De toekomst van orthodontie

Er zijn verschillende technieken beschikbaar binnen de orthodontie om tanden recht te krijgen. Een voorbeeld daarvan is de onzichtbare (doorzichtige?) beugel ontwikkeld door Align, Invisalign. Dit bedrijf maakt op maat gemaakte beugels gebaseerd op een 3D scan van het gebit. Deze 3D scan wordt uitgevoerd door een tandarts of orthodontist. De data uit de 3D wordt vervolgens omgezet naar een model dat geanalyseerd wordt door Invisalign. Op basis van deze analyse worden meerdere sets van beugels geproduceerd voor specifieke tijdvakken binnen de behandeling. Door de onzichtbare beugel constant te dragen en te wisselen om de twee weken worden de tanden op de juiste plaats gedrukt.

Tegenwoordig worden veel markten opengebroken door nieuwe technologieën zoals kunstmatige intelligentie, machine learning, 3D printen en Apps. Zou het mogelijk kunnen zijn dat een combinatie van deze technologieën de orthodontist overbodig zal maken in de nabije toekomst?



Student maakt zelf onzichtbare beugel
Minder dan een jaar geleden ging het verhaal van een student design uit New Jersey, Amos Dudley viraal op het internet. Hij printe namelijk voor minder dan $60 zijn eigen set van onzichtbare beugels en maakte daarmee z’n gebit recht zonder hulp van een tandarts of orthodontist.

Allereerst begon Dudley met het doen van research op het gebied van orthodontie. Hij maakte vervolgens een afdruk van z’n gebit door gebruik te maken van alginaatpoeder. De mal die hieruit kwam scande hij in om vervolgens de voortgang van de behandeling van zijn tanden digitaal te modelleren naar zijn uiteindelijke doel. Hij moest vervolgens de tanden digitaal van elkaar scheiden om daarna voor elke individuele tand de juiste route te bepalen. De route moest op de juiste positie uitkomen zonder de andere tanden onderweg te blokkeren. Hij bepaalde de totale afstand die een individuele tand moest afleggen en deelde die door de maximum aanbevolen afstand die een tand mag afleggen per beugel. Na het voltooien van het 3D model kon Dudley de onzichtbare beugels printen. Hij gebruikte hiervoor een Statasys 1200ES 3D printer die hij tot z’n beschikking had binnen de Universiteit. Nadat de prints klaar waren gebruikte hij een vacuümmachine om de plastic aligners te maken. Hij gebruikte hier speciaal tandheelkundig plastic voor dat hij bestelde via eBay.

Technologie en de toekomst
Momenteel is de technologie nog niet ver genoeg om zelf thuis beugels te kunnen fabriceren. De resolutie van 3D printers voor thuisgebruik is niet accuraat genoeg dus het is nog niet mogelijk om thuis beugels met tandheelkundige nauwkeurigheid te printen. Verder hebben de meeste mensen ook niet de behendigheid en tijd om alle research te doen die Dudley had toen hij z’n beugels maakte. Verder hebben ze ook niet de mogelijkheid tot het maken van een mal van hun tanden.

Maar in 5 tot 10 jaar kan een mix van kunstmatige intelligentie, deep learning, 3D printen en de apps op de smartphone hier misschien verandering in brengen. Het is al mogelijk om een volledig 3D materiaal van een gezicht of kamer te maken gebaseerd op een paar foto’s. Camera’s in smartphones en de smartphones zelf worden steeds geavanceerder. Verder wordt hierbij steeds vaker rekening gehouden met eventuele toekomstige medische toepasbaarheid. Het is dus niet ondenkbaar dat een patiënt straks zelf een accuraat 3D model van zijn of haar gebit kan maken gebaseerd op een paar hoge resolutie foto’s van het gebit die de patiënt zelf thuis kan maken.

Rontgenfotos
Om een diagnose te kunnen stellen is het belangrijk om röntgenfoto’s te hebben voor pathologisch onderzoek en analyse van het skelet. Met de röntgenfoto’s, de foto’s van de mond en de digitale scan is er voldoende informatie voor het opstellen van een behandelplan. Een vervangende techniek voor röntgen staat nog in de kinderschoenen maar er wordt veel onderzoek gedaan naar nieuwe technieken om röntgen te kunnen vervangen.

Het bedrijf Scandx maakt bijvoorbeeld al gebruik van ultrasound om botbreuken op te sporen. Andere onderzoeksgroepen gebruiken technieken zoals adaptive optics die ze lenen uit de astronomie om te berekenen hoe licht door een object reist. Onderzoekers geven aan dat ze met deze technieken al door de huid kunnen kijken. Wanneer deze technieken geavanceerder en goedkoper worden is de kans groot dat ze ook beschikbaar worden op smartphones. Mede ook omdat het mogelijk maken van een veilig alternatief voor röntgen bij de patiënt thuis de zorgkosten kan laten afnemen.

