אנו מציגים פרוטוקול מפורט לניתוח תלת-ממדי של שינויים ברקמות רכות באמצעות סטריאופוטוגרמטריה.
מאמר שיטה
אנו מציגים פרוטוקול מפורט לניתוח תלת-ממדי של שינויים ברקמות רכות באמצעות סטריאופוטוגרמטריה.
הערכת השפעת טיפולים שיניים ואורתודונטיים, כמו גם ניתוחים אורתוגנתיים על רקמות הפנים, היא קריטית, שכן סוגי טיפול אלו יכולים להשפיע משמעותית על האסתטיקה של הפנים ולכן גם על שביעות רצון המטופל. הערכה מדויקת של תגובת הרקמות הרכות בפנים חיונית להשגת תוצאות טיפול מיטביות. סטריאופוטוגרמטריה תלת-ממדית (3D) היא כלי אמין, ללא קרינה ולא פולשני, שניתן להשתמש בו להערכות כמותיות של פני הרקמות הרכות, ומספק ייצוג מדויק מאוד של מבני הפנים. מטרת פרוטוקול זה היא להדגים מתודולוגיה שניתן להשתמש בה להערכה כמותית של שינויים ברקמות הרכות בפנים באמצעות סטריאופוטוגרמטריה. להדגמת הווידאו השתמשנו בתוכנת ניתוח תמונות תלת-ממדית. הפרוטוקול המוצע כולל את שלבי הכנת התמונה, רישום מרחבי לציר תלת-ממדי, בחירה והטלפה של אזורי העניין, וחישוב נפח השטח הכלול בין שתי תמונות פני השטח של הרקמות הרכות המעורבות בהערכה. פרוטוקול זה נבדק לתקפותו ולשחזוריותו, ויכול להיות לו יישומים משתנים הן למטרות קליניות והן למחקר.
הערכת שינויים ברקמות רכות בפנים חשובה ברפואת שיניים, משום שרקמות רכות הן חלק חיוני מהאסתטיקה והתפקוד ונחשבות לחלק בלתי נפרד מתכנון הטיפול בכל תחומי השיניים. הערכת רקמות רכות מאפשרת לרופאים לחזות את השפעת ההתערבויות הטיפוליות – כגון אורתודונטיה, פרוסטודונטיה וניתוחים אורתוגנתיים – על מראה הפנים ואיזון1. הסתמכות בלעדית על מדידות שלד או שיניים עלולה לגרום לתוצאות טיפול מופרעות, שכן השגת חסימה אידיאלית ו/או יחסים בין השלד אינה תמיד מתורגמת לשינויים מאוזנים או רצויים ברקמות הרכות בפנים 2,3.
ניתוח רקמות רכות הוא חיוני לתכנון טיפול מותאם אישית, שכן הוא מסייע בזיהוי מאפייני פנים בסיסיים, לצפות השפעות של גדילה והזדקנות, ולחזות כיצד התערבויות שיניים, אורתודונטיות או כירורגיות ישנו את קווי המתאר של הפנים ואת התמיכה המבנית 4,5. בפרט, שינויים בתמיכה בשפתיים, קמירות הפנים וגובה הפנים הנמוך מושפעים ישירות משינויים דנטליים ושלדיים, ושינויים אלו יכולים להשפיע משמעותית על שביעות רצון המטופלים ועל התוצאה האסתטית הנתפסת 2,4. הערכה מדויקת של שינויים ברקמות רכות היא חיונית להשגת תוצאות מיטביות באזורים אסתטיים, במיוחד ברפואת שתלים ושיקום, שבהם יש צורך בשימור או הגדלת נפח הרקמות הרכות לשמירה על מראהותפקוד טבעיים. טכנולוגיות דימות וסריקה תלת-ממדיות מודרניות שיפרו את הדיוק והשחזור של מדידות רקמות רכות, ואפשרו אבחון, תכנון טיפולוהערכת תוצאות טובות יותר.
