Метод распломбировывания корневых каналов на основе компьютерного моделирования

Несмотря на успехи мировой стоматологии, кариес зубов и его осложнения встречаются очень часто [3, 8]. Эндодонтическое лечение зубов, особенно повторное, - сложная микрохирургическая операция, для выполнения которой требуется применение большого числа инструментов, аппаратов, приспособлений, а также высокая профессиональная квалификации исполнителя. Поэтому до сих пор нередки ситуации, когда стоматолог допускает ошибки в процессе эндодонтического лечения зубов. Кроме того, даже качественное эндодонтическое лечение в силу анатомических и морфологических особенностей строения корневых каналов зубов не гарантирует долговременного и абсолютно положительного результата [6, 7, 9, 11, 13, 15, 18]. Поэтому повторное эндодонтическое лечение заболеваний пульпы и периодонта зубов остается весьма актуальной проблемой.

Для ее решения постоянно усовершенствуют методы лечения, эндодонтический инструментарий, создают новые аппараты и препараты. На сегодня наиболее эффективно использование при эндодонтическом лечении оптического стоматологического микроскопа, позволяющего увеличивать изображение поверхности рабочего поля стоматолога в несколько раз, контролировать процесс механического удаления пломбировочного материала из корневого канала зуба и обеспечивать профилактику осложнений [13, 14, 18, 21, 22, 24]. Однако этот метод не лишен серьезных недостатков. Для работы со стоматологическим микроскопом стоматолог должен пройти специальное обучение, так как данный прибор является сложным техническим устройством. Кроме того, высокая стоимость стоматологического микроскопа пока не дает возможности широко его применять, причем удаление пломбировочного материала из корневого канала зуба даже под большим увеличением может привести к перфорации корня [6, 16, 18]. Если же распломбировывание корневого канала зуба проводится в обычных условиях стоматологического приема и без применения специального оборудования, риск возникновения подобных осложнений увеличивается многократно [2, 4, 7, 13, 14, 18].

Материал и методы

В исследовании использовались удаленные постоянные, полностью сформированные зубы, а также скелетированная нижняя челюсть (НЧ) человека с зубами. Они не имели очагов кариозного поражения, ранее не подвергались лечению по поводу кариеса или его осложнений.

В целях исследования в 5 премолярах и 5 резцах верхней челюсти и НЧ были раскрыты коронковые полости, сформированы эндодонтические доступы, инструментально обработаны устья и корневые каналы зубов согласно общепринятым стандартным методам. Затем 5 корневых каналов запломбировали с помощью компакции в них разогретой гуттаперчи с силером и 5 быстротвердеющими цементами. Пломбирование корневых каналов зубов было для имитации некачественного эндодонтического лечения преднамеренно неполным на 1/2-2/3 их анатомической длины.

Для оценки глубины пломбирования и особенностей строения корневых каналов исследуемых зубов использовали данные конусно-лучевой компьютерной томографии (КТ) на аппарате New Tom 3G («QR srl», Италия). Характеристики томографа отвечали следующим требованиям: диаметр детектора (дюймы) - 12′′; поле зрения детектора (максимальное поле охвата, мм) - 200; размеры пикселя (мм) - 0,22; поле зрения реконструкции (мм) - 215 и 184 (соответственно укрупненный и уменьшенный пиксель); диаметр реконструкции - 215 и 184; размеры пикселя в аксиальных срезах (мм) - 0,42 и 0,36; толщина среза реконструкции (мм) 0,2-5; шум (%) - 2,6; время сканирования - 36 с.

Рентгеновский генератор компьютерного томографа работал в следующем режиме: максимальное напряжение - 110 кВ; частота - 150 кГц; максимальная сила тока - 15 мА; программа уменьшения лучевой нагрузки подбиралась автоматически в зависимости от размера исследуемого объекта.

Для проведения адекватного сравнения данных на стадии планирования, как и для построения точной виртуальной модели, конусно-лучевая компьютерная томография проводилась с толщиной среза (slice) 0,5-1 мм. Полученные данные были конвертированы и сохранены на цифровом носителе в формате DICOM для дальнейшей обработки.

