In Vitro Ocena cyfrowo zaprojektowanych przewodników chirurgicznych dla implantów szczękowych bez podparcia: dokładność i stabilność projektów bez przekroju łuku

Podsumowanie

To in vitro badanie porównało cztery statyczne projekty przewodników chirurgicznych i nawigację dynamiczną do umieszczania wolnokońcowych implantów szczękowych. Progresywne modyfikacje projektu przewodnika zmniejszyły większość odchyleń podczas umieszczania, podczas gdy nawigacja dynamiczna wykazała wybrane zalety w kontroli kątowej i szczytowej w odniesieniu do dystalnego miejsca #37.

Streszczenie

Przewodniki chirurgiczne cyfrowe są szeroko stosowane w implantologii, ale umieszczanie implantów w wolno-zakończonych obszarach żuchwy nadal jest wyzwaniem, ponieważ wsparcie od dalszego zęba jest ograniczone i przemieszczenie przewodnika może wystąpić podczas wiercenia. To in vitro badanie oceniło dokładność i stabilność umieszczania czterech konfiguracji cyfrowo zaprojektowanych statycznych przewodników chirurgicznych oraz porównało statyczną komputerową asystowaną chirurgię implantologiczną z nawigacją dynamiczną w zstandaryzowanym modelu żywicy żuchwowej o przedłużeniu dystalnym. Model częściowo bezzębnej żuchwy z miejscami implantów nr 36 i 37 został wygenerowany na podstawie danych ze skanowania wewnątrz jamy ustnej i tomografii komputerowej z wiązką stożkową. Przetestowano cztery projekty przewodników statycznych: konwencjonalny jednostronny przeciwłukowy przewodnik wsparty na zębach (GT I), dwa kompaktowe przewodniki nieprzeciwłukowe z różnymi konfiguracjami zębów podtrzymujących (GT II i GT III) oraz przewodnik nieprzeciwłukowy z dystalnym mikro-śrubowaniem (GT IV). Dane ze skanowania pooperacyjnego zostały nałożone na wirtualny plan, aby sprecyzować odchylenia kątowe, koronowe, apikalne, głębokościowe i boczne. Progresywna modyfikacja od GT I do GT IV zmniejszyła większość odchyleń kątowych i liniowych w obu miejscach implantacji. GT IV wykazał najniższe odchylenie kątowe i korzystny ogólny profil dokładności i stabilności w większości porównań, choć GT III wykazał nieco mniejsze odchylenie apikalne trójwymiarowe w miejscu nr 37. W porównaniu statycznego i dynamicznego, nawigacja dynamiczna wykazała zalety miejscowe w odchyleniu kątowym i globalnym odchyleniu apikalnym w miejscu nr 37, podczas gdy wskazówki statyczne wykazały wartości porównywalne lub lepsze dla kilku pomiarów w miejscu nr 36. Porównanie łączonych miejsc nie potwierdziło jednolitej wyższości żadnej modalności. Te wyniki wskazują, że konfiguracja wsparcia przewodnika i stabilizacja dystalna wpływają na dokładność umieszczania i stabilność przewodnika w modelu żywicy żuchwowej o wolnym zakończeniu. Konieczna jest walidacja kliniczno-pacjencka przed wprowadzeniem rutynowych zaleceń leczenia.

Wprowadzenie

Rekonstrukcja implantów dentystycznych stała się ugruntowaną opcją leczenia w przypadku częściowego i całkowitego ubytku zębów, a dokładność umieszczenia implantu jest kluczowym czynnikiem decydującym o pasującej protezie, bezpieczeństwie wokół implantu i długoterminowych wyniku funkcjonalnych¹. Rozwój tomografii komputerowej związanej z wężowym wiązaniem (CBCT), skanowania wewnątrz jamy ustnej, planowania trójwymiarowego i produkcji dodawanej wspiera szerzej zastosowanie komputerowej asystowanej chirurgii implantów (CAIS) w klinicznej implantologii^2,3. Integrując dane radiograficzne i skanowania powierzchni, statyczne przewodniki chirurgiczne pozwalają na przeniesienie zaplanowanej pozycji implantu do pola operacyjnego, zapewniając lepszą kontrolę nad kierunkiem wiercenia, głębokością i trójwymiarowym umieszczeniem implantu⁴.

