Kế hoạch và sản xuất kỹ thuật số của khí cụ mở rộng xương hàm trên cho bệnh nhân có xương khẩu cái mỏng

Kế hoạch và sản xuất kỹ thuật số của khí cụ mở rộng xương hàm trên cho bệnh nhân có xương khẩu cái mỏng

Giới thiệu 

Thiếu hụt ngang xương hàm trên là tình trạng phổ biến trong chỉnh nha.1 Trước khi dậy thì, việc sử dụng dụng cụ nong xương hàm trên gắn trên răng mang lại kết quả tốt về mặt xương2 mặc dù có tác dụng phụ ở xương ổ răng.3–5 Tuy nhiên, ở bệnh nhân trưởng thành, có đề kháng cao hơn ở đường khớp giữa khẩu cái và các đường khớp quanh hàm trên đã trưởng thành.6 Trong những trường hợp như vậy, nong vòm miệng nhanh có hỗ trợ phẫu thuật (SARPE) là lựa chọn điều trị duy nhất.7

Trong những năm gần đây, việc sử dụng phương pháp nong vòm miệng nhanh có hỗ trợ miniscrew (MARPE) đã mang đến những cơ hội mới cho việc điều trị tình trạng thiếu hụt về chiều ngang xương hàm trên ở bệnh nhân trưởng thành. Nhiều thiết bị MARPE đã được đề xuất.8 12 Một trong số đó, bộ nong xương hàm trên (MSE) (BioMaterials Korea, Seoul, Hàn Quốc),13 sử dụng bốn mini-vít nằm ở phần sau của vòm miệng để tạo ra lực thuận lợi cho việc nong xương hàm trên. Hơn nữa, sự kết hợp hai vỏ xương của các mini-vít này nhằm tạo ra hiệu ứng xương lớn hơn và kiểu nong song song hơn.14 Gần đây, việc lập kế hoạch kỹ thuật số của MARPE đã mang lại những lợi thế độc đáo về mặt an toàn khi đặt implant.15–19 Tuy nhiên, việc điều trị cho những bệnh nhân có xương vòm miệng sau mỏng vẫn còn nhiều thách thức.

Phương pháp

Bệnh nhân đối với trường hợp lâm sàng 2 và người giám hộ hợp pháp của bệnh nhân đối với trường hợp lâm sàng 1 đã có được sự đồng ý bằng văn bản để tham gia nghiên cứu và công bố thông tin chi tiết và hình ảnh của ca bệnh. Không cần sự chấp thuận của cơ sở để công bố thông tin chi tiết của ca bệnh.

Mô tả quá trình lập kế hoạch kỹ thuật số và chế tạo cad-cam của MSE với 6 mini-vít cho các trường hợp có độ dày xương vòm miệng dưới 2,5 mm thông qua hai trường hợp lâm sàng. Quá trình này bao gồm công nghệ nung chảy laser chọn lọc (SLM) để sản xuất các bộ phận bổ sung của thiết bị và hàn laser các bộ phận bổ sung vào MSE được chế tạo sẵn.

Ca lâm sàng 1

Một bệnh nhân 15 tuổi 4 tháng đến khám với tình trạng độ lộ răng cửa ít khi cười (Hình 1 và 2). Khám trong miệng cho thấy tương quan răng hàm loại  III nhẹ (1,5mm), chen chúc vừa phải ở cung răng hàm trên, cắn chìa và cắn phủ tối thiểu, cắn chéo từ răng cửa bên trái hàm trên đến răng hàm đầu tiên và có hiện tượng lưỡi to. Đường giữa xương hàm dưới lệch sang trái 1,5mm. Phân tích phim sọ mặt nghiêng (Bảng 1) cho thấy tương quan xương loại I với xu hướng loại III (Chỉ số Wits là -1,3 mm và góc ANB là 0,8°) với kiểu xương brachyfacial và răng cửa trên và dưới nghiêng về phía trước. Mục đích của phương pháp điều trị là giải quyết tình trạng cắn chéo bên, đưa xương hàm trên ra phía trước và căn chỉnh cung răng. Khí cụ MSE (BioMaterials Korea, Seoul, Hàn Quốc) được sử dụng để điều chỉnh cắn chéo bên và đưa xương hàm trên ra trước. Khí cụ MSE ban đầu gồm thân chính có 4 khe cắm mini-vít, ốc nong rộng và 4 cánh tay hỗ trợ kết nối thân MSE với các khâu răng hàm.13,14

Hình 1. Ca lâm sàng 1: hình ảnh ban đầu của khuôn mặt và hình ảnh trong miệng.

