3차원(3D) 가상 하이브리드 모델을 생성하기 위한 워크플로는 방사선 사진 이미지 분할 방법 및 자유형 표면 모델링을 활용하여 원뿔 빔 컴퓨터 단층 촬영 데이터 세트 및 구강 내 광학 스캔을 기반으로 설계되었습니다. 디지털 모델은 재건 치조골 수술 절차의 가상 계획에 사용됩니다.
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방법 논문
재건 치조골 수술 절차의 가상 계획을 위한 디지털 하이브리드 모델 준비
* These authors contributed equally
이 논문에서
요약
초록
이 기사에서는 가상의 하이브리드 3차원(3D) 모델 획득을 다루며, 방사선 이미지 분할, 공간 정합 및 자유형 표면 모델링의 시퀀스를 활용합니다. 먼저, 원뿔 빔 컴퓨터 단층 촬영 데이터 세트를 반자동 분할 방법으로 재구성했습니다. 치조골과 치아는 서로 다른 세그먼트로 분리되어 3D 형태 및 치주 골내 결손의 국소화를 평가할 수 있습니다. 급성 및 만성 치조골 융기 결손의 중증도, 범위 및 형태는 인접 치아와 관련하여 검증됩니다. 가상 복합 조직 모델에서 치과 임플란트의 위치를 3D로 계획할 수 있습니다. IOS 및 CBCT 데이터의 공간 정합과 후속 자유형 표면 모델링을 활용하여 사실적인 3D 하이브리드 모델을 획득하여 치조골, 치아 및 연조직을 시각화할 수 있습니다. IOS와 CBCT 연조직의 중첩을 통해 무치악 융기 위의 두께를 기본 뼈 치수에 대해 평가할 수 있습니다. 따라서 피판 설계 및 수술 피판 관리를 결정할 수 있으며 간헐적인 합병증을 피할 수 있습니다.
서론
치과의 기술 발전은 컴퓨터 지원 치료 계획 및 수술 절차 및 보철 재활의 시뮬레이션을 가능하게 했습니다. 디지털 치의학에서 3D 데이터 수집을 위한 두 가지 필수 방법은 (1) 원뿔 빔 컴퓨터 단층 촬영(CBCT)1 및 (2) 구강 내 광학 스캐닝(IOS)2입니다. 이러한 도구를 사용하여 모든 관련 해부학적 구조(치조골, 치아, 연조직)의 디지털 정보를 획득하여 치조골 재건 수술 절차를 계획할 수 있습니다.
콘빔 기술은 1996년 이탈리아의 한 연구 그룹에 의해 처음 소개되었습니다. 기존의 컴퓨터 단층 촬영에 비해 훨씬 낮은 방사선량과 더 높은 해상도를 제공하는 CBCT는 치과 및 구강 수술에서 가장 자주 사용되는 3D 이미징 방식이 되었습니다3. CBCT는 다양한 수술 절차(예: 치주 재생 수술, 치조골 융기 확대술, 치과 임플란트 식립, 양악 수술)를 계획하는 데 자주 사용됩니다1. CBCT 데이터 세트는 2D 이미지 및 3D 렌더링을 제공하는 방사선 영상 소프트웨어에서 보고 처리할 수 있지만 대부분의 이미징 소프트웨어는 3D 이미지 재구성을 위해 임계값 기반 알고리즘을....
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프로토콜
이 연구는 헬싱키 선언에 따라 수행되었습니다. 원고를 준비하기 전에 서면 동의서가 제공되고 환자가 서명했습니다. 환자는 프로토콜 시연을 위한 데이터 사용 권한을 부여했습니다.
1. 방사선 영상 처리
- 소프트웨어에 DICOM 파일 로드
- 최신 버전의 의료 영상 소프트웨어를 다운로드하여 엽니다.
알림: 소프트웨어를 열면 홈 화면이 나타납니다. - 사이드바에서 DICOM 데이터 로드 를 클릭합니다.
참고: DICOM 데이터베이스가 팝업되어 이전에 로드된 DICOM 데이터 세트를 보여줍니다.- DICOM 데이터베이스에서 DICOM 파일 가져오기 를 클릭하고 대상 폴더에서 DICOM 데이터 세트를 선택한 다음 가져오기를 클릭합니다.
참고: 새로 추가된 DICOM 데이터셋이 스터디 목록에 나타납니다.
