Limitace aktivní a pasivní navigace při zavádění implantátů

Tyto limity můžeme rozdělit na limity technické, limity lidského faktoru a limity ostatní. Technické limity souvisejí s vlastním vývojem systémů, kdy je tento vývoj v rukou inženýrů, jejichž představy/modely/ se často rozcházejí s realitou jejich použití v praxi (testování probíhá na modelech, fantomech, kadáverech apod.). Technicky jsou však v některých případech limitovány i jednotlivé technologie (např. optické systémy pro aktivní navigaci i některé systémy pro pasivní navigaci).

Další skupinu limitací při využívání navigačních systémů představuje lidský faktor – pacient a individuální podmínky v jeho ústech, ale také samozřejmě i lékař a jeho tým.

Ostatní limitace pak představují ceny systémů, zvyšující se náklady na vybavení a ošetření (cena plánovacích software, cena výroby šablon ad.). Nezanedbatelná je i časová náročnost. Jedná se tedy o celou řadu limitací, z nichž některé není zatím možné technologicky vyřešit. Veškeré tyto skutečnosti je nutno vědět a správně vyhodnotit ještě před vlastním výkonem a znát možnosti a limity daného navigačního systému, aby navigace v dentální implantologii umožnila co možná nejpřesnější a nejbezpečnější implantaci.

V našem sdělení poukazujeme na některé z celé řady těchto limitací na základě našich více než desetiletých zkušeností s různými systémy pro pasivní a aktivní navigací.

Static computer assisted implant surgery – sCAIS

sCAIS umožňuje pilotní nebo plnou (full) navigaci pomocí speciálního chirurgického setu a operační šablony (Surgical guide / template). Výhodou tohoto typu navigace je provádět pilotní či kompletní navigaci, kdy díky vedení vrtáků šablonou dosahujeme relativně přesnou pozici, hloubku i angulaci štoly pro implantát, a tím pádem dobrou prediktabilitu ať již provizorního, či definitivního protetického ošetření (Backwards planning, digital smile design, komunikace s laboratoří i s pacientem).

Mezi relativní nevýhody patří potřeba speciálního chirurgického setu pro daný implantační systém a nutnost spoléhat se na „přesnost“ operační šablony při snížené viditelnosti operačního pole bez možnosti korekce a adaptace během operace.

Limitace Static computer assisted implant surgery – sCAIS můžeme z praktického hlediska rozdělit:

Technické limitace
Nepřesnost OP šablony a tím i limitace pro použití může vzniknout při jejím plánování či zhotovení. Určité rozdíly v přesnosti jsou pak dané i typem OP šablony – šablona nesená zuby, sliznicí či kostí. Plánování může být již na samém začátku ovlivněno kvalitou vstupních dat. Jedná se o CBCT data – artefakty (obr. 1), kvalitu IO scanu (obr. 2), nebo kvalitu otisku a sádrového modelu při použití EO Scanneru (obr. 3). Jedině dokonalá kvalita těchto dat pak umožní provést jejich přesný matching a zajistit přesné digitální naplánování a následně pak zhotovení OP šablony, která přesně odpovídá realitě v ústech.

Limitace při plánování i následném zhotovení OP šablony mohou způsobit i různé typy vymezovacích pouzder, používané u některých implantačních systémů, které se liší průměrem, výškou i profilem. Je nutno si uvědomit, že vymezovací pouzdro musí mít cirkulárně dostatečnou tloušťku (sílu) materiálu pro fixaci, aby nedošlo ke zlomení šablony a uvolnění vymezovacího pouzdra během operace. Proto může malá šířka mezery ve směru mesiodistálním znemožnit použití vymezovacích pouzder pro plnou (full) navigaci. Výhodu v těchto případech mají systémy s možností použít pilotní navigaci za pomoci úzkých vymezovacích pouzder (např. Lasak, Straumann) (obr. 4). Obdobný problém je i u systémů, které sice vymezovací pouzdra nepoužívají, ale vodicí klíč či vodicí válec na vrtáčku má větší průměr.

