, geobjectiveerde instrumentbesturing mogelijk binnen een GPS-achtig kader. Doorgaans gebruiken ze optische tracking om de positie van (optische) referentiemarkers die over de patiënt en de chirurgische instrumenten zijn geplaatst te detecteren en te volgen, en bieden ze continue visuele feedback over het chirurgische plaatsingsproces van het implantaat ^1,2.

De beweging en positie van het chirurgische instrument tijdens de operatie kunnen live worden gevolgd op een driedimensionaal beeld op een monitor. Tijdens de procedure maakt het camerasysteem continue monitoring en vergelijking van de positie van het kaakbot van de patiënt en de positie van het chirurgische instrument mogelijk.

Er zijn twee soorten dynamische navigatiesystemen: een daarvan is het passieve systeem, in welk geval de registratieapparaten (referentiebases) het licht dat door de lichtbron wordt uitgezonden, terugkaatsen naar de stereocamera's; de andere is het actieve systeem, waarbij de registratieapparaten licht uitzenden dat wordt gevolgd door stereocamera's ^4,5.

Het volgende niveau van dynamische navigatiesystemen maakt gebruik van servomotoren om de hand van de chirurg te begeleiden met tactiele stimuli, zodat het apparaat met robotarmen de bewegingen van de chirurg kan bepalen of zelfs volledig kan vervangen in de verre toekomst 4,5,6,7.

Protocol

Geïnformeerde toestemming werd verkregen van elke patiënt vóór de operatie. Na de interventies werden in deze studie geanonimiseerde retrospectieve gegevens gebruikt.

1. Stappen in de traditionele workflow van dynamische navigatiesystemen met behulp van gelabelde clipkalibratiemethode (alleen voor gebruik op kaakbot met tanden):

1. Bevestig een radiopaque fixatieclip aan de tanden van het kaakbot waar de behandeling moet worden uitgevoerd (maxilla/onderkaak) met behulp van een thermoplastisch materiaal.
2. Voer een CBCT-onderzoek uit van de patiënt met een gelabelde clip in de mond (CBCT, FOV 8 cm x 11 cm, 12 mA, 95 kV).
3. Plan de positie van het implantaat volgens de prothetische architectuur met de juiste software.
4. Kalibreer het apparaat (elke stap kan op het display worden geactiveerd met het afspeelsymbool).
   1. Registreer het handstuk.
      1. Kalibreer de handstukhouder.
      2. Kalibreer de roterende marker-schijf die in het handstuk is geplaatst.
      3. Monteer de arm tussen de patiënttracker en de gelabelde clip en kalibreer deze.
5. Controleer de kalibratie door de punt van de gemeten boor tegen het oppervlak van de gelabelde clip te houden (figuur 1).
   1. Bevestig de gelabelde clip met de optische marker (tracker) op de tanden van de boven- of onderkaak (op welke kaak de plaatsing van het implantaat plaatsvindt). Zorg ervoor dat u de clip in dezelfde positie plaatst die is geregistreerd op de preoperatieve CBCT.
   2. Kalibreer de gelabelde clip door de metalen bollen van de clip aan te raken met de draaiknop van de sonde.
6. Voer de genavigeerde implantaatplaatsing uit in lokale anesthesie en injecteer 2 ml articaïne (80 mg / 2 ml articaïne / ampul).
   1. Meet de boorlengte (raak de boor aan de go-plaat aan) (figuur 2).
   2. Controleer de real-time visuele nauwkeurigheid voor het boren (raak de boor aan op een tandoppervlak en controleer of deze zich in dezelfde positie op de monitor en de mond bevindt).
   3. Bepaal het beginpunt van boren. Verken de operatielocatie zonder de flap.
   4. Boor het bot met dynamische navigatiebediening (figuur 3, figuur 4 en figuur 5).
   5. Meet de lengte van het implantaat (raak het implantaat aan de go-plaat aan).
   6. Plaats het implantaat met het handstuk dat de tracker draagt die wordt bestuurd door het dynamische navigatiesysteem.
   7. Sluit de wond met 5.0 monofilament, niet-absorbeerbare polypropyleen hechtdraad of fixeer het geprefabriceerde prothetische werk.
7. Verkrijg controle radiologische beeldvorming (CBCT, FOV 8 cm x 11 cm, 12 mA, 95 kV).

