27.01.2017

Применение 3D моделирования в планировании операции поднятия дна верхнечелюстного синуса

Скачать в формате PDF

3D modelling in maxillary sinus floor augmentation

Авторы: Буцан С.Б., Хохлачёв С.Б.

Издание: Институт стоматологии

Выпуск: № 3 (72) / 2016




ПРИМЕНЕНИЕ 3D МОДЕЛИРОВАНИЯ В ПЛАНИРОВАНИИ ОПЕРАЦИИ ПОДНЯТИЯ ДНА ВЕРХНЕЧЕЛЮСТНОГО СИНУСА


С.Б. Буцан
к.м.н., челюстно-лицевой хирург, заведующий отделением челюстно-лицевой хирургии, старший научный сотрудник отдела разработки высокотехнологичных методов челюстно-лицевой хирургии, ФГБУ “ЦНИИС и ЧЛХ” Минздрава России Адрес: г. Москва ул. Тимура Фрунзе, 16 Тел.: 8 (499) 246-13-34; 246-33-51, E-mail: sergei1973ru@yandex.ru;

С.Б. Хохлачёв
к.ф.-м.н., руководитель группы трёхмерного моделирования, ФГБУ “ЦНИИС и ЧЛХ” Минздрава России Адрес: г. Москва, ул. Тимура Фрунзе, 16 Тел.: 8 (499) 246-13-34; 246-33-51, E-mail: cniis@cniis.ru


РЕЗЮМЕ

Описан клинический опыт применения метода предоперационного компьютерного планирования операции поднятия дна верхнечелюстного синуса (синус-лифтинг). В качестве костно-пластического материала у всех пациентов применялись костные блоки гребня подвздошной кости. С целью переноса данных, полученных на этапе планирования, в операционную, использовались стереолитографические шаблоны для забора и моделирования костных аутотрансплантатов. Этап дентальной имплантации также выполнялся с предварительным виртуальным планированием.

Применение 3-мерного предоперационного планирования, при выполнении операции поднятия дна верхнечелюстного синуса с использованием костных блоков подвздошного гребня, позволяет получить достаточный объём надёжной васкуляризованной кости в дистальных отделах верхней челюсти. Метод требует совместной работы на этапе планирования ряда специалистов: стоматолога-ортопеда, хирурга, рентгенолога, специалистов по трехмерному моделированию.

Ключевые слова: дентальная имплантация, синус-лифтинг, предоперационное 3D планирование и моделирование, интраоперационный стереолитографический шаблон, аутотрансплантаты гребня подвздошной кости.


3D modelling in maxillary sinus floor augmentation

S.B.Butsan, S.B.Khokhlachev

SUMMARY

Clinical experience of preoperative computer modeling of sinus lift is described. Iliac crest bone grafts were used in all patients. Stereolithographic surgical templates were used for the bone harvesting and modellig. Dental implants were also placed with the aid of stereolithographic guides.

The use of preoperative virtual planning in maxillary sinus floor augmentation with iliac crest bone grafts, leads to a sufficient amount of vascularized bone in distal maxilla. This method requires collaboration at the planning stage of prosthodontist, surgeon, radiologist, 3D modeling specialists.

Key words: dental implantation, sinus lift, preoperative 3D planning and modeling, surgical template, iliac crest bone graft.


Необходимым условием для успешного выполнения дентальной имплантации является достаточный объем костной ткани в области планируемой операции [1, 10]. Анатомические особенности в дистальных отделах верхней челюсти, такие как: выраженная пневматизация верхнечелюстных синусов, первичная адентия, а также атрофия костной ткани различной этиологии — приводят к тому, что у многих пациентов дентальная имплантация невозможна без предварительной реконструктивной операции, направленной на восстановление объема костной ткани в области альвеолярного отростка верхней челюсти [1, 2, 3, 4].

Для решения вышеуказанной проблемы самой распространенной хирургической операцией в дистальном отделе верхней челюсти является синус-лифтинг, предложенный в 1977 Thtum и подробно описанный в 1980 PJ. Boyne [6].

На сегодняшний день предметом дискуссий является определение адекватной клиническим условиям и протетическим требованиям тактики лечения. До сих пор нет единого мнения по поводу целесообразности использования того или иного хирургического доступа к верхнечелюстной пазухе, что во многом связано с появлением и популяризацией новых методик синус-лифтинга. Но наиболее важным по-прежнему остаётся выбор костно-пластического материала с учётом оценки отдалённых результатов, и это наиболее актуально при наличии сложных анатомических условий, таких как выраженная атрофия альвеолярного гребня и пневматическое строение верхнечелюстных синусов.