Obecnie stosuje się dwie główne formy CAIS: statyczna komputerowa asystowana chirurgia implantów (S-CAIS) i dynamiczna nawigacja. Statyczne przewodniki są szeroko stosowane, ponieważ są stosunkowo dostępne, nie wymagają śledzenia w czasie rzeczywistym i mogą być włączone do rutynowych procedur implantacyjnych przy ograniczonych zmianach w przepływie operacyjnym⁵. Dynamiczna nawigacja natomiast zapewnia wizualne opinie w czasie rzeczywistym na temat pozycji i nachylenia wiertła, pozwalając operatorowi na dostosowanie trajektorii podczas przygotowania otworu kostnego⁶. Ostatnie przeglądy systematyczne donoszą o sprzyjającej dokładności zarówno dla statycznych, jak i dynamicznych podejść, chociaż żadna z tych technik nie eliminuje całkowicie odchyleń podczas umieszczania, zwłaszcza w anatomicznie ograniczonych miejscach lub obszarach z ograniczonym wsparciem⁷. Dowody kliniczne sugerują również, że połączona statyczna i dynamiczna asysta może być przydatna w wybranych złożonych przypadkach, ale względna korzyść z dynamicznej opinii zależy od miejsca anatomicznego, kontroli operatora, dokładności rejestracji i stabilności projektu przewodnika bazowego⁸.

Mimo tych cyfrowych postępów, dokładność statycznych przewodników nadal jest silnie wpływana przez typ wsparcia, geometrię przewodnika, tolerancję węży, dokładność drukowania i stabilność siedzenia intraoperacyjnego. Przewodniki wspierane na zębach generalnie wykazują sprzyjającą dokładność, gdy osiągnięte jest stabilne siedzenie, ale regiony wolnego końca szczęki dolnej nadal stanowią mechaniczne wyzwanie, ponieważ brak dalszego wsparcia zębowego może pozwolić na obrót przewodnika lub pionowe przemieszczenie podczas wiercenia⁹. Ten problem można zrozumieć jako niestabilność związaną z konstrukcją wystającą, w której jednostronne przedłużenie distalne przewodnika jest narażone na siły obrotowe wokół pozostałych zębów podtrzymujących. Nawet małe błędy siedzenia mogą być wzmocnione w regionie wierzchołkowym, powodując odchylenie kątowe, koronkowe, wierzchołkowe, głębokościowe lub boczne¹⁰.

Zaproponowano kilka strategii projektowych w celu poprawy stabilności przewodników wolnego końca, w tym zwiększenie liczby zębów podtrzymujących, przedłużenie podstawy przewodnika, powiększenie obszaru wsparcia okluzyjnego, zastosowanie stabilizacji krzyżowej lub dodanie pomocniczych elementów mocujących¹¹. Jednak duże krzyżowe przewodniki mogą zmniejszać widoczność, ograniczać dostęp chirurgiczny, komplikować wkładanie i usuwanie oraz zwiększać trudności w obsłudze w fotelu stomatologicznym. Konstrukcje wspierane na śluzówce mogą być również mniej niezawodne w częściowo bezzębnych tylnych regionach, ponieważ deformacja tkanek miękkich może powodować nieprzewidywalne przemieszczenia pod obciążeniem¹². Te ograniczenia skłoniły do zainteresowania się kompaktowymi niekrzyżowymi projektami przewodników, które zachowują lokalny dostęp chirurgiczny, zapewniając jednocześnie lepszą odporność na uniesienie, obrót i dystalny mikropodobny ruch.