הסטנדרט הזהב להערכת רקמות רכות הוא הדמיה תלת-ממדית סדרתית לכימות שינויים בנפח הרקמות הרכות, בתוספת בדיקה קלינית ותסמינים שדווחו על ידי מטופלים10. הגישה המדויקת והניתנת לשחזור ביותר היא סטריאופוטוגרמטריה תלת-ממדית סדרתית או סריקת שטח בלייזר, המאפשרת מדידה מדויקת של שינויים בנפח הרקמות הרכות לאורך זמן 10,11,12. פרסומים קודמים תיארו שיטות כמותיות להערכת שינויים ברקמות הרכות בפנים בספרות אורלית ומקסילופציאלית, אם כי התוצאות המדווחות נותרו משתנות מאוד: 10,11,12,13,14,15,16,17. עם זאת, ברוב המחקרים הקודמים, פרטים על השלבים המעורבים אינם נכללים, ולעיתים קרובות לא מדווחת על שחזוריות התוצאות. יתרה מזאת, אין הדגמה בווידאו של החלק הידני בתהליך, מה שיהיה בעל ערך רב לרופאים ולחוקרים המעוניינים לבצע הערכת רקמות רכות. הדגמת וידאו זו מציגה בפירוט מתודולוגיה לביצוע הערכת שינוי נפחי תלת-ממדי חצי-אוטומטית, מדויקת וניתנת לשחזור גבוה באמצעות הדמיית פני פנים.
פרוטוקול זה נוהל בהתאם להנחיות האתיות שנקבעו על ידי מועצת הביקורת המוסדית של המוסדות הלאומיים לבריאות (NIDCR IRB #16-D-0040). הסכמה מדעת התקבלה מכל הנבדקים לפי פרוטוקול (NCT02639312) המאושר על ידי NIH IRB, המאפשר שימוש בתמונות פנים תלת-ממדיות בפרסומים הקשורים למחקר. כל ההדמיה בוצעה במרפאת השיניים של NIH באמצעות מערכת הדמיה תלת-ממדית18. ראו את טבלת החומרים לפרטים לגבי התוכנה המשמשת בפרוטוקול זה. הושגה הסכמה מפורשת לשימוש בתמונות הפנים התלת-ממדיות ששימשו בפרוטוקול זה.
1. הכנת תמונה
2. רישום תמונה בסיסי לרשת ציר התלת-ממד
הערה: תמונת הבסיס מוגדרת על ידי עיצוב המחקר. תמונה זו היא התייחסות שממנה יירשמו התמונות הבאות של הנבדק האישי. סימטריית קו האמצע נקבעת כך:
3. הערות לציון דרך
הערה: נבחר רישום מבוסס ציון דרך ברקמות רכות על פני שיטה מבוססת משטח כדי להתחשב טוב יותר בשונות בזמינות המשטח, המוגבלת על ידי איכות התמונה ומוגבלת לאזורים שלא הושפעו מהניתוח. רצף ההערות של נקודות ציון צריך להיות זהה לכל תמונה. אם אפשר, יש להוסיף הערות על נקודת ציון ספציפית למטופל, כמו צלקת או שומה, שנמצאת מחוץ לאזור שנפגע מהניתוח. בחירת נקודת הציון צריכה להיות תלויה בתחום העניין בכל הערכה.
4. בחירת תחומי עניין במדידת תמונת הבסיס ונפח
5. רישום תמונות נוספות, הצטברות של אזור העניין ומדידת נפח
פרוטוקול זה מתאר בפירוט גישה סטנדרטית וניתנת לשחזור להערכה תלת-ממדית של שינויים ברקמות רכות בפנים. סטריאופוטוגרמטריה מאפשרת כימות מדויק של נפיחות הפנים על ידי לכידת שינויים במשטח לאורך זמן. באמצעות תהליך רישום מונחה על ידי ציון דרך, התמונות לאחר הניתוח מיושרות לקו בסיס יציב, מה שמאפשר הצטברות והשוואה בין אזורים שנפגעו מהניתוח. אזור עניין מוגדר באמצעות גבולות אנטומיים שחוזרים, והנפח המתאים מחושב במילימטרים מעוקבים (ס"מ3). מכיוון שכל נבדק משמש כבקרה פנימית בפני עצמו, נפחים מוחלטים אינם ניתנים להשוואה ישירה בין הנבדקים בניתוח זה.