Со времён первых клинических случаев [6] было исследовано и внедрено в практику множество костно-пластических материалов различного происхождения: аутогенного [8, 12], аллогенного [11], ксеногенного [7], а также комбинации вышеперечисленных материалов.

Известно, что применение аутокости является “золотым стандартом” при выполнении реконструктивных вмешательств в челюстно-лицевой области. Тем не менее приживление аутотрансплантата сопряжено с процессами ремоделирования и резорбции, что неизбежно сказывается на объёме полученной костной ткани в сторону его уменьшения [5].

Наиболее важным моментом, при реконструкции альвеолярного отростка с применением аутокостных блоков, является ранняя васкуляризация трансплантата, которая возможна только при условии достаточно протяжённого и плотного контакта между аутотрансплантатом и реципиентной зоной. Именно поэтому особенного внимания требуют моделировка и припасовка костных блоков с целью достижения максимальной конгруэнтности поверхностей костного аутотрансплантата и реконструируемого альвеолярного отростка, что и подвигло нас применить 3D моделирование при выполнении операций по восстановлению утраченного объёма костной ткани альвеолярного отростка верхней челюсти.

Цель исследования — повышение эффективности хирургического лечения и реабилитации пациентов с атрофией альвеолярного отростка верхней челюсти путём применения компьютерного моделирования при выполнении операции поднятия дна верхнечелюстной пазухи с последующей дентальной имплантацией и изготовлением ортопедической конструкции с опорой на имплантаты.


МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

С 2012 по 2015 гг. в клинике ФГБУ “ЦНИИС и ЧЛХ” Минздрава России проведено хирургическое лечение и реабилитация 11-ти пациентов с двусторонним отсутствием моляров и премоляров верхней челюсти (4 пациента), полным отсутствием зубов (7 пациентов) и атрофией альвеолярного отростка верхней челюсти. Из них — 6 мужчин и 5 женщин.

У 3-х пациентов из 11-ти имелась также атрофия альвеолярной части нижней челюсти, однако заметим, что в рамках данной публикации вопросы восстановления объёма костной ткани альвеолярной части нижней челюсти подробно рассматриваться не будут. Все пациенты были в возрасте от 28 до 52 лет.

Хирургическое лечение и реабилитация пациентов проводились этапно, а именно:
1. Проведение реконструктивного костнопластического вмешательства, направленного на восстановление утраченного объёма костной ткани альвеолярного отростка верхней челюсти.
2. Удаление титановых конструкций, фиксировавших костные блоки, с одномоментным проведением дентальной имплантации.
3. Установка формирователей десны.
4. Изготовление ортопедической конструкции с опорой на ранее установленные дентальные имплантаты.

В качестве костно-пластического материала у всех пациентов применялись костные блоки гребня подвздошной кости, причём как для увеличения объёма костной ткани во фронтальных отделах верхней челюсти (в случае полной потери зубов), так и при проведении синус-лифтинга. Для планирования операции поднятия дна верхнечелюстного синуса применялось компьютерное моделирование реконструктивного вмешательства. Для этого на этапе предоперационного планирования выполнялась МСКТ челюстей пациента.

При сканировании пациент в обязательном порядке надевал предварительно изготовленные временные съёмные протезы, на коронки зубов которых наносилось рентгеноконтрастное вещество (взвесь сульфата бария). Далее совместно со стоматологом- ортопедом, челюстно-лицевым хирургом, а также специалистом отдела 3D моделирования в специальной программной среде (Amira) выполнялось виртуальное позиционирование необходимого количества дентальных имплантатов и определялся недостающий объём костной ткани, необходимый для их установки.

Затем на основании полученных данных проводилось виртуальное моделирование размеров и формы костных аутотрансплантатов с учётом анатомо-топографических характеристик реципиентной зоны. С целью переноса данных, полученных на этапе планирования, в операционную, использовались стереолитографические шаблоны для забора и моделирования костных аутотрансплантатов.

Через 4-5 месяцев после реконструктивной операции, проводилось контрольное МСКТ- исследование, на основании данных которого, с учётом произошедшей резорбции костных блоков, проводилось виртуальное планирование этапа дентальной имплантации. Данные виртуального положения имплантатов переносились и реализовывались интраоперационно при помощи стереолитографических шаблонов со сменными втулками [9].

На этапе дентальной имплантации удалялись титановые конструкции, фиксирующие костные блоки, и, при необходимости, производилась коррекция консолидированных аутотрансплантатов в области будущего протезного ложа. На втором этапе дентальной имплантации проводилась установка формирователей десны и, при необходимости, осуществлялись мягкотканные коррекции на уровне протезного ложа.

Ортопедическая конструкция изготавливалась по стандартному протоколу.


РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Приводим клинический пример реабилитации пациента, 45 лет, с диагнозом: Атрофия альвеолярного отростка верхней челюсти и альвеолярной части нижней челюсти. Потеря зубов верхней и нижней челюстей в результате генерализованного пародонтита и осложнений кариеса (рис. 1 а, б).


Фото челюстей пациента при поступлении в клинику (до операции): а) анфас; б) полупрофиль
Рис. 1. Фото челюстей пациента при поступлении в клинику (до операции): а) анфас; б) полупрофиль


Зубы были потеряны более 8-ми лет назад, пациент пользовался съёмными протезами, которые плохо фиксировались и были субъективно очень неудобными. На нижней челюсти имелся один единственный зуб 33. Данные компьютерной томографии челюстей пациента представлены на рис. 2 (а, б).


КТ лицевого черепа пациента до операции
Рис. 2. КТ лицевого черепа пациента до операции: а) фронтальный срез на уровне середины верхнечелюстных синусов; б) трёхмерная реконструкция лицевого черепа


Совместно со стоматологом-ортопедом при планировании реабилитации пациента было принято решение об изготовлении ортопедических конструкций: условно-съёмной на верхней челюсти с опорой на 8 дентальных имплантатов и съёмной балочной конструкции на нижней челюсти с опорой на 4 имплантата.

Как видно по данным КТ (рис. 2), у пациента отсутствует возможность установки дентальных имплантатов как на верхней челюсти, так и на нижней, ввиду выраженного дефицита костной ткани. Следует отметить, что детали выполнения костно-пластического вмешательства на альвеолярной части нижней челюсти в рамках данной статьи освещаться не будут.

Для планирования реконструктивной операции на альвеолярном отростке верхней челюсти, выполняли МСКТ челюстей с временными съёмными протезами, на коронки зубов которых наносили взвесь сульфата бария (рис. 3).


Трёхмерная реконструкция верхней челюсти с надетым съёмным протезом, коронки зубов которого обработаны рентгеноконтрастным веществом
Рис. 3. Трёхмерная реконструкция верхней челюсти с надетым съёмным протезом, коронки зубов которого обработаны рентгеноконтрастным веществом


Далее, совместно со стоматологом-ортопедом и специалистом по 3D моделированию, в специальной программной среде проводили виртуальную расстановку имплантатов на верхней челюсти в количестве 8-ми единиц, а также вычисляли недостающий объём костной ткани, необходимый для установки этих дентальных имплантатов (рис. 4 а, б, в).


Виртуальная расстановка дентальных имплантатов и определение недостающего объёма костной ткани в специальной программной среде Amira

Виртуальная расстановка дентальных имплантатов и определение недостающего объёма костной ткани в специальной программной среде Amira
Рис. 4. Виртуальная расстановка дентальных имплантатов и определение недостающего объёма костной ткани в специальной программной среде Amira


Затем, также в специальной программной среде, проектировались стереолитографические шаблоны для забора и моделировки костных блоков подвздошного гребня с целью восстановления объёма костной ткани альвеолярного отростка верхней челюсти. На рис. 5 а представлен файл в формате STL, где более светлым тоном обозначены шаблоны для моделирования блоков подвздошного гребня, а тёмным тоном представлена точная копия рельефа дна правой и левой верхнечелюстных пазух.


Интраоперационные шаблоны для забора и моделировки аутотрансплантатов
Рис. 5. Интраоперационные шаблоны для забора и моделировки аутотрансплантатов: а) изображение файла в формате STL, на основе которого печатаются шаблоны; б) изготовленные шаблоны, представляющие собой аналоги дна верхнечелюстных синусов и костных блоков


На рис. 5 б представлены интраоперационные шаблоны, полученные методом стереолитографии.

Далее представлены фотографии, сделанные во время реконструктивного вмешательства, ключевым моментом которого является точная моделировка костных аутотрансплантатов гребня подвздошной кости, для обеспечения максимально плотного контакта между реципиентной и донорской костью (рис. 6 а, б).


