Dynamische navigatie voor het plaatsen van tandheelkundige implantaten
Summary
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.
Abstract
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.
Introduction
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
Representative Results
Discussion
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…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit onderzoek ontving geen specifieke subsidie van financieringsagentschappen in de publieke, commerciële of non-profitsector.
Materials
| DTX Implant Studio Software | Nobel Biocare | 106182 | 3D surgical planing software |
| MeshLab | ISTI – CNR research center | 2020.12 | 3D mesh processing software |
| Nobel Replace CC implant | Nobel Biocare | 37285 | Implant |
| X-Guide | X-Nav – Nobel Biocare | SN00001310 | dinamic navigation surgery system |
| X-Guide – XClip | X-Nav – Nobel Biocare | XNVP008381 | 3D navigation registration device |
| X-Guide planing software | X-Nav – Nobel Biocare | XNVP008296 | 3D surgical planing and operating software |
| X-Mark probe | X-Nav – Nobel Biocare | XNVP008886 | 3D navigation registration tool |
| PaX-i3D Smart | Vatech | CBCT | |
| Prolene 5.0 | 5.0 monofilament, nonabsorbable polypropylene suture |
References
- Block, M. S., Emery, R. W., Cullum, D. R., Sheikh, A. Implant placement is more accurate using dynamic navigation. Journal of Oral and Maxillofacial Surgery. 75 (7), 1377-1386 (2017).
- Kaewsiri, D., Panmekiate, S., Subbalekha, K., Mattheos, N., Pimkhaokham, A. The accuracy of static vs. dynamic computer-assisted implant surgery in single tooth space: A randomized controlled trial. Clinical Oral Implants Research. 30 (6), 505-514 (2019).
- Block, M. S., Emery, R. W. Static or dynamic navigation for implant placement-choosing the method of guidance. Journal of Oral and Maxillofacial Surgery. 74 (2), 269-277 (2016).
- Stefanelli, L. V., et al. Accuracy of a novel trace-registration method for dynamic navigation surgery. International Journal of Periodontics & Restorative Dentistry. 40 (3), 427-435 (2020).
- Mediavilla Guzman, A., Riad Deglow , E., Zubizarreta-Macho, A., Agustin-Panadero, R., Hernandez Montero, S. Accuracy of computer-aided dynamic navigation compared to computer-aided static navigation for dental implant placement: An in vitro study. Journal of Clinical Medicine. 8 (12), 2123 (2019).
- Sun, T. M., Lan, T. H., Pan, C. Y., Lee, H. E. Dental implant navigation system guide the surgery future. Kaohsiung Journal of Medical Sciences. 34 (1), 56-64 (2018).
- Wu, Y., Wang, F., Fan, S., Chow, J. K. Robotics in dental implantology. Oral and Maxillofacial Surgery Clinics of North America. 31 (3), 513-518 (2019).
- Block, M. S., Emery, R. W., Lank, K., Ryan, J. Implant placement accuracy using dynamic navigation. International Journal of Oral & Maxillofacial Implants. 32 (1), 92-99 (2017).
- Panchal, N., Mahmood, L., Retana, A., Emery, R. Dynamic navigation for dental implant surgery. Oral and Maxillofacial Surgery Clinics of North America. 31 (4), 539-547 (2019).
- Emery, R. W., Merritt, S. A., Lank, K., Gibbs, J. D. Accuracy of dynamic navigation for dental implant placement-model-based evaluation. Journal of Oral Implantology. 42 (5), 399-405 (2016).
