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Il Set-Up Digitale in Ortodonzia
Introduzione
Certamente, l’applicazione delle tecnologie digitali in ortodonzia è relativamente recente, ma lo sviluppo del digitale ci immerge inesorabilmente in una nuova era della nostra pratica ortodontica.
Il flusso digitale è ormai parte integrante della nostra quotidianità nell'odontoiatria moderna.
Infatti, queste tecnologie digitali sono presenti a tutti i livelli, dall’acquisizione delle impronte ottiche tramite lo scanner intraorale, alla stampa 3D tramite stereolitografia, fino alla realizzazione di allineatori ortodontici su misura, passando per il set-up digitale.
Il set-up digitale è l’esempio perfetto dell’uso massimo dello strumento digitale, che porta a un totale raggiungimento della pratica dell’ortodonzia digitale.
Panoramica Storica
La storia ha avuto inizio alla fine degli anni '90, quando giovani ingegneri americani hanno sviluppato un software informatico che consente la virtualizzazione dei denti e della mascella e dei movimenti dentali individualizzati, permettendo la correzione di malocclusioni e malposizioni dentali grazie agli allineatori.
Questa è stata la nascita del set-up digitale come lo conosciamo oggi. Align Technology, con il suo sistema di allineatori Invisalign, è stata la prima azienda a realizzare dispositivi basati su un set-up digitale.
Definizione di Set-Up Digitale
In generale, un set-up è la visualizzazione di una possibile situazione post-terapeutica.
Un set-up digitale è la modellazione 3D attraverso un software che riproduce il movimento dei denti e delle gengive, consentendo la pre-visualizzazione delle diverse fasi del trattamento ortodontico fino al risultato finale.
Questo set-up animato informatizzato, realizzato grazie all’ausilio di uno scanner intraorale, costituisce la base principale per la realizzazione di trattamenti con allineatori, ovvero mascherine termoformate trasparenti per la correzione delle malposizioni dentali.
Il suo obiettivo principale è quello di scegliere la soluzione terapeutica più adatta alla situazione clinica per raggiungere l’allineamento dentale, riducendo al minimo la durata del trattamento.
Figura 1 / Set-up digitale
Realizzazione del Set-Up
A partire dalle impronte ottiche rilevate direttamente in bocca, dalle impronte scannerizzate o dai modelli digitalizzati, il software (es: ClinCheck di Invisalign, Approver di Spark) crea il modello virtuale finale in base alle direttive del professionista.
Figura 2 / Interfaccia del software CLINCHECK di Invisalign
Le unità dento-alveolari vengono separate individualmente e poi reintegrate nel modello di lavoro digitale.
Una volta riprodotti virtualmente l’asse, la posizione, i punti di contatto dei denti e la situazione gengivale, viene applicato il piano di trattamento e i movimenti vengono sequenziati in video dal software.
Nei trattamenti con allineatori invisibili, questa fase di sequenziamento dei movimenti, che consiste nella previsualizzazione della successione di ogni spostamento, deve ricevere un’attenzione particolare.
Il professionista riceve una simulazione iniziale del trattamento, sulla quale può apportare tutte le modifiche desiderate. Può pre-visualizzare ogni movimento singolarmente, ogni fase terapeutica o l’intero trattamento in modo globale.
Il software consente di raggruppare nella stessa fase i movimenti che si potenziano a vicenda e di posticipare quelli antagonisti a una fase successiva. È il caso dell’espansione trasversale e della linguoversione degli incisivi, che funzionano molto bene insieme e generano esattamente la stessa deformazione dell’allineatore.
È necessario anche monitorare la velocità con cui avvengono i movimenti dentali, poiché è possibile accelerare uno spostamento con l’ausilio di strumenti terapeutici (ad esempio, l’uso notturno di elastici o il loro utilizzo continuo durante tutta la giornata).
Il software permette di visualizzare con estrema precisione l’entità del movimento di ogni dente nei tre piani dello spazio, determinare la quantità di stripping amelo-dentale o riduzione prossimale quando necessaria. Il tutto con la possibilità di progettare più scenari terapeutici.
Il software offre la possibilità di richiedere diversi scenari di trattamento e ricevere più set-up per confrontarli e scegliere il piano di trattamento più adatto alla situazione clinica.
Ciò aiuterebbe il professionista a decidere se trattare il caso con o senza estrazione terapeutica, o se eseguire riduzioni interprossimali.
Una volta completato l’allineamento virtuale, il professionista decide il numero di fasi necessarie per la correzione finale. Infatti, gli spostamenti dentali devono avvenire in modo molto progressivo, con pochi gradi di rotazione o pochi decimi di millimetro tra ogni fase.
