Значение CAD/САМ-технологий в эктопротезировании челюстно-лицевой области (обзор литературы)

                                                 УДК 613.31

Cite as: Tcherezova N.I. Importance of CAD/CAM technologies in ectoprosthetics of the maxillofacial area (literature review). Bulletin of the Medical Institute Reaviz. Rehabilitation, Doctor and Health. 2021;3(51):92-97.

У пациентов, страдающих дефектами органов челюстно-лицевой области, зачастую наиболее остро стоит не столько проблема нарушения функции, сколько неудовлетворительная эстетика. Потеря того ли иного органа челюстно-лицевой области во многих случаях становится причиной стойкого нарушения со стороны психоэмоционального состяния [1–3]. В современном мире лицо является основной «визитной карточкой» человека, наиболее привлекая к себе внимание со стороны окружающих людей. Наличие какого-либо дефекта челюстно-лицевой области формирует ряд психологических проблем у пациента, вызывая чувство стыда от своего неполноценного внешнего вида.

Данный факт значительно снижает качество жизни пациента [4]. Основной целью хирургического лечения таких пациентов является восстановление полноценного объема отсутствующего органа и нормализация его эстетики [6].

Качество проведенного хирургического лечения зависит от ряда факторов: классификации хирурга, протяженности дефекта, топографии восстанавливаемого органа и т.д. [2, 4, 5, 7]. Стоит отметить, что хирургическое восстановление утраченных органов или тканей челюстно-лицевой области – процесс трудоемкий и небыстрый, поэтому важно еще на дооперационном этапе предупредить пациента о длительности лечения. Также причиной отказа от проведения хирургического лечения может явиться наличие хронических заболеваний в стадии обострения.

Исходя из вышеизложенного, возможность замещения дефекта челюстнолицевой области эпитезом является в настоящее время наиболее востребованной среди пациентов, страдающих данными недугами. К тому же полное исключение хирургических вмешательств или их минимизация способствует снижению уровня стресса и нормализации психоэмоционального состояния у пациентов. Использование эпитезов с различными методами фиксации позволяют более точно прогнозировать результат проведенного лечения, а также вносить изменения по ходу проводимого лечения.

Несмотря на все вышесказанное, неоспоримым плюсом проведения хирургического лечения является сохранение органа у пациента, в то время как при восстановлении дефекта челюстно-лицевой области эпитезом пациент вынужден каждодневно использовать искусственный протез.

В настоящее время для изготовления эпитезов применяется две методики: компьютерная и традиционная. Традиционная методика является более старой и заключается в снятии оттисков с области дефекта, отливки гипсовой модели, моделировании восковой конструкции, кюветировании. Возможность виртуального 3D-моделирования и последующего прототипирования позволило значительно упростить не только процесс изготовления эктопротеза, но и повысить их точность [4, 5, 10–12]. Многие авторы, проводя сравнение между 3D-моделированием и традиционным способами изготовления эпитезов, отдают пальму первенства первому вследствие занчительно меньшему количеству затрачиваемого времени на изготовление и бесконтактной технологии [13, 14]. К тому же снятие слепка альгинатной массой при классическом методе изготовления эпитеза может привести к искажению рельефа мягких тканей. При снятии слепков с дефектов большой протяженно- сти очень важным является проблема обеспечения адекватного дыхания. Решение достигается проведением интубации носовых ходов, однако данная манипуляция является малоприятной для пациента, а также требует наличия высоких мануальных навыков от врача [15, 16]. Наличие у пациента стойких нарушений со стороны центральной нервной системы или ранний детский возраст вообще не представляют возможным осуществление данной манипуляции [13].

Моделирование воском требует значительных технических навыком, а также полное понимание анатомии воспроизводимого органа, так как зачастую в каждой клинической ситуации следует исходить, в первую очередь, из индивидуальной ситуации [16, 17]. Эстетика лица, а также его гармония в целом обеспечивается не только анатомическим соответствием воспроизводимого органа, но и верными пропорциями и симметрией. Эти условия в большинстве клинических случаев трудновыполнимы вследствие малого объема про-снимаемых тканей, а также отсутствия изображения симметричного органа.

Моделирование на компьютере с использованием CAD/CAM-технологий позволяет четко визуализировать полную картину за счет сканирования лица пациента, при этом достигается результат гармоничного соответствия анатомии восстанавливаемого органа окружающим органам и тканям [18].

Использование компьютерных технологий при восстановлении дефектов челюстно-лицевой области позволяет создать «библиотеку» восстанавливаемых органов и тканей, что позволяет в дальнейшем использовать эти STL модели как донорские для последующих пациентов. К тому же, при необходимости повторного изготовления эпитеза, значительно упрощается вся процедура – зубному технику достаточно лишь найти в базе необходимую 3D-модель.

Немаловажным плюсом использования компьютерного моделирования лицевых протезов является скорость их выполнения. Так, при традиционном способе изготовления эпитеза, затрачиваемое время составляет до 5–7 дней, а при компьютерном моделировании – 2–4 часа [17, 18, 31].

При изготовлении эпитеза с использованием компьютерного 3D-моделирования последний проходит 4 этапа: сканирование, создание дизайна эпитеза, моделирование, изготовление протеза [2, 8].