Řada implantačních systémů používajících vymezovací pouzdra má k dispozici 3 délky vrtáků a vertikální pozice vymezovacího pouzdra je při plánování daná délkou implantátu a výškou měkkých tkání. Konečná délka vrtáku pak odpovídá délce implantátu, výšce měkkých tkání a výšce a vertikální pozici vymezovacího pouzdra, což může v některých případech, zejména v laterálních úsecích, znemožnit jejich použití (obr. 5). V těchto případech doporučujeme použít kratší vrták a preparaci dokončit klasickými vrtáky daného systému. Obecně platí zásada: čím blíže ke kosti umístíme pouzdro → tím kratší vrták → tím lepší přístup → tím přesnější zavedení → tím menší odchylka (zejména v oblasti apexu implantátu).

K technickým limitacím dochází i díky rozdílným systémům vedení vrtáků (obr. 6):

• Kombinace vymezovací pouzdro a vodicí klíče (obr. 6a)
• Vodicí klíč bez vymezovacího pouzdra
• Kombinace vymezovací pouzdro a Guide spoons „vodicích klíčů“ (Click systém) (obr.6b)
• Kombinace vymezovací pouzdro a vodicí válec na vrtáku
• Vodicí válec na vrtáku bez vymezovacího pouzdra (obr. 6c)

U systémů používajících vodicí klíče patří mezi limitace nutnost fixace (držení klíče) asistencí či jednou rukou operatéra, jejich celkový vertikální rozměr (indikační omezeni v laterálních úsecích) a díky poměrně velké páce i ztížený přesný dosed klíče do vymezovacího pouzdra nebo přímo do šablony (obr. 7). Naopak velice praktický je tzv. Click systém, který nevyžaduje ani pomoc asistence, ani neomezuje operatéra, ale naopak zlepšuje přehlednost v místě implantace (fixace tváře nebo jazyka). Tyto limitace jsme publikovali v Implantologie Journal No. 10/2022 - Possible use of computer-assisted surgical procedures: Functional and aesthetic implantological treatments (Jiri Hrkal, Michal Cicmanec).

Jako diskutabilní vidíme i zavádění implantátu přes OP šablonu, kdy dochází k nevyhnutelnému kontaktu povrchu implantátu se stěnami vymezovacích pouzder či šablony.

Limitace ze strany pacienta
Tyto limitace jsou způsobeny schopností otevírání úst, která je ovlivněna pohlavím, věkem, rasou, funkcí TMK i velikostí ústního otvoru. Průměrné vertikální hodnoty otevírání úst jsou 40–60 mm. Také anatomické podmínky jako makroglosie, kostní výčnělky či slizniční řasy (úpony) mohou ztížit či znemožnit použití OP šablony. Dávivý reflex, nauzeu a psychické limitace (strach, úzkost, paniku) lze řešit vhodnou premedikací a anestezií.

Doporučujeme proto vždy před operací vyzkoušet OP šablonu v ústech, a to nejen přesnost dosedu, ale i schopnost pacienta OP šablonu akceptovat a jeho schopnost otevírání úst (obr. 8).

Limitace cenové
Je pochopitelné, že využívání pasivní navigace zvyšuje náklady na implantologické ošetření. Toto navýšení je především dáno nutností použít speciální přístrojové a nástrojové vybavení a plánovací software. Dále jsou zde náklady na zhotovení OP šablony a obnovu nástrojů. Nezanedbatelnou složkou jsou i náklady na vzdělávání.

Existuje mnoho variant výše finálních nákladů. Záleží na možnostech jednotlivých pracovišť, zda si pořídí kompletní přístrojové a softwarové vybavení, 3D tiskárnu, chirurgický set, nebo si nechají zhotovit potřebná data (CBCT, IO scan), naplánovat a zhotovit OP šablonu v plánovacím centru a pořídí si pouze chirurgický set. Jsou zde možnosti některé fáze provádět ve vlastní ordinaci či laboratoři a některé fáze na specializovaných pracovištích.

