Orthodontische Minischroefplaatsing in interradiculaire gebieden met behulp van een Chairside Digital CAD-CAM Chirurgische Gids

Samenvatting

Het doel van dit protocol is het presenteren van een digitale workflow aan de stoel die CBCT- en CEREC CAD/CAM-technologie integreert om biocompatibele chirurgische gidsen voor orthodontische minischroefplaatsing in de praktijk te ontwerpen en te vervaardigen, waardoor de nauwkeurigheid wordt verbeterd en externe software en laboratoriumafhankelijke procedures worden geëlimineerd.

Samenvatting

Deze studie heeft als doel een nieuwe digitale techniek voor stoelen te introduceren voor het maken van chirurgische gidsen ter ondersteuning van het plaatsen van orthodontische minischrappen. In deze klinische validatiestudie werden 12 orthodontische minischroeven geplaatst bij zes patiënten met behulp van een stoel economisch herstel van esthetische keramiek (CEREC) systeem gecombineerd met cone-beam computertomografie (CBCT). Een driedimensionaal beeld werd gegenereerd door CBCT-scans te integreren met digitale tandheelkundige modellen die via het digitale systeem aan de stoel waren verkregen. De optimale inzethoek en positie voor orthodontische minischroeven zijn gepland met behulp van deze afbeelding. Een chirurgische geleider werd vervolgens ontworpen in de computerondersteunde ontwerpsoftware (CAD) en vervaardigd met behulp van het computerondersteunde productie (CAM) systeem. Preoperatieve en postoperatieve CBCT-scans van patiënten werden over elkaar gelegd om de hoekafwijking, intreepuntafwijking en eindpuntafwijking tussen de geplande en werkelijke minischroefposities te vergelijken. De gemiddelde afwijkingen van het intreepunt en eindpunt waren respectievelijk 2,4 ± 0,7 mm (bereik: 1,2–3,4 mm) en 2,4 ± 0,6 mm (bereik: 1,3–3,4 mm). De gemiddelde hoekafwijking was 3,8° ± 2,3° (bereik: 0,4°–7,2°). Er werden geen minischroefstoringen waargenomen tijdens de 6 maanden durende follow-upperiode. Deze studie ontwikkelde met succes een stoel-CAD/CAM-gebaseerde minischroef-chirurgische geleidingsmethode, en de nauwkeurigheid en stabiliteit ervan werden voorlopig bij patiënten gevalideerd.

Inleiding

Orthodontische miniscrews zijn wijdverbreid populair geworden vanwege hun eenvoud, snelle inbrenging, minimale invasieve invasie en kosteneffectiviteit ^1,2,3. Ondanks deze voordelen wordt klinisch succes vaak beperkt door anatomische beperkingen, variabiliteit in de vaardigheid van de gebruiker en het ontbreken van gestandaardiseerde hulpmiddelen. Een van de belangrijkste uitdagingen is de precieze positionering van miniscrews, omdat een verkeerde plaatsing kan leiden tot wortelbeschadiging of het aantasten van de botintegriteit³.

Chirurgische geleidesystemen worden algemeen erkend als effectieve hulpmiddelen om de nauwkeurigheid van plaatsing te verbeteren en complicaties te minimaliseren ^4,5. De meeste momenteel beschikbare geleide systemen vertrouwen op externe planning, laboratoriumfabricageprocedures of samenwerking met gespecialiseerde technici, wat de behandelingskosten verhoogt, de doorlooptijd verlengt en de directe implementatie aan stoelzijde beperkt⁶. Daarnaast omvatten veel workflows meerdere data-conversiestappen en softwareplatforms, wat het risico op registratiefouten verhoogt en de efficiëntie van de procedure vermindert.

