Una delle tecnologie più cruciali utilizzate dagli ortodontisti per valutare e documentare le dimensioni delle caratteristiche craniofacciali è l’imaging. Gli ortodontisti utilizzano spesso metodi di imaging bidimensionali (2D), sebbene l’imaging 2D non possa localizzare o determinare la profondità delle strutture. All’inizio degli anni ’90 è stato inventato l’imaging tridimensionale (3D), che da allora è diventato una parte cruciale dell’odontoiatria, soprattutto in ortodonzia. Una delle scoperte più recenti e importanti in odontoiatria è la tecnologia 3D. I medici sono stati in grado di migliorare significativamente la cura del paziente riducendo allo stesso tempo il tempo dedicato alla pianificazione del trattamento grazie a queste tecnologie, che includono la scansione intra orale, l’imaging 3D, la tomografia assiale computerizzata (CAT), la tomografia computerizzata a fascio conico (CBCT) , progettazione assistita da computer (CAD/CAM) e software 3D.
I modelli 3D delle arcate mascellari e mandibolari possono sostituire i tradizionali calchi in gesso e i loro limiti per la pianificazione dei trattamenti, la produzione di apparecchi e la stima dei risultati del trattamento come parte di questo continuo progresso. Le procedure di ortodonzia digitale sono diventate più popolari nel recente passato. Lo sviluppo di apparecchi ortodontici “personalizzati” si avvale della tecnologia. Il miglioramento complessivo di queste tecnologie può aumentare la produttività e l’efficienza dei medici semplificando i metodi tradizionali considerati particolarmente laboriosi. Gli obiettivi di questa revisione sono fornire una descrizione generale della tecnologia 3D oggi e valutare le sue applicazioni ortodontiche.
Introduzione e contesto
L’uso delle tecnologie tridimensionali (3D) è diffuso in diverse specialità odontoiatriche, compresa l’ortodonzia. L’adozione di questi strumenti ha costantemente modificato il modo in cui i medici conducono la diagnosi, i piani di trattamento, il monitoraggio dei casi e la valutazione dei risultati sia in ortodonzia che in chirurgia maxillo-facciale. Per visualizzare con precisione l’anatomia tridimensionale, queste tecnologie duplicano le strutture anatomiche . Per una diagnosi accurata e un piano di trattamento da fornire, sono essenziali un esame odontoiatrico e una valutazione dei tessuti duri e molli del viso. I metodi di imaging bidimensionale (2D) sono spesso utilizzati dagli ortodontisti per registrare l’anatomia craniofacciale.
L’identificazione dei denti trattenuti, delle asimmetrie facciali, delle distorsioni dei punti cefalometrici lontani dall’asse medio-sagittale e delle asimmetrie facciali sono limitazioni di queste tecniche. La diffusione della tecnologia di imaging 3D ha portato allo sviluppo di metodi che consentono agli utenti di analizzare dati 3D e, di conseguenza, di condurre studi di casi più complicati a livello craniofacciale. Sebbene efficaci, questi metodi non vengono generalmente utilizzati. Questo scenario può essere correlato a una serie di fattori, come la mancanza di comprensione da parte dei medici di questi progressi, il processo di apprendimento necessario per utilizzare i sistemi, le sfide nella valutazione qualitativa correlata allo sviluppo del software e la dose di radiazioni richiesta per ottenere un’intera immagine del viso .
La tomografia computerizzata a fascio conico (CBCT), la stereofotogrammetria, la digitalizzazione di dispositivi 3D utilizzati per la scansione intra orale e i dispositivi per la stampa 3D che utilizzano la tecnologia di progettazione assistita da computer/produzione assistita da computer (CAD/CAM) sono le tecniche 3D più utilizzate in ortodonzia. Queste stampanti possono essere utilizzate per creare allineatori trasparenti, apparecchi ortodontici personalizzati, guide chirurgiche e vassoi per bonding indiretto . Le applicazioni per il CAD/CAM ortodontico oggi includono apparecchi linguali, apparecchi Herbst in titanio, terapia con allineatori trasparenti e strumenti per la diagnosi e la pianificazione del trattamento . Gli archi piegati roboticamente, le maschere di bonding indiretto fresate a macchina e gli attacchi personalizzati con torque specifico per il paziente sono tra le più recenti innovazioni CAD/CAM nel settore. “Migliorare la prevedibilità, l’efficienza e la qualità del trattamento ortodontico” potrebbe essere meglio riassunto come l’obiettivo finale dell’utilizzo della tecnologia CAD/CAM nel campo dell’ortodonzia .