W niniejszym badaniu kompaktowe niekrzyżowe projekty nie miały na celu stworzenia mechanicznie zamkniętego zagłębienia lub mechanizmu zatrzasku. Zamiast tego zmodyfikowana geometria wsparcia okluzyjnego została zaprojektowana, aby zwiększyć lokalny kontakt z dołkami okluzyjnymi i nachylonymi grzbietami szczytowymi pozostałych tylnych zębów, poprawiając w ten sposób wsparcie siedzenia bez przedłużania przewodnika na cały łuk. Podobne niekrzyżowe projekty z włączeniem retencjonowania wspartego na zębach i stabilizacji wspomaganej śrubą były wcześniej opisane. Dlatego niniejsze badanie nie twierdzi, że wprowadza zupełnie nową kategorię przewodnika chirurgicznego. Jego wkład polega na ocenie, w ramach standaryzowanego modelu wolnego końca szczęki dolnej z żywicy, jak stopniowe zmiany w konfiguracji zębów podtrzymujących i dystalne mocowanie mikrośrubą wpływają na dokładność umieszczania implantu i stabilność przewodnika.

Włączenie dynamicznego CAIS w tym samym eksperymentalnym otoczeniu zapewniło porównanie referencyjne dla nawigacji w czasie rzeczywistym w tych samych warunkach dystalnego przedłużenia szczęki dolnej. Dokładność statycznego przewodnika w regionach wolnego końca zależy w dużej mierze od siedzenia prze

Protokół

Model żuchwy został wygenerowany na podstawie anonimowych danych skanu doustnej oraz tomografii komputerowej związanej związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany związany z

Wyniki

To in vitro badanie oceniło dokładność umieszczania implantów i stabilność przewodników w zstandaryzowanym modelu wolnokońcowym szczęki dolnej z żywicy. Głównymi wynikami dotyczącymi dokładności były odchylenie kątowe, koronowe odchylenie trójwymiarowe, odchylenie trójwymiarowe w obrębie wierzchołka, odchylenie głębokościowe i odchylenie boczne. Analizy przeprowadzono na miejscach implantów nr 36 i 37. Porównanie przewodników statycznych obejmowało GT I, GT II, GT III i GT IV, podczas gdy porównanie trybów obejm...

Dyskusja

To studium in vitro oceniło wpływ statycznej optymalizacji projektu przewodnika i dynamicznej nawigacji na dokładność umieszczania implantów oraz stabilność przewodnika w zstandaryzowanym modelu wolnego końca żuchwy z żywicy. Głównym stwierdzeniem było, że postępująca modyfikacja od GT I do GT IV ogólnie zmniejszała wartości kątowe, koronne, głębokościowe, boczne i mikroruchów. Jednak poprawa nie była jednolita dla wszystkich wyników. GT IV wykazał najkorzystniejszy ogólny profil dla większości mierzonych parame...

