В настоящий момент использование цифровых возможностей на этапах диагностики и планирования лечения не является новшеством, а скорее рассматривается как уже достаточно аргументированный подход к реабилитации стоматологических пациентов [1].

Оцифровка стоматологических записей, компьютерные методы визуализации и виртуальное планирование лечения революционизировали клиническую практику [2, 3]. Постепенно и последовательно цифровизация была Принята к печати на трех основных этапах стандартного рабочего процесса врача: на этапе сбора анамнеза (данные о пациенте оцифровываются и хранятся в электронном виде); на этапе планирования (использование компьютерного моделирования с последующей визуализацией манипуляций и итогов лечения); на этапе лечения (физическое воспроизведение цифровых моделей зубных протезов с использованием технологий компьютерного фрезерования или 3D-печати) [4].

Программное обеспечение позволяет с высокой точностью создавать индивидуальные ортопедические конструкции, добиваясь таким образом наилучших функциональных показателей, что улучшает результаты эстетических реставраций [5, 6]. Предварительное компьютерное планирование дает возможность не только найти оптимальный путь реставрации, но и максимально приблизить ее эстетический результат к ожиданиям пациента [7]. Такие технологии помогают точно воспроизводить цифровые макеты зубных протезов, характеристики которых отработаны и утверждены врачом-стоматологом совместно с пациентом на этапе цифрового планирования [8].

Помимо компьютерных программ моделирования зубных протезов появляются новые компьютерные технологии, в том числе работающие по принципу искусственного интеллекта (нейронных сетей), позволяющие как диагностировать стоматологические патологии, так и схематично визуализировать их для понимания пациентом [9].

Повышение эффективности ортопедической реабилитации путем разработки цифрового протокола комплексного стоматологического лечения с использованием современных высокоточных компьютерных технологий является актуальной задачей современной стоматологии и целью настоящего исследования.

Материал и методы

В результате проведенного анализа современных цифровых технологий, используемых на этапах комплексного планирования стоматологического лечения, нами была предложена следующая методология создания комплекса цифрового планирования стоматологического лечения пациента:

1. Методология планирования этапа санации рта.

2. Методика 2D-виртуального планирования зубных рядов в зоне улыбки.

3. Методика 3D-виртуального планирования (макетирования) зубов в эстетически значимой зоне.

4. Методика компьютерного изготовления протезов-прототипов, согласно 3D-виртуальному функционально-эстетическому макету.

При планировании этапа санации рта в рамках комплексного лечения стоматологического пациента первоочередным мы считаем последовательное выполнение в полном объеме стоматологических диагностических мероприятий, в том числе с использованием современных цифровых методик.

Пациентам, у которых при осмотре были выявлены зубы, ранее леченные эндодонтически, или дефекты зубных рядов, с целью планирования дентальной имплантации проводили конусно-лучевую компьютерную томографию головы. Для детального анализа компьютерной томографии использовалась технология, работающая по принципу искусственного интеллекта Diagnocat, эффективность которой была определена в ранее проведенных исследованиях [9].

С целью мотивации к последующему комплексному лечению и для ознакомления пациента в доступной форме с клинической картиной в комплекс цифрового планирования стоматологического лечения мы включили дополнительно этап 2D-визуализации.

Данный процесс мы разделили на 2 подэтапа — 2D-визуализация имеющихся стоматологических проблем, требующих санации, и 2D-планирование виртуального образа улыбки (зубных рядов в зоне улыбки). Для выполнения этих подэтапов мы включили в комплекс цифрового планирования дентальную фотографию и специально разработанную нами программу для выбора самим пациентом желаемого образа улыбки в режиме 2D.

Создание виртуального 2D-образа улыбки на начальных этапах исследования проводили по технологии Digital Smile Design (DSD, Бразилия). Полученный 2D-дизайн улыбки использовали на первичной консультации для мотивации пациента на комплексное стоматологическое лечение. Процедура подбора макета зубных рядов в зоне улыбки совместно с пациентом в условиях клиники достаточно длительна и утомительна. Важно также отметить, что для интеграции полученных изображений в компьютерную программу DSD и построения адекватной модели зубного ряда в процессе съемки пациенту следует соблюдать ряд условий, что зачастую приводит к усталости пациента, снижению внимательности. В итоге пациент испытывает большие сложности с правильным выбором дизайна зубов, наиболее точно соответствующего его эстетическим требованиям, из-за чего в дальнейшем приходилось переделывать готовый прототип зубного протеза, а пациент оставался неудовлетворенным результатом лечения.

Анализ указанных проблем побудил нас разработать специальное приложение виртуального планирования улыбки для тактильных цифровых устройств с возможностью его самостоятельного использования пациентом — iSmileStudio.

