DIGITAL WORKFLOW FOR RECONSTRUCTING THE BIOMECHANICS OF THE MASTICATORY APPARATUS IN IMPLANT-SUPPORTED PROSTHETICS IN EDENTULOUS PATIENTS

Abstract


Digital transformation of the algorithm of implant prosthetics includes the following steps: planning the spatial position of implants in the jawbone; making a surgical guide for real positioning of the virtual localization of implants; taking an optical impression; creation of a framework and/or the implant prosthesis itself. However, the above digital chain lacks an important step of creating a new dynamic stereotype of the patient's masticatory apparatus biomechanics that should take into account its individual characteristics. In this situation, a digital workflow can help with the reconstruction of the biomechanics of the masticatory apparatus. The aim of the study was the clinical testing of the digital workflow for reconstructing the biomechanics of the masticatory apparatus in implant-supported prosthetics in edentulous patients. Digital modeling of the occlusal surface of artificial dentition was carried out in 82 patients (28 men, 54 women) aged 54 to 83 years (mean age 73.9 ± 4.9 years). In this case, the electronic axiograph CADIAX 3 diagnostic (GAMMA Dental), virtual articulators GAMMA Reference SL and AmannGirrbach Artex CR in the Exocad galway 3.0 and Zirkonzahn.Software program were used. X-ray cephalometric analysis was also used, which was carried out in the GAMMA and OrthoLine programs. The following stages have been introduced into the technological chain of prosthodontic treatment: digital registration of the lower jaw biomechanics in combination with the spatial construction of the occlusal plane with X-ray cephalometric analysis; manufacturing of the final prosthesis copying it according to the temporary CAD/CAM prosthesis, with digital axiography, in particular, digital modeling of the occlusal surface of artificial teeth. This approach, providing a high survival rate of supporting implants (97 %) and implant prostheses (98.1 %), ease of use, contributed to the achievement of a high level of patient quality of life (scores on the GOHAI scale after treatment = 56.5 ± 10.0) associated with prosthetics.

