Intervista: un robot intraorale miniaturizzato potrebbe rivoluzionare i flussi di lavoro dell'odontoiatria restaurativa

Prof. Jung, il vostro progetto suggerisce che il MIR potrebbe rendere la preparazione dentale più precisa e prevedibile. Dal punto di vista clinico, dove ritiene risiedano i maggiori benefici per odontoiatri e pazienti?
A nostro avviso, il potenziale più importante risiede nella possibilità di rendere più prevedibile l’intero flusso di lavoro restaurativo, non soltanto la preparazione del dente. Lo sviluppo del MIR, infatti, non riguarda esclusivamente questa fase, ma punta a rivoluzionare l’intero workflow odontoiatrico per la realizzazione di restauri indiretti, come corone, overlay, intarsi e faccette. Da un punto di vista clinico, ciò potrebbe tradursi in diversi vantaggi. Innanzitutto, il trattamento potrebbe diventare meno invasivo per il paziente, poiché il sistema è progettato per rimuovere esclusivamente la quantità di tessuto dentale prevista dal piano digitale personalizzato. Al contrario, la preparazione manuale tradizionale dipende inevitabilmente dalla valutazione visiva e dall’abilità dell’operatore, con una maggiore variabilità nella quantità di tessuto rimosso.

Un secondo beneficio riguarda il comfort del paziente. Il sistema potrebbe infatti ridurre il numero di appuntamenti necessari per completare il restauro e diminuire il tempo trascorso alla poltrona. Un ulteriore vantaggio potrebbe essere rappresentato dall’aumento della fiducia del paziente. Nel workflow previsto, infatti, sia l’odontoiatra sia il paziente avrebbero la possibilità di valutare il restauro definitivo prima ancora di iniziare la preparazione del dente. Ciò potrebbe ridurre la necessità di acquisire ulteriori impronte o scansioni, di realizzare restauri provvisori e di prolungare i tempi di attesa alla poltrona. Infine, il robot è progettato per essere fissato direttamente alla mascella o alla mandibola e muoversi insieme a esse. Questa caratteristica potrebbe limitare l’influenza dei movimenti della testa del paziente durante la preparazione, contribuendo a mantenere elevata la precisione dell’intervento.

Quali sono state le principali sfide nella progettazione di un robot per la preparazione dentale, in particolare dal punto di vista della forma e della funzionalità?
I sistemi robotici sviluppati finora per l’odontoiatria si sono basati prevalentemente su grandi bracci robotici extraorali. Poiché questi dispositivi non sono fissati direttamente alla dentizione, devono compensare continuamente i movimenti del paziente attraverso sistemi di tracciamento, introducendo un’ulteriore fonte di errore e rendendo particolarmente complesso il raggiungimento di un’elevata precisione. Il MIR adotta invece un approccio completamente diverso. Grazie alle sue dimensioni ridotte, può essere fissato direttamente alla dentizione del paziente, creando un punto di riferimento stabile che si muove insieme alla mascella o alla mandibola. Questa caratteristica potrebbe rendere la preparazione dentale più accurata e riproducibile.

Naturalmente, questa soluzione ha posto importanti sfide ingegneristiche. Una delle principali riguardava lo spazio estremamente limitato all’interno del cavo orale. Nelle aree posteriori, infatti, l’apertura della bocca può essere di appena 16-17 mm, imponendo la realizzazione di un robot estremamente compatto. Per questo motivo, i motori sono stati collocati all’esterno della bocca e collegati alla componente intraorale del robot mediante alberi flessibili di trasmissione. All’inizio del progetto ci siamo inoltre resi conto che, nonostante la sua rilevanza clinica, mancavano dati quantitativi sull’apertura orale nella regione dei molari. Abbiamo quindi condotto uno studio clinico presso la Clinica di Odontoiatria Ricostruttiva del Centro di Medicina Dentale dell’Università di Zurigo, misurando l’apertura della bocca in 100 pazienti. I dati raccolti sono stati fondamentali per definire le dimensioni massime del MIR.