3D-визуализация в стоматологии включает в себя объединенные объемные изображения, характеризующие анатомические особенности пациента, а именно данные компьютерной томографии, сканы лица, зубов и зубных рядов.

Для сканирования лица мы использовали программу Bellus3D FaceApp (Bellus3D, США), которая по своим производственным характеристикам не уступает стационарным лицевым сканерам. Приложение Face App Pro может быть интегрировано с ведущими стоматологическими программами по моделированию, такими как Dental System, Exocad, Avantis 3D и др.

Для сканирования зубных рядов использовали внутриротовые сканеры: CEREC Omnicam (Dentsply Sirona, Германия) и 3Shape Trios (3Shape, Дания). Получали виртуальные оттиски верхнего и нижнего зубных рядов, а также регистрировали смыкания зубных рядов в привычной окклюзии пациента.

Полученные двухмерные и трехмерные данные о стоматологическом статусе пациента позволяют перейти к созданию 3D-сцены, являющейся основополагающим этапом комплексного цифрового планирования стоматологического лечения. [5].

Завершающим этапом предложенного протокола комплексного цифрового планирования стоматологического лечения пациентов является изготовление протезов-прототипов будущих функционально-эстетических реставраций.

Протезы-прототипы с применением 3D-принтера могут изготавливаться прямым и непрямым способами. Непрямой способ является более затратным и требует использования оттискной массы, прямой — более простой и комфортный для пациента. Полученное изображение конвертировали в печатный модуль стоматологического 3D-принтера, затем изготавливали полимерные виниры-прототипы методом 3D-печати. Совпадение размера и формы зубов и зубных рядов оценивали путем сопоставления STL-файлов, используемых для создания макета с результатами сканирования изготовленных полимерных протезов-прототипов в программе Avantis 3D, Россия.

Результаты и обсуждение

В результате изучения функциональных возможностей, ранее перечисленных цифровых диагностических и лечебных технологий, нами был предложен следующий комплекс цифрового планирования стоматологического лечения:

1. Планирование этапа санации рта: привлечение в качестве инструмента интерпретации данных компьютерной томографии программы на основе искусственного интеллекта.

2. 2D-виртуальное планирование зубных рядов в зоне улыбки: дентальная фотография и программа цифрового двухмерного планирования улыбки.

3. 3D-виртуальное планирование (макетирование) зубов в эстетически значимой зоне: компьютерная томография головы пациента с визуализацией анатомических элементов ВНЧС; сканирование зубных рядов, с применением сканера, обладающего функцией определения цвета зубов и скрытых кариозных полостей; сканирование лица мобильным тактильным компьютерным устройством, планирование ортопедического лечения с возможной интеграцией алгоритма коррекции окклюзионной поверхности методом математического моделирования при необходимости.

4. Компьютерное изготовление протезов-прототипов согласно 3D-виртуальному функционально-эстетическому макету: изготовление функционально-эстетических прототипов зубных протезов аддитивным методом 3D-печати.

Разработанные протокол цифрового комплексного планирования стоматологического лечения продемонстрирован в следующем клиническом случае.

Клинический пример применения разработанного протокола комплексного планирования стоматологического лечения

В клинику обратилась пациентка С. 22 лет с жалобами на эстетический дефект улыбки.

Планирование этапа санации рта

Консультация терапевта включала в себя опрос пациента, сбор анамнеза, осмотр и обобщение полученных в рамках диагностических мероприятий данных, заполнение зубной формулы, составление плана лечения. Так как в результате опроса и осмотра у пациентки было выявлено первичное отсутствие 12 и 22 зубов, с целью выявления ретенированных зубов была проведена компьютерная томография.

Объективно:

Конфигурация лица не изменена, кожные покровы без видимых изменений, подподбородочный, поднижнечелюстные, передние шейные лимфатические узлы безболезнены, не пальпируются.

Жевательные мышцы при пальпации безболезненны, симметричны, без уплотнений.

Височно-нижнечелюстные суставы при пальпации безболезненные. Открывание рта свободное в полном объеме (4,5 см), не затруднено.

Слизистая полости рта бледно-розового цвета, умеренно увлажнена.

Прикус: Соотношение моляров по 1 классу, первичная адентия боковых резцов, мезиальное смещение боковой группы зубов на верхней челюсти.

Зубная формула пациентки схематично представлена на рис. 1.

Рис. 1. Зубная формула пациентки С.

Диагноз:

К00.00 Частичная адентия.

К07.01 Нижняя макрогнатия.

К02.1 Кариес дентина зуба 4.6.

Пациентке было предложено два плана лечения: с ортодонтическим лечением и без него. От ортодонтического лечения пациентка отказалась.

С пациенткой С. был согласован следующий план лечения:

1. Комплексное цифровое планирование стоматологического лечения.

2. Профессиональная гигиена полости рта.

3. Лечение кариеса зуба 4.6.

4. Ортопедическое лечение: протезирование передней группы зубов верхней челюсти для восполнения эстетического дефекта.

2D-виртуальное планирование зубных рядов в зоне улыбки

Пациентке в соответствии с утвержденным протоколом были сделаны портретные и внутриротовые фотографии.

Портретные фотографии включали проекции: фас — зубы сомкнуты, фас — естественная улыбка, поворот головы в ³/₄ губы сомкнуты, профиль — губы сомкнуты, профиль естественная улыбка, поворот головы в ³/₄ естественная улыбка (рис. 2).

Рис. 2. Портретные фотографии пациентки С.

Внутриротовые фотографии включали проекции: фронтальную фотографию зубов в привычной окклюзии; фронтальную фотографию зубов с приоткрытым ртом, для контроля девиации нижней челюсти; смыкание зубных рядов в боковой проекции справа и слева; фотографии верхнего и нижнего зубных рядов (рис. 3).

Рис. 3. Внутриротовые фотографии пациентки С.

Пациент самостоятельно после нашего инструктажа в вестибюле клиники на тактильном электронном устройстве моделирует прототип будущей улыбки (рис. 4), принимает решение о форме, размере и положении зубов, через функцию экспортирования файла утвержденный макет пересылается на электронную почту. Далее мы, ориентируясь на эстетические предпочтения пациента, выбирали форму и размер зубов на следующем этапе.

Рис. 4. Изображение экрана тактильного устройства программы для самостоятельного планирования прототипа будущей улыбки.

3D-виртуальное планирование (макетирование) зубов в эстетически значимой зоне

Провели сканирование зубных рядов пациентки С. интраоральным сканером и сканирование лица (рис. 5).

Рис. 5. Объемное изображение лица пациентки С., полученное в результате сканирования.

Результатом комплексного цифрового планирования стоматологического лечения является изготовление виртуальной модели (mock-up), которую мы использовали для согласования формы и размера зубов будущих зубных протезов с пациенткой.

Вся информация о пациентке в виде трехмерных изображений была использована для последующего виртуального прототипирования будущих зубных протезов (рис. 6).

Рис. 6. Совмещение виртуального макета зубного ряда с лицом пациента для оценки эстетических параметров улыбки.

Компьютерное изготовление протезов-прототипов

Полученное изображение моделей челюстей с виртуальными зубными рядами передавали в печатный модуль стоматологического 3D-принтера, изготавливали макеты будущих реставраций аддитивной технологией методом 3D-печати (рис. 7).

Рис. 7. Модель челюстей пациента после виртуального моделирования формы и положения передних зубов верхней челюсти.

Макеты зубных рядов изготавливали непрямым способом из бис-акриловой пластмассы, для чего с напечатанных моделей были получены силиконовые ключи (рис. 8).

Рис. 8. Полимерные протезы-прототипы будущих реставраций фиксированы в полости рта пациента.

В результате комплексного цифрового планирования пациентка осталась удовлетворенной полным совпадением планируемых результатов с результатами реального прототипирования (рис. 9).

Рис. 9. Фотография пациентки С. на этапах комплексного цифрового планирования.

Слева — самостоятельное планирование улыбки; центр — планирование ортопедического лечения в программе Avantis 3D; справа — прототипы будущих реставраций фиксированы в полости рта пациента.

Выводы

1. Комплекс цифрового планирования стоматологического лечения должен включать этапы: планирование санационного этапа; 2D-виртуальное планирование зубных рядов в зоне улыбки; 3D-виртуальное планирование (макетирование) зубов в эстетически значимой зоне; компьютерное изготовление протезов-прототипов, согласно 3D-виртуальному функционально-эстетическому макету.

2. На мотивационном этапе комплексного цифрового планирования стоматологического лечения рекомендуем применять наряду с оптимальным протоколом портретной и внутриротовой дентальной фотографии разработанный способ и компьютерную программу 2D-создания виртуального образа улыбки с возможностью дистанционной работы врача-стоматолога с пациентом при выборе размера, формы и положения зубов в эстетически значимой зоне.

Заключение

Считаем целесообразным рекомендовать для повышения эффективности работы стоматологической клиники широко использовать разработанный комплекс цифрового планирования стоматологического лечения пациента, который позволяет без использования инвазивных методов стоматологического вмешательства предоставить пациенту визуализацию изображения об ожидаемых результатах реабилитации, что повышает мотивацию пациентов к оптимальному объему стоматологических диагностических и лечебных процедур, улучшает клинический эффект лечения благодаря точности совпадения виртуального образа улыбки с результатами реального прототипирования при использовании CAD/CAM-технологий.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

The authors declare no conflicts of interest.