Full Text

Введение Цифровая трансформация алгоритма имплантационного протезирования в общем включает в себя следующие четыре последовательных этапа: 1. Планирование пространственного положения дентальных имплантатов в челюстной кости [17; 18; 49]; 2. Получение стереолитографического полимерного направляющего хирургического шаблона для копирования виртуальной локализации дентальных имплантатов [47]; 3. Получение виртуального оптического имплантационного оттиска [8; 38]; 4. Создание каркаса и/или имплантационного протеза [1; 7; 10; 16; 40; 43]. Однако, в изложенной цифровой цепочке отсутствует фаза создания нового динамического стереотипа биомеханики жевательного аппарата конкретного пациента с учетом его индивидуальных биомеханических особенностей, от чего будет зависеть функциональное качество имплантационного протеза [13; 21; 22; 23]. Рутинное осуществление данного этапа базируется во многом на интуитивной составляющей, поэтому точное осуществление её, особенно при полной потере зубов, становится возможным и выполнимым лишь для врачей с большим опытом работы [2]. В подобных ситуациях особое значение приобретает цифровое пособие реконструкции биомеханики жевательного аппарата. K. Koyano (2014) в своей обзорной работе показал, что из 700 публикаций, посвященных вопросам окклюзии имплантационных протезов, только чуть более 30 статей явились рандомизированными проспективными, когортными исследованиями с отдаленными результатами более 12 месяцев и охватом более 30 пациентов. Именно эти публикации автор рассмотрел с точки зрения представленных результатов влияния количества дентальных имплантатов, их положения, наличия консольных элементов протезов и других факторов на сохранность дентальных имплантатов и ортопедических конструкций. Однозначный вывод автору сделать не удалось [29]. J. Montero (2021) при анализе прогностически важных факторов на сохранность имплантатов сделал вывод о положительном влиянии конического соединения имплантатов с их головками, а также шинирования компьютерно-фрезерованных протяженных имплантационных конструкций, крепящихся к головкам винтами [36]. B. Rilo (2008) в обзорной статье свидетельствует о двух принципиальных подходах к восстановлению окклюзии с помощью имплантационных протезов [39]. Ряд исследователей придерживается позиции распределения максимальной окклюзионной нагрузки в пользу таковой на боковых зубах, другие же специалисты, поддерживают применение окклюзионной картины, преемственно полученной от встречных полных съемных протезов, ставя во главу угла именно сбалансированную окклюзию со множеством контактов для равномерного распределения нагрузки на имплантаты [23; 27; 28; 30; 31]. В этой же публикации автор утверждает наличие консенсуса относительно контактов в центральной окклюзии: они должны быть максимальными с сохранением свободы движений кпереди. Хотя качество и плотность контактов зависят и от того, какой зубной ряд является антагонирующим, естественный или искусственный. Y. Kim (2005) описывает вопрос окклюзии имплантационных протезов с позиции биомеханики и заключает, что в силу отсутствия периодонтальной связки имплантаты могут быть более подвержены перегрузке, а следовательно, конструировать функциональную окклюзию в этих протезах необходимо более аккуратно, учитывая индивидуальные параметры пациента [27; 34; 37]. Интересна экспериментальная работа P.H. Acharya (2021) по анализу методом конечных элементов модели имплантационной конструкции из трех звеньев на нижней челюсти с различным типом окклюзии: так называемой «защищенной» и бугорковой [15]. Общее напряжение, создаваемое наклонной нагрузкой, оказалось ожидаемо больше такового от осевой нагрузки. Другими словами, предпочтительна окклюзионная схема с меньшим количеством окклюзионных контактов, находящихся под углом к оси имплантата, то есть защищенная окклюзия более безопасна относительно риска перегрузки имплантатов и убыли краевой кости. Осевая нагрузка и нагрузка под углом показали значительные различия в смещении имплантата в губчатой кости: наклонная нагрузка показала более высокое смещение (339 ± 47 мкм при 80 Н) по сравнению с осевой нагрузкой (266 ± 39 мкм при 80 Н). В компактной кости таких различий не было. Таким образом, определено, что и плотность кости влияет на восприятие нагрузки. Р.Ш. Гветадзе (2021) в аналогичном по методологии исследовании показал значимость уменьшения угловых нагрузок за счет уменьшения площади окклюзионных контактов при артикуляции [3]. Целью работы явилась клиническая апробация виртуальной реконструкции биомеханики жевательно-речевого аппарата. Учитывая многообразие клинических подходов и технических решений при восстановлении функций жевательно-речевого аппарата с использованием имплантационных протезов, нам предстояло разработать алгоритм, обоснованный с позиции биомеханики, реабилитации пациентов с полной потерей зубов [5; 10]. Материалы и методы Исследование проведено в соответствии с Хельсинкской декларацией и одобрено локальным этическим комитетом ФГБОУ ВО ПСПбГМУ им. И.