 

Hình 2. Ca lâm sàng 1: phim chụp đầu bên ban đầu (A), theo dõi đầu (B) và phim toàn cảnh.

 

 Bảng 1. Phân tích phim sọ mặt nghiêng (Ca lâm sàng 1)

Chụp cắt lớp vi tính chùm tia hình nón (CBCT) xương hàm trên được thực hiện bằng máy quét Giano HR (NewTom, Verona, Ý) với trường nhìn (FOV) là 7×6cm. Một dấu cung răng được tạo ra bằng vật liệu alginate; các mô hình thạch cao được đổ và sau đó được quét bằng máy quét Aaton (88Dent, Pero, Ý) để có được một mô hình kỹ thuật số. CBCT của bệnh nhân và mô hình ảo của  cung răng đã được hợp nhất bởi phần mềm Real Guide (3Diemme, Figino Serenza, Ý).

Một mô hình ảo của thiết bị MSE với 4 mini-vít đã được nhập vào phần mềm Real Guide, như đã mô tả trong ấn phẩm trước đó19 và độ dày xương khẩu cái đã được đánh giá bằng thước đo phần mềm (Hình 3). Độ dày xương tại các vị trí lắp miniscrews nhỏ hơn 2 mm. Vì lý do này, hai miniscrews bổ sung đã được lên kế hoạch để tích hợp với thiết bị MSE để hỗ trợ neo giữ bổ sung.

Hình 3. Định vị của mô hình ảo MSE (A) trên mô hình tích hợp CBCT của bệnh nhân và mô hình kỹ thuật số của cung răng hàm trên. (B) Góc nhìn mặt nhai. (C) Đo độ dày xương ở vị trí mini-vít bên trái. (D) Đo độ dày xương ở vị trí mini-vít bên phải.

(A) được sao chép với sự cho phép của Dove Medical Press. Cantarella D, Savio G,  Grigolato L, et al. A new methodology for the digital planning of micro-implant-supported maxillary skeletal expansion. Med Devices Evid Res. 2020;13:93–106.19

Mô hình ảo của hai ống lót có mini-vít bên trong (Hình 4),20 đã được nhập vào phần mềm Real Guide. Các mini-vít được đặt vào CBCT của bệnh nhân ở nơi có độ dày xương lớn hơn, ở phía khẩu cái của mào xương ổ răng, giữa răng tiền hàm thứ hai và răng hàm thứ nhất (Hình 5).

Hình 4. Bushing và miniscrew được sử dụng để định vị bên giữa răng tiền hàm thứ hai và răng hàm thứ nhất.

(A) Mô hình ảo.

(B) Bushing vật lý được sản xuất bằng công nghệ nung chảy laser chọn lọc và miniscrew đúc sẵn thông thường.

(C) Dây buộc thép 0,010 giữa đầu miniscrew và chốt bushing.

Được điều chỉnh với sự cho phép của Cantarella D, Quinzi V, Karanxha L, Zanata P, Savio G, Del Fabbro M. Digital workflow for 3D design and additive manufacturing of a new miniscrew-supported appliance for orthodontic tooth movement. Appl Sci. 2021;11.20

 

Hình 5. Vị trí của mô hình ảo của các ống lót bên và vít nhỏ bổ sung trên mô hình tích hợp của bệnh nhân.

(A) Góc nhìn mặt nhai.

(B) Góc nhìn từ trên xuống, sau khi tách riêng thân răng và chân răng.

(C) Góc nhìn coronal với phép đo độ dày xương ở vị trí đặt các mini-vít bổ sung phía bên.

Cấu trúc phụ trợ được thiết kế bằng phần mềm Dental Wings (Dental Wings, Montreal, QC, Canada). Các cánh tay kết nối được nối từ ống lót đến thân MSE và đến các khâu răng hàm (Hình 6).

Hình 6. Mô hình ảo của cấu trúc cad-cam. (a) Thân MSE. (b) Ống lót cho mini-vít phía bên. (c) Chốt cho dây buộc thép. (d) Cánh tay nối giữa ống lót và thân MSE. (e) Cánh tay nối giữa ống lót và khâu răng hàm. (f) Khâu răng hàm Cad-cam.

Cấu trúc sau đó được sản xuất với công nghệ nung chảy bằng laser có chọn lọc (SLM) với máy Mysint 100 (Sisma, Piovene Rocchette, Ý) và hợp kim Mediloy S-Co Cobalt-Crom (Bego, Bremen, Đức). Sau đó, cấu trúc cad-cam được đánh bóng và hàn bằng laser vào thân MSE, tiếp theo là tháo các cánh tay đã định hình sẵn của MSE.

Thiết bị được gắn cố định trong khoang miệng và 6 miniscrew được lắp vào 4 khe thân MSE và 2 ống lót bên của cấu trúc cad-cam. Tất cả các miniscrew đều có đường kính 1,8 mm. Miniscrew ở thân MSE có chiều dài 11mm, trong khi miniscrew trong 2 ống lót bên có chiều dài 13 mm. Đối với 2 mini-vít phía bên, một dây thép 0,010 được buộc từ đầu mini-vít vào một chốt có trên ống lót (Hình 4C), sau đó được phủ bằng vật liệu composite lỏng (Hình 7).

Hình 7. Vị trí của khí cụ MSE trong khoang miệng. (A) Sau khi gắn chặt các khâu răng hàm. (B) Sau khi định vị 6 mini-vít và buộc bằng dây thép 0,010 giữa đầu mini-vít bên và chốt ống lót. (C) Sau khi thêm composite lỏng trên đầu mini-vít bên và ống lót.

Hai lần kích hoạt mỗi ngày (mở rộng 0,267 mm) được thực hiện với tổng kích hoạt là 7 mm (Hình 8). CBCT sau khi mở rộng cho thấy sự chia tách 5,02 mm ở gai mũi trước (ANS) và 4,16 mm ở gai mũi sau (PNS). Các mini-vít bên nằm xa chân răng hàm đầu tiên và răng tiền hàm thứ hai, như thể hiện trong lát cắt ngang của CBCT (Hình 8E). Bệnh nhân  thúc đẩy sự kéo dài xương hàm trên bằng chun (3/8”, 16 ounce) từ facemask đến móc MSE vào ban đêm và bằng dây thun trong miệng Loại III  (3/16”, 6 ounce) từ cung lưỡi hàm dưới đã sửa đổi đến các khâu răng hàm trên vào ban ngày (Hình 9), cho đến khi đạt được tương quan răng hàm và răng nanh Loại II nhẹ (Hình 10). Hoàn thiện và tinh chỉnh khớp cắn sau đó sẽ thực hiện bằng khí cụ cố định.

Hình 8. Hồ sơ bệnh nhân sau khi nong rộng xương hàm trên. (A) Hình ảnh khớp cắn trong miệng. (B) Hình ảnh mặt trước trong miệng. (C) Lát cắt ngang vòm miệng trên CBCT. (D) Hình ảnh dựng hình 3D của xương hàm trên. (E) Lát cắt ngang trên CBCT qua 2 mini-vít bổ sung phí bên.

 

Hình 9. Kéo dài xương hàm trên bằng facemask vào ban đêm (A) và bằng dây thun trong miệng từ cung lưỡi đã được điều chỉnh đến các khâu răng hàm trên (B–F) vào ban ngày.

 

Hình 10. Hình ảnh khuôn mặt và trong miệng sau khi kéo dài xương hàm trên.

Ca lâm sàng 2 

Một bệnh nhân nữ 33 tuổi 10 tháng đến khám với than phiền chính là lệch đường giữa hàm trên (Hình 11 và 12). Khám trong miệng phát hiện mất răng (răng 2.4, 3.3 và 4.4) và lệch đường giữa xương hàm trên sang trái 4 mm. Cô ấy bị sai khớp cắn loại II ở bên phải, tăng độ cắn chìa và cắn phủ cũng như cắn chéo sau bên phải. Phân tích phim sọ mặt nghiêng(Bảng 2) cho thấy kiểu xương trung bình với tương quan xương Class II nghiêm trọng do xương hàm dưới thụt vào (Đánh giá Wits là 2,8 mm), với sự nghiêng ra trước của răng cửa trên và nghiêng ra sau của răng cửa dưới.