При прохождении первого этапа проводится КТ- и МРТ-исследование, преобразующиеся в DICOM формат (Digital Imaging Communications in Medicine). Данные, полученные с использованием сканирования лазером, соответствуют формату STL. Данный процесс реализуется следующим образом: посылается лазерный луч, анализируя поверхность изучаемого объекта, затем сканер рассчитывает координаты каждой из точек плоскости относительно друг друга [14].

Методу 3D-фотографирования отведена очень малая роль в диагностике. Скорее всего это связано с тем, что фотография относится к изображениям типа 2D. Техника выполнения достаточно проста: пациента усаживают в кресло, при этом его лицо фотографируется с нескольких ракурсов, после чего все полученные снимки системой автоматически соединяются воедино в специальной программе (3dMD, Atlanta). Однако работа с данным методом требует специальных навыков фотографа, таких как знание анатомии лица, умение работать с программой. Несомненным достоинством данного метода является полное отсутствие дискомфорта для пациента.

Если необходимо получить данные о мягкотканных и костных образованиях, локализующихся внутри черепа, то используют КТ- и МРТ-исследование. Для планирования топографии инсталляции имплантатов, необходимых при фиксации эпитезов, следует четко представлять расположение костных структур [2, 20–22]. Применение томограмм значительно упрощает диагностику и позволяет определить выбор эктопротеза и способ его фиксации.

Однако ряд авторов описывают и недостатки перечисленных методов. Например, при КТ-исследовании пациент подвергается вредному излучению, а МРТ противопоказано целому ряду пациентов с пейсмейкерами и аневризмальными клипсами. Также немаловажным фактором является и то, что конвертация DICOM формата в STL сопровождается значительной потерей времени и требованием специально обученного персонала. Лазерное сканирование позволяет получить поверхностное изображение объекта, но за очень короткий промежуток времени, что, разумеется, более удобно для пациента [21, 24]. При МРТ- исследовании имеется неудобство в довольно длительном нахождении в замкнутом пространстве и статичном положении, что, несомненно, большая проблема для лиц, страдающих клаустрофобией [2]. Этот способ не требует конвертации информации, так как лазерные сканеры сопоставимы с STL форматом. Однако существенным минусом данного способа является прямолинейность лазерного луча и неспособность обходить рельеф поверхности по контуру, а также проводить сканирование поднутрений. Все это отрицательно сказывается на качестве выполнения виртуальной модели лица.

Сейчас на рынке представлено несколько лазерных сканеров: ATOS (GOM), Polhemus FastScan (Polhemus), VIVID 700 (Minolta) и др. Для того, чтобы воспроизвести 3D-дизайн эктопротеза, врач должен получить виртуальную 3D-модель головы пациента и непосредственно протезного ложа (формат STL). При этом какой бы метод выбран не был, полученная модель все равно может содержать различные дефекты и артефакты в виде неровностей или непроснявшихся участков поверхности. Все это требует дальнейшей коррекции, «компьютерного ремоделирования», так как отражается на точности изготовления эпите- за и качестве прилегания к протезному ложу [14]. Данный процесс осуществляется на CAD аппаратах.

В результате компьютерного ремоделирования получается качественная виртуальная 3D-модель, после чего техник создает 3D-дизайн протеза, который берется со стороны-антагониста или же из библиотеки базы данных [24, 25]. В современной научной литературе существует терминология, отражающая этапность изготовления протеза: Computer Aided Design и Rapid Prototyping. Смысл заключается в создании пробного образца эктопротеза, который может быть откорректирован в случае необходимости изменений. На данный момент существует пять основных технических методик: stereolithography (STL, стереолитография), selective laser sintering (SLS, лазерное спекание), solid ground curing (SGC, отверждение на твердом основании), fused deposition modeling (FDM, нанесение термопластов) и laminated object manufacturing (LOM, ламинирование, моделирование при помощи склейки) [26]. Превалирующее большинство авторов приходят к единому мнению, что наиболее высокоточным и быстрым является метод лазерного спекания [2, 5, 6, 8, 11, 30].

Используя метод быстрого прототипирования, техник получает негативную или пробную заготовку для готового эктопротеза. Это позволяет значительно ускорить процесс. Например, чтобы получить форму для паковки силикона и ее последующую вулканизацию от момента создания виртуальной модели было затрачено порядка

8 часов [27]. Получение пробной заготовки позволяет осуществить припасовку эктопротеза на протезном ложе, при этом оценить краевое прилегание и точность позиционирования.

Проводя сравнение традиционного и компьютерного методов изготовления лицевых эпитезов, следует отметить единое сходство – трудоемкость процесса, требующего отличного понимания анатомии челюстно-лицевой области, свободного владения компьютерным программным обеспечением. Проанализировав большое количество зарубежной литературы, хочется отметить, что успех проведенного эктопротезирования во многом зависит от четкой и полной визуализации клинической картины в целом, не акцентируя внимания на конкретном органе. Именно это является ключевым условием создания гармоничной эстетики лица и всего внешнего вида пациента после проведенного лечения в целом. Восстановленный гармоничный вид лица пациента позволит более быстро адаптироваться в социуме. В настоящее время однозначно определить лучший метод не представляется возможным. Уменьшение скорости производства и необязательность наличия медицинского образования, по мнению ряда авторов [4, 5, 16, 18, 19], являются мотивом выбора и широкого внедрения CAD/CAM-технологий, при этом некоторые ученые [28] сомневаются в их эффективности. Однако стоит помнить, что для пациента важен результат лечения, а не сам метод, и только это является результатом его конечной оценки.