איור 1: הדגמה של מדידה נפחית תלת-ממדית. הדגמה לשימוש בפרוטוקול זה להערכה כמותית של כמות הנפיחות בפנים לאחר ניתוח אורתוגנתי. (א) תמונה בסיסית שנרכשה שנה לאחר הניתוח, כאשר הנפיחות לאחר הניתוח נפתרה לחלוטין. התמונה נרשמה לרשת ציר תלת-ממדי באמצעות סימני ציון אנטומיים הבאים: קנטי מדיאלי וצד דו-צדדי, גלבלה. עם הגדרת התשואה על ההשקעה. (ב) תמונה לאחר הניתוח נרשמה שבוע לאחר הניתוח, כאשר רוב המטופלים חווים את הנפיחות הגדולה ביותר. היא נרשמה לאותו רשת צירים, עם הקרנה של תשואה הבסיס על התמונה. (ג) הצטברות של תמונות בסיסיות ולאחר הניתוח לאישור דיוק היישור. (D) מסכות וולומטריות שנוצרות מהתשואה בשתי נקודות הזמן, עם מדידה נפחית מתקבלת במילימטרים מעוקבים (ס"מ3). (ה) מפת חום השוואה בין הבדלי נפח בין המסכות; כחול וירוק מציינים עוצמה מוגברת, בעוד צהוב וכתום מציינים נפח מופחת בהשוואה לתמונה בסיסית. אינדקס מספרים מקודד בצבעים כלול כהפניה. ההפרש הנפחי המדויק בין שתי המסכות מסופק גם הוא כפלט. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה מוגדלת של הדמות הזו.
הדמיה תלת-ממדית הפכה לסטנדרט בטיפול בתחומי רפואת השיניים וכירורגיית קרניו-פנים ומציעה הערכות רקמות רכות כמותיותבדיוק גבוה. השכפול והדיוק של מיקום נקודות ציון אנטומיות בתמונות תלת-ממדיות אומתו גם הן במחקרים קודמים19. לכן, סטריאופוטוגרמטריה או תמונות תלת-ממדיות של רקמות רכות פנים מאפשרות רכישת מדידות אנתרופומטריות מדויקות וכימות אובייקטיבי של שינויים ברקמות רכות באמצעות השוואות תמונות לאורך זמן.
ספרות קודמת בנושא הערכת רקמות רכות בפנים מתארת לעיתים שיטות שדורשות הכשרה נרחבת בתוכנות ניתוח תמונות מיוחדות, שילוב של שיטות דימות וסוגי תוכנה שונים, או סימון נקודות ציון מרובות, מה שעשוי לדרוש זמן ומאמץ משמעותיים מהמשתמשים 11,13,14,20,21,22,23,24,25, 26. סופרמפוזיציה מבוססת שטח מוצעת גם כאופציה על ידי תוכנות שונות ויושמעה במחקרים קודמים27. זהו כלי סופרמפוזיציה חלופי שניתן להשתמש בו במקום ההערה הידנית של סימן הדרך. עם זאת, בהתבסס על הניסיון המעשי של המחברים לאחר שבדקו את שתי השיטות כחלק ממחקר קבוצה רטרוספקטיבי, סופר-אמפוזיציה מבוססת נקודות ציון הייתה אפשרות קלה ומדויקת יותר.
הסיבה העיקרית הייתה שההצצה מבוססת השטח הייתה רגישה יותר להבדלים קטנים בין התמונות המונחות, למשל, נוכחות אפילו שערה אחת על פני העור או הכיוון המדויק של הראש. זו בעיה מובנית במחקרים רטרוספקטיביים שניתן היה להימנע באמצעות פרוטוקול רכישת תמונה סטנדרטי יותר, כפי שמומלץ להלן. עם זאת, פרסומים קודמים שהשתמשו בסופרמפוזיציה מבוססת נקודות ציון אינם כוללים הנחיות שלב-שלביות של התהליך, כך שניתן יהיה לשחזר אותו בקלות על ידי קלינאים ו/או חוקרים אחרים. אנו מציגים כאן מסגרת סטנדרטית לכימות שינויים נפחים, שכבר משולבת בתוכנות הדמיה קיימות. זוהי גישה פשוטה להערכות רקמות רכות בנפח שאינה דורשת מומחיות בתחום ניתוח התמונה.