Ceny CBCT přístrojů, IO scannerů a EO scannerů jsou známy. Ceny plánovacích softwarů závisí na tom, zda umožňují pouze naplánování pozice implantátů nebo umožňují i naplánování OP šablony s možností zpětné kontroly a vyhodnocení pozice zavedených implantátů. Do těchto cenových nákladů na software je dále nutno zahrnout poplatky za jednorázové či roční licence, poplatek za export STL dat (click fee), technickou podporu ad. Cena OP šablony se pak liší podle toho, zda si ji vyrobíte v ordinaci či vlastní laboratoři, nebo ji necháte vyrobit v plánovacím centru. Ceny chirurgických setů se pohybují od 50 000 Kč výše, ale záleží na individuální cenové nabídce od dealera (někdy je cena podmíněna např. odběrem určitého počtu implantátů). Některé firmy nabízejí i zapůjčení těchto setů.

Dále je nutno počítat i s náklady na obnovu opotřebovaných nástrojů – vrtáků, vymezovacích pouzder, vodicích klíčů ad. Výrobci doporučují výměnu po max. 45–50 použitích! Otěr vodicích pouzder, klíčů i vrtáků pak vede k velkým odchylkám od plánovaných pozic implantátů.

Dynamic computer assisted implant surgery – dCAIS

dCAIS umožňuje zavádění implantátů z volné ruky díky kontrole aktuální reálné pozice vrtáku pomocí optických systémů na monitoru. Dalšími výhodami je možná okamžitá korekce plánu, plná viditelnost OP pole, lepší přístup v laterálních úsecích i možnost použití standardního chirurgického setu. Jedná se o technicky náročnější systémy se speciálními hardware (kamera, senzory, markery, trackery) a software pro plánování a zavádění implantátů.

Limitace Dynamic computer assisted implant surgery – dCAIS můžeme z praktického hlediska rozdělit:

Technické limitace
Zásadní podmínkou pro použití těchto systémů je přímý vizuální kontakt jednotlivých hardwarových součástí (kamera, senzory, marker, vrták, tracker). Pokud dojde ke ztrátě signálu, ztratí operatér přehled o reálné pozici vrtáku v čase a místě a není možné bezpečně systém používat. Ztráta signálu nejčastěji souvisí s nevhodnou pozicí kamery/senzorů. Pozice kamery rozděluje systémy na 2 skupiny. Větší skupinu tvoří systémy, kde je kamera umístěná mimo operační pole, nejčastěji na pojízdném rameni s možností adaptace dle podmínek operace (obr. 9). Druhou skupinu tvoří pouze 1 systém, kde je kamera umístěna přímo na chirurgickém kolénku operatéra (obr. 10). Díky tomu kamera sleduje pouze senzor v ústech pacienta, na rozdíl od první skupiny, kdy kamera musí mít neustálý vizuální kontakt nejen se senzory v ústech pacienta, ale také se senzory na chirurgickém kolénku. Umístění senzorů u pacienta může být intraorální nebo extraorální. Rozlišujeme také velikost senzorů a jejich fixaci. Značným nedostatkem u velkých extraorálních senzorů je jejich hmotnost a páka působící v místě fixace v ústech pacienta. V kombinaci s nevhodným fixačním materiálem (silikon, termoplast apod.) tak dochází k celkové nestabilitě a následným ztrátám signálu (obr. 11). Nejstabilnějším a nejvhodnějším materiálem pro fixaci je zhotovení držáku senzorů/markerů pomocí 3D tisku, případně invazivní alternativa – ortodontický šroub.

Celkový workflow je významně ovlivněn tzv. learning curve neboli křivkou učení/osvojení, kdy je nutno si daný systém dostatečně vyzkoušet a přizpůsobit vlastní práci jednotlivým hardwarovým odlišnostem/limitacím. Je nutno zmínit, že každý systém lehce modifikuje základní hardwarové součásti. Jedná se například o velikost chirurgického kolénka se senzory, či jeho větší hmotnost – speciálně pokud je kamera součástí kolénka, zde je nárůst hmotnosti citelný.

