Odontoiatria digitale

Negli ultimi anni le tecnologie digitali hanno preso il sopravvento negli studi odontoiatrici, determinando una radicale trasformazione dei flussi di lavoro. L'ingresso di tutta una serie di dispositivi per l'acquisizione delle immagini (scanner intraorali, desktop, facciali, cone beam computed tomography- CBCT) e di software per l'elaborazione e la processazione delle stesse (software di computer assisted design - CAD protesici, chirurgici e ortodontici) ha modificato sostanzialmente l'approccio al paziente e la pianificazione del trattamento. Al tempo stesso, software di computer assisted manufacturing - CAM e macchine utensili come fresatori e stampanti 3D hanno consentito di realizzare fisicamente per l'impiego clinico restauri protesici (abutments e corone, ponti, arcate complete su denti naturali ed impianti), dime per il posizionamento guidato degli impianti, blocchi sintetici personalizzati per la rigenerazione ossea, e dispositivi ortodontici (allineatori, e dispositivi custom di varia natura). La rivoluzione digitale ha aperto la strada verso il paziente virtuale, e quindi alla possibilità di rappresentare tutti i tessuti del paziente (osso, denti, gengive, viso) in un unico modello 3D, sul quale si è potuta eseguire una serie di pianificazioni e modellazioni di natura chirurgica, protesica ed ortodontica; a partire da ciò, si è resa fattibile  la realizzazione fisica di una congerie di dispositivi necessari all'uso clinico nelle molteplici branche dell'odontoiatria.

In tale ambito si inseriscono gli scanner intraorali, potenti dispositivi per la rilevazione dell'impronta ottica. La convenzionale rilevazione fisica dell'impronta con cucchiai portaimpronta e materiali (alginati, siliconi, polieteri) da sempre rappresenta e un momento di stress e disagio per i pazienti, soprattutto  quelli particolarmente sensibili, con riflesso faringeo accentuato, e un momento delicato anche per il clinico, in primis nel caso di impronte tecnicamente complesse (per esempio per la costruzione di arcate fisse su impianti). La rilevazione dell'impronta con scanner intraorale, attraverso un fascio luminoso (luce strutturata o laser), invece risolve tutti questi problemi: è, invero,  ben tollerata dal paziente, dacchè non necessita dell'uso di materiali convenzionali, ed è tecnicamente più semplice per il professionista. Permette di verificare immediatamente la qualità dell'impronta; si ottengono modelli virtuali dei pazienti, che possono essere salvati nel proprio computer o su una memoria esterna, senza passare attraverso la colatura fisica dell'impronta e quindi il modello fisico in gesso. Ciò permette di risparmiare tempo e spazio, e di inviare i modelli al proprio laboratorio per posta elettronica, azzerando tempi ed costi di spedizione. A fronte dell'investimento fatto, perciò, il professionista può risparmiare ogni anno sull'acquisto dei materiali da impronta, sulla fabbricazione dei cucchiai individuali, sulla colatura e la spedizione dei modelli in gesso; può inoltre conservare i modelli virtuali dei propri pazienti senza dover dedicar loro uno spazio all'interno dello studio. 

Ma che cos'è uno scanner intraorale?