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule

Nazwa	Firma	Numer katalogowy	Komentarze
Calibrated torque wrench	Straumann	Ratchet / torque control device	Używane do mocowania śrub mikro 8 N·cm GT IV i wszczepiania implantów 25 N·cm.
Dental model resin	Formlabs	Model Resin V3	Używane do drukowania sztywnych modeli żuchwy z żywicy.
Dental phantom head	Nissin Dental Products	Simple Manikin III	Używane do standaryzowanego mocowania modelu żuchwy z żywicy i symulacji ograniczonego dostępu tylnego.
Desktop laboratory scanner	3Shape	E4 Lab Scanner	Używane do weryfikacji wydruku modelu i skanowania STL po zabiegu.
Digital displacement gauge	Mitutoyo	ABS Digimatic Indicator, Series 543, 0.001 mm resolution	Używane do pomiaru mikropodróżek przewodnika.
Digital force gauge	Mark-10	Digital force gauge, 0–50 N range	Używane do weryfikacji obciążeń 5 N, 10 N i 3 N podczas testów stabilności.
Dynamic navigation system	ClaroNav	Navident EVO	Używane do nawigowanego dynamicznie umieszczania implantów.
Fit-checking silicone	GC Corporation	Fit Checker Advanced Blue	Używane do weryfikacji osadzenia przewodnika chirurgicznego i wykrywania obszarów o dużej styczności.
Guided implant driver	Straumann	Tissue Level RN guided implant driver	Używane do wszczepiania implantów do zaplanowanego poziomu platformy.
Guided surgery drill handles	Straumann	Guided drill handles, Ø2.2–4.2 mm	Używane z Ø5 mm tuleją przewodnika podczas sekwencyjnego wiercenia z przewodnikiem.
Guided surgery drill set	Straumann	Straumann Guided Surgery Instruments / VeloDrill system	Używane do wiercenia pilotowego, pośredniego i końcowego.
Implant planning and guide-design software	Straumann / Dental Wings	coDiagnostiX	Używane do rejestracji STL–CBCT, wirtualnego planowania implantów i projektowania przewodników.
Isopropyl alcohol	Sigma-Aldrich / Merck	2-Propanol, ≥99.5%	Używane do mycia wydrukowanych modeli żywicowych i przewodników; przygotowane jako 95% alkohol izopropylowy do użycia w protokołach.
Mechanical model clamp	Generic laboratory fixture	Stainless-steel adjustable clamp	Używane do sztywnego mocowania żuchwowego modelu żywicowego.
Mechanical testing frame	Mark-10 / Instron	Manual force test stand	Używane do standaryzowanego obciążania podczas testów mikropodróżek.
Metallic guide sleeve	Straumann	T-sleeve, Ø5 mm, H5 mm, REF 034.053	Używane do wszystkich statycznych projektów przewodników, aby standaryzować ścieżkę wiercenia.
Navigation calibration kit	ClaroNav	Navident calibration kit	Używane do kalibracji uchwytu i osi wiertła.
Navigation tracker set	ClaroNav	Navident model tracker and handpiece tracker	Używane do śledzenia modelu i uchwytu podczas dynamicznej nawigacji.
Open-source statistical environment	R Foundation	R version 4.3 or later	Używane do uzupełniających sprawdzeń statystycznych i obliczeń wielkości efektu.
Resin curing station	Formlabs	Form Cure	Używane do naświetlania po 405 nm.
Resin washing station	Formlabs	Form Wash	Używane do mycia alkoholem izopropylowym po druku.
Scan body	Straumann	RN scanbody compatible with Tissue Level RN platform	Używane do rekonstrukcji pozycji implantów po zabiegu.
Spreadsheet software	Microsoft	Excel 365	Używane do organizacji danych i przygotowania tabel.
Statistical software	IBM	IBM SPSS Statistics 29.0	Używane do testów normalności, ANOVA, testów t, testów nieparametrycznych i analizy ICC.
Surgical guide resin	Formlabs	Surgical Guide Resin	Używane do drukowania przewodników chirurgicznych GT I–GT IV.
Surgical motor and handpiece	NSK / W&H	Implant surgical motor with 20:1 contra-angle	Używane do wiercenia z przewodnikiem z prędkością 800 obr./min w ciągłym zewnętrznym nawadnianiu solą fizjologiczną.
Three-dimensional inspection software	ZEISS	ZEISS INSPECT Optical 3D	Używane do inspekcji odchyłek powierzchni i analizy implantów zaplanowanych i umieszczonych.
Three-dimensional modeling software	Materialise	3-matic Medical 19.0	Używane do czyszczenia STL, naprawy siatki i przygotowania modelu żuchwy.
Three-dimensional printer	Formlabs	Form 3B+	Używane do druku stereolitograficznego modeli żuchwy z żywicy i przewodników chirurgicznych.
Tissue-level implant	Straumann	Standard Plus Implant, Ø4.1 mm RN, SLActive, 10 mm, REF 033.562G	Używane w miejscach #36 i #37 we wszystkich grupach.
Titanium micro-screw	Dentium / Jeil Medical	Orthodontic micro-screw, 1.5 mm × 8.0 mm	Używane tylko do dystalnego mocowania GT IV.
Table note: Equivalent products may be used if they provide the same technical function and measurement precision. Scanner accuracy, printer layer thickness, sleeve dimensions, implant dimensions, guide resin type, navigation registration threshold, torque settings, and displacement-gauge resolution should remain consistent with the protocol.