В случае полного отсутствия зубов, когда сканируемая область представлена слизистой рта, покрывающей сильно атрофированный альвеолярный гребень, такая среда неблагоприятно влияет на сведение серии снимков в единый массив информации, достаточный для построения цифровой модели [1]. При использовании интраорального сканера происходит съемка небольшой области, которая «сшивается» в 3D-модель путем последовательного соединения снимков между собой программным обеспечением [2]. Рабочая часть сканера, которая находится непосредственно в полости рта, обладает внушительными габаритами, и стоматологу при последовательном продвижении по области захвата необходимо поворачивать сканер для полного охвата сканируемой челюсти. Вследствие сочетания этих факторов подвижная слизистая оболочка (тяжи, переходная складка, уздечки) меняет свое положение в пространстве, и сканер не может сопоставить кадр с предыдущим, что ведет к наложению кадра/потере трекинга/ошибке сшивания. Поэтому самым распространенным методом на момент публикации работы с CAD/CAM-системами является получение оттисков с последующим изготовлением гипсовой модели и ее сканированием в лабораторном сканере. Благодаря своей матовой пористой текстуре и принципам работы настольного сканера (малое количество снимков, хорошая освещенность сканируемой поверхности, отсутствие непроизвольных движений сканера, наличие дополнительных технологий захвата), перенос физической модели в цифровое пространство получается точным, хотя и обременяется дополнительными этапами, прямо влияющими на время и логистику физических объектов [3].

В качестве альтернативы интраоральному сканированию в случае полного отсутствия зубов может применяться фотограмметрия. Этот метод также является оптическим, но в основе получения данных о пространственной ориентации, габаритах и осях объектов используется меньшее количество снимков на большем фокусном расстоянии [4]. Стоит отметить, что для применения этого метода в клинической практике необходимы покупка отдельного аппарата и комплекта скан-маркеров, а также обучение оператора для получения сканов. Для большинства лечебных учреждений и частных клиник такая инвестиция с применением в столь специфичных клинических ситуациях может быть обременительна и крайне невыгодна с точки зрения окупаемости потому, что эта система узкоспециализирована и не может применятся на повседневном приеме стоматолога-ортопеда.

Цель обзора научных публикаций — анализ методики и сравнение полученных результатов для оценки возможности повышения качества точности сканирования беззубых челюстей с установленными дентальными имплантатами путем оптимизации методики и средств с помощью интраорального сканера.

В силу того что использование цифровой рабочей среды является достаточно новым направлением в стоматологии, исследования в данной области отличаются от конвенциональных своей гетерогенностью (отсутствием регламентированного единого протокола исследования и различием методов сравнения, критериев оценивания результатов), отсутствием единой номенклатуры и использованием разного оборудования для проведения исследования. Стоит отметить, что большинство исследований проведено в условиях in vitro, в рамках темы статьи это ограничивает достоверность полученных результатов.

При поиске по ключевым словам в выбранный период 10 лет (2015—2025 гг.), отобраны 23 статьи, которые обладают схожими между собой методами исследования.

После анализа публикаций было выделено 3 основных метода повышения точности интраорального сканирования в случае полного отсутствия зубов:

— шинирование скан-маркеров — физическое объединение тел скан-маркеров или модификация формы цилиндрических скан-маркеров в виде телескопических отростков, оптически уменьшающие открытые пространства между ними [5—16];

— дополнительные геометрические ориентиры на протезном ложе — метод, в котором представлены стандартные скан-маркеры, и на слизистой зафиксирован контрастный текстурированный паттерн [15—24];

— дополнительные сканируемые устройства — принципиально новый компонент в области сканирования, добавляющий геометрические оптически стабильные ориентиры в зону сканирования, не контактируя с протезным ложе [12, 19, 25—27].

