L’intelligenza artificiale (IA) a supporto del trattamento ortodontico complesso in età evolutiva

INTRODUZIONE

La moderna ortodonzia che da qualche anno si avvale della tecnologia digitale sta attraversando un periodo di massima espressione tecnologica usufruendo delle ultime scoperte in campo informatico. A tal proposito anche l’intelligenza artificiale (AI) la fa da padrona in campo ortodontico, venendo in aiuto al clinico sia per quanto riguarda la diagnosi che per quanto concerne la pianificazione del caso trattato. Si stanno diffondendo sempre di più piattaforme digitali di AI che permettono di realizzare in 3d il paziente virtuale e di semplificare di conseguenza il flusso di lavoro. La base di partenza si ottiene dall’imaging tridimensionale (3D), principalmente con la tomografia computerizzata a fascio conico (CBCT), che offre precisi dati anatomici volumetrici delle strutture orofacciali.

La segmentazione dei dati di imaging acquisiti da CBCT è essenziale per generare modelli 3D delle strutture anatomiche del paziente, che è un prerequisito per la pianificazione virtuale del trattamento e la produzione. Tuttavia, tecniche di segmentazione attuali, manuali o semiautomatiche, richiedono molto tempo, e sono troppo dipendenti dalle capacità umane. Inoltre, la segmentazione delle immagini CBCT richiede più tempo rispetto alla tradizionale tomografia computerizzata multi-fetta (MSCT), poiché le immagini MSCT hanno una risoluzione di contrasto superiore e minore rumorosità. Tuttavia, la CBCT agisce come modalità di scelta nell’assistenza sanitaria orale, considerando il suo basso costo, la dose relativamente più bassa e una maggiore accessibilità. Considerando questi limiti dell’imaging CBCT in relazione alla segmentazione, vi è la necessità di automazione dei flussi di lavoro digitali attuali mediante l’applicazione di tecniche basate sull’intelligenza artificiale (AI). Una combinazione di modelli di intelligenza artificiale specializzati nella segmentazione di diverse strutture con densità variabili potrebbe aprire la strada verso la creazione di un paziente virtuale ad alte prestazioni, in un approccio efficiente in termini di tempo. Il paziente virtuale potrebbe essere applicato per la pianificazione digitale di diverse procedure di trattamento, non solo in odontoiatria generale, ma anche in chirurgia maxillo-facciale e ortodonzia.

APPROFONDIMENTO 

Caso clinico
Qui di seguito presentiamo un caso clinico complesso, ortodontico-chirurgico, in età scolare.
La piccola paziente E.B., femmina, 9 anni e 10 mesi con Classe I, morso profondo e affollamento dentale, si presenta alla nostra osservazione, inviata da collega odontoiatra per la presenza di inclusione e mesializzazione vestibolare di entrambi i canini inferiori.

La proposta di trattamento del collega, esperto chirurgo orale, si limitava all’estrazione degli elementi inclusi. Dal canto nostro, vista la radiografia panoramica iniziale (fig. 1), proponiamo un piano di trattamento ortodontico, quindi, una volta raccolta la documentazione di base (fotografie intra ed extra-orali e scansioni digitali intraorali), richiediamo l’esecuzione di una CBCT dell’arcata inferiore (fig. 2), al fine di valutare con maggior precisione la posizione dei canini inferiori inclusi. La CBCT evidenzia in modo indiscutibile alcune caratteristiche fondamentali per la diagnosi, come il contatto fra le cuspidi in zona vestibolare e frontalmente agli apici degli incisivi centrali inferiori che non risultano coinvolti e quindi danneggiati. Nella zona, la corticale mandibolare risulta riassorbita, con esposizione delle cuspidi dei canini inclusi che clinicamente risultano subgengivali. Al fine di programmare un trattamento adeguato, possibilmente evitando le estrazioni, permettendo quindi il recupero funzionale dei canini, così importanti per la masticazione, ci avvaliamo delle ultime tecnologie digitali (fig. 3) come la piattaforma di IA statunitense Diagnocat LTD, Miami, FL (USA), che per mezzo dell’intelligenza artificiale (IA) permettono in pochissimi minuti la trasformazione dei files .dicom delle CBCT in file .stl e la segmentazione di ogni singola struttura intraorale, con la possibilità di evidenziare, eliminare o rendere più o meno trasparenti le strutture di interesse. Altra peculiarità di tale piattaforma è la possibilità di ottenere in modo del tutto automatico una diagnosi dettagliata per ogni singola struttura estrapolata dalla CBCT.