П. Павлова Минздрава России. Цифровое моделирование окклюзионной поверхности искусственных зубных рядов проводилось у 82 пациентов (28 мужчин, 54 женщины) в возрасте от 54 до 83 лет (средний возраст - 73,9 ± 4,9 г.). При этом использовались электронный аксиограф CADIAX 3 diagnostic (GAMMA Dental), виртуальные артикуляторы GAMMA Reference SL и AmannGirrbach Artex CR в пространстве программ Exocad galway 3.0 и Zirkonzahn.Software. Для регистрации паттернов движения нижней челюсти у пациентов при жевании применялись стандартизованные конфеты по Slavicek (OREHAB MINDS GmbH) (рис.1) с установкой времени записи магнитно-сенсорной системы [4]. Применялся также рентгеноцефалометрический анализ с использованием боковых телерентгенограмм головы (получены на цифровом стоматологическом томографе с цефалостатом ProMax Planmeca) с использованием методов расчёта В.Н. Трезубова (1973, 2005), R. Slavicek (1974), S. Sato (2000) с дополнительным анализом Y. Kim (2001), который осуществлялся в программах GAMMA и OrthoLine. Эффективность жевания и речи рассчитывалась по методам В.Н. Трезубова с соавт. (2009, 2012) [14]. Для пациентов c зарегистрированными в анамнезе болезнями височно-нижнечелюстных суставов проводилась магнитно-резонансная томография (МРТ, 3Т) височно-нижнечелюстных суставов (ВНЧС), что позволяло адекватно трактовать результаты аксиографии (например, в случае перфорации суставного диска или его полного вывиха и переднего положения), а также определять прогноз лечения. Всем пациентам выполнялась электромиография жевательных мышц аппаратами «Синапсис» или «Колибри» («Нейротех», Россия), уделялось особенное внимание достижению симметрии показателей мышечной активности после наложения и фиксации предварительных и окончательных протезов [45; 46]. Для оценки состояния здоровья полости рта у пожилых людей использован гериатрический индекс оценки состояния полости рта - Geriatric Oral Health Assessment Index (GOHAI) [9]. Опросник состоит из 12 пунктов, которые определяют три измерения качества жизни: физическая функция (3 вопроса), психосоциальная функция (5 вопросов) и боль/дискомфорт (4 вопроса). Три вопроса анкеты GOHAI имеют обратный подсчёт баллов (№ 3, 5, 7). К высоким относились суммарные ответы от 49 до 60 баллов, к хорошим - от 37 до 48 баллов, к средним - от 25 до 36 баллов, а к низким от 13 до 24 баллов, к очень низким - от 0 до 12 баллов. Оценка показателя здоровья полости рта по каждому из вопросов проводилась по шестибалльной системе: 5 - высокий; 4 - хороший; 3 - удовлетворительный; 2 - неудовлетворительный; 1 - низкий; 0 - очень низкий. Оценку качества имплантационных протезов с малым числом искусственных опор осуществляли с помощью авторской портативной компьютерной анкеты «РОЗА»[6]. Визуально-аналоговые шкалы R. Mericske-Stern применялась для оценки степени удовлетворённости пациента протезированием. При оценке результатов высоким считался уровень удовлетворённости в диапазоне от 76 до 100 баллов, средним - в пределах от 50 до 75 баллов и низким - в интервале от 0 до 49 баллов [35]. Расчет кумулятивного показателя выживаемости пациентов и сохраняемости имплантатов и протезов проводили по алгоритму Каплана-Мейера. Статистическая обработка полученных данных была проведена на уровне значимости p ˂ 0,05 с использованием программы SPSS Statistics 26. Результаты и их обсуждение В технологическую цепочку протезирования входят следующие элементные этапы: 1. Цифровая регистрация показателей биомеханики нижней челюсти (цифровая аксиография) в сочетании с пространственным построением окклюзионной плоскости с помощью рентгеноцефалометрического анализа. 2. Создание окончательного протеза путем копирования по лекалу предварительного протеза, созданного методом CAD/CAM, с использованием цифровой аксиографии, в частности, цифровое моделирование жевательной (окклюзионной поверхности искусственных зубов). Рис. 1 Стандартизованные мармеладные конфеты по Slavicek (OREHAB MINDS GmbH), использованные при проведении проб на жевание а б в Рис. 2. Запись индивидуальных биомеханических параметров жевательно-речевого аппарата: а - трехмерная запись акта жевания стандартизованной конфеты; б - аксиограмма выдвижения нижней челюсти в переднюю окклюзию; в - автоматизированая настройка артикулятора Gamma Reference SL Рис. 3. Моделирование индивидуальной поверхности искусственных зубных рядов в пространстве виртуального артикулятора программы Exocad galway 3.0: введение индивидуальных параметров функционирования ВНЧС Оба пункта имеют отношение к системе инженерного анализа CAE (Computer Aided Engineering), дополняющей собой компьютерное проектирование и создание имплантационных протезов (CAD/CAM). Определение показателей (угол сагиттального суставного пути, угол трансверзального суставного пути) биомеханики нижней челюсти проводили с помощью электронного аксиографа CADIAX 3 diagnostic и программного обеспечения Gamma Dental Software (рис 2). Электронную регистрацию движения нижней челюсти осуществляли как при предварительном непосредственном (спустя 6 недель после фиксации), так и при окончательном протезировании, то есть - дважды. Моделирование искусственных зубных рядов, особенно их окклюзионных поверхностей, также проводили цифровым методом с использованием программы Exocad galway 3.0 и виртуального артикулятора (рис. 3) [32; 