 Lo scanner intraorale è uno scanner 3D, ovvero un sistema di misurazione tridimensionale adoperato per catturare oggetti del mondo reale, in modo che possano essere analizzati nel mondo digitale. Nello specifico è un apparecchio che raccoglie informazioni sulla forma e le dimensioni delle arcate dentarie (o sulla posizione di impianti dentari) attraverso la sola emissione di un fascio luminoso. Esso infatti proietta un fascio o griglia luminosa (luce strutturata o raggio laser) sulla superficie dei denti (o degli scanbodies implantari), e acquisisce, mediante telecamere ad alta risoluzione, la distorsione che tale fascio subisce quando colpisce queste strutture. Le informazioni raccolte da queste telecamere vengono processate da un potente software, che ricostruisce in maniera accurata il modello 3D delle strutture desiderate. In particolare, dalla genesi di una "nuvola di punti" si passa alla creazione di una mesh poligonale, rappresentazione fisica dell'oggetto scansito; la scansione è poi rielaborata per ottenere il modello 3D definitivo. Tecnicamente, lo scanner intraorale è perciò classificato come uno scanner 3D attivo, poiché emette una fonte luminosa e rielabora la distorsione subita dalla stessa ad opera delle superfici dell'oggetto, per realizzare un modello 3D virtuale dello stesso. Ad oggi, i campi d'applicazione dello scanner intraorale sono disparati: può essere utilizzato per ottenere modelli virtuali delle arcate del paziente (modelli studio o ortodontici), è impiegato in protesi per la rilevazione dell'impronta necessaria alla modellazione e creazione di tutta una serie di restauri protesici (corone singole, protesi fisse parziali e, in alcuni casi, arcate fisse complete), ma trova largo impiego anche in ambito chirurgico (integrato nelle procedure di acquisizione in chirurgia guidata) e ortodontico. La vastità dei campi d'applicazione e gli indubbi vantaggi derivanti dall'impiego degli scanner intraorali, ha determinato negli ultimi anni un grandissimo interesse per queste macchine; conseguentemente, l'industria propone ogni anno nuovi devices sempre più performanti. Gli aspetti più rilevanti che andrebbero considerati circa la scelta di uno scanner intraorale sono rappresentati da: 1. accuratezza matematica dei modelli 3D derivati dalla scansione intraorale: verità, precisione e risoluzione dello scanner; 2. operatività clinica: necessità o meno di opacizzazione, velocità di acquisizione, possibilità di acquisire modelli a colori, dimensioni delle punte; 3. tipologia di sistema: libertà o meno di esportazione di file .STL; 4. costi di acquisto e di gestione. 

