Історія створення системи INSIGNIA
| Початком розробки та розвитку згодом того, що стало системою lnsignia™ Smile Advanced Design™, були пошуки відповіді на складне питання. 1980-х. Доктора Крейга Андрейко, інженера-ортодонта, котрий мав у доробку вже 50 патентів на ортодонтичні апарати, деякий час цікавила певна проблема. Як згадує Ден Івен (Dan Even), тодішній президент Ormco: «Крейг, посилаючись на літературу, говорив, що безпечне переміщення зубів у кістці можливе зі швидкістю 1 мм на місяць. Тож, якщо в більшості випадків у пацієнтів спостерігається порушення положення зубів у межах 3 мм, чому досі не існує високоефективної ортодонтичної системи, за допомогою якої можна було б закінчити лікування за три місяці». Звичайно ж, Ден Івен та доктор Андрейко розуміли, що існують різні складнощі у переміщенні зубів. Перше – біологічні нюанси. Людина є складною біологічною системою. |
 |
Серед факторів, що впливають на процес ортодонтичного лікування, - функції язика, губ, жувальні сили, м'язові звички, скелетне зростання, відповідь з боку періодонту тощо. Крім цих суто біологічних аспектів, слід згадати інші фактори: різноспрямовані вектори переміщення для 32 зубів, неефективність взаємодії дуг і пазів брекетів (серед них - виробничі відхилення), неточності в постановці брекетів, фронтально-дистальні та вертикальні невідповідності, різна форма та розміри зубів, а також індивідуальні особливості кожного пацієнта, які узагальнюються під час виготовлення універсальних брекет-систем.
Доктор Андрейко писав у своїй роботі: «Клінічна ефективність залежить від рівня контролю та мінімізації значення змінних з метою досягнення відтворюваних результатів – як за часом, так і за якістю лікування». Він вважав, що ключем до вирішення питань про переміщення зубів, принаймні у кількісному аспекті, є використання комп'ютерних технологій. Він припускав, що варто спробувати використовувати комп'ютери – хоч ця технологія лише почала розвиватися - для оцифрування даних щодо форми і розмірів кожного зуба та кісткової основи для конкретного пацієнта, а потім виготовити апаратуру і точно зафіксувати її у ротовій порожнині. Чи стане такий індивідуалізований підхід корисним і вигідним як для лікаря, так і для пацієнта? Ден Івен продовжує: «Крейг вважав, що всі ці моменти є суто математичними, і що комп'ютери з їх можливістю робити складні обчислення ідеально підходять для їх вирішення».
Зацікавившись клінічним застосуванням своїх ідей і брекет-систем для індивідуалізованого лікування, доктор Андрейко в 1983 почав працювати за сумісництвом в Ormco і міг продовжити свою стоматологічну освіту. Диплом про стоматологічну освіту він отримав у 1988 році, а спеціалізацію з ортодонтії – у 1991 (Університет Лома-Лінда)
Він, його колега з Ormco та інженер Марк Пейн (Mark Payne) розпочали роботу у 1987 році. У скарбничці Марка Пейна близько 20 патентів у галузі фундаментальних досліджень для lnsignia. Написання комп'ютерного коду, розробка алгоритмів, створення і тестування вимірювальних приладів для дослідження зайняло майже три роки – включно з аналізом 200 випадків ідеального ортодонтичного лікування, які лягли в основу розробки lnsignia. Власне, дослідження, яке почалося у 1991 році, було унікальним: вона вперше враховувало реальні ідеальні випадки лікування і вперше застосовувалася комп'ютерна інженерія. Доктор Джим Хілгерс (Jim Hilgers), лікар-ортодонт на пенсії з тридцятирічним досвідом роботи в Mission Viejo (Каліфорнія), також брав участь у розробці lnsignia – був одним зі перших фахівців, які випробували цю систему та надали результати її використання. За його словами, «ідея полягала у розробці програмного забезпечення для відтворення ідеального ортодонтичного лікування. По суті, це було відтворенням дослідження доктора Ларрі Ендрюса (Larry Andrews) 1970 року. Головною відмінністю було те, що Крейг і Марк брали за основу не ідеальну природну оклюзію, а ідеальні випадки ортодонтичного лікування, а також застосували складніші методи цифрового аналізу».