Шинирование скан-маркеров

В публикации R. Huang и соавт. (2020) [16] использовались CAD/CAM-скан-маркеры без выступающей части, так и с выступающей частью (рис. 1). Это первое исследование, в котором был представлен и оценен скан-маркер с жестким, выступающим за пределы тела цилиндра элементом для «оптического сближения» (шинирования) скан-маркеров. Такой дизайн тела скан-маркера был разработан для обеспечения более характерных, стабильных опорных точек в беззубом пространстве между установленными имплантатами по сравнению с большинством имеющихся в продаже цилиндрических скан-маркеров, что может облегчить процедуры распознавания и сшивания. Наибольшую точность показали обычные оттиски открытой ложкой, затем цифровые оттиски, сделанные с помощью нового дизайна скан-маркеров с внешним отростком. Цифровые оттиски с использованием оригинальных скан-маркеров и изготовленных в рамках исследования без выступающего элемента показали относительно низкую точность. В выводах было заявлено, что дополнительные элементы, выступающие за пределы цилиндрического тела скан-маркера, действительно уменьшают затрачиваемое время сканирования, улучшают точность относительно обычных скан-маркеров, предназначенных для изготовления одиночных конструкций с опорой на дентальные имплантаты, но значительно уступают традиционному силиконовому оттиску в точности передачи позиций дентальных имплантатов [16].

Рис. 1. Используемые в исследовании варианты модификации скан-маркеров.

а — стандартные цилиндрические скан-маркеры; б — скан-маркеры с модифицированной цилиндрической поверхностью; в — модифицированные скан-маркеры с выступающими элементами.

В публикации R. Mizumoto и соавт. (2020) [15] в тестовых группах сравнивались дизайны скан-маркеров от разных производителей. Также в исследовании, помимо влияния формы скан-маркера на точность скана, исследовались методы улучшения сканирования на беззубой челюсти, такие, как соединение скан-маркеров дентальным флоссом (зубной нитью; рис. 2). Результаты показывают, что наибольшие отклонения были выявлены у группы с дентальным флоссом: как пространственное отклонение (>200 мкм), так и угловое и линейное отклонения были самыми высокими в исследовании. Авторы в итоговых выводах подчеркнули, что внешний дизайн скан-маркера в гораздо большем объеме влияет на точность, скорость, достоверность сканирования, чем дополнительные элементы в сканируемом поле [15].

Рис. 2. Полиуретановая мастер-модель, симулирующая беззубую верхнюю челюсть с 4 дентальными имплантатами для протезирования протяженной единой конструкцией всего зубного ряда.

Стандартные скан-маркеры, связанные между собой дентальным флоссом.

Дополнительные геометрические ориентиры на протезном ложе

Возвращаясь к публикации R. Mizumoto и соавт. (2020) [15], необходимо отметить, что исследовались также модели со стандартными сканмаркерами и дополнительными ориентирами на протезном ложе (рис. 3): с приклеенными стеклянными шариками и с метками из силиконовой массы.

Рис. 3. Полиуретановая мастер-модель, симулирующая беззубую верхнюю челюсть с 4 дентальными имплантатами для протезирования протяженной единой конструкцией всего зубного ряда.

а — стеклянные шарики на протезном ложе; б — метки, выполненные силиконовой пастой для примерки посадки конструкций.

Что касается методов сканирования, то те из них, которые предусматривают модификацию поверхности ткани, не показали повышения точности по сравнению с методами, в которых поверхность не модифицировалась.

V. Rutkūnas и соавт. [20] в исследовании 2023 г. сравнивали точность сканов беззубых челюстей с дополнительными геометрическими ориентирами и без них. Исследование проводилось с помощью нескольких систем внутриротового сканирования. Дополнительные искусственные ориентиры не оказывали статистически значимого влияния на точность, однако при увеличении расстояния между скан-маркерами наблюдалось увеличение отклонений в расстоянии, угловом и вертикальном смещении относительно мастер-модели, полученной на лабораторном сканере (рис. 4) [20].

Рис. 4 Скан модели с искусственными ориентирами для сканирования.

