コンピュータ支援型下述者再建のための術後評価ガイドライン
2020年1月28日
ここでは、術後精度評価に関する研究間の均一性を生み出すために、下述のコンピュータ支援再構成のための実用的で実現可能で再現可能な評価ガイドラインを提案する。このプロトコルは継続して、この評価ガイドラインの以前の公開を指定します。
最近発表された体系的なレビューでは、下顎のコンピュータ支援再建の精度を評価する研究を分析しました。計画と評価の方法論の均一性が欠如しているため、術後の結果を比較する能力は限られていました。そこで、実用的で、実現可能で再現性のある評価ガイドラインを提案した。
本ガイドラインにより、術後精度評価に関する今後の研究の間に均一性を生み出すことを目指しています。許容可能な下顎角偏差に関する許容可能な結果範囲の決定と、将来の義足に関連して事実上計画された歯科インプラントの偏差に関して、さらなる進展の余地があると感じています。この手順は、歯科学生で口腔再建研究グループのメンバーであるラース・レーウリックによって実証されます。
まず、画像ベースの3D医療ソフトウェアを開きます。[ファイル] をクリックし、ディスクから新規作成します。次に、術後スキャンの DICOM イメージが格納されているフォルダーを選択します。
リストからスタディを選択し、[変換]をクリックします。頭蓋骨の向きを評価するためのウィンドウがポップアップします。方向の文字を左クリックして、方向を変更します。
次に、[OK] をクリックして検証します。ROI を作成するには、しきい値ツールをクリックし、一定の間隔のグレー値を持つ下顎骨のすべてのボクセルを含むしきい値を定義します。ハウンズフィールドの範囲を手動で調整します。
次に、緑のボタンをクリックしてセグメンテーションを検証します。ROI を編集するには、分離ツールを選択します。次に、3D ビューポイントで下顎をクリックします。
[新しい ROI で結果を作成] を選択し、緑色のボタンをクリックして、接続されていないすべての構造が消える原因となる分離を検証します。ROI が完了したら、ワークフロー ツールバーの [パーツの追加] ボタンをクリックします。次に、ソリッドパーツ ツールをクリックし、下顎のポストップを選択して、スムージング オプションでオフを選択します。
確認するには、緑色のボタンをクリックします。最後に、エクスポートメニューで、下顎のポストップ部分を選択し、出力ディレクトリを選択し、標準のスケール1を使用します。検証する緑色のチェック マークをクリックします。
術前の頭蓋骨のSTLモデルの一様な向きのためのフランクフルト平面、中頭座面、および鼻を決定するには、評価ソフトウェアを開き、動作前のSTLファイルを画面にドラッグします。構造、平面、および 3 点平面をクリックし、内部音響の面と左の眼窩マージンの両方で[左クリックをコントロール]を使用して仮想点を作成します。次に、[作成して閉じる] をクリックします。
次に、構築メニューからラインと2点線を選択し、ナシオンとベイションを左クリックして仮想点を作成します。最後に、ポイントを選択し、左にコントロールをクリックして、ナシオンをクリックします。操作、主線形、および平面の線点をクリックし、パラメータ平面を公称パラメータ平面 Z に、ライン 1 からライン Y、グローバル座標系に 0.1 を指定します。
術前の下顎の STL ファイルを選択します。次に、CAD に対する操作、CAD、および実際のメッシュをクリックします。
術後のSTLモデルをソフトウェアにドラッグし、ファイル名を変更し、メッシュの下の左側のエクスプローラメニューの実際の要素の下でSTLファイルを選択します。操作をクリックし、実際のマスターを定義します。次に、操作、配置、単一要素変換、3 点配置をクリックします。
ポップアップメニューで、コントロール左クリックを使用して、下顎前置きの3つの公称ポイントと下顎ポストップの3つの同様の実際のポイントを組み合わせます。次に、[適用] を選択して閉じます。下顎前駆の選択を解除し、左のエクスプローラメニューで下顎のポストップを選択します。
サーフェス上で選択/選択解除ツールを使用して、側面側と内側側の両方の残骸の下顎のサーフェスを選択します。クリック操作、線形、メイン位置合わせ、およびローカル最適フィット。すべての CAD グループを対象要素として選択し、最大距離を 10 ミリメートルに設定します。
次に、[サーフェス上で選択/選択解除]ツールをクリックし、前のステップで選択したサーフェス内の側面のみを選択します。実際の検査、CAD 比較、および表面比較をクリックします。ポップアップ メニューで、最大距離を 10 ミリメートルに設定し、[OK] をクリックします。下顎のポストップのトグル表示をオフにします。
パッチ選択ツールを使用して、サーフェスを左クリックし、ツールバーの虫眼鏡をクリックします。丸いツールバーがポップアップ表示されたら、[チェック] をクリックし、ラベル算術平均を偏差して平均をミリメートル単位で表示します。下顎前駆の選択を解除し、下顎栓栓を選択します。
次に原稿の方向に合わせて表面を選択します。クリック操作、線形、メイン位置合わせ、およびローカル最適フィット。ソフトウェアの重ね合わせアルゴリズムに対して、コンディレの両方のみが選択されていることを確認します。
すべての CAD グループをターゲット要素として選択し、最大距離 10 ミリメートルを使用します。下顎前置を選択し、構築、点、およびサーフェスポイントをクリックして、コンディレ上層、顆後部、垂直コーナー、水平コーナーの仮想ポイントを決定します。次に、構築点、点点、投影点をクリックして、下顎栓の仮想点を決定します。
2 つの仮想ポイント間に線を作成するには、構成、線分、2 点の線をクリックします。コンストラクション要素の下の 2 つの点を選択します。次に、[作成して閉じる] をクリックします。
2 本の線の間に角度を作成するには、構成、角度、2 方向の角度をクリックします。1 行目と 2 行目を選択します。次に、[作成して閉じる] をクリックします。