Однією з ключових відмінностей між підходами доктора Андрейка та доктора Ендрюса стала форма дуг. Так, дуга на нижню щелепу, на думку професора Ендрюса, грунтується на WALA Ridge (крайовому гребені). Такий підхід спричинив застосування високопрофільних брекетів, особливо для передньої групи зубів нижньої щелепи. Марк Пейн пояснює: «Завдяки застосуванню комп'ютерних технологій, нам із Крейгом вдалося розробити програмне забезпечення для надання дугам форми, максимально близької до зубів. Внаслідок цього стало можливим застосування низькопрофільних брекетів».
До 1994 року доктор Андрейко розробив основні елементи lnsignia Digital Smile Design: концепт Mantrough, який пізніше доповнила ідея доктора Дуайта Деймона про природну арку посмішки - сегментацію дуги та зубних орієнтирів, певні форми коріння зубів і параметри для індивідуального виготовлення позиційних матриць. Крім цього, він розробив інтерфейс 3D Approver. апаратури брекетів, дуг. Доктор Андрейко пояснював, що ці ідеї «розширюють, але не замінюють традиційного цефаломеричного аналізу – додають застосування точної тривимірної візуалізації бажаного результату та виготовлення індивідуальної брекет ситеми для його досягнення». Ця ідея також спрямована на «зменшення залежності від людського фактора і, в результаті, має призвести до зниження похибок».
 Початкова програма розробки апаратури |
 Початкова програма розробки переносних апаратів |
Доктор Хілгерс згадує: «Крейг приділяв велику увагу визначенню форми дуги в системі lnsignia - він розумів, що максимально точний сетап, індивідуально виготовлені та позиціоновані брекети для та самі дуги повинні повністю відповідати один одному». Доктор Андрейко запровадив термін «Mantrough» для позначення форми кісткової основи нижньої щелепи та кістковомозкового центру. Потім він оцифрував ці орієнтири і вивів формули, згідно з якими зуби нижньої щелепи розташовуються таким чином, що довга вісь їх коронок буде мати певний нахил. До цього, в розрахунках застосовувалися вестибулярні нахили та кути, що часто спричиняли певні труднощі. Хілгерс описує це так: «Головним завданням було розмістити нижні зуби над базальною кісткою, а потім розташувати відповідно до них верхні зуби. Це звучить просто, але розрахунки цих маніпуляцій були неймовірно складними»_
_______________________________________
|
 |
Mantrough доктора Андрейко визначає розташування верхівок коріння нижніх зубів. Форма дуги, своєю чергою, визначається положенням коронок. Незалежно від того, якого підходу дотримується лікар - з більш латеральним розташуванням коронок до верхівок коренів (типовий протокол Рота) чи з більш вертикальним розташуванням ікл і щічних сегментів (доктор Дуайт Деймон називає цей спосіб «природною формою арки усмішки»), застосування Mantrough є рішенням для кожного з них.
Розробка плану лікування на основі побажань лікаря та застосування індивідуально виготовленої брекет системи
Важливою ідеєю розробки lnsignia була інтеграція різних підходів і планів лікування та застосування індивідуально виготовленої брекет системи. Цього досягали за допомогою комп'ютерних технологій: спочатку оцифровували кісткових та зубних структур пацієнта (відбитків з полівінілсилоксану, пізніше – методом прямого сканування), потім створювали модель ідеального розташування зубів на основі плану лікування та алгоритмів, розроблених для об'ємного розташування зубів у кістковій тканині. Після цього система розробляла та виготовляла брекети, інструменти для їхнього позиціонування і дуги у зворотній послідовності: від бажаного результату до реального стану. Спочатку всі геометричні параметри закладалися у тіло брекета, а після винайдення lnsignia SL, стало можливим вкладати значення торку в основу брекета.
Система дозволяє сконцентруватися на плані лікування та менше часу приділяти можливим невідповідностям апаратури та особливостям пацієнта. Як зауважував доктор Боб Рікеттс (ВоЬ Ricketss), «завжди починайте з уявлення кінцевого результату». Програма тривимірної візуалізації Insignia дозволяє лікарю "починати з бачення результату".
|
 Початкові лігатурні брекети INSIGNIA. Індивідуальні параметри закладено у тіло брекета. |
Доктор Джефф Козловскі (Jeff Kozlowski /Іст Лайм, Коннектикут) підтримує свого колегу: «lnsignia не визначає механіку лікування і не прописує пересування зубів. Вона дозволяє лікарю використовувати ту механіку і той підхід, який він чи вона вважає вірним, і забезпечує незрівнянний рівень контролю і точності розташування зубів, а також дає можливість проводити зміни безпосередньо на тривимірній моделі без залучення техніків».