42]. Результаты диагностической электронной аксиографии на этапе создания предварительных имплантационных протезов представлены в таблице. При выполнении аксиографии нами регулярно регистрировались признаки (выпуклая или плоская форма кривых (14,6 %), низкое их качество (41,5 %), недостаточный объем регистрируемых движений (17,1 %), асимметричность кривых (32,9 %), несоответствие точек начала и окончания движения (62,2 %)) морфологическим изменениям в суставах, а также смещение шарнирной оси от центра суставной головки к её шейке (54,9 %). Подтверждение морфологических изменений в ВНЧС, влияющих на функцию (перфорация диска (11 %), полный его вывих (22 %)), мы также нашли на МРТ. Именно эти обстоятельства требуют при имплантационном протезировании пациентов с полной потерей зубов проводить регистрацию индивидуальных функциональных параметров жевательно-речевого аппарата [33; 41]. Разброс значений углов как сагиттального, так и трансверзального суставного пути достаточно велик (см. таблицу). Средние значения последнего (угла Бенетта) несколько ниже аналогичного показателя нормы для молодых людей с ортогнатическим прикусом и интактными зубными рядами. Отмечено номинальное отличие средних значений указанных углов на правой и левой сторонах. Однако их статистические различия не обнаружены. Многие исследования показывают важность воспроизведения положения окклюзионной плоскости для восстановления нормальной функции языка, губ, жевательных мышц. Кроме того, правильная ориентация окклюзионной плоскости позволяет добиться высокой эстетики улыбки. Для определения положения окклюзионной плоскости мы использовали весь арсенал доступных в клинике ортопедической стоматологии методов (измерение положения окклюзионной плоскости на моделях в пространстве артикулятора специальным измерительным модулем (GAMMA Dental), измерение кривизны кривой Шпее комплектом прозрачных шаблонов с радиусом от 60° до 90°). Основным является рентгеноцефалометрический расчет ТРГ (рис. 4), который проводился с использованием автоматизированных методов. На диагностическом этапе для уточнения и облегчения ренгеноцефалометрического анализа, определения пространственного положения окклюзионной плоскости и при расчете ее параметров по ТРГ использовали рентгеноконтрастный силиконовый материал X-resin с сульфатом бария. С нанесенным силиконовым материалом между встречными предварительными протезами получали ТРГ, что уточняло и облегчало последующий рентгеноцефалометрический анализ. Если подробно рассмотреть последовательность создания протяженных имплантационных протезов, в особенности - встречных, от врача и зубного техника требуется принятие решений по многим вопросам, начиная от выбора формы и размера зубов и заканчивая вопросом настройки цифрового артикулятора для создания гармонично функционирующих искусственных зубных рядов. Необходима их гармония в «пространстве улыбки», и в первую очередь - определенное положение окклюзионной плоскости. Рис. 4. Рентгеноцефалометрическое построение окклюзионной плоскости по В.Н. Трезубову и S. Sato на этапе фиксированных предварительных конструкций с опорой на дентальные имплантаты (моделированных и фрезерованных с учётом индивидуальных данных цифровым способом) для определения результата восстановления структурных параметров жевательно- речевого аппарата Средние показатели биомеханики нижней челюсти по данным электронной аксиографии Показатели биомеханики нижней челюсти n Минимум Максимум Среднее Среднекв. отклонение p Угол сагиттального суставного пути справа (в градусах) 82 28 60 48,74 ± 4,82 >0,05 Угол сагиттального суставного пути слева (в градусах) 82 35 60 48,18 ± 4,79 Угол трансверзального суставного пути (Bennett) справа (в градусах) 82 5 30 9,77 ± 3,84 >0,05 Угол трансверзального суставного пути (Bennett) слева (в градусах) 82 5 30 9,28 ± 3,77 n валидных (по списку) 82 - - - - - Порочная практика интуитивно-усредненного воссоздания положения и кривизны окклюзионной поверхности (например, используя стандартный столик среднеанатомического артикулятора с заданными параметрами кривых Шпее и Уилсона-Плиже) провоцирует гипертонию ряда жевательных мышц, что приводит к повышенной нагрузке на элементы протеза. Воссоздание окклюзионной поверхности имплантационных протезов преследует восстановление оптимальной функции искусственных зубных рядов, что возможно только при учете индивидуальных биомеханических параметров конкретного пациента и цифровой реализации их в готовом изделии - протезе. Такой подход позволяет ускорить адаптацию к имплантационным протезам и обеспечивает их высокую сохраняемость. Нами осуществлено конструирование предварительных имплантационных протезов на основании индивидуальных биомеханических показателей с проведением клинического и инструментального анализа степени восстановления функциональных параметров жевательно-речевого аппарата. И только после этого приступали к созданию окончательных имплантационных конструкций (рис. 5). Подобный подход способен обеспечить сокращение сроков адаптации. Наиболее сложным и принципиальным вопросом при воссоздании индивидуальных морфологических функциональных параметров жевательно-речевого аппарата является аккуратность