このプロセスを使用して、右および左の矢状下顎角を決定します。構造、平面、平面、および表示方向をクリックして、中頭座面を作成します。Z 軸上の 2 つの点を選択します。
この平面を使用して、コロナ角と軸方向の角度を作成します。前のステップと同様に、下顎前視の中頭座面を作成します。下顎前眼で同じ下顎角を決定します。
エクスプローラメニューで下顎前蓋の前視角度を選択して、下顎前視角度を下顎栓角に接続します。次に、虫眼鏡をクリックし、測定原理、実際の要素へのリンクをクリックします。対応する下顎のポストップ角度を選択し、[OK]をクリックします。下顎前置前置ファイルを使用して、構築メニューからポイントを選択し、歯科インプラントのカバーネジの中央と上部を左クリックして仮想ポイントを作成します。
次に、下顎のポストップファイルの歯科インプラントのカバーねじの中央と上部にあるコンストラクトメニューとコントロール左クリックからポイントを選択します。下顎前置前置術の最初の歯科インプラントを右クリックし、測定原理をクリックして実際の要素にリンクします。下顎のスポストップで同じ歯科インプラントを選択し、すべての歯科インプラントのためにこれを繰り返す。
チェックをクリックし、dXYZ を選択して、歯科インプラントの距離をミリメートル単位で表示します。ジェームズ・ブラウンクラスIIIの下顎欠損の再構成を、提示されたプロトコルで評価した。冠状動脈、軸方向、および矢状下顎角偏差と6つの歯科インプラントXYZ距離を計算した。
このガイドラインは、ジェームズ・ブラウンの分類に従って、すべての異なるタイプの下顎欠損クラスおよびすべての異なるタイプの骨フラップおよび固定方法に適用可能である。現在、当社グループは、このガイドラインを大規模なコホートで検証するために、グローバルな多施設調査を行っています。2020年夏には初めての成果を発表する予定です。
概要
この記事では、コンピュータ支援下での下顎骨再建の評価ガイドラインの実用的かつ再現可能な基準を提案します。目的は、研究間で術後の精度評価の統一性を確立することです。
主要な研究構成要素
科学の分野
- 口腔・顎顔面外科
- コンピュータ支援手術
- 再建技術
背景
- 過去の研究では方法論の統一性が欠如していました。
- 術後の結果の比較分析は限られていました。
- 標準化された評価プロトコルの必要性がありました。
- 下顎角のずれと歯科インプラントの位置決めに焦点を当てました。
研究の目的
- 術後の精度評価のためのガイドラインを提案すること。
- 将来の研究間での比較を容易にすること。
- 許容可能な結果の範囲の理解を向上させること。
使用した方法
- 下顎骨再建に関する既存の研究の体系的なレビュー。
- 段階的な評価プロトコルの開発。
- 再建のための画像ベースの3D医療ソフトウェアの使用。
- 下顎骨の向きと分割の評価。
主な結果
- 再現可能な評価ガイドラインの確立。
- 3Dソフトウェアを使用したプロトコルのデモンストレーション。
- 精度評価のための主要パラメータの特定。
- 術後の結果比較の改善の可能性。
結論
- 提案されたガイドラインは評価の統一性を高めます。
- 過去の比較研究の制限に対処します。
- 将来の研究は、この標準化されたアプローチに基づいて構築できます。
よくある質問
Executive Industry Relevance
Standardized postoperative evaluation in computer-assisted mandibular reconstruction is critical for cross-study comparability and predictive confidence in surgical outcomes. This guideline addresses the heterogeneity in imaging, defect classification, and quantitative assessment, enabling more reliable benchmarking and translational continuity in reconstructive workflows. Uniform accuracy evaluation supports risk-adjusted advancement and portfolio-level decision-making in surgical innovation pipelines.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables rigorous hypothesis testing of reconstructive accuracy using quantitative 3D metrics.
- Supports mechanistic de-risking by clarifying sources of deviation in surgical outcomes.
- Facilitates functional validation of computer-assisted surgical planning tools.
Screening & Assay Development
- Standardizes the evaluation of reconstructed anatomical models for downstream comparative studies.
- Improves reproducibility and scalability of accuracy assessments across research centers.
- Provides quantitative outputs for benchmarking new surgical techniques or devices.
Translational & Preclinical Research
- Aligns evaluation methodology with translational endpoints relevant to prosthetic integration and functional restoration.
- Enables continuity from virtual planning through preclinical validation of reconstructive approaches.
- Supports risk-adjusted decisions for advancing surgical innovations toward clinical application.
Pipeline & Workflow Integration
This guideline positions quantitative accuracy evaluation as a critical inflection point from virtual planning to postoperative assessment in reconstructive surgery pipelines.
- Discovery Biology: Provides a framework for hypothesis-driven evaluation of anatomical reconstruction fidelity.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative metrics for comparing surgical outcomes across cohorts.
- Analytics: Enables precise measurement of mandibular angle and implant position deviations for statistical analysis.
- Translational Research: Bridges preoperative planning with postoperative functional endpoints relevant to prosthetic fit.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable evaluation protocol applicable to diverse defect classes and fixation methods.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces ambiguity in reconstructive accuracy.
- Operational Value: Promotes standardization, reproducibility, and multicenter scalability.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions and enhances capital efficiency in surgical innovation portfolios.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of reconstructive technologies.
Implementation Considerations
- Requires expertise in 3D imaging, anatomical landmark identification, and digital model manipulation.
- Depends on access to advanced image-based 3D medical and evaluation software.
- Necessitates cross-team agreement on landmark selection and measurement protocols.
- Adaptable to various mandibular defect classes and fixation strategies as per guideline scope.
- Practical limitations include imaging modality variability and the need for further validation in large cohorts.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:04
Introduction
1:01
Segmentation of the DICOM Images of the Postoperative CT Scan
2:45
XYZ Axis Orientation
3:59
Volume Assessment of the Pre and Postoperative STL Models
6:19
Superimposition of the Condylar Processes
6:52
Calculation of the Coronal, Axial, and Sagittal Mandibular Angles
8:45
Calculation of the XYZ Deviations and Distance XYZ of the Virtually Planned Dental Implants
9:42
Results: Reconstruction of a Brown Class III Defect
10:04
Conclusion
