La chirurgia guidata nelle riabilitazioni implantari

La chirurgia guidata statica o dinamica, nelle riabilitazioni implantari rispetto alla chirurgia a mano libera offre molti vantaggi, tra cui la predicibilità. Ma non è esente da complicanze e richiede un curva di apprendimento e buona abilità chirurgica

La chirurgia guidata deve la sua esistenza alla possibilità di orientarsi all’interno delle strutture anatomiche che le immagini radiografiche tridimensionali consentono di visualizzare.
Il merito va a Sir Godfrey Newbold Hounsfield, l’ingegnere elettronico inglese premiato con Allan McLeod Cormack nel 1979 con il Premio Nobel per la Medicina proprio per questa scoperta. I due ricercatori svilupparono un metodo per processare digitalmente radiografie acquisite da differenti direzioni e/o angoli in una immagine tridimensionale.
Tale tecnica, chiamata prima Tomografia Assiale Computerizzata e poi Tomografia Computerizzata, oltre a dimostrare di essere circa 100 volte più sensibile delle radiografie convenzionali permetteva l’identificazione dei tessuti molli.
Alla fine degli anni Settanta molti Autori scrissero report sull’uso combinato di telaio stereotassico e Tomografia Computerizzata per analizzare la testa umana e si assistette allo sviluppo di software interattivi utilizzati in neurochirurgia per guidare con precisione una sonda verso un obiettivo, identificato in una serie di tagli di una Tomografia Computerizzata. Questo consentì, ad esempio, il trattamento di ascessi cerebrali profondi tramite aspirazione dopo aver guidato un ago nella cavità ascessuale identificata sulla TC: una procedura di vera chirurgia guidata.
Alla fine degli anni Ottanta, differenti gruppi di ricerca svilupparono e utilizzarono pacchetti software per visualizzare la testa umana a partire da immagini di tomografie computerizzate riuscendo così a mappare dinamicamente la punta di uno strumento in immagini tomografiche computerizzate fino a collocarla in corrispondenza del punto di interesse.
Nel 1992, in Ontario, venne utilizzata per la prima volta un’unità di navigazione chirurgica in un intervento di neurochirurgia. Questo sistema frameless, chiamato Viewing Wand, fu sviluppato in aggiunta alla TC, alla RMN e alla Tomografia a emissione di positroni preoperatorie per la pianificazione chirurgica prima dell’intervento chirurgico e per la navigazione durante l’intervento chirurgico stesso. Il Viewing Wand rappresenta una pietra miliare nella chirurgia guidata: unisce l’approccio chirurgico convenzionale con la realtà virtuale al fine di pianificare la procedura chirurgica in anticipo e usare l’intervento pianificato virtualmente come guida durante l’intervento chirurgico reale. Il più importante vantaggio della tecnica Viewing Wand fu che nel corso dell’intervento non erano necessari né la continua scansione intraoperatoria né il fissaggio alla testa del paziente di un ingombrante telaio, con un principale beneficio clinico: il significativo miglioramento della navigazione chirurgica e la sicurezza clinica per il paziente nel corso dell’intervento. Inoltre, la localizzazione e le dimensioni di incisione, craniotomia e corticotomia, così come l’entità della resezione chirurgica, beneficiavano di questo tipo di approccio chirurgico.
Nel corso dei successivi cinque anni, numerose aziende introdussero prodotti per la navigazione chirurgica simili e la tecnologia divenne applicabile anche ad altre procedure chirurgiche, rendendo irrilevante e, di fatto, in una certa misura irresponsabile in alcune situazioni, il paradigma chirurgico secondo cui lo scollamento dei tessuti deve garantire la migliore visuale del campo operatorio. All’inizio degli anni Duemila la navigazione chirurgica divenne lo standard di cura in neurochirurgia.
La possibilità di avere a disposizione una chirurgia implantare guidata è stata oggetto di grande interesse anche da parte dell’odontoiatria; in particolare, i clinici trovavano innovativa l’idea che fosse la protesi progettata per un determinato paziente a determinare quale fosse la posizione degli impianti ideale per ottenere quel determinato risultato protesico: in altre parole, una chirurgia implantare protesicamente guidata.