Nei test, il prototipo ha raggiunto una precisione di preparazione nell’ordine dei micrometri. Come si confronta questo livello di accuratezza con quello ottenibile oggi attraverso la preparazione dentale convenzionale?
L’obiettivo principale di questo prototipo era dimostrare la fattibilità di un concetto innovativo di robot miniaturizzato per la preparazione dentale, fissato direttamente ai denti e azionato da motori collocati all’esterno del cavo orale. Poiché questa prima generazione del dispositivo non era ancora dotata di sensori in grado di monitorare in tempo reale la posizione della fresa, il sistema non poteva correggere automaticamente eventuali errori di posizionamento durante la preparazione. Di conseguenza, i risultati ottenuti rappresentano soprattutto un’indicazione del potenziale della tecnologia e non consentono ancora un confronto diretto con la preparazione dentale manuale convenzionale o con altri sistemi robotici.

Inoltre, la posizione e l’orientamento esatti della fresa dopo l’assemblaggio con il manipolo odontoiatrico non sono ancora stati completamente integrati negli algoritmi di movimento del robot. A ciò si aggiunge il fatto che, prima di ogni prova, il robot veniva posizionato manualmente al centro del campione di test. Questo allineamento manuale introduceva un’ulteriore fonte di errore, influenzando l’accuratezza complessiva della preparazione.

Prima che un sistema di questo tipo possa essere introdotto nella pratica clinica, quali sono le principali sfide ancora da affrontare, in particolare per quanto riguarda precisione, monitoraggio in tempo reale, accesso intraorale, sicurezza del paziente e ruolo dell’odontoiatra nella supervisione della procedura?
La prossima generazione del prototipo sarà dedicata al miglioramento della stabilità meccanica del sistema, alla definizione precisa della posizione della fresa all’interno del dispositivo e all’integrazione di sensori di posizione e sistemi di feedback in tempo reale, così da consentire un controllo ancora più accurato della preparazione. Sarà inoltre introdotto un bite block intelligente, progettato per posizionare il robot in modo preciso e riproducibile rispetto al dente, riducendo la variabilità legata al posizionamento manuale. Grazie a questi sviluppi prevediamo di incrementare ulteriormente l’accuratezza del robot e di supportare il workflow completamente digitale previsto dal progetto, nel quale il restauro potrà essere prefabbricato e adattarsi con precisione clinica.

Il nostro obiettivo è integrare il MIR nell’intero percorso restaurativo, dalla diagnosi e pianificazione del trattamento fino alla preparazione dentale, alla realizzazione del restauro e alla sua cementazione. Saranno necessari ulteriori sviluppi software per supportare la pianificazione terapeutica, il controllo del robot, l’integrazione nei flussi clinici e i protocolli di sterilizzazione. Inoltre, saranno indispensabili sensori e una telecamera per monitorare in tempo reale la posizione del robot e l’avanzamento della procedura.

Con l’avvicinarsi della fase di applicazione clinica, la sicurezza del paziente continuerà a rappresentare una priorità assoluta e sarà valutata attentamente in ogni fase dello sviluppo e della sperimentazione. È inoltre evidente che un trattamento robotico dovrà sempre essere eseguito sotto la supervisione di personale odontoiatrico qualificato, così da garantirne un impiego sicuro, controllato ed efficace nella pratica clinica.

Lo sviluppo del MIR ha riunito competenze provenienti dall’odontoiatria clinica e dall’ingegneria. In che modo questo approccio interdisciplinare ha contribuito a trasformare l’idea iniziale in un prototipo funzionante?
Lo sviluppo del MIR è il risultato di una stretta collaborazione tra il Bio-Inspired RObots for MEDicine Laboratory dell’Università di Basilea, diretto dal Dr Georg Rauter, la Clinica di Odontoiatria Ricostruttiva dell’Università di Zurigo, che ho il piacere di dirigere, e il Neuro Robotics Group dell’ARTORG Center for Biomedical Engineering Research dell’Università di Berna, guidato dalla Dr.ssa Manuela Eugster. Un progetto di questo tipo non avrebbe potuto essere realizzato da una sola disciplina. Per questo desidero sottolineare il valore della collaborazione interdisciplinare tra i gruppi di ingegneria delle Università di Basilea e Berna e il nostro team clinico di odontoiatria ricostruttiva. Il MIR rappresenta un ottimo esempio di come un’esigenza nata nella pratica clinica possa essere trasformata, grazie alla ricerca ingegneristica, in una tecnologia concreta e funzionante.

Questa integrazione continua tra sviluppo tecnologico e competenze cliniche è stata uno dei principali fattori di successo del progetto. Solo attraverso un confronto costante tra ingegneri e odontoiatri è stato possibile perfezionare progressivamente il sistema, sia dal punto di vista tecnico sia da quello clinico, ottimizzandone le potenzialità per un futuro impiego nella pratica odontoiatrica.