Wytyczne oceny pooperacyjnej dla komputerowo wspomaganej rekonstrukcji żuchwy

Podsumowanie

Tutaj proponujemy praktyczne, wykonalne i powtarzalne wytyczne oceny wspomaganej komputerowo rekonstrukcji żuchwy, aby stworzyć jednolitość między badaniami dotyczącymi oceny dokładności pooperacyjnej. Niniejszy protokół stanowi kontynuację i określa wcześniejszą publikację niniejszych wytycznych dotyczących oceny.

Streszczenie

Prawidłowe porównania wyników dokładności pooperacyjnej w rekonstrukcji żuchwy wspomaganej komputerowo są trudne ze względu na niejednorodność metod obrazowania, klasyfikacji wad żuchwy i metodologii oceny między badaniami. W niniejszych wytycznych zastosowano podejście krok po kroku kierujące procesem obrazowania, klasyfikacji wad żuchwy i oceny objętości modeli trójwymiarowych (3D), po czym można przeprowadzić uzasadnioną metodę oceny dokładności ilościowej między pooperacyjną sytuacją kliniczną a przedoperacyjnym planem wirtualnym. Kłykcie oraz pionowe i poziome rogi żuchwy są używane jako kostne punkty orientacyjne do definiowania wirtualnych linii w oprogramowaniu do chirurgii wspomaganej komputerowo (CAS). Pomiędzy tymi liniami oblicza się osiowy, czołowy i strzałkowy kąt żuchwy zarówno na przed-, jak i pooperacyjnym modelu 3D (neo)żuchwy, a następnie obliczane są odchylenia. Poprzez nałożenie pooperacyjnego modelu 3D na przedoperacyjny wirtualnie planowany model 3D, który jest przymocowany do osi XYZ, można obliczyć odchylenie między przed- i pooperacyjnymi wirtualnie planowanymi pozycjami implantów dentystycznych. Niniejszy protokół stanowi kontynuację i określa wcześniejszą publikację niniejszych wytycznych dotyczących oceny.

Wprowadzenie

Chirurgia wspomagana komputerowo (CAS) w chirurgii rekonstrukcyjnej składa się z czterech następujących po sobie faz: fazy wirtualnego planowania, fazy modelowania trójwymiarowego (3D), fazy chirurgicznej i fazy oceny pooperacyjnej¹. Faza planowania rozpoczyna się od wykonania tomografii komputerowej twarzoczaszki (CT) oraz tomografii komputerowej lub angiografii TK (CTA) w miejscu dawczym. Różne typy tkanek odpowiadają stopniowi tłumienia promieniowania rentgenowskiego, co prowadzi do skanowania wokseli o określonej wartości szarości w zakresie jednostek Hounsfielda (HU) (kość ludzka [+1000 HU], woda [0 HU] i powietrze [-1000 HU]). Obrazy te są przechowywane w formacie pliku DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine). Wybierając obszary zainteresowania (ROI) w oprogramowaniu do segmentacji, można generować modele 3D². Najpopularniejszą i najbardziej wykonalną techniką segmentacji jest progowanie: woksele powyżej wybranej wartości progowej HU są włączane do ROI. Woksele te są następnie konwertowane na modele 3D w formacie pliku Standard Tessellation Language (STL)³, a następnie przesyłane do oprogramowania CAS w celu planowania osteotomii i projektowania urządzeń 3D⁴. W fazie modelowania zaprojektowane urządzenia są drukowane i sterylizowane w 3D, po czym następuje faza chirurgiczna. Końcowa faza oceny składa się z pooperacyjnej tomografii komputerowej czaszki pacjenta, po której następuje analiza dokładności porównująca wynik pooperacyjny z wirtualnym planem przedoperacyjnym

.