и точность переноса этих конкретных параметров в прибор и/или компьютерную программу для их последующего воссоздания. Основой, безусловно, является определение и регистрация центрального соотношения челюстей с последующим высокоточным его переносом в пространство артикулятора [25; 26]. Для этого нами предложен авторский способ, особенно удобный при малом количестве искусственных опор [11]. При записи движений нижней челюсти основополагающим этапом является определение шарнирной оси. Последующий перенос положения верхней модели в пространство артикулятора должнен производиться по кинематической лицевой дуге, а не по анатомической. Только в этом случае можно рассчитывать на точное воспроизведение параметров в артикуляторе. В то же время из клинической практики понятно, что шарнирная ось часто не параллельна эстетическим плоскостям (например, межзрачковой), что создает очевидные трудности при конструировании протезов. Этот аспект по-прежнему является слабым звеном в воспроизведении индивидуальных параметров движения нижней челюсти. Что в очередной раз подчеркивает значимость функционального макета имплантационного протеза, который мы создаем в качестве одного из двух вариантов предварительных конструкций. Применение цифрового артикулятора, на наш взгляд, может быть рациональным этапом технологии имплантационных протезов только в случае одновременного применения его аналоговой версии, особенно учитывая, что конечный пользователь протеза существует в виде физического, а не виртуального объекта. Более того, последняя версия программы Exocad galway 3.0, в которой мы проводим цифровое конструирование протезов с полной анатомией окклюзионной поверхности, содержит библиотеку нескольких артикуляторов, но известный GAMMA Reference SL представлен в редуцированном виде, без возможности полноценно использовать настройки резцового столика. Для точного переноса аналоговых моделей в пространство виртуального артикулятора и обратно, нами успешно применяется полностью регулируемый артикулятор AmannGirrbach Artex CR (цифровой аналог которого присутствует в программе со всеми функциями), сканирование оснований которого позволяет широко использовать персональные настройки функциональных параметров при моделировании в Exocad galway 3.0. В профессиональном арсенале стоматологов-ортопедов сегодня имеется широкий выбор цифровых устройств для записи движений нижней челюсти. Многие из них достаточно просты и отличаются высокой эргономикой. Не решенным остается лишь вопрос преемственности результатов этих приборов, как между цифровыми программами, так и между аналоговыми устройствами. В связи с этим приоритетным в использовании столь мощного и сложного диагностического ресурса по-прежнему является интеллект врача, его клиническое мышление и компетенции, интуиция в отношении рационального применения каждого прибора в отдельности и их успешной комбинации [19]. Беспорядочное применение различных средств диагностики и их нерациональное комплексирование неминуемо приведет к накопительной ошибке. Так решались вопросы трёхмерного объемного воссоздания утраченных зубных рядов: точные значения высоты нижней части лица, переднезаднего соотношения челюстей, угол наклона и расположения окклюзионной плоскости предопределяют смысловую значимость последующих этапов конструирования искусственных зубных рядов, на которые уже накладываются оптимальные для индивида параметры [32; 33; 44]. Другими словами, адекватное восстановление жевательно-речевого аппарата возможно только при достижении правильно воссозданной анатомо-физиологической биомеханики нижней челюсти [12; 48]. При оценке результатов степени удовлетворённости пациентов протезированием с использованием визуально-аналоговые шкалы R. Mericske-Stern через три года показатель составил 95,3 ± 1,3 (р < 0,05). Баллы по шкале GOHAI были выше у пациентов после лечения 56,5 ± 10,0, (р < 0,001). Общий показатель сохраняемости имплантатов составил 97 %. Кумулятивный уровень выживаемости пациентов - 95 %. Значение кумулятивного уровня сохраняемости протезов - 98,1 %. Заключение Проведенная цифровая трансформация моделирования анатомической формы непосредственных предварительных имплантационных протезов с учетом индивидуальных биомеханических показателей конкретного пациента, воссозданная сначала на предварительных протезах, а затем в цифровом формате с копированием в окончательных конструкциях протезов, позволяет сократить и облегчить период адаптации к протезу у пациентов с полной потерей зубов. Указанный подход обеспечивает высокую сохраняемость опорных имплантатов и имплантационных протезов, их целостность, удобство использования, способствует достижению высокого уровня качества жизни пациентов, связанного с протезированием.

About the authors

R. A Rozov

I.P. Pavlov First Saint Petersburg State Medical University

V. N Trezubov

I.P. Pavlov First Saint Petersburg State Medical University

A. L Urakov

Izhevsk State Medical Academy

References

Statistics

Views

Abstract - 58

PDF (Russian) - 37

Refbacks

  • There are currently no refbacks.

Copyright (c) 2022 Розов Р.А., Трезубов В.Н., Ураков А.Л.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies