Применение 3D-технологий в ортодонтии помогает точнее прогнозировать результаты коррекции прикуса, выполнять ее эффективнее, сокращать ее сроки. На каждом этапе, от постановки диагноза до установки, коррекции брекет-систем и проведения ретенции, может использоваться 3D-моделирование.
Новейшая компьютерная система OrthoCad применяется для компьютерной диагностики и 3D-моделирования результатов и прогнозов ортодонтического лечения. Эта система была разработана компанией Cadent и начала применяться в США в начале 21-го века, а, начиная с прошлого года, получила распространение и в нашей стране. По оценкам специалистов, в настоящее время 3 млн пациентам установлены брекеты с применением этой уникальной программы.
Для того чтобы провести лечение с использованием системы OrthoCad, врач, получив ваше согласие, должен снять силиконовые слепки ваших челюстей и отправить их в лабораторию компании Cadent. После того, как слепки будут обработаны, ваш лечащий врач получит цифровую модель ваших челюстей, с которой можно начинать работать в системе OrthoCad.
Сегодня альтернативу традиционному ортодонтическому лечению предлагает американская технология Invisalign.
Сама идея использования серии капп для исправления положения зубов не нова и была предложена еще в 1945 г., но лишь современные компьютерные технологии позволили эффективно воплотить эту идею в жизнь. Американская компания Align Technology’s (Санта-Клара, Калифорния), предложившая технологию Invisalign, была основана в 1997 г. Сейчас Invisalign является настоящим ортодонтическим хитом в США, Англии, Канаде, Австралии, Бразилии, Германии, Италии и Франции.
1. Проводится ортодонтическая диагностика (рентгеновские снимки, оттиски, фотографии), составляется план индивидуального лечения.
2. Все полученные данные пересылаются на производство Invisalign в Калифорнию.
3. Специалисты компании OrthoCad в США с помощью индустриальной томографической установки FlashCT сканируют гипсовые модели (оттиски) и получают точную копию зубов и челюстей. В соответствии с планом лечения врач Калифорнийского медицинского центра осуществляет виртуальное компьютерное перемещение зубов, создается фильм, который показывает, как будет происходить перемещение зубов и конечный результат. После подтверждения виртуальной модели лечения компания Invisalign начинает изготовление капп, которое занимает 5—8 нед.
4. Из прозрачного пластика изготавливают каппы (рис. 1). Их количество может быть от 7 до 40, в зависимости от клинической ситуации. Затем их снимают с модели и формируют границы каппы. Важно не травмировать каппой маргинальную десну, с этой целью каппа несколько отступает от десневого прикрепления. Эта программа называется Clean Chek. Предварительные исследования показали, что вероятность ошибки в процессе измерения моделей составляет 0,069%. Изготовленные каппы высылаются лечащему доктору (рис. 2).
Рис. 1, 2
5. Каппа устанавливается на зубной ряд с некоторым давлением.
В настоящее время это самый простой и эстетичный способ ортодонтического лечения незначительных аномалий положения зубов. Можно проводить лечение как на одной челюсти, так и на обеих.
Время лечения обычно составляет от 7 мес до 1,5 лет (количество капп от 7 до 40 пар, в зависимости от сложности клинического случая). Каждую каппу пациент носит не менее 22 ч в сутки, снимая только во время еды и чистки зубов. Каждую каппу пациент носит 2—3 нед, затем меняет на новую. В каждой последующей каппе заложено перемещение зуба на 0,2 мм согласно плану лечения. За эти 2—3 нед идет восстановление костной ткани после перемещения зуба.
Посещение пациента требуется 1 раз в 1,5 мес (6—8 нед). Во время посещения доктор выдает новый комплект капп, производит их коррекцию, сепарацию зубов и т.д.
Компания Invisalign Technology является разработчиком и монополистом подобного рода технологии. Принцип лечения запатентован, и немногочисленные аналогичные попытки других лабораторий повторить подобную методику оказались неудачными.
Нами самостоятельно разработана и успешно апробирована в клинической практике технология-аналог Invisalign — исправление положения зубов с помощью капп-модификаторов (КМ-технология). Сохраняя известные принципы, она имеет небольшие особенности:
1. Каппа изготавливается методом вакуумного термоформирования по пластиковым моделям, полученным методом 3D‑печати.
2. Новое положение зубов задается методом трехмерной анимации.
3. Изготовленная каппа перекрывает не только зубы, но и часть десны, чем задается достаточная жесткость каппы.
4. Для планирования нового положения зубов мы рекомендуем дополнительно использовать возможности компьютерной томографии. В этом случае можно задавать правильное положение корней зубов. Кроме того, можно рассчитать оптимальные силовые усилия, требуемые для перемещения зубов.
В простых случаях достаточно проводить компьютерное моделирование нового положения зубов, используя в качестве исходного материала цифровые модели зубов, полученные с помощью трехмерного сканирования.
Следует понимать, что в основе действия капп лежит ее упругая деформация, а это значит, что величина силы будет уменьшаться по мере уменьшения деформации. Это значит, что по мере смещения зубов силовое воздействие каппы будет ослабевать. Нагрузке можно придать более равномерный характер, если минимизировать шаг перемещения зубов, что влечет за собой увеличение количества капп, а значит и стоимости лечения.
Кроме того, нельзя не учитывать и пластическую деформацию самой каппы. Этим можно объяснить отставание фактического перемещения зубов от запланированного и необходимость планирования «гиперкоррекции» положения зубов.
Следует отметить, что в КМ-технологии величина силового воздействия на зуб может произвольно регулироваться тремя способами: заданной степенью перемещения зуба за один этап, толщиной каппы и материалом каппы. В основном в практической работе используется только первый способ, чего вполне достаточно.
Алгоритм изготовления капп-модификаторов состоит из последовательности выполнения указанных в таблице
Рис. 4, 5
Рис. 9. Одно из промежуточных положений перемещения зубов
Рассмотрим применение разработанного способа на клинических примерах. Наиболее часто мы используем КМ- технологию для подготовки пациента к последующему протезированию.
Эффективные результаты дает применение методики при исправлении «коллапса» прикуса, связанного с развитием пародонтита (рис. 12—14).
Уже после нескольких смен капп (рис. 15) деформация зубного ряда заметно исправляется (рис. 16). При этом каппа одновременно выполняет шинирующую функцию и может быть использована как депо лекарственных
После окончания перемещения зубов необходимо было зафиксировать достигнутый результат. Вантовое шинирование (рис. 17—24) эффективно решает эту задачу.
Рис. 17. Препарирование бороздок на нижних зубах
Рис. 18. Прокладывание и натяжение нити
Рис. 19. Запечатывание нитей композиционным материалом
Рис. 20. Нижние зубы укреплены вантовой шиной
Рис. 21. Шинирование верхних зубов
Рис. 22. Внешний вид зубов после шинирования
Рис. 23. Положение зубов до начала перемещения
Рис. 24. Положение зубов после перемещения и шинирования
Анализ рентгенограмм до и после коррекции положения зубов показал отсутствие негативного влияния на пародонт (рис. 25).
Рис. 25. До лечения (а) и после перемещения и вантового шинирования (б)
Нерегулярное истирание режущего края передних зубов было показанием к их реставрации (рис. 26).
В качестве метода реставрации в данном случае был выбран прямой способ.
Вначале провели моделирование новой формы с применением технологии 3D-визуализации (рис. 27, 28).
Для изготовления прямых реставраций использовали методику, эффективно применявшуюся стоматологами в эпоху появления первых композитов химического отверждения. Она заключалась в заполнении композиционным материалом пластикового колпачка с заданной более совершенной формой и фиксаций его на зубе. После застывания материала колпачок срезался. Такие реставрации обладали великолепным глянцевым блеском и не требовали дополнительного полирования.
В то время пластиковый колпачок изготавливался методом термоформирования по гипсовой модели, после ее модификации воском. Мы же воспользовались более современными технологиями.
Методом стереолитографии виртуальную модель модифицированных зубов перевели в пластиковую модель (рис. 29), получили пластиковую каппу (рис. 30). Подготовили зубы к адгезивной фиксации (рис. 31).
Для большей пластичности композиционный материал разогрели в микроволновой печи, заполнили им каппу и зафиксировали на зубах (рис. 32).
После снятия каппы, реставрации нуждались в небольшой коррекции в виде удаления излишков композиционного материала (рис. 33, 34).
Рис. 34. Улыбка пациентки после исправления положения зубов, вантового шинирования и реставрации формы зубов прямым способом
Дефекты зубных рядов верхней и нижней челюсти были устранены частичными пластиночными протезами из термопластического материала (рис. 35).
Рис. 35. До начала лечения (а) и по завершению комплексного лечения (б)
Методы стоматологического лечения продолжают совершенствоваться благодаря внедрению компьютерных технологий трехмерного виртуального моделирования.
– можно с высокой степенью вероятности прогнозировать возможность достижения желаемого конечного результата лечения, наглядно продемонстрировать его пациенту еще перед началом лечения и обсудить необходимые детали;
– трехмерное виртуальное моделирование позволяет также более точно спланировать необходимость проведения тех или иных подготовительных мероприятий перед выполнением самого ортодонтического лечения (удаление зубов, сепарация зубов);
– при виртуальном перемещении зубов можно планировать и контролировать контакты с антагонистами;
– сочетание компьютерной томографии и результатов сканирования гипсовых моделей зубных рядов позволяет вывести диагностику и планирование в ортодонтии на качественно более высокий уровень, создавая удобные для анализа трехмерные сцены. Виртуальные трехмерные объекты, полученные по результатам томографии или сканирования гипсовых моделей, гораздо удобнее подвергаются линейным и угловым измерениям в программах трехмерного редактирования, чем это делается традиционными средствами.
Изготовление прямых реставраций с применением 3D-технологий экономит много клинического времени по сравнению с техникой послойного нанесения композита на каждый отдельный зуб вручную. Нет необходимости использования измерительных циркулей (все пропорции выверяются еще на этапе компьютерного планирования), врач не отягощен «муками творчества» (при проектировании берется одна из форм «идеальных» зубов из банка данных).
Развитие цифровых технологий коренным образом меняет нашу жизнь и работу, повышая уровень комфорта и открывая новые возможности. То, что еще совсем недавно было достижимым только для опытных и талантливых специалистов, становится легко доступным и достижимым с применением высокоточных цифровых технологий. Нет сомнений в том, что их дальнейшее развитие коренным образом преобразит нашу специальность в будущем.
Ретенция
Когда основной этап ортодонтического лечения завершен, выполняется ретенция. Она нужна, чтобы закрепить результаты коррекции, сохранить правильное положение зубов после выравнивания. В ретенционном периоде врач может повторно использовать интраоральный сканер для сравнения планируемых и фактических результатов лечения. Форма ретейнера и место его установки могут быть смоделированы в цифровом виде для большей точности завершающего этапа лечения.
Врачи стоматологической клиники используют технологии цифровой диагностики и моделирования в ортодонтическом лечении. Это обеспечивает высокую эффективность и точность исправления прикуса, сокращает его сроки, делает коррекцию более комфортной для пациента.
Моделирование брекет-системы
Для этого могут использоваться CAD/CAM технологии: для отдельных элементов выполняется проектирование цифровых моделей, по которым они позже изготавливаются на станках с ЧПУ. Другой вариант применения цифровых технологий — печать элементов брекет-систем на 3D-принтерах. Чаще 3D печать используется для изготовления кап, элайнеров, но ее применение возможно и для вестибулярных или лингвальных брекетов. При моделировании врач может рассматривать несколько сценариев коррекции прикуса, выбирая из них оптимальный.
Коррекция
В период ортодонтического лечения пациент периодически посещает врача для коррекции брекет-системы. Она нужна, чтобы по мере перемещения зубов выравнивающее усилие оставалось правильным. Такая коррекция может предполагать замену или регулировку дуг. Если для исправления прикуса используются 3D-технологии, она проводится быстрее, точнее. Время визита к ортодонту сокращается, при регулировке брекет-системы нет неприятных ощущений, дуга устанавливается в новое положение с высокой точностью. Общее время лечения при использовании технологий цифрового моделирования сокращается на 20%.
Этап установки
При использовании систем 3D-проектирования он упрощается, ускоряется и проходит с лучшими результатами. Для каждого брекета точно определяется место установки, его позиционирование на зубе, положение дуги в замке. Это позволяет направлять выравнивающее усилие оптимальным образом для каждого зуба.
При использовании цифровых технологий брекет-система изготавливается с высокой точностью, и все ее элементы идеально соответствуют друг другу и строению зубных рядов пациента. Это упрощает установку конструкции, она проводится быстрее и не причиняет дискомфорта пациенту. Дополнительные регулировки, корректировки не нужны, что уменьшает риск ошибок. Экономия времени при установке брекет-системы может достигать 80%.
Диагностика и подготовка к лечению
Традиционные методы диагностики в ортодонтии предполагают снятие слепков, оттисков, выполнение диагностических снимков. Получая данные о положении зубов, врач планирует их перемещение таким образом, чтобы сформировать ровные, правильнее зубные ряды.
3D-диагностика упрощает сбор данных, повышает качество их обработки, анализа. Для нее может использоваться интраоральный 3D-сканер — оборудование, которое регистрирует визуальные данные, оценивает положение, размеры, форму зубов и сохраняет данные в цифровом виде для последующей обработки. Работа с 3D-сканером требует определенных навыков: важно получить «чистые» визуальные данные без искажений. Полученная с его помощью визуализация может дополняться данными, полученными в результате стандартного обследования.
С помощью специализированных программ ортодонт может прогнозировать результаты лечения, составлять модель зубных рядов после коррекции. Пациент получает возможность оценить вид его улыбки после планируемой коррекции еще до того, как начнется изготовление брекет-системы. Такое моделирование позволяет влиять на результаты лечения, корректировать их, находить оптимальный способ коррекции.
Компьютерные расчеты и построение 3D-модели проводятся с высокой точностью, учитывают особенности биомеханики, строения тканей, планируемого перемещения зубов. Планируя лечение, врач может оптимизировать нагрузки так, чтобы зубы приняли правильное положение быстро, но без избыточной нагрузки или слишком сильной болезненности при перемещении.