Hình 11. Ca lâm sàng 2: hình ảnh ban đầu của khuôn mặt và hình ảnh trong miệng.

Hình 12. Ca lâm sàng 2: phim sọ mặt nghiêng ban đầu (A), Tracing (B) và phim toàn cảnh (C).

Bảng 2. Phân tích phim sọ mặt nghiêng (Ca lâm sàng 2)

Mục tiêu điều trị chính là giải quyết tình trạng thiếu hụt ngang xương hàm trên sau đó là sắp xếp răng đúng vị trí và điều chỉnh lệch đường giữa. Mở rộng xương hàm trên bằng MSE được chọn để điều trị tình trạng cắn chéo. Việc nhổ răng số 1.4 cũng nằm trong kế hoạch điều trị để cho phép điều chỉnh sự lệch đường giữa hàm trên.

Một CBCT được thực hiện bằng máy quét Kavo OP 3D (Kavo Dental GmbH, Biberach, Đức) với trường nhìn lớn (FOV) là 10×16 cm. Quét trong miệng được thực hiện bằng máy quét iTero Element 2 (Align Technology, San Jose, California, Hoa Kỳ) và xuất qua myCadent-Database dưới dạng Tệp STL. Các tệp CBCT và STL được hợp nhất để tạo thành một mô hình tích hợp và mô hình ảo của MSE được nhập và định vị. Độ dày xương tại vị trí đặt mini-vít được đo và thấy nhỏ hơn 2 mm (Hình 13); do đó, người ta đã lên kế hoạch kết hợp thêm 2 mini-vít.

Hình 13. Vị trí của mô hình ảo MSE trên mô hình tích hợp CBCT của bệnh nhân và mẫu kỹ thuật số của cung răng hàm trên. (A) Góc nhìn mặt nhai. (B) Đo độ dày xương ngang mức mini-vít bên trái. (C) Đo độ dày xương ngang mức mini-vít bên phải.

Một mô hình ảo của ống lót với miniscrew bên trong được tạo ra bằng phần mềm Rhinoceros (Hình 14). Nó là được nhập vào mô hình tích hợp của bệnh nhân và được định vị ở phía trước thân MSE, nơi có độ dày xương cao hơn (Hình 15). Các ống lót được sản xuất bằng kỹ thuật nung chảy laser chọn lọc, được đặt trong một hướng dẫn định vị với thiết bị MSE và được hàn bằng laser vào thân MSE.

Hình 14. Mô hình ảo của ống lót và mini-vít được sử dụng để định vị phía trước. (A) Nhìn từ bên. (B) Nhìn từ phía trước.

Khí cụ (Hình 15E) được gắn xi măng trong miệng và sáu mini-vít được đưa vào. Các mini-vít có đường kính 1,8 mm; các mini-vít thân MSE có chiều dài 11 mm, trong khi các mini-vít bổ sung phía trước dài 13 mm. Sau đó, sáu mini -vít được cắm theo chiều dọc dọc theo đường nối giữa vòm miệng, từ răng hàm đến vùng răng nanh. Hai lần kích hoạt mỗi ngày được thực hiện cho đến khi xuất hiện khe hở (Hình 16). Chụp CBCT theo dõi sau khi mở rộng tối đa (Hình 17). Để giải quyết hoàn toàn tình trạng cắn chéo, một MSE thứ hai đã được lên kế hoạch.

Hình 15. Vị trí của mô hình ảo của các ống lót phía trước bổ sung và các mini-vít trên mô hình tích hợp của bệnh nhân. (A) Góc nhìn mặt nhai. (B) Góc nhìn ¾. (C) Mặt cắt theo chiều dọc, đo độ dày xương ở mức của mini-vít bổ sung phía trước bên phải. (D) Mặt cắt theo chiều dọc, đo độ dày xương ở mức của mini-vít bổ sung phía trước bên trái. (E) Khí cụ MSE đã hoàn thiện.

Hình 16. Hình ảnh khuôn mặt và trong miệng sau khi mở rộng xương hàm trên.

Hình 17. Mặt cắt ngang vòm miệng trên CBCT của bệnh nhân sau khi mở rộng xương hàm trên.