- DICOM 데이터베이스에서 DICOM 파일 가져오기 를 클릭하고 대상 폴더에서 DICOM 데이터 세트를 선택한 다음 가져오기를 클릭합니다.
- 스터디를 선택하고 창 하단의 로드 를 클릭합니다.
참고: DICOM 데이터 세트가 열리고 로드된 데이터의 4가지 보기(관상, 축, 궁상 및 3D)가 표시됩니다. 노드는 왼쪽에 나열됩니다. 이론적으로, 설명된 방법은 이미지....
- 최신 버전의 의료 영상 소프트웨어를 다운로드하여 엽니다.
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결과
가상 허용 3차원(3D) 모델은 방사선 이미지 분할, 공간 정합 및 자유 형식 모델링을 사용하여 생성할 수 있습니다. 모델은 임상 상황을 디지털 방식으로 묘사하여 다양한 외과적 개입을 3차원으로 계획할 수 있습니다. 뼈와 치아를 분리하여 분할하면 두 해부학적 구조 사이의 경계가 보이고, 3D 형태 및 치주 골내 결손의 국소화를 평가해야 합니다. 급성 및 만성 치조골 융기 결손의 중증도, 범위 및 형태는 인접 치아와 관련하여 평가할 수 있습니다. 의료 영상 처리 소프트웨어 인벤토리에서 볼 수 있는 다양한 반자동 분할 도구(그림 1)(그림 2)(예: 가장자리 감지 도구, 형태학적 윤곽 보간 알고리즘)는 분할 기간을 줄여줍니다(그림 3). 그러나 치아와 치조골의 복셀 강도 값이 유사하기 때문에 두 가지를 손으로 분리해야 하므로 시간이 많이 걸릴 수 있습니다. 분할 프로세스는 .......
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토론
제시된 프로토콜을 사용하면 치주 및 폐포 결손 형태를 3차원(3D)으로 시각화할 수 있으므로 2D 진단 방법 및 임계값 알고리즘으로 생성된 3D 모델보다 임상 상황을 더 정확하게 묘사할 수 있습니다. 프로토콜은 (1) CBCT 데이터 세트의 반자동 분할, (2) CBCT 및 IOS의 공간 등록, (3) 자유 형식 표면 모델링의 세 가지 주요 단계로 나눌 수 있습니다. 기술적으로, 분할은 임의의 3차원 방사선 이미지 상에서 수행될 수 있고; 그러나 품질이 낮은 데이터 세트를 재구성하는 것은 더 어렵습니다. 따라서 더 작은 복셀 크기(~120μm), 튜브 전류(12mA) 및 양극 전압(80kV)이 권장됩니다14. 교합면에서 많은 양의 산란이 발생하기 때문에 CBCT 이미징 중에 교합 공간을 보존해야 합니다.
반자동 세그멘테이션 프로세스의 특정 단계는 자동화되어 있지만 일부 작업에는 여전히 수동으로 세그멘테이션이 필요하므로 프로세스 기간이 길.......
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공개 사항
저자는 이해 상충이 없음을 선언합니다.
재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 3DSlicer | 3DSlicer (이 소프트웨어는 Queen에서 처음 개발되었습니다. 캐나다 대학교이며 오픈 소스이기 때문에 지속적으로 개발됩니다. s community) | 4.13.0-2021-03-19 | 오픈 소스 방사선 촬영 이미지 처리 소프트웨어 플랫폼. 소프트웨어는 주로 일반 의학을 대상으로 하지만 모델링 도구를 통해 광범위한 세분화를 수행할 수 있습니다. 치과 목적으로도 사용 |
| Meshmixer | Autodesk Inc. | 3.5 | 프로토 타입 개발 및 기본 3D 조각을 위해 개발 된 오픈 소스 자유형 표면 모델링 소프트웨어. 그러나 치과 목적의 도구의 유용성으로 인해 3D 모델뿐만 아니라 탐색 수술을 위한 정적 가이드도 설계할 수 있습니다. |
참고문헌
- Jacobs, R., Salmon, B., Codari, M., Hassan, B., Bornstein, M. Cone beam computed tomography in implant dentistry: recommendations for clinical use. BMC Oral Health. 18 (1), 88(2018).
- Mangano, F., Gandolfi, A., Luongo, G., Logozzo, S. Intraoral scanners in ....
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