Il corretto posizionamento degli impianti ha indiscutibili vantaggi:

• un risultato protesico favorevole anche in termini di estetica;
• una stabilità a lungo termine dei tessuti duri e molli attorno all’impianto garantita dal semplice mantenimento di una igiene orale scrupolosa;
• la possibilità di ottimizzare occlusione e carico implantare.

Vari fattori, come la distanza interimplantare, la distanza dente-impianto e la profondità dell’impianto, hanno reso la pianificazione implantare virtuale uno strumento importante per il raggiungimento di un trattamento ottimale di successo.
Nel 1988, la Columbia Scientific Inc. (Glen Burnie, Maryland, USA) introdusse un software odontoiatrico tridimensionale in grado di convertire i tagli assiali della Tomografia Computerizzata in immagini trasversali riformattate della cresta alveolare a scopo di diagnosi e valutazione.
Nel 1991 fu introdotto un software di abbinamento dotato di una funzionalità aggiuntiva che consentiva di collocare l’immagine grafica di un impianto dentale sulle immagini trasversali; nel 1993 si rese possibile il posizionamento di impianti virtuali di esatte dimensioni su sezioni trasversali, assiali o su visioni panoramiche di immagini di tomografie computerizzate; nel 1999 venne aggiunto al software un rendering tridimensionale di superficie dell’immagine riformattata e nel 2002 la tecnologia di chirurgia guidata per consentire la fresatura dell’osteotomia a esatte profondità e direzione. Da allora, molte aziende operanti nell’ambito della chirurgia implantare e relativa protesizzazione hanno introdotto software dedicati alla chirurgia guidata.

Le metodiche più utilizzate in chirurgia implantare

Nell’ambito della chirurgia implantare riconosciamo due opzioni: la chirurgia a mano libera e la chirurgia guidata, che a sua volta può essere distinta in statica o dinamica (Tabella 1). Elemento di valutazione e confronto tra le varie tecniche è l’accuratezza, definita come deviazione tra posizione pianificata e posizione realizzata dell’impianto ottenuta mediante la valutazione quantitativa della discrepanza in termini di posizione e angolazione nei tre piani dello spazio.

Chirurgia a mano libera

Nella chirurgia a mano libera la progettazione può essere eseguita sia in modalità “analogica”, ossia utilizzando immagini radiografiche (ortopantomografie e/o radiografie endorali e/o CBCT), template implantari, esame intraorale, esame dei modelli e cerature diagnostiche, sia in modalità “digitale”, ossia utilizzando in aggiunta a quanto elencato un software di progettazione implantare. Nel corso dell’intervento chirurgico a mano libera l’operatore, per posizionare gli impianti, utilizza come riferimento i denti adiacenti (sapendo di dover posizionare l’impianto a una distanza non inferiore a 1,5 mm da ciascuno dei denti adiacenti e 2 mm apicalmente alla loro giunzione smalto-cemento) e la visione diretta di osso e strutture anatomiche della zona di interesse che lo scollamento del lembo garantisce. Il chirurgo deve integrare la sua conoscenza dell’anatomia del paziente con i parametri tecnici chirurgici, processo in cui l’esperienza ha il suo peso. Molti studi hanno dimostrato che le complicazioni nascono proprio da scarsa applicazione delle conoscenze, distrazioni nel corso dell’intervento, inesperienza o ignoranza (Graber et al 2005, Renouard et al 2017). Si è visto (Choi et al, 2017) che i chirurghi implantologi che operano a mano libera tendono a posizionare gli impianti dove trovano il maggior volume di osso residuo, ma in molti casi questo ha determinato un posizionamento troppo vestibolarizzato o troppo palatinizzato dell’impianto, con conseguente difficoltà per il protesista e l’odontotecnico di realizzare poi una protesi in grado di garantire facile manutenzione da parte del paziente ed estetica e funzione ottimali.
Quando poi si scelga una chirurgia a mano libera flapless, l’impossibilità di vedere la reale situazione anatomica sottostante aumenta sia il rischio di posizionare l’impianto con inclinazione e posizione non corrette sia il rischio di perforazioni dell’osso: la sola palpazione non è consigliabile nei casi complessi perché una cresta ossea stretta può essere mascherata da tessuti molli spessi sovrastanti.
Va ricordato che le perforazioni avvengono perché in realtà l’operatore durante l’intervento chirurgico non è in grado di utilizzare pienamente la morfologia dell’osso residuo visualizzato su immagini radiografiche bi- o tri-dimensionali (Van der Velde et al. 2008).
La Tabella 2 riassume vantaggi e svantaggi della chirurgia a mano libera. 