Una volta eseguita l’esportazione dei files .stl, ci è permesso di caricarli su qualsiasi visualizzatore 3D, ma nel caso specifico abbiamo scelto un software di nuova generazione solitamente dedicato all’ingegneria (Shapr3d, Budapest, Hungary) che, rispetto ai programmi tradizionali, può essere scaricato su pc, Mac e su iPad, permettendo soprattutto in quest’ultima modalità di gestire in modo semplificato sia la visualizzazione che la trasformazione (fig. 4 a-d).

Per mezzo di una penna capacitiva eseguiamo virtualmente l’estrazione di 7.3 e 8.3 e distalizziamo i canini inferiori inclusi monitorando il loro percorso eruttivo, al fine di evitare con un semplice movimento corono-distale il contatto con le radici degli elementi dentari contigui. Questa è la vera necessità di simulazione del trattamento al fine di rendere più sicuro e predicibile il risultato finale.

Una volta appurata la possibilità di un trattamento ortodontico conservativo, procediamo alla progettazione del dispositivo ortodontico customizzato, costituito da un semplice arco linguale con bande custom-made su 3.6-4.6 e bracci vestibolari con occhielli per l’inserimento di elastici per la trazione (fig. 5 a-c), progettato con software dedicato Ortho Analyzer 3Shape. Dal CAD (computer-aided design) si passa al CAT (computer-aided technofacturing) con la realizzazione del dispositivo tecnofatto.

Si procede quindi all’intervento chirurgico (fig. 6) per l’esposizione degli elementi inclusi e il bonding diretto di attacchi a bottone con legature metalliche da 0,010” intrecciate a catenella per meglio eseguire la trazione per mezzo di legature elastiche.

In seguito ad attivazione mensile, dopo 15 mesi gli elementi inclusi sono completamente esposti (fig. 7 a-b) e si procede alla stabilizzazione affinché il mese successivo si possa interrompere il trattamento intercettivo (fig. 8 a-b), il cui risultato clinico è confermato dal corrispondente successo radiografico (fig. 9) che attraverso un semplice esame ortopanoramico non rileva danni alle radici degli incisivi inferiori.

Si procederà con trattamento ortodontico fisso multi-attacco per la rifinitura finale.

RISULTATI E CONCLUSIONI

Il lavoro svolto conferma l’importanza delle piattaforme e software digitali per diagnosticare, progettare e risolvere in massima sicurezza anche i casi più complessi. Se poi ci si avvalesse anche dell’IA, la procedura risulterebbe più veloce e fruibile anche a coloro che non hanno particolare dimestichezza con la tecnologia digitale.

In futuro, inoltre, sarà prezioso sfruttare le scansioni intraorali per migliorare le forme della corona dentale ricostruite da immagini CBCT per realizzare un modello completo di dente, con corona, radice e osso alveolare ad alta risoluzione.

Ciò porterà a un sistema di intelligenza artificiale più accurato per l’odontoiatria digitale.

I computer e le piattaforme di intelligenza artificiale hanno cambiato radicalmente il nostro settore e il nostro modo di approcciarci alla pratica clinica, ma ricordiamoci che siamo ancora alle prime fasi di questa storia. Benché sembrino già così familiari, queste tecnologie sono molto recenti e i cambiamenti più profondi devono ancora arrivare.