Om deze beperkingen aan te pakken, introduceert deze studie een gestroomlijnde, stoelzijdige digitale workflow die cone-beam computed tomography (CBCT) integreert met het Computer-Aided Design/Computer-Aided Manufacturing (CAD/CAM) systeem voor het ontwerp en de fabricage van chirurgische gidsen. In tegenstelling tot conventionele workflows die externe laboratoriumondersteuning vereisen, maakt de voorgestelde methode volledig virtuele planning op kantoor, begeleiding van ontwerp en productie mogelijk binnen één geïntegreerd platform. Deze aanpak vermindert de afhankelijkheid van gespecialiseerd personeel en faciliteert de fabricage van gidsen op hetzelfde bezoek, waardoor de klinische efficiëntie en toegankelijkheid verbeteren.

Naast workflowvereenvoudiging biedt de huidige techniek nog verschillende extra voordelen. Ten eerste maakt de directe integratie van CBCT-gegevens met intraorale digitale scans een nauwkeurige visualisatie van tandwortels, alveolaire botmorfologie en interradiculaire ruimtes mogelijk, wat de veiligheid van het plaatsen van miniscrews verbetert en het risico op wortelbeschadiging vermindert. Ten tweede verbetert het gebruik van een tandondersteunde geleider, vervaardigd uit transparante, biocompatibele hars, de intraorale stabiliteit en maakt directe visuele verificatie van gidszitplaatsen tijdens de operatie mogelijk. Ten derde kan het digitaal gestandaardiseerde insertietraject de operator-afhankelijke variabiliteit verminderen en de reproduceerbaarheid verbeteren, vooral in anatomisch smalle interradiculaire gebieden. Ten slotte minimaliseert de volledig digitale workflow handmatige fabricagestappen en kan het de consistentie en voorspelbaarheid van de leidingproductie verbeteren.

Deze studie had als doel een digitale workflow aan de stoelzijde te presenteren voor het plaatsen van begeleide orthodontische minischroefs en de nauwkeurigheid van de plaatsing te evalueren, waarbij voorlopig bewijs werd geleverd van de klinische haalbaarheid, reproduceerbaarheid en mogelijke voordelen ten opzichte van conventionele geleide technieken.

Protocol

Deze studie werd goedgekeurd door de Institutional Review Board van het Beijing Tiantan Hospital, Capital Medical University (KY2022-041-01), en werd uitgevoerd in overeenstemming met de Verklaring van Helsinki en de richtlijnen voor institutioneel menselijk onderzoek. Schriftelijke geïnformeerde toestemming werd van alle patiënten verkregen voorafgaand aan deelname en start van klinische procedures. Zes patiënten die tussen april 2022 en juni 2023 werden behandeld op de afdeling Orthodontie van het Beijing Tiantan Ziekenhuis, ondergingen een orthodontische minischroefplaatsing.

1. Het verkrijgen van digitale gegevens van het doelgebied

1. Verwerf intraorale digitale modellen.
   1. Voer intraorale scanning uit met een intraorale scanner om complete digitale maxillaire tandheelkundige modellen te verkrijgen. Zorg voor volledige dekking van de boog en nauwkeurige opname van de interradiculaire gebieden.
2. Verkrijg CBCT-beelden.
   1. Maak CBCT-scans van het maxillofaciale gebied met een CBCT-eenheid.
      1. Gebruik een voxelmaat van 0,16 mm.
      2. Gebruik een gezichtsveld van 8 cm × 8 cm, voldoende om het maxillaire gebit en het omliggende alveolaire bot te omvatten.
      3. Stel beeldvormingsparameters in volgens de aanbevelingen van de fabrikant voor orthodontische implantaatplanning.
      4. Zorg voor een duidelijke visualisatie van het alveolaire bot en aangrenzende tandwortels (Figuur 1A).