Доктор Сарвер з великим інтересом стежив за роботою доктора Андрейка і з самого початку почав застосовувати ідеї та розробки на практиці. Сарвер згадує їх першу зустріч: «Коли я вперше відвідав Ormco та виробництво, мене представили Крейгу, який сидів за монітором і займався якимись незрозумілими обчисленнями. Він розповів мені над, чим працює, і мене це одразу ж зацікавило - не лише ідея, а й він сам як учений. Оце інтелект! Крейг жваво цікавився буквально всім. Він мислив масштабно і заряджав оточення підходом та своїми ідеями». 
На фото:Доктор Андрійко (праворуч) з доктором Штефаном Трейсі (ліворуч) та Джошуа (в центрі) у R&D відділі Ormco у Глендора, Каліфорнія. Лікар Трейсі лікувавпацієнта, вперше використовуючи Insignia, у своєму офісі в Апланді, Каліфорнія
Ден Івен пояснює: «Крейг зрозумів, як комп'ютерні технології, які заледве зародилися, можна використати для розробки індивідуальних планів лікування та виробництва індивідуальних брекет систем. Найскладнішим був розрахунок алгоритмів, який враховував би виробничі потужності та швидкість обробки інформації технологій на той час. Для реалізації проєкту, ми розширили команду Крейга та відійшли від досліджень традиційного обладнання та програм розробки. Оскільки раніше комп'ютерні технології в ортодонтії не використовувалися, Крейгу довелося самому розробляти програмні алгоритми. Це все -його заслуга». Доктор Хілгерс згоден зі своїм колегою: «Це історія про те, чого можна досягти, якщо правильно застосувати доступну технологію, і про те, чого вдалося досягти Крейгу завдяки своїй далекоглядності».
Доктор Джон Сміт (John R. "Во" Smith/ Вінтер Спрінгс, Флорида) почав застосовувати технологію lnsignia від ранніх етапів її розробки і досі залишається клінічним консультантом lnsignia: «Я від початку був прихильником концепції змінного торку - писав про це і читав лекції в 90-ті роки. Ба більше, я працював з Крейгом над створенням торку в Orthos. Якось ми говорили з ним про впровадження значень торку в алгоритм lnsignia. Я порадив йому скористатися його можливостями та розрахунками і використовувати більші чи менші значення торку, застосувавши програмний протокол lnsignia на рівні гри дуги, її жорсткості та самої послідовності дуг. Крейг – справжній геній усіх цих розрахунків. Моя роль полягала в тому, щоб донести до нього потреби лікарів-практиків. Значення торку, індивідульані для кожного пацієнта і відмінні для різних зубів, лягли в основу технології lnsignia».
Ден Івен згадує: «Моє завдання в роботі з Ormco було досить чітким – кожен розроблений продукт повинен був відповідати трьом важливим критеріям: забезпечувати кращі клінічні результати, мінімізувати неприємні відчуття для пацієнтів і зменшувати загальний час лікування. Коли цілі були визначені, Крейг брався до роботи»
Доктор Соня Паллек (Sonia Palleck/ Лондон, Онтаріо (Канада) вважає, що "однією із головних відмінностей системи lnsignia є обчислення різних значень торку для бічної групи зубів нижньої щелепи ліворуч і праворуч. Зуби найчастіше прорізаються не симетрично. У більшості випадків спостерігається трансверзальний дефіцит верхнього зубного ряду, що призводить до змін нижнього зубного ряду та зміщення центральної лінії. В результаті, компенсація зубного ряду більш виражена лише з одного боку. Різниця у значеннях торку, яка визначається lnsignia, становить частки міліметрів, але саме в цьому полягає відмінність між добрим та ідеальним лікуванням". lnsignia є ідеальним інструментом лікування – її застосування починається у момент розробки плану лікування і триває до фінальних стадій. Вибір торку для кожного зуба окремо - запорука найвищих результатів лікування.