L'accuratezza delle matematiche è il primo elemento.  E' la combinazione di due elementi, parimenti importanti e complementari come la verità ("trueness") e la precisione ("precision"). Per verità ("trueness") si intende quanto la media delle nostre misurazioni si avvicini alla realtà: dal punto di vista matematico, infatti, una misura è tanto più vera quanto più la media delle misure si approssima al valore vero della grandezza. Uno scanner intraorale dovrebbe perciò essere in grado di rilevare ogni dettaglio dell'impronta e permettere l'elaborazione di un modello 3D virtuale il più possibile simile al reale, e che poco o nulla si discosti dalla realtà. Per poter rilevare la verità di un modello 3D derivato da scansione intraorale, è necessario disporre di un modello di riferimento con errore tendente allo zero, ottenuto con tastatore industriale (coordinate measuring machine - CMM o braccio articolato) o con potente scanner desktop certificato. La sovrapposizione tramite specifici software dei modelli ottenuti da scansione intraorale al modello di riferimento (tastato o acquisito con macchina desktop) permette di valutare l'effettiva verità dello scanner intraorale. La verità da sola non è però sufficiente: essa deve essere accompagnata dalla precisione. Per precisione si intende la capacità dello scanner di garantire un risultato ripetibile, quando impiegato in diverse misurazioni dello stesso oggetto. La costante ripetibilità del risultato è di grande importanza: diverse misurazioni dello stesso oggetto devono necessariamente essere sovrapponibili, e discostarsi tra loro in maniera minima. Per poter misurare la precisione di uno scanner intraorale, non occorre disporre di un modello di riferimento superiore: è sufficiente sovrapporre le diverse scansioni intraorali tra loro, e valutare di quanto esse si discostino, all'interno di software dedicati. E' facile intuire come verità e precisione rappresentino, insieme, le principali caratteristiche che uno scanner intraorale debba possedere. Teoricamente, uno scanner potrebbe essere molto vero e poco preciso, oppure molto preciso ma poco vero: in entrambi i casi, questo andrebbe ad influire negativamente sulla qualità dell'impronta, con conseguenze sull'intero flusso di lavoro, soprattutto in protesi dove la qualità della chiusura marginale rappresenta un obiettivo fondamentale. In ogni caso, è importante ricordare come l'accuratezza di uno scanner dipenda in buona parte dal software di elaborazione in dotazione, che svolge il compito più difficile, "costruendo" il modello virtuale. Purtroppo, pochissimi studi in letteratura hanno valutato l'accuratezza dei diversi scanner intraorali presenti nel mercato, e le informazioni che abbiamo a disposizione sono ridotte. Anche la risoluzione di acquisizione, cioè la minima differenza che uno strumento è in grado di misurare (sensibilità dello strumento) riveste una certa importanza; essa dipende tuttavia dalle telecamere in dotazione agli scanner, che sono generalmente molto potenti. In merito all'operatività clinica, uno degli aspetti discriminanti tra i diversi scanner intraorali è rappresentato dalla necessità o meno di dover ricorrere ad opacizzazione. La necessità di ricorrere ad opacizzazione è tipica degli scanner intraorali di prima generazione; gli scanner introdotti più recentemente permettono infatti di rilevare un'impronta ottica senza bisogno di opacizzare. Tecnicamente, uno scanner che permette di lavorare senza opacizzazione sarebbe da preferire: infatti l'impiego di spray ed opacizzanti può rappresentare un disagio per il paziente. Inoltre, stendere uno strato uniforme di polvere è complesso: una tecnica di opacizzazione non corretta può risultare in strati di polvere di diverso spessore in vari punti del dente, con il rischio di introdurre errori che possono ridurre la qualità della scansione. In alcuni casi, però (ad esempio nel caso di restauri metallici) l'opacizzazione può essere utile per ridurre l'errore derivante dalla presenza di superfici riflettenti. La velocità di scansione rappresenta un ulteriore elemento di rilievo. Lo scanner deve essere efficiente e non deve fermarsi durante la scansione, che ne risulterebbe eccessivamente rallentata, specie laddove vi sia la necessità di scansionare un'intera arcata. Esistono delle differenze nella velocità d'uso dei diversi scanner intraorali oggi disponibili: tuttavia, la letteratura non ha chiarito quale macchina possa essere più efficiente, e la velocità di esecuzione della scansione dipende in parte dall'esperienza del clinico. La possibilità di acquisire modelli a colori rappresenta certamente un vantaggio per il clinico, soprattutto a livello di comunicazione e marketing con il paziente; tuttavia, in alcune specifiche applicazioni, la presenza del colore può aiutare anche clinicamente (per esempio, in protesi fissa su denti naturali, nell'individuazione di una linea di margine difficile da delineare). Va detto comunque che l'informazione del colore è legata al file proprietario derivato dalla scansione intraorale, mentre i file .STL sui quali lavorano i principali software di CAD protesico non hanno l'informazione relativa al colore. Infatti, il colore è in molti casi semplicemente aggiunto al modello 3D che deriva dalla scansione, sovrapponendo allo stesso informazioni ottenute scattando fotografie ad alta definizione. Le dimensioni della punta giocano un ruolo di minore importanza: dalle punte molto voluminose tipiche degli scanner di prima generazione, si è passati oggi a punte molto più piccole, compatibili con la scansione di secondi e terzi molari superiori e/o inferiori. Inoltre, molti scanner dispongono di punte di diverse dimensioni, interscambiabili, ed utilizzabili in differenti contesti clinici. Questo è certamente un vantaggio per gli aspetti legati alla disinfezione e sterilizzazione. Uno scanner intraorale dovrebbe idealmente avere come output, oltre al file proprietario legalmente valido, un file .STL in grado cioè di essere immediatamente aperto ed utilizzato da qualunque software di CAD. Alcuni scanner prevedono questo tipo di impostazione "aperta". Ciò permette la collaborazione con diversi laboratori, che non dovranno necessariamente dotarsi di un software di CAD specifico per poter lavorare; il modellato in CAD potrà essere fresato da qualsiasi fresatore, senza alcuna limitazione. Si parla in questo caso di "sistema aperto". Il vantaggio dei sistemi di questo tipo è senz'altro la versatilità, insieme ad un potenziale abbattimento dei costi (non vi è la necessità di comprare specifiche licenze CAD, né di sbloccare i files attraverso pagamento); tuttavia, un certo grado di esperienza può essere richiesto, soprattutto all'inizio, per poter interfacciare diversi software e macchinari. Questo problema non si presenta nel caso di scanner intraorali inseriti all'interno di un "sistema chiuso". Questi scanner hanno come unico output dei file proprietari dell'azienda, che possono essere aperti e processati solamente dai CAD della stessa. L'impossibilità di disporre liberamente del file STL originario, o la necessità di dover ricorrere a pagamento di fee per farlo, rappresentano certamente dei limiti di questi scanner.