Zajištění dostatečného prostoru v ordinaci může také způsobit nemalé problémy, kdy kamera může být umístěna na pojízdný stolek nebo stropní/nástěnné rameno, které s sebou často nese nutné stavební úpravy.

I přes vyřešení výše zmíněných problémů s umístěním, fixací a váhou je potřeba zmínit limit technologie (hardware + software) jako takové, kdy principem je optická technologie, závislá na přenosu obrazu. To je podmíněno velmi drahým a mnohaletým vývojem (paralelou jsou IO scannery a jejich technologický vývoj). Často narážíme v klinické praxi na limit optické technologie jako takové bez ohledu na specifika jednotlivých systémů. Softwarově systémy dCAIS většinově pracují na principu uzavřeného kombinovaného softwaru, který po nahrání vstupních dat slouží k naplánování a následně i ovládání během operace. Tento uzavřený software lze použít pouze s daným dCAIS systémem, získaná data/plány nelze exportovat ani jinak dále využít. Na trhu je však i dCAIS systém (Falcon, Straumann – dříve známý jako DENACAM, Mininavident AG), který má pouze ovládací software a kde je nutno pro správné fungování importovat plán z jiného externího plánovacího softwaru. Na jednu stranu to lze považovat za nevýhodu a zvýšení cenových nákladů, nicméně plánovací software lze využít jak k plánování pro dCAIS, tak současně pro sCAIS neboli i pro plánování operačních šablon. To může být ve výsledku pro velká implantologická centra značná výhoda i úspora nákladů.

• 

  Obr. 1

• 

  Obr. 2

• 

  Obr. 3

• 

  Obr. 4

• 

  Obr. 5a

• 

  Obr. 5b

• 

  Obr. 6a

• 

  Obr. 6b

• 

  Obr. 6c

• 

  Obr. 7

• 

  Obr. 8

• 

  Obr. 9

• 

  Obr. 10

• 

  Obr. 11

• 

  Obr. 12

Limitace pacient – operatér
Lidský faktor, stejně jako u sCAIS, nelze opomenout ani eliminovat. U systému dCAIS není tak rozhodující maximální otevírání úst, spíše však celkové anatomické poměry pro vhodné umístění senzorů/markerů, které musí být viditelné po celou dobu využívání dCAIS systémů. To bývá častý problém v laterálních úsecích v horní i dolní čelisti, kdy přímému signálu brání tváře, jazyk, nedostatečná rima oris apod. V případě ztráty signálu se systém stává nepoužitelným a v určitých případech až nebezpečným z pohledy ztráty kontroly reálné polohy vrtáku. Vhodné umístění senzorů a markerů je naprosto zásadní pro úspěšné použití těchto systémů (obr. 12). Často je však umístění senzoru/markeru předem určeno daným dCAIS systémem a jeho technickými specifikacemi a limity. I zde je vhodná kontrola použitelnosti systému před vlastní operací, případně také kontrola compliance pacienta. Systémy dCAIS stejně jako sCAIS nejsou vhodné pro začínající implantology vzhledem k možným komplikacím, které mohou nastat a kdy je operatér nucen improvizovat, pozastavit nebo případně i přerušit výkon. I přes pokročilost systému je nutno vše kontrolovat, znát předem plán a možná rizika výkonu, a ne pouze „slepě“ sledovat monitor. Learning curve u systému dCAIS velmi výrazně ovlivňuje veškeré kroky ošetření: od vhodného plánování až po rychlejší a přesnější provedení.