Для проведения конусно-лучевой КТ (КЛКТ) удаленные зубы были загипсованы в специальные кюветы до уровня их коронковой части. Скелетированная челюсть с зубами использовалась для этой же цели без какой-либо дополнительной фиксации.

Для получения цифровых данных об особенностях строения коронковой части зубов после создания в них эндодонтического доступа были изготовлены их гипсовые модели, которые в дальнейшем подверглись поверхностному лазерному сканированию. Использовали сканнер 3SHAPE D900 («3М», США). Его параметры: число камер - 4; технология регистратора - голубой светодиод; погрешность - 15 мк (точность определена с помощью калиброванного стандарта); сканирование текстур - цветные текстуры; время сканирования - 15-85 с; сканирование по DentalSystem Premium. Полученные данные были сохранены на цифровом носителе в формате *.stl для дальнейшего планирования или математической обработки.

Коронковые части зубов в скелетированной НЧ подвергали поверхностному сканированию после создания эндодонтического доступа и пломбирования корневых каналов, что позволило имитировать проведение этой процедуры в клинических условиях с помощью внутриротового сканера.

Для изготовления моделей эндодонтического шаблона использовали метод стереолитографии. Печать шаблонов была осуществлена методом лазерной стереолитографии на установке ЛС-250 («ИПЛИТ», РФ), обладающей точностью печати 0,1 мм и шероховатостью 20 мкм. Для данной цели был использован также 3D принтер фирмы «Objet-Eden500V» («Stratasys», США), обладающий следующими параметрами точности:

- разрешение по осям X,Y - 600 dpi, z - 1600 dpi;

- толщина слоя в режиме HQ - 16 мкм;

- относительная точность при печати прототипа 50 мм по одной из осей - 20-85 мкм.

Компьютерное моделирование трехмерных эндодонтических шаблонов проводилось с помощью программного обеспечения 3ds MAX 2009 («Autodesk», США). Для обработки цифровых данных КЛКТ и поверхностного сканирования зубов (гипсовых моделей) использовали специализированное программное обеспечение Amira 4.1.2 («Visualization Sciences Group», «Mercury Computer Systems», США).

Для проведения эндодонтических манипуляций применяли: эндодонтический мотор X Smart («Dentsply», США), аппарат для пломбирования корневых каналов Beefill 2 in1 («Dentsply», США), машинные эндодонтические никель-титановые инструменты типов «ProTaper» и «Profile №25», ручные эндодонтические инструменты, 2% раствор гипохлорида натрия, гуттаперчивые штифты повышенной конусности, силер АН плюс, цемент Fuji 1.

Для проведения необходимых исследований удаленные зубы с неполностью запломбированными корневыми каналами были загипсованы в специальные кюветы до уровня коронок, после чего с данных конструкций с помощью слепочной массы были получены оттиски, переведенные в гипсовые модели, точно копирующие коронковые части зубов. Затем была выполнена КЛКТ удаленных зубов, а также скелетированной НЧ с зубами, эндодонтически подготовленными к исследованию таким же образом. Полученные данные обрабатывали с помощью компьютерных просмотровых рентгенологических специализированных программ и изучали полученное рентгеновское изображение зубов и челюсти в различных проекциях для обнаружения и оценки недопломбированных корневых каналов (рис. 1).

Рис. 1. Томографическое изображение премоляра НЧ в вертикальной проекции; требуется повторное эндодонтическое лечение в связи с неадекватной глубиной пломбирования корневого канала.

Для виртуального моделирования эндодонтического шаблона были получены данные, характеризующие параметры и глубину пломбирования корневых каналов зубов, намеченных для повторного эндодонтического лечения. С помощью стоматологического сканера 3SHAPE D900 («3М», США) получали цифровое изображение поверхностей коронок зубов, в том числе созданного в них эндодонтического доступа. Затем, используя компьютерную программу Amira 4.1.2 («Visualization Sciences Group», «Mercury Computer Systems», США), осуществляли совмещение изображений зубов, полученных с помощью КЛКТ и сканирования (рис. 2, см. на цв. вклейке).