L’uso della tecnologia 3D consente la lavorazione esatta e personalizzata di apparecchi ortodontici, nonché l’uso di software di pianificazione del trattamento virtuale da parte del professionista e del paziente per definire più chiaramente gli obiettivi del caso e vedere i risultati del trattamento. I professionisti possono contrastare varie strategie di trattamento. Una migliore comunicazione tra operatori sanitari e pazienti porta ad aspettative più ragionevoli per i risultati del trattamento e ad un livello più elevato di fiducia tra le due parti . La logica di questo articolo è analizzare i potenziali usi della tecnologia 3D nella diagnosi ortodontica, nella pianificazione del trattamento, nel monitoraggio dei casi e nella valutazione dei risultati.
Metodologia di ricerca
Abbiamo condotto una revisione facendo riferimento agli articoli degli ultimi 10 anni a giugno 2022 utilizzando parole chiave come “pianificazione virtuale”, “tridimensionale”, “efficienza”, “ortodonzia”, ”efficacia” e “risultati del trattamento”. Abbiamo inoltre cercato i riferimenti chiave nelle bibliografie degli studi rilevanti. La ricerca è stata aggiornata nell’aprile 2023. Il revisore ha monitorato gli studi recuperati rispetto ai criteri di inclusione ed esclusione basandosi inizialmente sul titolo e sull’abstract e poi sui testi completi. Per l’inclusione sono stati presi in considerazione sia gli studi pubblicati che quelli inediti in lingua inglese.
Cefalometria 3D e valutazione CBCT
La valutazione cefalometrica, che aiuta a determinare le correlazioni dentali e scheletriche nel complesso craniofacciale, è uno strumento fondamentale nel campo dell’ortodonzia. In passato, gli scanner per tomografia assiale computerizzata (CAT) venivano spesso utilizzati nelle cliniche odontoiatriche per diagnosticare i pazienti. Tuttavia, sono state diffuse le preoccupazioni circa l’esposizione del paziente a dosi elevate di radiazioni, portando allo sviluppo della CBCT come opzione a radiazioni inferiori nel 1996 . Per eseguire la cefalometria 3D viene utilizzato un esame CBCT, che consente un’analisi più approfondita della struttura craniofacciale. Con questo metodo il dentista può identificare e misurare più rapidamente la crescita longitudinale, le alterazioni occlusali minori e le discrepanze craniofacciali . Recenti ricerche hanno inoltre dimostrato che l’imaging diagnostico 3D non solo è preciso ma è anche paragonabile all’analisi cefalometrica classica e alle misurazioni dirette del cranio .
Metodo di misurazione delle vie aeree mediante CBCT
Con l’uso di una CBCT è possibile ottenere misurazioni 3D accurate delle vie aeree. I pazienti affetti da sindrome dell’apnea ostruttiva notturna hanno riscontrato che questo è uno strumento prezioso per confrontare il restringimento delle vie aeree prima e dopo vari metodi di trattamento. È possibile utilizzare vari punti e piani per definire e quindi misurare la regione faringea. Il piano superiore va dal basion alla spina nasale posteriore, il piano mediale corre in linea con la base del piano del cranio e passa attraverso il punto mediale della prima vertebra, e il piano inferiore corre attraverso il punto antero-inferiore della prima vertebra . Lo spazio retro palatale, che va dalla spina nasale posteriore al bordo inferiore del palato molle, e lo spazio retro glosso, che va dal bordo inferiore del palato molle all’osso ioide, sono stati combinati in un approccio di valutazione alternativo .
Le limitazioni anatomiche, come il seno sfenoidale e le vertebre cervicali, e i piani perpendicolari o paralleli al piano orizzontale di Francoforte , vengono utilizzati per stabilire il volume A, il settore superiore. Il settore inferiore, il Volume B, ha gli stessi confini anteriore e posteriore del Volume A, ma il suo limite superiore corrisponde anche al limite inferiore del Volume A, e il suo limite inferiore è tracciato utilizzando una linea parallela al piano orizzontale di Francoforte che passa attraverso la quarta vertebra cioè il punto anteroposteriore . Quando la mascella superiore si espande, la cavità nasale può subire delle alterazioni. Le misure lineari vengono raccolte dalla larghezza del primo premolare, del primo molare e della base nasale nel tentativo di valutare questi cambiamenti. Viene calcolata la distanza del primo premolare tra i canini o tra gli apici della radice. La distanza tra i canini disto-vestibolari o gli apici delle radici vestibolari viene calcolata valutando i primi molari. Calcolando le aree più estreme sinistra e destra dove si intersecano il seno superiore e la cavità nasale, è possibile misurare la larghezza della base nasale . Queste tecniche si sono dimostrate efficaci nell’esame delle vie aeree e rappresentano uno strumento cruciale nella valutazione precisa dell’efficacia della terapia.
Valutazione della sincondrosi mediante imaging 3D
La sincondrosi sfenoide-occipitale è l’ultima cartilagine che si fonde nel corpo, unendo i corpi delle ossa sfenoidi alla regione basilare dell’osso occipitale. Lo sviluppo di questa struttura influenzerà la dimensione anteroposteriore del cranio e una fusione inappropriata potrebbe provocare una mal occlusione. Lo stadio di sincondrosi dell’ossificazione può essere valutato mediante imaging CBCT. Ci sono vari piani coinvolti nel processo utilizzato per stabilire il piano sagittale medio per questa valutazione. I primi due piani intersecano il forame magno sul suo bordo anteriore con uno che passa attraverso il piano assiale e l’altro nel piano sagittale mentre gli altri due piani passano attraverso la sella tunica nei piani assiale e sagittale . Questi possono aiutare nella previsione di potenziali modelli di sviluppo e assistere nella formulazione di strategie di trattamento che potrebbero ridurre eventuali risultati negativi .
Diagnosi del trattamento utilizzando uno scanner 3D
Nel 1999, Cadent ha creato il primo sistema di digitazione ortodontico e da allora la tecnologia ha fatto notevoli progressi. Con questa tecnica il dentista può scansionare il cavo orale o utilizzare modelli in gesso o impronte per costruire direttamente un’immagine 3D dell’arcata superiore e inferiore, da sola o in occlusione. Rispetto alle loro controparti convenzionali, i modelli di studio digitali presentano alcuni vantaggi, tra cui una migliore tolleranza, un maggiore comfort, un rischio di allergie ridotto, nonché una semplice archiviazione, recupero e condivisione dei dati tra pari. Modelli 3D ortodontici e modelli in gesso sono stati utilizzati in alcune ricerche per valutare la sensibilità della misurazione e l’accuratezza della diagnosi . I modelli digitali non sono solo estremamente accurati e affidabili ma anche semplici da replicare, secondo lo studio sistematico condotto da Rossini .
Trattamento e monitoraggio ortodontico
Incollaggio diretto indiretto con imaging 3D:
Le tecniche per l’incollaggio indiretto degli attacchi sono state ora progettate per ridurre l’errore umano causato dai cambiamenti nella forma anatomica e biologica delle corone. Grazie alla visione 3D dei tessuti duri e molli dei soggetti mediante la CBCT, i progressi nelle tecniche di imaging hanno migliorato la diagnosi e il trattamento. Quando si incollano foto 3D dell’immagine 3D per visualizzare meglio la corona e le radici, la proiezione viene poi arricchita con l’immagine di una sagomatura a “U”, che viene poi modificata per adattarsi ai denti e agli attacchi. La metà superiore dei denti e degli attacchi sarà coperta da questo vassoio di modellatura, lasciando esposta l’altra metà. Dopo la rimozione delle immagini dell’attacco e dei denti, ci rimane la guida per l’incollaggio preparata per il processo di stampa. L’unione indiretta può verificarsi dopo la stampa e la regolazione del vassoio, riducendo l’errore umano .