Limitace cenové
I zde je nutno vše dobře předem propočítat. Vstupní náklady se v porovnání s sCAIS ještě zvyšují. K základním nákladům v podobě získání vstupních dat (CBCT, IO scanner/otisk + EO scanner) přibývá hlavní položka v podobě systému dCAIS jako celku, kde cena je daná složitostí, délkou vývoje a množstvím hardwarových (+ softwarových) komponentů. Pořizovací náklady a později náklady na upgrade (softwaru/hardwaru) je nutno započítat do celkové ceny ošetření. V závislosti na daném systému se liší cena na jednotlivé ošetření, např. zda je nutno využívat externí plánovací software s poplatkem exportu plánu v podobě click fee a s tím dále související 3D tisk individuálního držáku senzoru/markeru, jehož výhodou je výborná přesnost a stabilita v ústech pacienta, nebo zda daný systém disponuje univerzálním autoklávovatelným držákem senzoru/markeru, který lze sice použít opakovaně, ale jehož velkou nevýhodou je problematická fixace a stabilizace. Díky neustálému technologickému vývoji optických systémů je daný systém v době nákupu v podstatě již technologicky zastaralý, a proto je nutno už při koupi systému myslet na pozdější náklady spojené s hardwarovým a softwarovým upgradem a případně si vše ošetřit smluvními podmínkami s prodejcem. Upgrade hardwaru může totiž později klidně i převýšit původní pořizovací cenu systému!

Závěr

Systémy sCAIS limituje především typ implantačního systému, jeho chirurgický set a s tím související protokol pro zavádění. Na základě toho je poté plán ošetření a zhotovená šablona kompromis mezi vstupními daty (CBCT + IO scan) a limity/možnostmi systému – chirurgického setu. Náklady a čas spojený s plánováním již nebrání širšímu využití operačních šablon, nicméně je však stále nutno počítat s vyššími investicemi a určitou zkušeností v oblasti zavádění implantátů. Vzhledem k možným rizikům spojeným se vznikem chyb od procesu zpracování vstupních dat, přes plánování a zhotovení chirurgické šablony, až po vlastní operaci, je nutná kontrola a případná improvizace operatéra. Proto použití není úplně vhodné pro začínající/nezkušené implantology. Ideálně by měl být celý proces ošetření: od sběru vstupních dat, přes plánování a zhotovení OP šablony, až po vlastní operaci, v rukou operatéra, aby byl detailně seznámen se situací a mohl případně výkon dokončit konvenčně bez pomocí chirurgické šablony.

To platí i u systémů dCAIS, kdy je nutno dokonale znát plán ošetření pro neustálou kontrolu, zda souhlasí realita s plánem vlastní operace. Systémy dCAIS jsou, na rozdíl od využívání chirurgických šablon, využívány stále pouze okrajově kvůli vysokým vstupním nákladům, technické náročnosti a také dlouhé uživatelské learning curve. Vlastní vývoj a větší rozšíření těchto systémů brzdí jejich vysoká finanční náročnost a pomalá miniaturizace jednotlivých hardwarových komponent. Často také vývoj a větší rozšíření dCAIS systémů naráží na limity a možnosti optických systémů obecně.

Veškerý vývoj obou systémů (sCAIS i dCAIS) je v rukou techniků a inženýrů, kteří často nereflektují klinické situace. Limitem obou systémů, které nelze eliminovat, je variabilita pacientů. Stále také chybějí dlouhodobé studie přesnosti a úspěšnosti použití v různých klinických situacích u rozdílných pacientů. Velké množství dostupných studií je bohužel bez vypovídající hodnoty a relevantnosti z toho důvodu, že se jedná o studie zadávané danými firmami – šité na míru pro daný systém, dále pak studie na modelech v laboratořích nebo studie simulující ideální situace. Nicméně je nutno objektivně prohlásit, že obě skupiny (sCAIS i dCAIS systémy) výrazně zvyšují přesnost a prediktabilitu ošetření, ale pouze za předpokladu, že jsou v rukou zkušených operatérů, kteří jsou dokonale seznámeni s jednotlivými kroky řešení případu: od sběru dat a plánu ošetření, až po jeho realizaci, a neustále kontrolují používané systémy (zrakem, RTG). Především systémy dCAIS jsou, podle našeho názoru na základě osobních 10letých zkušeností podložených daty a studiemi na reálných pacientech v klinické praxi, budoucností pro dentální implantologii (obr. 13).

Obr. 13