Интраоперационная моделировка блоков подвздошного гребня с помощью стереолитографических шаблонов
Рис. 6. Интраоперационная моделировка блоков подвздошного гребня с помощью стереолитографических шаблонов


На рис. 7 а, б представлены костные блоки подвздошного гребня, смоделированные согласно интраоперационным шаблонам и припасованные в модели, имитирующие реципиентную зону.


Припасовка смоделированных костных блоков в стереолитографическом аналоге дна верхнечелюстных синусов
Рис. 7. Припасовка смоделированных костных блоков в стереолитографическом аналоге дна верхнечелюстных синусов


Другим важным моментом реконструктивной операции является надёжная фиксация смоделированных аутотрансплантатов в реципиентной зоне, что достигалось применением титановых мини-винтов диаметром 2 мм и длиной 11 мм (рис. 8 а). Необходимо заметить, что кроме синус-лифтинга выполнялась и костная пластика фронтального отдела альвеолярного отростка верхней челюсти (рис. 8 б).


Фиксация смоделированных блоков подвздошного гребня в реципиентной зоне
Рис. 8. Фиксация смоделированных блоков подвздошного гребня в реципиентной зоне: а) в области дна правого верхнечелюстного синуса; б) во фронтальном отделе альвеолярного отростка верхней челюсти


Через 5 месяцев выполнена контрольная компьютерная томография (рис. 9 а).


Контрольная КТ, выполненная через 5 месяцев после реконструктивной операции
Рис. 9. Контрольная КТ, выполненная через 5 месяцев после реконструктивной операции: а) фронтальный срез на уровне середины верхнечелюстных синусов; б) анализ убыли объёма пересаженных костных блоков в специальной программной среде Amira


Также выполнен анализ убыли объёма костных блоков подвздошного гребня, установленных в верхнечелюстных синусах, результаты которого продемонстрированы на рис. 9 б, где красным цветом выделены размеры пересаженных пять месяцев назад костных блоков. Таким образом, планировавшийся объём кости практически совпадал с фактически имевшимся на момент проведения КТ, то есть не произошло значимой резорбции пересаженной кости.

По данным КТ, также в специальной программной среде, совместно с ортопедом-сто- матологом проводили виртуальное планирование установки дентальных имплантатов в количестве 8 единиц (рис. 10).


Виртуальное планирование установки дентальных имплантатов в специальной программной среде Amira
Рис. 10. Виртуальное планирование установки дентальных имплантатов в специальной программной среде Amira


Результат этого виртуального планирования был реализован в ходе выполнения дентальной имплантации при помощи интраоперационного стереолитографического накостного шаблона с набором сменных втулок (рис. 11 а, б, в, г).


Установка дентальных имплантатов: а) накостный интраоперационный стереолитографический шаблон зафиксирован мини-винтами к альвеолярному отростку верхней челюсти; б) формирование ложа имплантатов с помощью шаблона и набора сменных втулок

Установка дентальных имплантатов: в), г) установлены контрольные направляющие пины
Рис. 11. Установка дентальных имплантатов: а) накостный интраоперационный стереолитографический шаблон зафиксирован мини-винтами к альвеолярному отростку верхней челюсти; б) формирование ложа имплантатов с помощью шаблона и набора сменных втулок; в), г) установлены контрольные направляющие пины


Ортопантомограмма, выполненная после установки дентальных имплантатов, представлена на рис. 12.


Ортопантомограмма, выполненная после установки дентальных имплантатов
Рис. 12. Ортопантомограмма, выполненная после установки дентальных имплантатов


После достижения остеоинтеграции имплантатов, установки формирователей десны (рис. 13) изготавливалась ортопедическая конструкция по стандартному протоколу (рис. 14).


2-й этап дентальной имплантации - установка формирователей десны
Рис. 13. 2-й этап дентальной имплантации - установка формирователей десны


Готовая условно-съёмная ортопедическая конструкция с опорой на имплантаты
Рис. 14. Готовая условно-съёмная ортопедическая конструкция с опорой на имплантаты


У всех 11-ти пациентов наблюдалось гладкое течение послеоперационного периода. Ни в одном случае не было отмечено послеоперационных осложнений воспалительного характера.