2. Virtuele planning van de plaatsing van minischroef

1. Registreer CBCT- en intraorale scangegevens.
   1. Importeer digitale tandheelkundige modellen en CBCT-gegevens in implantaatplanningssoftware.
      1. Genereer een panoramische reconstructie uit de CBCT-dataset binnen de software.
      2. Voer de eerste registratie uit door handmatig drie overeenkomstige tanden te selecteren op zowel het digitale tandheelkundige model als het CBCT-panoramabeeld (Figuur 1B).
      3. Plaats de geselecteerde tanden naast het geplande minischroef-inbrenggebied en neem goed gedefinieerde anatomische tandstructuren zoals molaire of premolaire knobbeltips en richels op.
      4. Na het selecteren van de referentietanden, zorg ervoor dat de software automatisch de dataset-superpositie en oppervlakte-uitlijning voltooit.
      5. Controleer de nauwkeurigheid van de registratie in axiale, coronale en sagittale aanzichten vóór virtuele minischroefplanning (Figuur 1C).
      6. Herhaal het registratieproces als zichtbare mismatches of afwijkingen in de uitlijning worden vastgesteld.
2. Plan miniscrew-posities virtueel.
   1. Bepaal de plaatsen voor de inzetplaatsen van de minischroef op basis van de anatomische relatie tussen de morfologie van alveolair bot en aangrenzende tandwortels.
      1. Plaats elke minischroef om de betrokkenheid van corticale botten te maximaliseren en wortelnabijheid te vermijden.
      2. Plan de plaatsing van de minischroef 5–7 mm aan de top van de alveolaire kam.
      3. Stel de inbrenghoek in op 30°–40° ten opzichte van de lange as van aangrenzende tanden volgens de vastgestelde klinische richtlijnen (Figuur 1D).

3. Fabricage van de chirurgische geleiding

1. Ontwerp de chirurgische gids.
   1. Ontwerp een tandondersteunde chirurgische geleiding met CAD-software.
      1. Integreer retentiearmen en geleidehoezen die zijn uitgelijnd met de geplande inzethoek.
      2. Controleer passieve zitplaatsen en voldoende ondersteuning van geselecteerde steuntanden.
      3. Ontwerp de geleidehoezen zodat ze overeenkomen met een diameter van 2,0 mm inzetgereedschap.
      4. Definieer geleideafmetingen, ondersteunende tandlocaties, geleidingsdikte en inspectievensters binnen de software om intraorale stabiliteit en visualisatie te waarborgen (Figuur 1E).
2. Maak de chirurgische gids.
   1. Frees de chirurgische geleiderstoel aan de zijkant van een transparant biocompatibeel resin blok met behulp van een freesunit op kantoor. Volg de freesparameters van de fabrikant en voltooi de nabewerking volgens de instructies van hars, inclusief reiniging en lichte polymerisatie indien nodig (Figuur 1E).

4. Het uitvoeren van geleide minischroefplaatsing

1. Maak de operatieplaats klaar.
   1. Geef de patiënt instructies om 60 seconden te spoelen met 0,2% chloorhexidineoplossing om orale antisepsis te bereiken vóór de operatie.
2. Geef lokale verdoving.
   1. Dien 2% lidocaïne toe met 1:100.000 epinefrine en controleer voldoende verdoving vóór het inbrengen van de minischroef.
3. Plaats de chirurgische gids.
   1. Plaats de chirurgische geleider intraoraal en controleer de volledige zithouding en stabiliteit.
      1. Bevestig de aanpassing via de inspectievensters.
      2. Zorg ervoor dat er geen zichtbare opening groter dan ongeveer 0,5 mm aanwezig is tussen de geleider en het ondersteunende tandoppervlak (Figuur 2A).
      3. Oefen zachte bilaterale vingerdruk uit om te controleren of er geen schommelen of verplaatsing is voordat je de minischroef inbrengt.
      4. Als er incomplete zitplaatsen of instabiliteit wordt vastgesteld, verwijder dan de geleider en controleer op scanfouten, fabricagefouten of occlusale interferenties voordat u verder gaat.
4. Plaats orthodontische minischroefjes.
   1. Plaats zelfborende miniscrews met een implantaatmotor.
      1. Gebruik miniscrews van 1,4 mm in diameter en 8,0 mm in lengte.
      2. Houd de vooraf geplande inzetbaan en hoek tijdens plaatsing aan.
      3. Voer de inbreng uit met een rotatiesnelheid van ongeveer 20–35 tpm onder continue zoutwaterirrigatie.
      4. Houd het inzetmoment vast volgens de aanbevelingen van de fabrikant om overmatige belasting op corticaal bot te minimaliseren (Figuur 2B, C).