2. Stappen in de dynamische navigatiesystemen met behulp van de tracerkalibratiemethode (niet-gelabelde methode):

1. Voer CBCT van de patiënt uit (zonder clip in de mond).
2. Plan de positie van het implantaat volgens de prothetische architectuur met de juiste software.
3. Kalibreer het apparaat zoals beschreven in stap 1.4.
4. Kalibreer het systeem zonder een gelabelde clip (niet gelabelde methode).
   1. Breng het plan van de implantaatchirurgische plaatsing over in de software van het gebruikte navigatiesysteem. Selecteer de werkruimte op de 3D CT-afbeelding van de navigatiesoftware.
   2. Bevestig de tracker op de tanden (met een ongelabelde clip) of in het geval van een edentuleuze kaak met een speciale tracker-holding arm.
   3. Selecteer de typische anatomische punten (tanden of botoppervlak) op een 3D CT-afbeelding van het navigatiesysteem (minimaal drie punten).
   4. Identificeer de geselecteerde anatomische punten in de mond door ze aan te raken met een sondegereedschap. (Figuur 6).
   5. Voer een verfijningsprocedure uit op drie tot vier gebieden door met een sonde op het oppervlak van de anatomische structuur te tekenen.
5. Plaats het implantaat met navigatie in lokale anesthesie en injecteer 2 ml articaïne (80 mg / 2 ml articaïne / ampul).
   1. Meet de boorlengte (raak de boor aan de go-plaat aan).
   2. Controleer de real-time visuele nauwkeurigheid voordat u gaat boren (raak de boor aan op een tandoppervlak en controleer of deze zich in dezelfde positie op de monitor en in de mond bevindt).
   3. Bepaal het boorpunt. Verken de operatielocatie zonder de flap.
   4. Boor de bone met dynamische navigatiebesturing.
   5. Meet de lengte van het implantaat (raak het implantaat aan de go-plaat aan).
   6. Plaats het implantaat met het handstuk dat de tracker draagt die wordt bestuurd door het dynamische navigatiesysteem.
   7. Sluit de wond met 5.0 monofilament, niet-absorbeerbare polypropyleen hechtdraad of fixeer het geprefabriceerde prothetische werk.
6. Maak controle radiologische beeldvorming (CBCT, FOV 8 cm x 11 cm, 12 mA, 95 kV).

Resultaten

Om DCAIS correct te gebruiken, moet het systeem worden gekalibreerd. Er zijn verschillende kalibratiemethoden die van invloed kunnen zijn op de nauwkeurigheid van de plaatsing van het implantaat. Deze studie was gericht op het beoordelen van de potentiële impact van verschillende kalibratiemethoden op de nauwkeurigheid van DCAIS.

Op basis van de interventies die tot nu toe zijn uitgevoerd, maakt het gebruik van DCAIS een zeer nauwkeurige implantaatplaatsing mogelijk. In onze vroege studies ver...

Discussie

In het gelabelde clip-gebruikte dynamische navigatie implantaatplaatsingssysteem wordt de traditionele workflow uitgevoerd door clipkalibratie. Er bevinden zich drie radiopaque metalen bollen op het oppervlak van de clip, die duidelijk zichtbaar zijn op de CBCT-scan. In het geval van de tracerkalibratiemethode zijn deze metalen bollen met clips niet nodig voor de CBCT-scan of systeemkalibratie. In gevallen met bestaande tanden kunnen zowel de gelabelde als de niet-gelabelde clips worden gebruikt (twee verschillende kalib...

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel

Naam	Bedrijf	Catalogusnummer	Opmerkingen
DTX Implant Studio Software	Nobel Biocare	106182	3D chirurgische planningssoftware
MeshLab	ISTI - CNR onderzoekscentrum	2020.12	3D mesh verwerkingssoftware
Nobel Replace CC implantaat	Nobel Biocare	37285	Implantaat
X-Guide	X-Nav - Nobel Biocare	SN00001310	dynamisch navigatiechirurgie systeem
X-Guide - XClip	X-Nav - Nobel Biocare	XNVP008381	3D navigatieregistratie apparaat
X-Guide planningssoftware	X-Nav - Nobel Biocare	XNVP008296	3D chirurgische planning en operatiesoftware
X-Mark sonde	X-Nav - Nobel Biocare	XNVP008886	3D navigatieregistratie hulpmiddel
PaX-i3D Smart	Vatech		CBCT
Prolene 5.0			5.0 monofilament, niet-resorbeerbare polypropyleen hechtdraad