Produzione di allineatori trasparenti
Gli allineatori trasparenti si basano su tecnologie che dipendono ampiamente dalla tecnologia 3D, in particolare CBCT e scanner intra orali. L’ortodontista può utilizzare lo scanner intra orale per produrre immagini 3D della cavità orale del paziente e impostare i movimenti ortodontici corretti utilizzando un particolare programma automatizzato di regolazione dei tessuti molli. In un singolo caso di allineatore trasparente, sono necessari molti portaimpronta per fornire il risultato desiderato. La sequenza degli allineatori provoca movimenti ortodontici progressivi. Esistono modelli distinti e, di conseguenza, un vassoio separato per ogni movimento. L’ortodontista deve specificare sul programma i risultati desiderati dopo la diagnosi prima di iniziare il trattamento. In questa fase l’ortodontista deve suddividere i movimenti dentali previsti per determinare il numero totale di allineatori necessari per ottenere i risultati desiderati. Ogni modello in 3D viene trasformato in un file noto come Standard Triangle Language (STL) una volta realizzate tutte le proiezioni in modo che possano essere stampate in 3D. Gli allineatori verranno successivamente prodotti utilizzando plastica termoformata utilizzando questi modelli.
Guida chirurgica per il posizionamento delle mini viti
Le miniviti creano un ancoraggio scheletrico, semplificando diverse strategie di trattamento. C’è stato un aumento nell’uso di questi dispositivi in ortodonzia poiché sono semplici da inserire e rimuovere e non richiedono la collaborazione del paziente. Tuttavia, la stabilità dipende principalmente dalla densità ossea . Prima di inserire eventuali miniviti, gli ortodontisti devono valutare attentamente ogni caso perché lo spessore dell’osso varia da persona a persona. Eliminando i problemi legati all’imaging 2D, l’introduzione dei test di imaging 3D ha migliorato le strategie di diagnosi e trattamento . Per determinare la posizione ideale delle miniviti, è possibile utilizzare modelli digitali sovrapposti ai dati CBCT. Una guida chirurgica può essere prodotta utilizzando una stampante 3D dopo aver scelto il sito di posizionamento appropriato. Queste guide consentiranno un inserimento preciso e regolato riducendo al tempo stesso i rischi spesso connessi a questo processo.
Stecca chirurgica per pianificazione 3D di chirurgia ortognatica
Le fotografie e i cefalogrammi dei pazienti vengono utilizzati come riferimento per i sistemi chirurgici computerizzati 2D utilizzati per la pianificazione di interventi ortognatici convenzionali . Queste tecnologie sono combinate con l’uso di un arco facciale per registrare correttamente il morso del paziente utilizzando un articolatore semi regolabile. Per creare stecche chirurgiche, questo approccio consente la modellazione dei movimenti chirurgici utilizzando modelli calchi dei pazienti . Nonostante sia altamente sviluppata e diffusa, questa tecnologia presenta alcuni inconvenienti poiché l’utilizzo di un articolatore tradizionale e la pianificazione di trattamenti 3D utilizzando immagini 2D potrebbero portare a errori. Alcuni dei problemi con la modellazione 2D precedentemente descritti sono stati risolti mediante lo sviluppo di sistemi di simulazione 3D utilizzando CBCT.