Дополнительные сканируемые устройства

В данную категорию устройств попадают такие, которые дополняют область сканирования дополнительными POI (от англ. points-of-interest — точки интереса), благодаря чему происходят более предсказуемая «сборка» и соединение воедино массива снимков интраорального сканера в 3D-модель. В отличие от упомянутых дополнительных ориентиров на протезном ложе, сканируемые устройства представляют собой сложные отдельные конструкции, которые перекрывают частично или полностью протезное поле.

M. Iturrate и соавт. [8] в 2019 г. изучали влияние использования вспомогательной геометрической детали (от англ. AGP-Auxiliary Geometry Part), имитирующей челюсть с зубами, на точность интраоральных сканов беззубых пациентов. Модель челюсти полностью беззубой челюсти из нержавеющей стали с установленными четырьмя аналогами имплантатов была отсканирована с помощью трех интраоральных сканеров по двум сценариям: с большими гладкими бликующими пространствами между скан-маркерами (симулирующие оптические условия в полости рта) и с установленной поверх стандартных скан-маркеров напечатанными конструкциями, симулирующие зубной ряд и перекрывающие пространства без выраженной анатомии (рис. 5). В процессе исследования были получены 3D-модели челюстей с помощью лабораторного сканера и два набора сканов с помощью интраоральных сканеров — с дополнительной геометрией и без таковой. Используя сканы с лабораторного сканера как мастер-модель, исследователи путем наложения по алгоритму best-fit исследовали пространственную девиацию каждого скан-маркера от эталона. Итог данного исследования заключается в том, что, покрыв беззубый альвеолярный гребень дополнительной геометрией, авторы добились более точного отображения скан-маркеров в пространстве относительно модели без устройств при наложении на эталон.

Рис. 5. Исследуемая модель беззубой челюсти с установленным дополнительным геометрическим устройством.

I. García-Martínez и соавт. [27] в 2022 г. провели исследование с дополнительным устройством для сканирования в виде надеваемых на стандартные цилиндрические скан-маркеры колец с небольшими отростками, изготовленными методом 3D-печати (рис. 6). В качестве модели выступал фантом беззубой нижней челюсти с установленными шестью аналогами и искусственной подвижной слизистой оболочкой (рис. 7). В результате исследования группа со сканируемыми кольцами показала незначительное снижение точности и достоверности, а также линейные, угловые и пространственные отклонения в пределах, допустимых для изготовления цельной балки с опорой на все дентальные имплантаты. Однако время, затрачиваемое на получение скана, и количество попыток для получения цельной 3D-модели со всей нужной информацией оказались значительно меньше, чем в контрольной группе. Таким образом, авторы делают вывод, что, несмотря на незначительное ухудшение точности измерений в группе с дополнительным устройством для добавления геометрии, качество сканирования в данной группе может быть потенциально выше вследствие косвенного влияния сокращения времени для получения скана, более быстрой обработки кадра и сшивания последовательности кадров в цельную модель.

Рис. 6. Дизайн дополнительного геометрического устройства.

Рис. 7. Установленные на стандартные скан-маркеры дополнительные геометрические устройства.

Заключение

При обзоре всех статей, в которых отмечается повышение точности сканирования беззубой челюсти с дентальными имплантатами, наибольшее количество составили статьи по дополнительным устройствам, которые позволяют значительно влиять на качество сканирования в отношении точности и достоверности, одновременно снижая возможные отклонения. Кроме того, отмечается значительное разнообразие форм, способов фиксации и элементов дополнительных устройств. В некоторых статьях рассматриваются устройства для сканирования с возможностью стерилизации и стандартизированными габаритами, что может значительно повысить привлекательность данных устройств для клинического использования в будущем.

Несмотря на прогресс, цифровые методы получения данных все еще уступают аналоговому методу в виде оттисков с лабораторными трансфер-чеками по точности. Однако исследования, рассмотренные в статье, дают поводы считать, что в ближайшие годы мы станем свидетелями момента, когда «цифра» сможет конкурировать с оттисками и гипсовыми моделями благодаря дополнению протокола сканирования беззубых челюстей.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.