Ogni fase corrisponde a un modello virtuale sotto forma di file STL, generato dal sistema.
Ogni file digitale viene poi stampato con una stampante 3D per servire da supporto nella realizzazione delle mascherine termoformate personalizzate presso il laboratorio odontotecnico.
Set-up Tradizionale (Manuale) vs. Set-up Digitale
Tradizionalmente, era sufficiente che il tecnico di laboratorio tagliasse i denti dal modello in gesso e li riposizionasse nella cera in una posizione ottimale.
Figura 3 / Set-up tradizionale
Questa simulazione permette di valutare obiettivi terapeutici potenziali come la realizzazione di stripping (riduzione amelodentale interprossimale) o l’estrazione dentale terapeutica.
Kesling, nel 1956, ha utilizzato il set-up tradizionale per la rifinitura dei suoi trattamenti ortodontici e successivamente per la pianificazione e la diagnosi ortodontica.
Il set-up digitale si basa sugli stessi principi del set-up manuale. Tuttavia, la separazione dei denti avviene attraverso una procedura digitale altamente precisa, a differenza del taglio del modello standard, che porta alla perdita della struttura originale dei denti in gesso.
I denti del modello digitale vengono segmentati utilizzando tecniche di suddivisione virtuale. Prendendo come esempio il software di 3Shape, il processo di segmentazione inizia con il posizionamento di un punto mesiale e di un punto distale su ogni dente del modello virtuale. Questo marcatore può essere posizionato in modo semi-automatico, ma richiede comunque una validazione manuale da parte dell’utente.
Successivamente, il software traccia una linea di segmentazione lungo l’altezza gengivale, separando le corone dentali dalla parte gengivale e definendo i contatti interprossimali.
Nel set-up digitale, la forma dell’arcata viene definita in modo personalizzato tramite strumenti software, mentre nel set-up tradizionale si basa su una forma predefinita. Inoltre, il set-up digitale permette di visualizzare diversi tipi di bretelle per valutare quale sia più adatto al caso specifico.
Vantaggi del Set-Up Digitale
La realizzazione di un set-up digitale è molto meno dispendiosa in termini di tempo rispetto al set-up manuale.
Il set-up digitale viene realizzato su uno schermo, risultando quindi molto più flessibile rispetto a un set-up tradizionale in gesso.
Un altro vantaggio dell’ortodonzia digitale consiste nel fatto che le modifiche sul modello digitale possono essere ripetute infinite volte. Ogni modifica può essere salvata, a differenza del set-up manuale, in cui ogni modifica è irreversibile.
La segmentazione virtuale dei denti permette di ottenere una precisione superiore rispetto al taglio dei denti in gesso. Nel set-up digitale, la forma dell’arcata è definita in modo individualizzato per ogni caso clinico, a differenza del set-up standard realizzato in laboratorio.
Il set-up digitale può essere facilmente archiviato e consente di eliminare la necessità di modelli in gesso, risolvendo i problemi di stoccaggio.
I movimenti dentali realizzati con il set-up digitale sono estremamente precisi e vengono valutati facilmente grazie alla sovrapposizione dei denti con un codice colore differenziato, che consente di confrontare la posizione iniziale e finale.
I software più avanzati offrono anche la possibilità di sovrapporre il set-up digitale e la radiografia digitale, combinando i modelli virtuali in formato STL con i file DICOM (Digital Imaging and Communication in Medicine) provenienti dal CBCT (Cone Beam Computed Tomography).
Ad esempio, con il sistema Insignia® di Ormco, l’integrazione tra l’impronta ottica e l’acquisizione Cone Beam consente di valutare il parallelismo delle radici, lo spessore osseo e il canale alveolare, permettendo di tenere conto sia delle corone che delle radici dentali nei movimenti ortodontici pianificati.
Anche i trattamenti ortodontici multibrackets con attacchi vestibolari hanno beneficiato di questi progressi digitali. Oggi, la loro progettazione può essere completamente personalizzata, includendo informazioni specifiche nella base dell’attacco ortodontico e fili ortodontici realizzati su misura.
I continui progressi nelle tecnologie digitali hanno migliorato il sistema sin dalla sua creazione, aumentando la sua prevedibilità e l’efficacia terapeutica.
Oggi è possibile quantificare con precisione l’ampiezza dei movimenti pianificati e, grazie all’uso del Big Data, che raccoglie e analizza criticamente i movimenti ottenuti o non ottenuti con gli allineatori, è possibile individuare meglio i limiti del trattamento, riconoscendo i movimenti difficili o impossibili da ottenere.
Questa elaborazione digitale dei dati consente di migliorare il sistema, ad esempio ottimizzando i grip sugli allineatori e ampliando il campo di applicazione della tecnologia.
Ciò rappresenta un aiuto prezioso per il professionista, poiché consente di anticipare la necessità di diversi accessori per ottenere i movimenti desiderati, come la scelta di grip ausiliari sui denti, l’uso di elastici intermascellari, mini-viti o attacchi ortodontici combinati. Permette inoltre di prevedere le fasi che potrebbero richiedere un trattamento ortodontico combinato con tecniche tradizionali.
Figura 4 / Esempio di accessori di supporto ai movimenti: i grip dentali
Grazie alla tecnologia digitale, il professionista ha un controllo sempre maggiore sui trattamenti che pianifica. Può creare, visualizzare e modificare diversi set-up senza costi aggiuntivi. L’intero processo, dalla diagnosi alla progettazione del set-up e alla produzione degli allineatori, può essere realizzato in parte o totalmente all’interno dello studio.
Il professionista non dipende più esclusivamente dal set-up creato dal tecnico di laboratorio e la comunicazione con quest’ultimo è molto più fluida ed efficace. Il set-up digitale facilita anche la comunicazione tra l’ortodontista e il paziente. Il paziente può facilmente previsualizzare il suo trattamento ortodontico con il professionista, così come il risultato finale, fino al raggiungimento dell’allineamento dentale.
Questo aspetto è particolarmente utile nei casi in cui sia necessaria un’estrazione dentale. Il set-up serve da supporto per spiegare al paziente le ragioni di questa scelta e aiutarlo ad accettare meglio il trattamento.
Inoltre, grazie a questi strumenti digitali di pianificazione ortodontica, è possibile confrontare virtualmente i movimenti previsti in un determinato momento con la situazione ortodontica reale, consentendo un controllo più oggettivo dei progressi del paziente, simile a un sistema di monitoraggio digitale.
I Limiti del Digitale in Ortodonzia
Bisogna ammettere che i set-up digitali sono solo strumenti virtuali e quindi non integrano la totalità degli elementi ambientali da considerare nell'elaborazione del piano di trattamento globale, come l'ancoraggio dentale (determinato dal rapporto corona clinica/radice clinica e dal tipo facciale), il rapporto tra le arcate mascellari nei piani sagittale e frontale, la linea del sorriso e l'occlusione labiale.
Il set-up serve come strumento per mostrare al paziente le fasi del suo trattamento. Tuttavia, è importante spiegargli che i denti non si muovono esattamente come su uno schermo di computer, poiché fanno parte di un'entità biologica.
Anche una rilevazione precisa dei movimenti ortodontici più o meno prevedibili non esclude il rispetto di alcuni principi biologici e biomeccanici che regolano gli spostamenti dentali a livello alveolare e muscolo-scheletrico.
Ad esempio, un'espansione eccessiva o una compressione non controllata possono portare a risultati inadeguati o instabili, fino a causare complicazioni parodontali come recessioni gengivali, deiscenze o mobilità dentale.
La prefabbricazione di dispositivi ortodontici a partire da set-up digitali, come l’apparecchio ortodontico e gli allineatori trasparenti, può rendere più complessa la capacità di reazione del clinico di fronte a situazioni cliniche impreviste.
Conclusione
Gli strumenti digitali di pianificazione del trattamento ortodontico rappresentano tecnologie avanzate che permettono al professionista di visualizzare diversi set-up, sovrapporre i movimenti e combinare impronte digitali con immagini radiologiche. Consentono inoltre di visualizzare il morphing delle serie di allineatori.
La prevedibilità è un grande vantaggio del set-up digitale, poiché permette un'analisi estremamente precisa dei movimenti dentali. Tuttavia, il riposizionamento dei denti attraverso l’utilizzo di un apparecchio ortodontico e le correzioni ortodontiche devono avvenire tenendo conto di un sistema scheletrico e muscolare molto più complesso rispetto a un modello digitale visualizzabile su uno schermo.
Per questo motivo, è fondamentale che il set-up venga realizzato da un professionista formato nell'uso di questi strumenti e tecnologie digitali, poiché solo lui è in grado di determinare se i movimenti virtuali imposti ai denti dal software saranno effettivamente realizzabili in bocca, tenendo conto delle condizioni parodontali, occlusali e del dispositivo utilizzato.
Questi strumenti ortodontici digitali continuano a evolversi giorno dopo giorno, con una crescente integrazione del Big Data e l'ingresso dell'Intelligenza Artificiale nel mondo dell’odontoiatria