Рис. 2. Совмещение КЛКТ-изображения и изображения, полученного при поверхностном сканировании премоляра; виртуальное позиционирование направляющего модуля эндодонтического шаблона, определяющего направление и глубину распломбировывания корневого канала зуба.

Далее, используя компьютерную программу 3ds MAX 2009 («Autodesk», США), виртуально моделировали трехмерные индивидуальные шаблоны, которые должны были плотно обхватывать коронку зуба, предназначенного для повторного эндодонтического лечения. В них было смоделировано сквозное отверстие, направление которого строго совпадало с центральной осью корневого канала, который требовалось распломбировать (рис. 3, см. на цв. вклейке).

Рис. 3. Смоделированный эндодонтический шаблон, состоящий из базиса и направляющего элемента; базис обеспечивает надежную фиксацию шаблона на коронковой части зубов, направляющий элемент определяет направление движения эндодонтического инструмента и глубину его погружения в корневой канал зуба.

Отверстие в шаблонах имело размеры, позволяющие использовать никель-титановый инструмент типа Профайл №25. Последний применяли для прохождения запломбированного участка корневого канала до глубины, соответствующей его нижней границе. Смоделированный в шаблоне ограничитель не позволял инструменту проникать в корневой канал глубже, так как отверстие шаблона было уݩже его хвостовика (рис. 4, см. на цв. вклейке).

Рис. 4. Форма эндодонтического шаблона, воспроизведенного с помощью 3D-принтера.

Затем компьютерное изображение 10 эндодонтических шаблонов методом быстрого прототипирования с помощью 3D-принтера переводили в изделия из сверхпрочной пластмассы.

Результаты и обсуждение

В лабораторных условиях пластмассовые шаблоны помещали на коронковые части зубов, которые требовалось распломбировать, и закрепляли с помощью адгезивной системы световой полимеризации. В отверстия шаблонов до соприкосновения с устьями корневых каналов вводили никель-титановый эндодонтический инструмент типа Профайл №25 (рис. 5, см. на цв. вклейке)

Рис. 5. Никель-титановый эндодонтический инструмент, введенный в устьевую часть корневого канала премоляра, который требуется распломбировать.

, после чего уже в работающем состоянии инструмент продвигали через пломбировочный материал в глубину корня зуба. По мере прохождения корневого канала эндодонтический инструмент достигал ограничителя шаблона и дальше в пломбировочный материал не проникал, что свидетельствовало о достижении необходимой глубины распломбировывания (рис. 6, см. на цв. вклейке).

Рис. 6. Расположение никель-титанового эндодонтического инструмента в шаблоне после распломбирования корневого канала премоляра.

Таким образом длина ограничителя шаблона регулировала глубину погружения инструмента в корневой канал зуба. Оптимальным считалось введение инструмента глубже уровня пломбировочного материала на 2-3 мм, что создавало возможность для последующего беспрепятственного введения других эндодонтических инструментов на всю рабочую длину. После удаления шаблонов с помощью ручных эндодонтических инструментов проводился поиск основного пространства корневого канала зуба, свободного от пломбировочного материала. Дальнейшая инструментальная обработка и пломбирование корневого канала зуба осуществлялись традиционным методом.

Все 10 корневых каналов зубов были успешно распломбированы предложенным методом. Контроль за качеством распломбировывания корневых каналов зубов осуществлялся с помощью рентгенологического исследования (скелетированная челюсть) и визуального наблюдения (удаленные зубы). Корневой канал считался успешно распломбированным, если эндодонтический инструмент визуально определялся за верхушкой зуба в проекции апикального отверстия после его удаления из гипсовой модели.

Преимущества предлагаемого метода: значительно меньшая себестоимость выполняемых работ, чем при использовании стоматологического микроскопа; распломбировывание корневого канала происходит в короткие сроки и без риска перфорирования его стенок, что обеспечивается компьютерным моделированием и программированием; пациент находится в клинике недолго; нет необходимости в специальном обучении врача-стоматолога, так как вне клинических этапов предлагаемый метод реализуется рентгенологами и компьютерными программистами. Недостатком метода может быть признана необходимость нескольких визитов пациента.