Thảo luận 

Quy trình MARPE cung cấp một phương án thay thế cho SARPE cho những bệnh nhân đã trưởng thành về xương.21,22 MSE là một loại MARPE được ghi chép đầy đủ, khai thác khái niệm tạo ra một vectơ lực sau bằng cách định vị thiết bị có  ở phía sau và neo ổn định hơn bằng cách gắn kết hai vỏ xương của bốn mini-vít, tạo ra một mô hình song song về sự mở rộng của xương trên mặt phẳng ngang.23–27

Theo truyền thống, các thiết bị MSE được sản xuất trên các mô hình thạch cao. Trong một ấn phẩm gần đây, kế hoạch kỹ thuật số của MSE dựa trên hình ảnh CBCT của bệnh nhân đã được đề xuất.19 Tóm lại, sau khi đặt MSE kỹ thuật số vào vị trí ưa thích trong hình ảnh 3D được tạo ra từ dữ liệu CBCT, một hướng dẫn định vị được in 3D sẽ được sản xuất. Hướng dẫn này được kỹ thuật viên labo sử dụng để xác định vị trí MSE lý tưởng trước khi uốn và hàn các cánh tay MSE vào các khâu răng hàm. Một quy trình làm việc như vậy có thể cải thiện tính an toàn và độ chính xác của quá trình điều trị. Kế hoạch kỹ thuật số 3D xác định vị trí lý tưởng của MSE so với cấu trúc xương giữa mặt và vị trí đặt mini-vít, giúp tối ưu hóa cơ chế sinh học của quá trình mở rộng vùng giữa mặt, tối đa hóa khả năng sử dụng xương cho các mini-vít và giảm mọi nguy cơ gây ra tác dụng phụ lên các cấu trúc lân cận có liên quan.

Kế hoạch kỹ thuật số của MSE cũng cho phép người ta chọn độ dài thích hợp của mini-vít để chúng xuyên qua các lớp xương vỏ của vòm khoang miệng và sàn mũi. Độ ổn định chính của mini-vít là được tạo ra bởi sự tiếp xúc của nó với xương vỏ. Xương vòm miệng tương đối mỏng và sự thâm nhập chắc chắn qua cả hai lớp vỏ (neo xương hai vỏ) đặc biệt quan trọng đối với sự ổn định của các mini-vít trong quá trình mở rộng vòm miệng bằng lực chỉnh hình, khiến các implant ít bị nghiêng hơn và giảm thiểu lực căng bên trong đặt vào cổ của các mini-implant.13,14,26

Các mini-vít thường thâm nhập 1 mm vào khoang mũi và không có tác dụng phụ nào liên quan đến sự thâm nhập vào mũi được báo cáo kể từ khi ra đời. MSE được phát triển lần đầu tiên vào năm 2004 và ứng dụng của nó đã được áp dụng rộng rãi trên toàn thế giới. Sự thâm nhập vào mũi có vẻ an toàn và đã trở thành một quy trình được thực hiện phổ biến.

Việc sử dụng công nghệ kỹ thuật số này cho các phương pháp điều trị MSE cho thấy một số bệnh nhân có độ dày xương vòm miệng nhỏ hơn 2,5 mm. Mặc dù không có bằng chứng khoa học nào chỉ ra độ dày xương cần thiết của xương neo chặn đủ để chịu được lực mở rộng cần thiết dựa trên các biến thể xương của từng cá nhân, nhưng có thể hình dung rằng việc mở rộng do xương với xương vòm miệng mỏng có thể là thách thức về mặt độ ổn định của implant trong quá trình mở rộng, điều này có thể ảnh hưởng đến tổng thể kết quả điều trị.

Để tránh sự bất ổn định của miniscrew trong những trường hợp như vậy, chúng tôi đề xuất quy trình làm việc CAD/CAM chế tạo MSE với hai mini-screw bổ sung. Đối với kế hoạch kỹ thuật số ban đầu về vị trí MSE, chúng tôi đã sử dụng cùng phương pháp như được Cantarella và cộng sự mô tả.19 Đối với hai mini-screw bổ sung, chúng tôi đã sử dụng thiết kế 3D có một ống lót có hình trụ bên trong. Ống lót biểu thị khe để lắp miniscrew, và hình trụ biểu thị chính mini-screw20 (Hình 4 và 14). Các ống lót có thể được kết hợp trong cấu trúc cad-cam (Hình 6) sau đó được hàn laser vào thân MSE hoặc hàn trực tiếp vào thân MSE (Hình 15).