Deep machine learning
Deep machine learning wordt op dit moment al ingezet voor het interpreteren van röntgenfoto’s en CT-scans. Een algoritme gemaakt door het bedrijf Lunit uit Zuid Korea wordt op dit moment al ingezet voor het analyseren en interpreteren van medische röntgenfoto’s en CT scans. Het algoritme bereikt hierbij een accuratesse van 95% wat veel hoger is dan de meeste dokters die niet verder komen dan een accuratesse van minder dan 80%. Met huidige stand van zaken binnen deep learning en kunstmatige intelligentie zou het al mogelijk moeten zijn om een systeem duizenden animaties te laten zien van voorgaande behandelingen. Op basis van deze kennis kan een deep machine learning van deze algoritmen een custom (op maat gemaakt?) behandelplan opstellen voor nieuwe cases. Het behandelplan kan vervolgens aangeboden worden als 3D animatie die omgezet kan worden in verschillende sets van beugels.

3D Printers
Er zijn niet veel mensen die op dit moment een 3D printer in huis hebben. De vraag is wat de toekomst van 3D printen zal brengen. In de toekomst zullen 3D printers hoogstwaarschijnlijk een hoop zaken die we nu online bestellen of in de winkel halen kunnen printen. Deze printers zouden zelfs in staat kunnen zijn om beugels te printen. Maar tot dat het mogelijk is om beugels thuis te printen kan er gebruik gemaakt worden van speciale 3D printers die beschikbaar worden gesteld bij apothekers of tandartsen. Deze 3D printers kunnen dan gebruikt worden om de beugels on the go te printen.



Kanttekening
Er moet nog wel een kanttekening gemaakt worden over het zelf printen van een doorzichtige beugel. Dudley had een lichte afwijking aan de stand van zijn tanden en daarbij moesten er niet veel tanden verplaatst worden. Bij een uitgebreide en complexe casus is de expertise van een tandarts of orthodontist nodig, want er kan eventueel iets mis gaan als de tanden op een verkeerde manier verplaatst worden. Voorbeeld: als er een wortelkanaal behandeling aanwezig is in een kies en deze wordt verplaats, kan er botresorptie optreden. Ook verplaatsing van tanden met verkeerde druk kan een recessies (terugtrekking) in het tandvlees veroorzaken Botresorptie kan optreden door verkeerde druk en verplaatsing van tanden. Indien het eind resultaat en occlusie na verplaatsing niet optimaal is kan er een relapse ontstaan. Het materiaal dat Dudley gebruikte om te printen kan giftig zijn. Beugels moeten tenminste 22 uur per dag gedragen worden. Als het materiaal giftig is kan dat leiden tot gezondheidsrisico’s bijvoorbeeld een allergische reactie. Align gebruikt kunststof die uitvoerig onderzocht zijn op veiligheid. 

Het is dus al mogelijk om zelf thuis beugels te printen en dit geeft aan dat de technieken steeds beter worden en er ook steeds meer mogelijk is.  Echter zelf thuis een behandeling uitvoeren is niet veilig en het is daarom aan te raden om naar een tandarts of orthodontist te gaan voor een intake en diagnose. Voorlopig zal er meer onderzoek moeten worden gedaan naar 3D printen, deep learning, kunstmatige intelligentie en röntgenfoto’s om dit toekomstbeeld mogelijk te maken.

De stand van zaken
De techniek van 3d printers is al op een niveau waarbij 3d printers bij de tandarts of apotheek zouden kunnen worden aangeboden. Deep machine learning en kunstmatige intelligentie zijn al op het niveau om te kunnen leren van bestaande behandelingen en op basis van deze kennis nieuwe behandelplannen te generen. De huidige stand van zaken binnen de fototechniek op bijvoorbeeld smartphones geeft de mogelijkheid om een 3d scan te kunnen maken op basis van een aantal fotos van de mond. Echter de techniek rondom alternatieven voor röntgenfoto\’s zijn nog niet op het niveau dat de anatomie van de kaak en de tanden kan worden geanalyseerd op basis van materiaal dat de patient thuis met zijn smartphone maakt. Onderzoek rondom alternatieven voor röntgenfoto\’s levert steeds meer bruikbare resultaten op dus is de kans groot dat het binnen 5 jaar toch mogelijk is om een orthodontie behandeling te verkrijgen zonder tussenkomst van een tandarts of orthodontist. 

Over de auteurs:

Evelyn Buenen is mondhygienist bij Dental Correct

William Pen is digitaal strateeg 
ACTUEEL