DT News - Italy - L’Intelligenza Artificiale e la Realtà Aumentata nella moderna pianificazione implantare: case report

Prof. Carlo Mangano*, Dr. Francesco Mangano*

mar. 11 aprile 2023

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Intelligenza Artificiale (“Artificial Intelligence”, AI) e Realtà Aumentata (“Augmented Reality”, AR) rappresentano la nuova frontiera nella moderna implantologia. Infatti, queste tecnologie permettono già oggi di pianificare gli impianti in 3D, utilizzando gli ologrammi, in maniera semplice, veloce ed intuitiva. Di seguito la descrizione di un caso clinico semplice, nel quale l’Intelligenza Artificiale e la Realtà Aumentata hanno permesso la pianificazione di un caso implantare.

_Case report
Il paziente era stato precedentemente sottoposto a un intervento di chirurgia rigenerativa con innesto sintetico (stampato in 3D in idrossiapatite/ beta-tricalcio-fosfato) tipo onlay custom-made nella zona dell’incisivo centrale superiore di destra. A 6 mesi dall’intervento, il paziente era pronto a ricevere l’impianto. Per lo studio del caso, il paziente veniva sottoposto a cone beam computed tomography (CBCT) (CS9600, Carestream Dental) (Fig. 1) ed a scansione dell’arcata dentaria di riferimento con potente scanner intraorale (DEXIS IS 3800w, DEXIS) (Figg. 2, 3).

Fig. 1_CBCT (CS9600, Carestream) con field of view (FOV) 10x5 cm dell’arcata rigenerata.

Fig. 2_Scansione intraorale dell’arcata (DEXIS IS 3800w, DEXIS), visione frontale.

Fig. 3_Scansione intraorale dell’arcata (DEXIS IS 3800w, DEXIS), visione occlusale.

I dati Digital Imaging and Communication in Medicine (DICOM) derivanti dalla CBCT, insieme con il file standard tesselletion language (.STL) ottenuto tramite la scansione intraorale, venivano quindi caricati in cloud in un software di Intelligenza Artificiale (Virtual Patient Creator, RELU). Tali dati venivano elaborati e il software di Intelligenza Artificiale restituiva, in meno di 10 minuti, la ricostruzione 3D della maxilla del paziente, ottenuta tramite segmentazione ossea automatica, accoppiata e allineata alla scansione intraorale (Fig. 4). Il software, inoltre, restituiva la segmentazione di ciascun singolo elemento dentario, sotto forma di files .STL separati, nei quali la corona veniva direttamente dalla scansione intraorale, mentre la radice dalla CBCT (Fig. 5). La “fusione” automatica del dato della CBCT con quello della scansione intraorale, e il perfetto allineamento tra le strutture anatomiche, rappresentava il risultato dell’applicazione dell’Intelligenza Artificiale. La stessa area rigenerata veniva opportunamente segmentata (Fig. 6). A questo punto, l’operatore era in grado di visualizzare tutte le strutture, selezionare quelle interessanti ed esportarle come files .STL. Tali files venivano quindi caricati all’interno di una applicazione dedicata per l’uso per la realtà aumentata (Holodentist, Fifthingenium), insieme con la libreria implantare del sistema scelto (Naturactis, Lyra ETK) per la risoluzione dello specifico caso clinico (Fig. 7). L’operatore vestiva quindi gli occhialini per la Realtà Aumentata (MagicLeap2, Magic Leap) e, anche attraverso l’aiuto di uno specifico joypad, era in grado di pianificare l’impianto in 3D nell’esatta posizione, profondità ed inclinazione, impiegando gli ologrammi (Clicca QUI). Terminata la pianificazione e salvata la posizione dell’impianto, essa veniva esportata e impiegata per disegnare, all’interno di software open-source, un template per una chirurgia guidata statica (Figg. 8, 9). Dal momento che Intelligenza Artificiale e Realtà Aumentata non possiedono ancora le certificazioni per l’impiego clinico, tutti i files erano quindi re-importati all’interno di software radiologico certificato (MIMICS, Materialise) per il controllo della posizione implantare nelle cross-sections radiologiche (Figg. 10, 11).