 Таблиця індивідуальних значень торків у програмі розробки на сьогоднішній день |
Унікальність lnsignia. Переваги для лікарів та пацієнтів
Доктор Козловські якось запитав доктора Андрейка, що відрізняє Insignia і отримав відповідь: «Все просто. Ми ставимо брекети на зуби, що правильно стоять». Доктор Козловський коментує: «Коли ми використовуємо традиційний підхід до постановки брекетів, то постійно намагаємося передбачити ефект і вплив на сусідні зуби, на зуби на протилежному боці щелепи та зуби-антагоністи. Це все - теоретичні розрахунки про переміщення зубів при вирівнюванні, зміні торку, про залежність змін від вертикальної висоти зуба тощо. Завдяки lnsignia ми можемо не витрачати час на технічні складові і зосередитися на «дизайні» посмішки. Ми встановлюємо зуби у положення, потрібне задля естетики та з точки зору положення в зубному ряду, а потім - за допомогою lnsignia - отримуємо інструмент для досягнення потрібного результату з невеликим коригуванням. Звичайно ж, було б ідеально, яким корегування не було потрібним, але організм людини є надзвичайно складною системою і доводиться брати до уваги безліч змінних: різні сили, скелетне зростання, дотримання режиму лікування тощо.
Доктор Джеймі Рейнольдс (Jamie Reynolds/ Нові, Мічиган) почав застосовувати lnsignia в 2009 році і зараз проводить лекції та семінари з цієї технології по всьому світу. На його думку, оклюзіограма в програмі lnsignia Approver є чудовим прикладом функції, яка дозволяє досягти більш ефективної та якісної кінцевої обробки і важливої для роботи з моделюванням: «Особливості оклюзійних взаємин, які стають помітними лише на етапі досягнення співвідношень за I класом, є для мене найважливішим моментом на фінальній стадії лікування. Якщо стандартні брекети неточно позиціоновані або якщо геометрія діючих сил недостатня, виправлення вертикальних невідповідностей оклюзії вимагає тривалого часу. Ці моменти досить складно виявити у процесі лікування пацієнта».
Оклюзіограма у програмі Approver
Доктор Сарвер (Sarver) згоден зі своїм колегою: «Більшість ортодонтів ведуть лікування до певного моменту, а потім обов'язково переклеюють брекети, додають вигини на дугах для фінального доопрацювання. Звичайно, це працює, але навряд чи це оптимальний підхід. Метою застосування lnsignia є зведення таких моментів до мінімуму або їх виключення через зменшення помилок та неточностей позиціонування брекетів»
Доктор Козловскі і доктор Рейнольдс сходяться на тому, що lnsignia насправді дозволила їм досягти нового рівня практики. Доктор Рейнольдс пояснює: «Якщо в якийсь момент ви вирішите глибше і уважніше розглянути клінічні випадки на етапі завершення та зрозуміти принцип роботи lnsignia, а також чому лікування стає більш ефективним і з кращими результатами, ваше клінічне мислення перейде на якісно новий рівень. Розуміння чому значення торку працюють саме таким чином, вивчення правильного позиціонування брекетів, аналіз схем лікування для кращого результату дозволили мені вирости як професіоналу та підвищити ефективність моєї роботи навіть під час застосування методу прямої фіксації». Доктор Паллек (Palleck) почала застосовувати lnsignia в 2010 році, до цього вона працювала на інших системах, включно з самолігуючими. Тепер вона використовує систему lnsignia як стандарт і еталон лікування у своїй практиці, а також є одним із головних ідеологів lnsignia у Північній Америці та виступає з лекціям цю тему по всьому світу: «До початку використання lnsignia, в моїй практиці зустрічалися випадки, які я не могла завершити так, як мені хотілося - не через помилки в діагностиці або невиконання рекомендацій пацієнтом, а тому, що стандартні брекети просто не мали потрібного мені пропису. Мені доводилося експериментувати в процесі лікування: одне додавати, інше забирати і це вимагало великих зусиль і додаткового часу. Доводилося закінчувати лікування без ідеального результату, оскільки пацієнт був уже виснажений самим процесом. Передбачуваність результатів під час роботи з lnsignia — неоціненна перевага у моїй практиці. Я досягаю тих результатів, які обіцяю, і можу з точністю сказати, скільки коштуватиме лікування. Це мої «фіксовані витрати».