Hai mini vít bổ sung có thể được đặt theo chiều ngang như trong trường hợp 1, ở phía khẩu cái của xương ổ răng giữa răng tiền hàm thứ hai và răng hàm thứ nhất. Theo cách này, hiệu ứng chỉnh hình của sự mở rộng được tối đa hóa vì cả sáu mini vít đều được đặt gần đường xương gò má, nơi có lực cản cao nhất trong quá trình mở rộng (Hình 18A). Tuy nhiên, vị trí này đòi hỏi phải lập kế hoạch kỹ thuật số cẩn thận để tránh bất kỳ tiếp xúc nào với chân răng của các răng bên cạnh (Hình 5B và C). Trong trường hợp 1 được trình bày, sau khi tách thành công đường khớp giữa khẩu cái, các mini vít nằm xa chân răng (Hình 8E), cho thấy sự an toàn của quy trình. Tuy nhiên, vị trí này có thể chống chỉ định khi khoảng cách giữa các chân răng nhỏ. Cuối cùng, vị trí bên làm cho quy trình lâm sàng phức tạp hơn một chút, vì bác sĩ lâm sàng phải cố định đầu mini vít bằng chốt của ống lót.

Hình 18. Biến thiên khoảng cách từ các miniscrew bổ sung đến đường liên gò má (BZL), tùy thuộc vào vị trí của các miniscrew. Khoảng cách (mũi tên màu đỏ) ngắn hơn nhiều đối với các miniscrew bổ sung được đặt ở bên, giữa răng tiền hàm thứ hai và răng hàm thứ nhất (A), so với các miniscrew được đặt ở phía trước thân MSE (khoảng cách được biểu thị bằng các mũi tên màu xanh) như thể hiện trong (B).

Một giải pháp thay thế khác là có thể đặt hai mini-vít bổ sung ở phía trước như trong ca lâm sàng 2, khi xương có sẵn thường dày hơn. Quy trình lâm sàng trong trường hợp này đơn giản hơn. Một lợi thế khác của giải pháp thay thế này là các cánh tay ban đầu của thiết bị MSE, được làm bằng vật liệu dẻo, có thể được duy trì vì các ống lót không được hàn vào các cánh tay như trong ca lâm sàng 1. Việc bảo tồn các cánh tay mềm làm giảm tải cho răng hàm trong quá trình kích hoạt thiết bị. Tuy nhiên, hai mini-vít bổ sung được đặt xa hơn so với tâm cả mở rộng (Hình 18B), làm tăng khả năng mở rộng xương hàm trên theo kiểu không song song, hình chữ V. Trên thực tế, tỷ lệ giữa các khe hở PNS và ANS trong ca 2 là 44%, thấp hơn nhiều so với tỷ lệ 83% của ca 1.

Trong cả hai trường hợp, sau khi lập kế hoạch kỹ thuật số, kỹ thuật nung chảy laser chọn lọc đã được sử dụng để chế tạo các bộ phận bổ sung này của thiết bị. Trong quá trình đặt vào trong miệng, thiết bị được cố định trước, đóng vai trò là hướng dẫn phẫu thuật để đưa mini-vít vào. Các nghiên cứu điển hình này khám phá khả năng sửa đổi thiết bị MSE cho các trường hợp chọn lọc có xương neo vòm miệng kém.

Tóm tắt và Kết luận 

Trong nghiên cứu hiện tại, một quy trình làm việc kỹ thuật số được mô tả để lập kế hoạch và chế tạo MSE đã sửa đổi khi xương vòm miệng mỏng hơn 2,5 mm. Hai mini-vít bổ sung đã được thêm vào thiết bị MSE ban đầu. Hai vị trí khác nhau cho các mini-vít bổ sung được mô tả: vị trí bên và phía trước. Bằng cách tận dụng lợi thế của công nghệ kỹ thuật số, thiết kế thiết bị có thể được tùy chỉnh cho từng trường hợp cụ thể.