Chirurgia guidata

L’elemento che distingue la chirurgia a mano libera dalla chirurgia computer guidata o chirurgia guidata statica è l’uso nella seconda di una dima chirurgica ottenuta dal progetto protesico virtuale elaborato grazie a un software di progettazione implantare in cui siano stati importati i file DICOM della CBCT del paziente e la scansione intraorale o la scansione dei modelli ottenuti da una impronta tradizionale.
Grazie alla dima chirurgica progettata digitalmente e realizzata in resina mediante fresatura o stampa 3D, le informazioni relative al posizionamento degli impianti contenute nel progetto virtuale sono trasferite nella realtà chirurgica, con o senza scollamento di un lembo mucoperiosteo.
Un enorme vantaggio è che i software consentono di visualizzare quelle strutture anatomiche, come ad esempio il canale nasopalatino, il seno mascellare o il nervo alveolare inferiore che possono diventare fattori di rischio nel corso della chirurgia. Nel progetto virtuale e, quindi, nella dima chirurgica, anche questo elemento è preso in considerazione, ragione per cui è resa possibile una chirurgia flapless.

Limiti della chirurgia guidata statica sono: tempi e costi legati alla produzione delle dime chirurgiche, l’impossibilità di modificare la posizione degli impianti nel corso dell’intervento chirurgico e la difficoltà di utilizzo delle dime in caso di pazienti con ridotta apertura della bocca.

Sono state proposte varie classificazioni delle dime chirurgiche in base a parametri differenti.
Balshi e Garver nel 1987 in base allo stato della dentatura del paziente ne distinsero tre tipi:

• per edentulia totale (fornisce una guida generica all’area nella quale saranno posizionati gli impianti e una guida specifica in termini di posizione e angolazione che ogni impianto richiede);
• per edentulia parziale, strutturata come protesi parziale removibile;
• per edentulia parziale ad appoggio dentale.

In considerazione della dentatura residua e della precisione necessaria per la dima, sono state proposte quattro varianti definite in base all’area di appoggio: ad appoggio dentale, ad appoggio mucoso, ad appoggio dentale e mucoso e, per pazienti edentuli, ad appoggio mucoso con fissazioni accessorie.

Un’altra classificazione utilizza come parametro l’entità della libertà di azione che la dima chirurgica offre al chirurgo e identifica in base a questo tre varianti:

• dima a disegno non limitante (dima libera o free guide); indica dove andare in relazione al sito implantare e mostra dove la protesi futura si troverà rispetto agli impianti così che l’operatore sia libero di inserire gli impianti nella posizione e con l’inclinazione che ritiene migliori;
• dima a disegno parzialmente limitante (dima d’accesso o access guide); è costruita in modo da guidare con estrema precisione solo la prima fresa, mentre lascia libertà decisionali al chirurgo negli altri step della preparazione del sito implantare;
• dima a disegno completamente limitante (dima di precisione o precision guide). Contiene tutte le informazioni per la preparazione del sito implantare: piani che indirizzano le frese sia in senso buccolinguale sia in senso mesiodistale, stop che limitano la profondità della preparazione e anche la posizione della protesi.

La Tabella 3 riassume vantaggi e svantaggi della chirurgia guidata.