חלק מהאתגרים הטכניים שלעיתים נתקלים בהם במהלך העלאת תמונות פני הפנים קשורים לנוכחות שיער פנים. בהתאם לאורך ולעובי שלו, שיער הפנים עלול לפגוע משמעותית בדיוק הסריקות כי פני העור מוסתרים. כתוצאה מכך, ההשוואה בין הסריקות, שהיא הערכה כמותית ורגישה מאוד, תהיה לא אמינה. לכן, מומלץ בחום שקיומו של שיער פנים מינימלי מאוד או, אידיאלית, ללא שיער פנים לפני רכישת סריקות הפנים התלת-ממדיות. שיער הנבדק צריך להיות ממוקם גם הרחק מהפנים, כדי לאפשר מבט ברור על הפנים, המצח והאוזניים.
בנוסף, מטופלים עם דפוסי נשימה אוראליים או חוסר יכולת בשפתיים עקב הבדלים בסיסיים בשלד נוטים לעיתים קרובות לעמוד עם שפתיים פתוחות. זה עלול להפוך לבעיה בהשוואת סריקות סדרתיות, במיוחד כאשר מיקום השפתיים אינו עקבי. מיקום השפתיים צריך להיות ניתן לשחזור כאשר שתי סריקות או יותר שנעשו בנקודות זמן שונות ייכללו בהערכות נפחיות השוואתיות. לבסוף, יש להימנע גם מהבעות פנים במהלך רכישת הסריקות מטעמי עקביות ושחזור. מומלץ לצלם את כל התמונות כאשר המטופל שומר על הבעה ניטרלית בפנים, עם שפתיים סגורות אם אפשר, ושומרים על מגע שיניים במסגרת יחסי הנשיכה הרגילים שלו. עמדה זו נחשבת לקלה ביותר לשחזור לאורך זמן.
יתרה מזאת, חשוב גם להדריך את הנבדקים בהתאם, כדי שידעו בדיוק מה עליהם לעשות ומה כולל תהליך צילום התמונות. מאותה סיבה, יש להכשיר ולכוון את הצוות המעורב ברכישת התמונות זה עם זה, כאשר מעורבים יותר מאדם אחד. דבר זה יכול לשפר משמעותית את איכות הסריקות ובהמשך את דיוק ההערכות הכמותיות.
לסיכום, פרוטוקול זה מספק מדריך מעשי להערכות קליניות עתידיות ולמחקרים שמטרתם להעריך את השפעת סוגי התערבויות טיפוליות שונות על אסתטיקת הפנים, וכן את התקדמות תהליכי ההחלמה במקרה של הערכות אורך. סוג הערכה זה יכול להיות מאוד אינפורמטיבי בתחומים שונים של רפואת שיניים, ובמיוחד בתחומי פרוסטודונטיה קבועה וניתנת להסרה, אורתודונטיה וכירורגיה אורתוגנתית 28,29,30,31,32,33,34. מחקרים המתמקדים בתגובה ברקמות רכות להתערבויות ברקמות שיניים ו/או שלדיות יספקו מידע חשוב על השפעת שיטות הטיפול השונות הללו על קווי המתאר של הרקמות הרכות בפנים, שהוא מרכיב חיוני בתוצאת הטיפול הכוללת. בנוסף, הערכות אורך של שינויים ברקמות הרכות הקשורות להזדקנות יכולות להיות אינפורמטיביות באותה מידה לגבי ההשפעה ארוכת הטווח של סוגי טיפול שונים על פרופיל הרקמות הרכות. מידע זה עשוי לשמש בעתיד כחלק מגישות סימולציה מותאמות אישית לתוצאות טיפול, שיכולות להיות חלק חיוני מתכנון הטיפול ובייעוץ עם המטופלים.
למחברים אין ניגודי עניינים לחשוף.
מחקר זה נתמך על ידי תוכנית המחקר הפנימית של המכון הלאומי למחקר שיניים וקרניופציאלי (NIDCR) של המכון הלאומי לבריאות (NIH).
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| מצלמת Vectra H1 | קנפילד סיינטיפיק | לא זמין | מערכת הדמיה תלת-ממדית ניידת |
| תוכנת וקטרה | קנפילד סיינטיפיק | לא זמין | תוכנת ניתוח תמונות |
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה