Digitale hybride Modellvorbereitung für die virtuelle Planung rekonstruktiver dentoalveolärer chirurgischer Eingriffe

Realistische virtuelle Modelle können parodontale und alveoläre reiche Defekte dreidimensional darstellen. Daher können sie den chirurgischen Behandlungsprozess unterstützen und ein tieferes Verständnis der postoperativen Heilungsmechanismen vermitteln. Im Vergleich zu bisherigen und bestehenden Methoden stellt der aktuelle Ansatz jede anatomische Struktur unabhängig voneinander dar.

Daher stellen diese virtuellen 3D-Modelle das reale klinische Szenario realistisch dar. Diese Methode hilft, die Grenzen traditioneller diagnostischer Verfahren zu überwinden. So kann beispielsweise das Einsetzen von Zahnimplantaten anhand von 3D-Modellen anstelle von Plenarbildern der DVT-Scans geplant werden.

Das derzeitige Protokoll kann auch in anderen Bereichen der Zahnmedizin angewendet werden, z. B. in der endodontischen Mikrochirurgie, der orthetischen Chirurgie und der rekonstruktiven Chirurgie nach Gesichtstumorresektion. Beginnen Sie mit der Prozesssegmentierung, indem Sie auf das Segmenteditor-Modul zugreifen und das zuvor erstellte zugeschnittene Volumen als Master-Volumen der aktiven Segmentierung auswählen. Verwenden Sie Hinzufügen, um Segmente hinzuzufügen, und Entfernen, um Segmente zu entfernen.

Benennen Sie dann die Segmente entsprechend der anatomischen Struktur um, die sie darstellen sollen. Beginnen Sie mit der Segmentierung des Alveolarknochens, indem Sie die Liste der Effekte öffnen und Ebenenverfolgung auswählen, ein halbautomatisches Werkzeug, das den Bereich umreißt, in dem Pixel den gleichen Hintergrundwert wie das ausgewählte Pixel haben. Ziehen Sie als Nächstes die Maus auf den Umfang des Knochens in einer der 2D-Ansichten, und drücken Sie die linke Maustaste, um das Segment auf dem ausgewählten Segment des Datensatzes zu generieren.

Verwenden Sie dann die Handwerkzeuge "Malen" und "Löschen", um das Segment zu ändern und Fehler zu korrigieren. Umreißen Sie Zähne und Implantate mit dem Radieren-Werkzeug und löschen Sie alle markierten Pixel, die sie darstellen. Wiederholen Sie den Vorgang für jedes fünfte Segment des Datensatzes in der ausgewählten Ausrichtung.

Berechnen Sie nach Abschluss des Gliederungsvorgangs die fehlenden Segmente, indem Sie in der Liste "Effekte" die Option "Zwischen Segmenten füllen" auswählen und auf "Initialisieren" klicken, um die Konturinterpolation zu aktivieren. Wenn die Ergebnisse zufriedenstellend sind, klicken Sie auf Übernehmen. Scrollen Sie dann nach Abschluss durch den Datensatz, um gelegentliche Fehler zu überprüfen und zu korrigieren.

Verwenden Sie den Effekt "Glättung", indem Sie Median als Glättungsmethode auswählen. Stellen Sie dann die Kerngröße auf fünf mal fünf mal fünf Pixel ein, indem Sie den Millimeterwert in der Klammer anpassen und auf Anwenden klicken, um die Segmentgrenzen durch Entfernen von Vorsprüngen glatter zu gestalten. Sobald die Segmentierung des Alveolarknochens abgeschlossen ist, wiederholen Sie die gleichen Schritte für die Segmentierung der Zähne.

Wählen Sie Segmentierung aus der Dropdown-Leiste, um die STL-Datei des intraoralen Scans als Segmentierung hinzuzufügen. Bewegen Sie den Mauszeiger über das Modul und wählen Sie in der Seitenleiste den Passermarken-Registrierungsassistenten aus. Wählen Sie in den Dropdown-Menüs in den Abschnitten "Von Rahmenmarken" und "Zu Referenzmarken" die Option "Neue Markups erstellen" aus.

Verwenden Sie im Abschnitt "Von" neben der Dropdown-Leiste das Symbol "Markierungspunkt platzieren", um Markierungspunkte auf genau definierten anatomischen Landmarken auf dem intraoralen optischen Scannen oder IOS zu platzieren. Die Markierungspunkte werden in der Reihenfolge ihrer Platzierung nummeriert. Platzieren Sie Markierungen an derselben Position, um die Liste "An" zu erstellen.

Und in der gleichen Reihenfolge auf dem Kegelstrahl-Computertomographie- oder DVT-Datensatz müssen Markierungspunkte mit derselben Anzahl dieselbe anatomische Landmarke darstellen. Nachdem die An-Listen fertig sind, greifen Sie auf das Dropdown-Menü im Abschnitt "Transformation des Registrierungsergebnisses" der Seitenleiste zu und wählen Sie "Neue lineare Transformation erstellen" aus, um eine Transformation zu erstellen. Greifen Sie auf das Transformationsmodul zu, und wählen Sie die zuvor erstellte Transformation als Transformationsakt aus.

Verschieben Sie im Abschnitt "Transformation anwenden" die IOS-Segmentierung und die Liste "Aus Markups" aus dem Feld "Transformierbar" in das Feld "Transformiert". Dieser Schritt hilft dabei, das IOS über den DVT-Datensatz zu legen. Öffnen Sie die Computer-Aided-Design- oder CAD-Software und klicken Sie auf dem Startbildschirm auf Importieren.

Wählen Sie dann die STL-Modelle aus, die zuvor aus der DICOM-Bildverarbeitungssoftware exportiert wurden. Gehen Sie in der Menüleiste zu Sculpt. Wählen Sie im Pinselinventar die Option Adaptive Reduktion aus, um importierte Modelle zu verfeinern.

Klicken Sie in der Seitenleiste auf die Registerkarte Auswählen und wählen Sie Pinsel als Auswahlwerkzeug aus. Verwenden Sie dann den Modus "Pinsel auspacken" und passen Sie die Größe des Pinsels an. Wählen Sie mit der Bürste die Krone jedes Zahns aus, bis sich das marginale Zahnfleisch auf dem IOS befindet.

Wählen Sie auf der Registerkarte "Ändern" die Option "Begrenzung glätten" aus, und klicken Sie auf "Anwenden", wenn die Ergebnisse zufriedenstellend sind. Gehen Sie zu Auswählen und wählen Sie Bearbeiten und Trennen, um ein einzelnes Objekt aus dem ausgewählten Bereich zu erstellen. Gehen Sie als Nächstes in der Menüleiste auf Analyse und wählen Sie Untersuchen aus.

Wählen Sie "Flache Füllung" als Modus für die gesamte Füllung aus, und klicken Sie auf "Alle automatisch reparieren", um geschlossene Modelle aus dem IOS-Modell und den Modellen mit getrennten Zähnen zu erstellen. Wählen Sie im Menü "Formen" die Option "Glatten Pinsel verkleinern" und glätten Sie die Kanten des gefüllten Lochs. Verwenden Sie die Shrink Smooth Brush auf dem segmentierten Zahnmodell, bis die Zähne vollständig von den vom IOS getrennten Zahnkronen bedeckt sind.

Wählen Sie im Objektbrowser sowohl die getrennte Krone als auch das segmentierte Modell desselben Zahns aus. Wählen Sie in der Popup-Seitenleiste Boolesche Vereinigung aus und klicken Sie auf Akzeptieren. Verwenden Sie "Glatt verkleinern", um den Übergang zu glätten.

Wählen Sie im Objektbrowser sowohl Knochen- als auch Weichteilmodelle aus, und entscheiden Sie sich dann für den booleschen Unterschied. Ziehen Sie mit dem gleichen Prozess und den sanften Übergängen wie beschrieben Zähne vom Weichteilmodell ab, um die klinische Situation realistisch darzustellen. Färben Sie die Oberflächen der Modelle, indem Sie in der Seitenleiste die Option "Formen" auswählen und dann den kleinen Schieberegler von "Volumen" auf "Oberfläche" umstellen.

Gehen Sie im Pinselinventar zu Scheitelpunkt malen und verwenden Sie das Farbrad im Abschnitt Farbe, um die gewünschte Farbe auszuwählen. Färben Sie die Oberfläche jedes Modells ein. Die repräsentative Analyse zeigt den Umriss der verpixelten Region of Interest mit dem gleichen Hintergrundwert mit einer gelben Linie.

Das halbautomatische Segmentierungswerkzeug der Niveauverfolgung wurde in sagittaler Orientierung verwendet, gefolgt von einer anschließenden manuellen Segmentierung. Die Ergebnisse der halbautomatischen Segmentierung wurden mit Hilfe von manuellen Werkzeugen wie Paint und Erase verfeinert. Die fertige Segmentierung wurde in axialer, sagittaler und koronaler Ansicht beobachtet, und das 3D-Modell wurde automatisch aus den zuvor erstellten Segmenten generiert.

Die Überlagerung von IOS und die anschließende CAD-Modellierung ermöglichten es, die klinische Situation dreidimensional zu betrachten. Die Füllstandsverfolgung ist ein effizientes und intelligentes Werkzeug zur Kantenerkennung. Aufgrund von Artefakten und Streuung müssen die erstellten Segmente jedoch möglicherweise noch manuell geändert werden.

Dieser Prozess ist relativ neu. Die bisherigen Ergebnisse sind jedoch sehr vielversprechend. 3D-Modelle könnten ein enormes Potenzial bei der Planung, Durchführung und Entwicklung von chirurgischen Eingriffen in der Zahnchirurgie und Parodontologie haben.