Chirurgia guidata dinamica

La chirurgia guidata dinamica, chiamata anche navigazione, è stata introdotta in odontoiatria all’inizio degli anni Duemila. Essa riproduce la posizione virtuale dell’impianto dai dati della tomografia computerizzata e utilizza la tecnologia motion-tracking per guidare il chirurgo nell’esecuzione delle osteotomie nelle sedi destinate a ospitare gli impianti.
La tecnologia motion-tracking consente di controllare in tempo reale la preparazione dei siti implantari durante la chirurgia in virtù del monitoraggio continuo della posizione nei tre piani dello spazio delle frese in uso e della localizzazione di importanti strutture anatomiche durante tutto l’intervento chirurgico. Sensori collegati al paziente e al manipolo implantare inviano informazioni di posizione nei tre piani dello spazio a una telecamera o a un rilevatore, che consente al computer di calcolare e subito visualizzare la posizione virtuale degli strumenti in relazione ai dati delle immagini.
Con l’approccio dinamico il chirurgo può modificare la posizione degli impianti nel corso dell’intervento chirurgico, fattore che può rivelarsi molto utile in caso di siti caratterizzati da anatomie complesse e siti implantari profondi, per i quali va garantito sempre un ideale raffreddamento del sito stesso durante la procedura.
Va detto anche che non è sempre intuitivo per l’operatore riuscire a monitorare in tempo reale sullo schermo la posizione delle frese o dell’impianto (Panchal et al 2019).
Inoltre, il localizzatore mobile del navigatore dinamico non è di piccole dimensioni; quindi, il suo peso e il suo volume sono superiori rispetto a un tradizionale manipolo per implantologia.
Questo costringe l’operatore a un superiore controllo della sua stabilità durante l’intervento, con un maggiore affaticamento.

Revisioni sistematiche della letteratura (Gargallo-Albiol 2019, Block 2017) suggeriscono che se da un lato la chirurgia guidata dinamica permette al chirurgo di posizionare gli impianti con un’accuratezza superiore a quella ottenuta con tecnica a mano libera o chirurgia statica, dall’altro vi sono gli alti costi delle apparecchiature e le complicazioni iatrogene dovute al fatto che l’attenzione del chirurgo è più concentrata sul monitor che sul campo operatorio.
Per superare il problema si è pensato alla chirurgia guidata dinamica basata sulla Realtà Aumentata (AR).
Nella tecnologia AR i contenuti generati dal computer si sovrappongono allo scenario reale per migliorare la percezione sensoriale dell’utilizzatore.
I principali componenti dei sistemi AR sono il display, la tecnologia di registrazione e tracking e un software.
Il display consente di percepire contemporaneamente l’ambiente reale e le informazioni fornite digitalmente, mentre le tecnologie di registrazione e di tracking fanno sì che le informazioni digitali siano adeguatamente allineate con gli oggetti reali in tempo reale. In letteratura esistono pochi studi in vitro (Wang et al 2019, Yao et al 2020, Kivovics et al 2022) e ancor meno studi clinici (Pellegrino et al 2019) relativi a sistemi di chirurgia guidata dinamica basati sulla Realtà Aumentata, per non parlare dell’accuratezza del posizionamento degli impianti eseguito con questi sistemi. Questi studi sembrano dare riscontri promettenti, ma sono necessarie ulteriori ricerche per confermare i risultati.

Chirurgia implantare robotica

Evoluzione ulteriore della chirurgia guidata dinamica è la chirurgia implantare robotica. Nel 2017 la FDA autorizza negli USA il primo sistema robotico di chirurgia odontoiatrica.
Alla fine dello stesso anno è stato sviluppato in Cina da Zhao e la sua equipe il primo sistema autonomo per il posizionamento di impianti al mondo.
Questo “robot intelligente” ha un alto grado di autonomia, può adattarsi automaticamente durante le procedure intraoperatorie e può eseguire interventi chirurgici direttamente sul paziente, apparentemente senza alcun controllo da parte del chirurgo.
Il robot integra una piattaforma computerizzata di pianificazione chirurgica, una piattaforma di visualizzazione del tracking chirurgico e una piattaforma robotica operativa. Per i sistemi robotici dentali, il braccio meccanico, guidato da navigazione, può controllare automaticamente la testa dell’impianto e completare la preparazione del sito implantare secondo il progetto chirurgico preoperatorio. Il sistema robotico prepara automaticamente il foro come collocato nel progetto tridimensionale preoperatorio e ferma l’avanzamento della fresa una volta raggiunta la profondità stabilita.
Il braccio robotico è in grado di muovere con precisione gli strumenti nei tre piani dello spazio anche in una cavità orale stretta.
Con l’introduzione del braccio robotico, il robot implantare è in grado di prevenire l’errore umano indotto da affaticamento dell’operatore, scarsa visibilità e postura scorretta durante la preparazione del sito implantare, elemento che può ulteriormente migliorare la precisione e ridurre le complicazioni (Jianping et al 2023).
I sistemi di chirurgia implantare robotizzati potrebbero essere uno strumento promettente del futuro, ma sono necessari ulteriori studi per valutarne il reale valore.

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