Доктор Рейнольдс також наголошує на важливості маркетингової складової роботи з lnsignia: «Індивідуальний підхід на стадії консультації привертає пацієнтів більше, ніж сам продукт. Люди знають про брекети менше, ніж ми думаємо. Стандартні брекети підходять для певних ситуацій, але індивідуальний підхід тут, як і в багатьох інших сферах, є більш ефективним і користується попитом. Багато пацієнтів не просто звертають увагу на високі технології у поєднанні з індивідуальним підходом, але вимагають саме такого лікування. Дорослі пацієнти орієнтовані на ефективність лікування - що безумовно забезпечує lnsignia. Батькам приємно, коли я говорю про розробку особливого плану лікування для їхніх дітей - такого ж унікального, як і самі діти»
lnsignia сьогодні. Погляд у майбутнє
Уже понад 120'000 пацієнтів пройшли лікування на системі lnsignia, а сама система застосовується вже у понад 25 країнах світу. Програмне забезпечення Approver та елементи системи постійно удосконалюється. Про перспективи доктор Сміт відзначає, яке значення має застосування lnsignia для лікаря-ортодонта та пацієнта і для професії загалом: «Часто під час ортодонтичних досліджень основним завданням є отримання необхідної вибірки. Саме тому понад 120'000 випадків лікування на lnsignia є чудовою можливістю для цих цілей. Досі не існувало масштабних досліджень лікування із попереднім моделюванням просто тому, що раніше такі дані були недоступні. Дослідження, що ґрунтуються на застосуванні lnsignia, можуть дати відповіді на численні питання, з якими раніше доводилося мати справу лише на рівні емпіричного спостереження: який середній ідеальний торк для ікол? які статистичні відмінності у анатомії зубів? яка роль расової приналежності пацієнта? чи існує можливість визначення природної форми арки посмішки? Ці питання вимагають ґрунтовних відповідей. З цієї точки зору, я розглядаю lnsignia як стимул та чудову можливість досліджень, які будуть визначати шлях розвитку ортодонтії. Це те, на що вчені так довго чекали!».
Доктор Сарвер наголошує: «Я рекомендую lnsignia, найперше, тому що вона дозволяє застосовувати індивідуальний підхід у процесі лікування замість стандартного «один розмір для всіх». Це дозволяє планувати лікування, тримаючи в голові кінцевий результат. При стандартному лікуванні брекети встановлюють на криво розташовані зуби, а потім відбувається вирівнювання. lnsignia дозволяє відразу побачити результат на віртуальній моделі; брекети виготовляють і підбирають з урахуванням їх розташування на вже вирівняних зубах і правильному співвідношенні з «прямою» дугою. Ключ до успішного лікування - це сталість і можливість оцінити всі стадії лікування ще до його початку. Це дозволяє передбачити можливі складнощі і з успіхом їх вирішувати»
Висновок
Коли доктор Андрейко вперше почав розвивати ідею індивідуального підходу до лікування, він керувався природною різноманітністю індивідуальних особливостей та обмеженими можливостями лікування на стандартній апаратурі. Його вважали геніальним ученим - він завжди відрізнявся тим, що умів мислити нестандартно і виявляв інтерес до різних галузей знань; був дуже наполегливим у своїх дослідженнях, сконцентрованим на роботі та надзвичайно скромним; він усвідомив переваги індивідуального підходу до лікування задовго до того, як це стало очікуванням ринку. Крім цього, він побачив потенціал у застосуванні цифрових технологій. Йдеться про тепер звичні речі: програмний контроль ходу лікування; надійність та передбачуваність індивідуально підібраних елементів системи. За словами президента Ormco Патріка Ерікссона: «Insignia є передовою технологією, важливою для збереження спадкоємності інновацій нашої компанії. Ormco прагне продовжити роботу, розпочату Крейгом майже 30 років тому — технологічне досягнення, яке заклало основу для покращення якості ортодонтичного лікування на довгі роки»
Використана література
Andreiko, C. Increasing clinical performance with 3D interactive treatment planning and patient-specific appliances. Ormco (2014). Orange, CA.
JCO Interviews Craig Andreiko on the Elan and Orthos Systems, J. Clin. Orthod. 28:459-468, 1994