Queste procedure richiedono una CBCT, che deve essere eseguita con la testa e i muscoli del paziente in una posizione naturale con un’espressione di rilassamento mentre si morde in relazione centrica. Mappando immagini 2D, utilizzando fotografie 3D o combinando scansioni superficiali 3D utilizzando dati di ricostruzione CBCT, la struttura della pelle e delle strutture può essere migliorata e perfezionata per sovrapporsi con precisione alle ricostruzioni CBCT. Questo perfezionamento può essere effettuato per strutture intra orali e manufatti dentali digitalizzando calchi in gesso, scansionando direttamente oggetti intra orali in tre dimensioni e scansionando impronte dentali utilizzando la scansione laser basata sulla superficie. Per confermare che non ci siano problemi con la procedura di rendering, la scansione deve essere eseguita entro i minuti successivi al CBCT. È necessaria precisione durante l’ottenimento della registrazione del morso e dovrebbero essere effettuate numerose registrazioni del morso per evitare errori in caso di deviazioni funzionali o morsi duplicati che causano diverse interruzioni . Spostando ciascun segmento in riferimento a tutti e tre i piani spaziali (x, y e z) utilizzando questo metodo, i cambiamenti vengono ottenuti ruotando i segmenti lungo l’asse che rappresenta “rollio, beccheggio e imbardata“. Inoltre, si possono trovare strutture vicine essenziali che potrebbero ostacolare la procedura di osteotomia, tra cui il seno mascellare e il nervo alveolare inferiore. Le stecche chirurgiche possono essere sviluppate utilizzando metodi di progettazione assistita da computer (CAD) seguendo la pianificazione 3D per l’intervento chirurgico. Il programma 3D può essere utilizzato per progettare modelli guida per anticipare le incisioni chirurgiche nonché il posizionamento di viti e placche chirurgiche .
L’approccio sembra possedere un paio di vantaggi rispetto all’approccio tradizionale, inclusa la capacità di riconoscere alcune distorsioni o asimmetrie che altrimenti sarebbero rimaste inosservate, la capacità di simulare più procedure durante l’intervento chirurgico, la capacità di identificare possibili problemi e la capacità di correggere la posizione della relazione centrica a livello dell’ATM . Questa tecnica ha anche il vantaggio di facilitare la condivisione delle informazioni con altri medici. Sebbene alcune di queste tecnologie e metodi 3D siano discussi nelle ricerche più recenti, nessuna di queste è stata definita uno standard accettato per la sovrapposizione di immagini .
Prognosi 3D dell’arcata dopo il trattamento ortopedico:
Per ottenere risultati stabili dalla terapia ortodontica, è necessario considerare la forma iniziale dell’arcata dentale. La forma dell’arco dovrebbe essere valutata durante la fase di diagnosi e l’arco utilizzato dovrebbe quindi essere selezionato in base a quanto si integra con ciascuno di questi progetti. Questo metodo è soggetto ad errori perché dipende solo dal punto di vista degli operatori. Di conseguenza, è stato creato un software 3D per aiutare nella selezione degli archi appropriati per ogni scenario specifico. È stato dimostrato che i sistemi 3D migliorano la valutazione della precisione della forma dell’arcata e la prognosi finale rispetto al metodo tradizionale. Inoltre, questi dispositivi possono fornire all’ortodontista informazioni quantitative che confrontano l’arcata dentale e i fili dell’arco attualmente in uso .
Conclusioni
L’uso della tecnologia 3D nella progettazione e produzione di apparecchiature ortodontiche ha fatto avanzare significativamente il campo della tecnologia ortodontica negli ultimi decenni. Esiste una varietà di dati clinici che supportano l’efficacia e l’efficienza dei diversi apparecchi, e nessun sistema si distingue per avere più successo. Per comprendere meglio la tecnologia e il modo in cui dovrebbe essere utilizzata, sono necessarie ulteriori indagini sui vantaggi e sugli svantaggi dell’attuale CAD/CAM. Gli ultimi anni hanno visto un rapido progresso nelle tecnologie 3D, che ha notevolmente migliorato l’ortodonzia. Questi sviluppi portano a un flusso di lavoro migliorato per la diagnosi, la pianificazione del trattamento, il monitoraggio dei casi e la valutazione dei risultati di qualsiasi paziente specifico. L’ortodontista può migliorare la qualità del trattamento erogato sfruttando al massimo il proprio tempo e le proprie conoscenze studiando a fondo queste tecnologie. La cura dei pazienti alla fine migliorerà man mano che questi sistemi 3D continueranno a svilupparsi per soddisfare le esigenze dei professionisti.