5. Beoordeling van de positie van de minischroef postoperatief

1. Maak postoperatieve CBCT-beelden.
   1. Verkrijg postoperatieve CBCT-scans met dezelfde beeldvormingsparameters, voxelgrootte en gezichtsveld als de preoperatieve scan om standaardisatie en vergelijkbaarheid te waarborgen.
2. Leg preoperatieve en postoperatieve datasets over elkaar heen.
   1. Importeer postoperatieve CBCT-gegevens in analysesoftware. Plaats preoperatieve planningsgegevens over postoperatieve beeldvorming met identieke referentiemijlmarkeringen.
3. Meet plaatsingsafwijkingen.
   1. Meet hoekafwijking, instappuntafwijking en eindpuntafwijking tussen de geplande en daadwerkelijke minischroefposities met behulp van de ingebouwde analysetools van de software (Figuur 2D).
      1. Definieer instappuntdeviatie als de driedimensionale (3D) lineaire afstand tussen de coronale centra van de geplande en geplaatste miniscrews.
      2. Definieer eindpuntdeviatie als de 3D-lineaire afstand tussen de apicale centra van de geplande en geplaatste miniscrews.
      3. Definieer hoekafwijking als de 3D-hoek die wordt gevormd tussen de longitudinale assen van de geplande en geplaatste miniscrews.
      4. Noteer lineaire afwijkingen in millimeters en hoekafwijkingen in graden.
         OPMERKING: Een schematisch stroomdiagram dat de volledige digitale workflow van intraorale scanning tot postoperatieve nauwkeurigheidsbeoordeling samenvat, wordt weergegeven in Figuur 3.

Resultaten

In totaal werden 12 orthodontische miniscrews met succes geplaatst bij 6 patiënten in de buccale of palatale interradiculaire regio's van de achterste maxilla met behulp van de digitaal vervaardigde chirurgische geleiding aan de stoel. Alle chirurgische geleiders vertoonden stabiele intraorale zitplaatsen tijdens de ingreep, en er werden geen geleiderfracturen of complicaties binnen de operatie waargenomen. Vertegenwoordigende klinische beelden van de positionering van de geleiding en het inbrengen van geleide minischroe...

Discussie

Orthodontische miniscrew-implantaten hebben brede klinische acceptatie gekregen vanwege hun minimale invasieve effectiviteit, eenvoudige plaatsing en effectiviteit als tijdelijke ankerhulpmiddelen. Desalniettemin blijft nauwkeurige plaatsing technisch uitdagend, vooral in interradiculaire gebieden waar beperkte botbeschikbaarheid en nabijheid van aangrenzende wortels het risico op wortelbeschadiging en minischroefinstabiliteit^{verhogen 7}. Eerdere studies hebben aan...

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel

Naam	Bedrijf	Catalogusnummer	Opmerkingen
CEREC Guide Bloc maxi	Dentsply Sirona	REF 6447093	Hars block voor het maken van chirurgische gids
CEREC Omnicam	Dentsply Sirona	REF 6390327	Intra-orale scanner
CEREC SW 4.4	Dentsply Sirona	REF 6731637	Software gebruikt om een minischroef chirurgische gids te ontwerpen
GALILEOS Implant software v 1.9	Dentsply Sirona	REF 6369503	Software gebruikt om digitale tandheelkundige modellen en CBCT-gegevens te superimposeren
GuideMia V5.0	GuideMia Inc.	https://ai.guidemia.com/downloads/	Software gebruikt om de nauwkeurigheid van implantaatplaatsing te controleren
Implant motor	W&H SI-923	REF 00900100	Machine gebruikt om minischroeven te plaatsen
Miniscrew	Ormco	REF 601-0021	Orthodontisch verankeringsapparaat
Orthophos XG 3D	Dentsply Sirona	REF 6303452	CBCT-machine