Fig. 4_Intelligenza Artificiale (Virtual Patient Creator, RELU): segmentazione CBCT e allineamento automatico CBCT-IOS.

Fig. 5_Il software di Intelligenza Artificiale (Virtual Patient Creator, RELU) è in grado di segmentare autonomamente ciascuna struttura anatomica in meno di 10 minuti: il tempo di un caffè.

Fig. 6_La stessa area rigenerata è stata correttamente segmentata.

Fig. 7_Libreria .STL dell’impianto Naturactis della Lyra ETK.

Fig. 8_Disegno della dima chirurgica con software open-source (Meshmixer, Autodesk), visione occlusale.

Fig. 9_Disegno della dima chirurgica, visione prospettica.

Fig. 10_Controllo della qualità della pianificazione olografica in software certificato (MIMICS, Materialise).

Fig. 11_La pianificazione viene validata radiologicamente.

Nel frattempo, le dime chirurgiche erano preparate per la stampa (Fig. 12), stampate con potente stampante 3D stereolitografica (XFAB 3500PD, DWS Systems) e, dopo l’inserimento di boccola fresata in zirconia, pronte all’uso (Fig.13). La preparazione del sito chirurgico avveniva guidata, attraverso l’impiego di 3 mascherine chirurgiche identiche, caratterizzate però da boccole in zirconia con fori dal diametro differente (Figg. 14-17). Tali fori erano specifici per l’uso di ciascuna fresa, perciò non era necessario ricorrere all’uso di riduttori durante la preparazione; e dato che il template chirurgico conteneva già le informazioni relative alla profondità della preparazione, non occorreva impiegare alcuno stop in altezza. Inoltre, non era necessario impiegare frese lunghe, né kits per la chirurgia guidata: l’intervento veniva realizzato utilizzando un kit chirurgico standard, e a lembo aperto. Il posizionamento dell’impianto (Naturactis, Lyra ETK) (Fig. 18) avveniva infine manualmente, per non perdere la percezione della qualità ossea e della stabilità primaria nel sito rigenerato. L’osso recuperato dal sito di fresatura veniva riutilizzato per ulteriore filling vestibolare (Fig. 19).

Una volta inserito l’impianto, il chirurgo poteva suturare (Fig. 20) ed il ponte provvisorio era riposizionato al di sopra dei monconi protesici dei denti adiacenti. In uno dei prossimi numeri di questa stessa rivista il lettore potrà vedere la finalizzazione protesica del caso, sempre attraverso procedura digitale. Nello specifico, l’utilizzo dell’Intelligenza Artificiale ha permesso di pianificare un caso attraverso sistema di Realtà Aumentata, eliminando la necessità di pianificazione all’interno di software di chirurgia implantare guidata. Ulteriori e affascinanti sviluppi ci attendono, poiché dalla pianificazione saremo a breve in grado di passare all’applicazione clinica dell’Intelligenza Artificiale e della Realtà Aumentata in implantologia.

Fig. 12_Preparazione delle dime chirurgiche alla stampa all’interno di software dedicato (Nauta, DWS Systems).

Fig. 13_Le dime sono stampate in materiale rigido e trasparente (DS3000, DWS Systems) con stampante 3D stereolitografica- laser (XFAB 3500PD, DWS Systems). Le dime sono identiche, e differiscono tra loro solo per il diametro della boccola fresata in zirconia incassata all’interno di esse.

Fig. 14_Situazione pre-operatoria.

Fig. 15_Sollevamento di lembo mucoperiosteo (spessore totale): si evidenzia la rigenerazione ottenuta con il blocco onlay di idrossiapatite che è fermamente adeso all’osso nativo. L’integrazione del blocco è evidente clinicamente.

Fig. 16_Dima di preparazione per il passaggio della fresa pilota.

Fig. 17_Le successive frese di preparazione lavorano attraverso dime dedicate.

Fig. 18_L’impianto (Naturactis, Lyra ETK) è pronto per essere inserito manualmente (e non attraverso la dima, in questo caso).

Fig. 19_L’impianto è stato inserito, l’osso raccolto durante la preparazione del sito recuperato ed utilizzato per riempire vestibolarmente.

Fig. 20_Suture.

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