В 3-х случаях отмечалось прорезывание титановых винтов, фиксировавших костные блоки во фронтальном отделе верхней челюсти, при этом ни в одном случае не было отмечено прорезывания винтов, фиксировавших костные блоки, помещённые в верхнечелюстные синусы. Причём степень резорбции блоков в синусах не превышала 10% от первоначального объёма, чего нельзя сказать о костных блоках, фиксированных во фронтальном отделе альвеолярного отростка, где резорбция достигала 30%.

Это, по всей видимости, объясняется более протяжённым контактом донорской и реципиентной костью в области синусов, так как в этом случае обеспечивается контакт трёх поверхностей, а во фронтальном отделе контактирует только одна поверхность костного блока. У всех пациентов успешно проведена дентальная имплантация и изготовлены ортопедические конструкции. Сроки наблюдения составляют от 1 года до трёх лет, в течение которых не было потеряно ни одного дентального имплантата.

Применение 3-мерного моделирования для выполнения операции синус-лифтинга с использованием костных блоков подвздошного гребня обеспечивает плотный контакт между донорской и реципиентной костью, в результате чего наблюдается хорошая интеграция костных блоков с минимальной их резорбцией.

Это позволяет получить достаточный объём надёжной васкуляризованной кости в дистальных отделах альвеолярного отростка верхней челюсти и с успехом выполнить дентальную имплантацию с последующим изготовлением ортопедической конструкции с опорой на имплантаты.

Метод требует совместной работы на этапе планирования ряда специалистов: стоматолога-ортопеда, хирурга, рентгенолога, специалистов по трехмерному моделированию.


ЛИТЕРАТУРА:

1. Иванов С.Ю., Ломакин М.В. Дентальная имплантация при низком расположении верхнечелюстных пазух // Тезисы докладов 1-й Всероссийской конференции. - Москва,
20-21 ноября 1997. - С. 29.

2. Кулаков А.А. Хирургические аспекты реабилитации больных с дефектами зубных рядов при использовании различных систем зубных имплантатов: дис. ... д-ра мед.наук. - М., 1997. - 351 с.

3. Кулаков А.А., Амхадова М.А., Королёв В.М. Реконструкция при значительной атрофии верхней и нижней челюсти с помощью аутокостных трансплантатов // Пародонтология. - 2008. - №1. - С. 49-51.

4. Параскевич В.Л., Иванов С.Ю. Методика синуслифтинга с использованием современных технологий // Институт Стоматологии. - 2007. - №1(34). - С. 30-31.

5. Alfaro F.H. Bone Grafting in Oral Implantology / F.H.Alfaro // Techniques and Clinical Applications. Quintessense Publishing. - Co.Ltd (UK), 2006. - 69 p.

6. Boyne P., James R. Grafting of the maxillary sinus floor with autogenous marrow and bone // J. Oral Surg. 1980. - Vol. 38. - P. 613-616.

7. Hallman M., Nordin T. Sinus floor augmentation with bovine hydroxyapatite mixed with fibrin glue and later placement of nonsubmerged implants: a retrospective study in 50 patients // Int. J. Oral Maxillofac. Implants. 2004. - Mar. - Apr. 19(2): 222-7.

8. Keller E., van Roekel N., Desjardins R., Toman D. Prosthetic-surgical reconstruction of the severely resorbed maxilla with iliac bone grafting and tissue- integrated prostheses // Int. J. Oral Maxillofac. Implants. 1987. - Vol. 2 - P. 155-165.

9. Kulakov A.A., Sukharskiy I.I., Butsan S.B., Perfiliev S.A., Hokhlachev S.B., Chernenkiy M.M. Modern Guided Implant Placement In Achieving High Precision. Abstracts from the XXth Congress of the European Association for Cranio-Maxillo-Facial Surgery Bruges (Belgium), September 14-18th, 2010 pag. 993.

10. Sorni M., Guarinos J, Penarrocha M. Implants in anatomical buttresses of the upper jaw // Med. Oral Patol. Oral Cir. Bucal. 2005. - Mar. - Apr. 10(2): 163-8.

11. Wheeler S.L. Sinus augmentation for dental implants: the use of alloplast materials // J. Maxillofac. Surg. 1997. - №55. - P. 1287.

12. Wood R.M., Moore D.L. Grafting of the maxillary sinus with intraorally harvested autogenous bone prior to implant placement // Int. J. Oral Maxillofac. Impl. 1988. - Vol. 3. - P. 209-214.

Метки:


Скачать в формате PDF


← Назад к списку