Nasz niedawno opublikowany systematyczny przegląd dotyczący dokładności wspomaganych komputerowo rekonstrukcji żuchwy wykazał niejednorodność w pozyskiwaniu obrazów, klasyfikacji wad żuchwy i metodologiach oceny. Ta niejednorodność ogranicza prawidłowe porównania wyników dokładności pooperacyjnych tkanek twardych między badaniami⁵. Standaryzacja faz CAS w procesie rekonstrukcji żuchwy jest ważna ze względu na nowe rozporządzenie Unii Europejskiej w sprawie wyrobów medycznych (MDR), które wymaga certyfikacji Conformité Européenne (CE) dla wszystkich różnych procesów CAS i które będzie działać od wiosny 2020 r⁶. W tym miejscu przedstawiamy praktyczne, wykonalne i powtarzalne wytyczne dotyczące oceny rekonstrukcji żuchwy wspomaganej komputerowo w celu zapewnienia jednolitości między badaniami dotyczącymi oceny dokładności pooperacyjnej. Protokół ten jest kontynuacją i określa wcześniejszą publikację tej wytycznej oceny⁷, która jest obecnie testowana w dużym, wieloośrodkowym badaniu kohortowym, w którym wszystkie rodzaje rekonstrukcji żuchwy będą analizowane pod kątem ich dokładności, mając na celu odkrycie dopuszczalnych zakresów wyników dotyczących funkcjonalności.

Protokół

Komisja ds. Oceny Etyki Medycznej Uniwersyteckiego Centrum Medycznego VU (zarejestrowana w amerykańskim Urzędzie Ochrony Badań Naukowych [OHRP] jako IRB00002991) potwierdziła, że Ustawa o Badaniach Medycznych z udziałem Ludzi (WMO) nie ma zastosowania do tego badania. Numer FWA przypisany do Uniwersyteckiego Centrum Medycznego VU to FWA00017598.

UWAGA: Sprawdzaj wszystkie kroki w tym protokole niezależnie od siebie przez dwóch różnych obserwatorów.

1. Obrazowanie czaszki i miejsca dawczego

1. Wykonaj zarówno skanowanie przedoperacyjne, jak i pooperacyjne za pomocą tomografii komputerowej z wieloma detektorami (MDCT), przy użyciu tych samych ustawień maszyny i skanera, z ustawionym parametrem grubości warstwy (ST) <1,25 mm. Wykonaj pooperacyjne badanie MDCT w ciągu sześciu tygodni po rekonstrukcji.
   UWAGA: W przypadku radioterapii uzupełniającej należy wykonać pierwsze pooperacyjne badanie MDCT przed terapią.

2. Klasyfikacja wady żuchwy

1. Sklasyfikuj wadę żuchwy zgodnie z klasyfikacją Brown et al.⁸.

3. Segmentacja obrazów DICOM z pooperacyjnej tomografii komputerowej

1. Otwórz oprogramowanie medyczne 3D oparte na obrazach (np. Mimics inPrint 3.0). Kliknij Plik i Nowy z dysku, a następnie otworzy się okno folderu. Wybierz folder zawierający obrazy DICOM pooperacyjnej tomografii komputerowej do zaimportowania (wybierz cały folder), wybierz odpowiednie badanie z listy i kliknij przycisk Konwertuj. Pojawi się okno do oceny orientacji czaszki.
2. Zmień orientację, klikając lewym przyciskiem myszy znaki orientacji; kliknij OK, aby zatwierdzić.
3. Wykonaj 5-etapowy przepływ pracy segmentacji.
   1. Aby utworzyć zwrot z inwestycji, kliknij narzędzie Thresholding (Określanie progów). Utwórz zwrot z inwestycji, definiując próg zawierający wszystkie woksele kości żuchwy w określonym przedziale wartości szarości, który jest proporcjonalny do gęstości tkanki kostnej. Ręcznie dostosuj zakres Hounsfield, przesuwając dwa suwaki po lewej i prawej stronie. Kliknij zielony przycisk, aby zatwierdzić segmentację.
      UWAGA: Narzędzie do progowania pozwala użytkownikowi wybrać kość w zakresie gęstości wyrażonym w jednostkach Hounsfielda. Po tym kroku w zakładce ROI pojawia się nowy zwrot z inwestycji, a oprogramowanie przeskakuje do drugiego kroku przepływu pracy.
   2. Aby edytować ROI, wybierz narzędzie Izoluj; kliknij żuchwę w rzutni 3D, która zostanie automatycznie odizolowana od czaszki i zmieni kolor na zielony. Wybierz opcję Utwórz wynik w nowym ROI. Kliknij zielony przycisk, aby zweryfikować izolację, a następnie wszystkie niepołączone struktury znikną. Zmień nazwę ROI ("Żuchwa po operacji").
      UWAGA: Opcjonalnie użyj narzędzia Lasso, aby usunąć rozproszenie, edytując ROI bezpośrednio na obrazach lub w rzutni 3D. Gdy tomografia komputerowa jest złej jakości, kłykcie można połączyć z czaszką. W takim przypadku kliknij narzędzie Podziel, które poprosi użytkownika o zdefiniowanie pierwszego planu i tła. Wybierz Pierwszy plan i wybierz żuchwę przez osiowe lub koronalne coupe. Wybierz Tło i wybierz szczękę i czaszkę przez osiowe lub koronalne coupe. Region odpowiadający pierwszemu planowi zostanie zachowany w ROI, a region odpowiadający tłu zostanie usunięty. Kliknij zielony przycisk, aby zatwierdzić.
   3. Gdy ROI jest gotowy do przekształcenia w model 3D, kliknij przycisk Dodaj część na pasku narzędzi przepływu pracy. Kliknij narzędzie Część bryłowa. Wybierz część bryłową Żuchwa po operacji i wybierz opcję Wyłącz w opcjach wygładzania. Kliknij zielony przycisk, aby zatwierdzić.
   4. Po skonstruowaniu części oprogramowanie automatycznie przechodzi do czwartego kroku przepływu pracy: edycji części. Mając kontury utworzonych części pokazane na obrazach, oceń dokładność części. Pomiń narzędzie Wygładzanie.
   5. W ostatnim kroku przepływu pracy (przygotowanie wydruku) wybierz część Pooperacyjna żuchwy z menu eksportu, wybierz katalog wyjściowy, wybierz skalę 1,00 i kliknij zielony przycisk, aby zatwierdzić.
      UWAGA: Część "Żuchwa po operacji" jest teraz eksportowana jako . Plik STL.

4. Orientacja osi XYZ

UWAGA: Przedoperacyjny model STL obejmuje czaszkę, (neo)żuchwę i wirtualnie planowane implanty dentystyczne (jeśli są planowane). Należy pamiętać, że ocena przebiega łatwiej w przypadku oddzielnych plików STL czaszki i czaszki, ale nadal w stałej pozycji względem siebie. Po połączeniu przedoperacyjnego modelu STL czaszki i żuchwy należy użyć oprogramowania medycznego 3D (wykonując czynności opisane powyżej), aby oddzielić żuchwę od czaszki.

1. Otwórz oprogramowanie ewaluacyjne (Tabela materiałów). Przeciągnij przedoperacyjny plik STL (wraz z planem wirtualnym) na wyskakującym ekranie.
2. Określ płaszczyznę frankfurcką, płaszczyznę środkową i nasiona, aby uzyskać jednolitą orientację przedoperacyjnego modelu STL czaszki na osi XYZ.
   1. Kliknij opcję Zbuduj | Samolot | Płaszczyzna 3-punktowa i utwórz punkt wirtualny, używając Ctrl + kliknij lewym przyciskiem myszy zarówno wewnętrzną otworę akustyczną, jak i lewy margines podoczodołowy (płaszczyzna Frankfurtu)⁹. Kliknij przycisk Utwórz i zamknij po wskazaniu modelu STL.
   2. Kliknij opcję Zbuduj | Linia | Linia 2-punktowa i utwórz punkt wirtualny za pomocą Ctrl + kliknij lewym przyciskiem myszy na nasionach i basion (płaszczyzna strzałkowa)¹⁰.
   3. Kliknij opcję Zbuduj | Punkt | Wskaż i utwórz punkt wirtualny za pomocą Ctrl + lewy przycisk myszy.
   4. Kliknij kolejno opcje Operacje | Główne wyrównanie | Płaszczyzna-linia-punkt. Połącz rzeczywisty parametr "Płaszczyzna 1" z parametrem nominalnym "Płaszczyzna Z", rzeczywisty parametr "Linia 1" z parametrem nominalnym "Linia Y", a rzeczywisty parametr "Punkt 1" z parametrem nominalnym "Globalny układ współrzędnych".
      UWAGA: Przedoperacyjne modele STL czaszki i (neo)żuchwy są teraz przymocowane do osi XYZ (Rysunek 1).

5. Ocena objętości przed- i pooperacyjnych modeli STL

UWAGA: Zbadaj przed- i pooperacyjne modele STL pod kątem podobieństwa objętości, aby jak najbardziej wykluczyć niedokładności objętości między tymi dwoma modelami, ponieważ mogą one wpływać na pomiary dokładności.

1. Wybierz plik STL tylko przedoperacyjnej (neo)żuchwy w sekcji Rzeczywiste elementy, gdzie pokazane są wszystkie "Siatki". Kliknij kolejno opcje Operacje | CAD | Rzeczywista siatka do CAD. W wyskakującym menu wybierz Nowe dane CAD, zmień nazwę pliku (np. "Żuchwa przed operacją") i kliknij OK.
   UWAGA: Przedoperacyjny model STL jest teraz widoczny w obszarze Elementy nominalne | CAD w menu eksploratora po lewej stronie.
2. Przeciągnij pooperacyjny model STL do oprogramowania (utworzony podczas sekcji 3 protokołu). Zmień nazwę pliku (np. "Żuchwa po operacji"). Wybierz plik STL w obszarze Rzeczywiste elementy w menu eksploratora po lewej stronie, gdzie pokazane są wszystkie "Siatki". Kliknij kolejno opcje Operacje | Wyrównanie | Transformacja pojedynczego elementu | Wyrównanie 3-punktowe.
3. W wyskakującym menu połącz 3 "Punkty nominalne" w "Żuchwie przed operacją" (np. kłykieć górny, poziomy i pionowy róg żuchwy) z 3 podobnymi "Rzeczywistymi punktami" w "Żuchwie po operacji" za pomocą ctrl + lewego przycisku myszy. Zweryfikuj za pomocą polecenia Apply and Close.
   UWAGA: Modele STL zostaną z grubsza nałożone na siebie w oparciu o te 3 punkty orientacyjne. Przyspieszy to obliczenia oprogramowania podczas kolejnych kroków.
4. Usuń zaznaczenie opcji Żuchwa przed operacją i wybierz opcję Żuchwa po operacji w menu po lewej stronie. Kliknij narzędzie Zaznacz/Odznacz na powierzchni na dolnym pasku narzędzi. Wybierz powierzchnię na pozostałej żuchwie zarówno po stronie bocznej, jak i przyśrodkowej (nie stykającą się z materiałem osteosyntezy).
5. Kliknij kolejno opcje Operacje | Wyrównanie | Główne wyrównanie | Najlepsze dopasowanie lokalne. Wybierz Wszystkie grupy CAD jako element docelowy w wyskakującym menu. Zachowaj maksymalną odległość 10 000 mm. Zweryfikuj za pomocą polecenia Apply and Close.
   UWAGA: Wybrana część pozostałości żuchwy "Żuchwy po operacji" zostanie dokładnie nałożona na podobną część "Żuchwy przed operacją". Teraz oba modele są gotowe do oceny objętości STL.
6. Kliknij narzędzie Zaznacz/Odznacz na powierzchni na dolnym pasku narzędzi. Wybierz powierzchnię tylko po stronie bocznej w obrębie powierzchni poprzedniego kroku. Kliknij Inspekcja | Porównanie CAD | Porównanie powierzchni na rzeczywistej. Użyj maksymalnej odległości 10.00 mm w wyskakującym menu i zatwierdź za pomocą OK.
7. Wyłącz opcję Przełącz widoczność żuchwy po operacji. Użyj narzędzia Wybierz łatę, kliknij lewym przyciskiem myszy wybraną powierzchnię. Kliknij lupę na pasku narzędzi powyżej. Na ekranie pojawi się okrągły pasek narzędzi. Kliknij Sprawdź | Etykieta odchylenia Zostanie pokazana średnia arytmetyczna i średnia arytmetyczna w mm (Rysunek 2).
8. W przypadku średniej arytmetycznej <0,5 mm należy przejść do sekcji 6 niniejszego protokołu. W przypadku średniej arytmetycznej >0,5 mm powtórz segmentację pooperacyjnego tomografu komputerowego (plik DICOM) w oprogramowaniu medycznym 3D, dostosowując wartości progowe. Powtarzaj segmentację i nakładanie, aż do uzyskania średniej arytmetycznej <0,5 mm.
   UWAGA: Dwa woluminy STL są teraz gotowe do prawidłowych porównań dokładności.

6. Nakładanie się wyrostków kłykciowych

1. Usuń zaznaczenie opcji Żuchwa przed operacją i wybierz opcję Żuchwa po operacji w menu po lewej stronie. Kliknij narzędzie Zaznacz/Odznacz na powierzchni na dolnym pasku narzędzi. Zaznacz całe powierzchnie obu kłykci, rysując płaszczyzny (boczną i przyśrodkową) od najbardziej ogonowego punktu siecznej żuchwy (wcięcie żuchwy) prostopadłego do tylnej krawędzi granicy między kłykciem a pionowym rogiem.
2. Kliknij kolejno opcje Operacje | Wyrównanie | Główne wyrównanie | Najlepsze dopasowanie lokalne. Wybierz Wszystkie grupy CAD jako element docelowy w wyskakującym menu. Zachowaj maksymalną odległość 10 000 mm. Zweryfikuj za pomocą polecenia Apply and Close.
   UWAGA: Wybrane kłykcie "Żuchwy po operacji" zostaną dokładnie nałożone na kłykcie "Żuchwy przed operacją" (Rysunek 3).

7. Obliczanie kątów żuchwy koronalnej, osiowej i strzałkowej

UWAGA: Identyfikacja kostnych punktów orientacyjnych jest wykonywana oddzielnie w modelach STL "Żuchwa przed operacją" i "Żuchwa po operacji". Usuń zaznaczenie opcji Żuchwa po operacji, identyfikując kostne punkty orientacyjne w "Żuchwie przed operacją" i na odwrót.

1. Wybierz opcję Żuchwa przed operacją w menu po lewej stronie. Kliknij opcję Zbuduj | Punkt | Punkt powierzchni do wyznaczania punktów wirtualnych na kłykciu górnym (CS), kłykciu tylnym (CP), narożniku pionowym (VC) i narożniku poziomym (HC) zgodnie z klasyfikacją Browna i wsp.⁸.
2. Wybierz opcję Żuchwa po operacji w menu eksploratora po lewej stronie. Kliknij opcję Zbuduj | Punkt | Punkt rzutowania do wyznaczania wirtualnych punktów na CS, CP, VC i HC zgodnie z klasyfikacją Brown et al.⁸.
   UWAGA: W przypadku wad Ic, IIc lub IVc klasy brązowej należy wyznaczyć wirtualne punkty na najbardziej górnej i tylnej części pionowego segmentu przeszczepu kostnego lub kłykcia tytanowego/protetycznego. Jeśli resekcja żuchwy obejmuje jeden lub więcej rogów, wybierz najbardziej dolny punkt płaszczyzny osteotomii między dwoma segmentami przeszczepu kostnego. Gdy resekcja żuchwy obejmuje tylko połowę narożnika poziomego lub pionowego (resztka żuchwy obok segmentu przeszczepu kostnego), należy wyznaczyć wirtualny punkt na segmencie przeszczepu kostnego w najbardziej dolnej części płaszczyzny osteotomii. W przypadku ubytku żuchwy klasy I Browna należy wyznaczyć punkt wirtualny na najbardziej przedniej i dolnej części poziomego odcinka przeszczepu kostnego i uznać ten punkt wirtualny za narożnik poziomy. W przypadku (dodatkowych) osteotomii poza anatomicznym narożnikiem pionowym lub poziomym, osteotomię znajdującą się najbliżej tych narożników należy określić jako narożnik pionowy lub poziomy.
3. Aby utworzyć linię między 2 punktami wirtualnymi, kliknij przycisk Konstrukcja | Linia | Linia 2-punktowa. W wyskakującym menu wybierz 2 punkty w budowie, aby połączyć je linią. Kliknij Utwórz i zamknij.
4. Utwórz płaszczyznę środkową zarówno w żuchwie przed operacją, jak i po operacji, klikając Konstrukt | Samolot | płaszczyzny w kierunkach patrzenia. Wybierz 2 punkty na osi Z.
5. Aby utworzyć kąt między 2 liniami lub między linią a płaszczyzną, kliknij opcję Konstruuj | Kąt | Kąt 2-kierunkowy. Następnie wybierz Linia 1 i Linia/Płaszczyzna 2 w wyskakującym menu. Kliknij Utwórz i zamknij.
6. Połącz wszystkie kąty żuchwy przed operacją z kątami żuchwy po operacji, wybierając kąt żuchwy przed operacją w menu eksploratora, a następnie kliknij Szkło powiększające | Zasada pomiaru | Link do rzeczywistego elementu. Wybierz odpowiedni kąt żuchwy po operacji i kliknij przycisk OK.
7. Mając tę wiedzę, określ prawy i lewy kąt żuchwy koronalnej między liniami od CS do VC a linią środkową (ML).
   1. Określ prawy i lewy osiowy kąt żuchwy między liniami od VC do HC i ML.
   2. Określ strzałkowe kąty żuchwy między liniami od CP do VC i liniami od VC do HC.
   3. Obliczanie i raportowanie odchyleń w stopniach (°) między kątami pooperacyjnymi a wirtualnymi kątami planowanymi.

8. Obliczanie odchyleń XYZ i odległości XYZ praktycznie planowanych implantów dentystycznych

UWAGA: Użyj prawidłowej średnicy i wysokości implantu dentystycznego (w tym pokrywy) podczas planowania przedoperacyjnego dla prawidłowego porównania.

1. Kliknij opcję Zbuduj | Punkt | Wskaż i utwórz wirtualny punkt za pomocą Ctrl + lewy przycisk myszy pośrodku i na górze pokrywy implantów dentystycznych w pliku przedoperacyjnym żuchwy.
2. Kliknij opcję Zbuduj | Punkt | Wskaż powierzchnię i utwórz wirtualny punkt za pomocą Ctrl + lewy przycisk myszy w środku i u góry pokrywy implantów dentystycznych w pliku pooperacyjnym żuchwy.
3. Kliknij prawym przyciskiem myszy na pierwszym implancie dentystycznym w przedoperacyjnej żuchwie. Kliknij Zasada pomiaru | Link do rzeczywistego elementu. Wybierz ten sam implant zębowy żuchwy po operacji. Powtórz tę procedurę dla wszystkich implantów dentystycznych.
4. Zaznacz wszystkie punkty na implantach dentystycznych zarówno w plikach Żuchwa przed operacją, jak i Żuchwa po operacji w menu po lewej stronie. Kliknij lupę na pasku narzędzi powyżej. Na ekranie pojawi się okrągły pasek narzędzi. Kliknij Sprawdź i wybierz dXYZ, aby pokazać odległość XYZ w mm na implant dentystyczny za pomocą wzoru:
   
   

Wyniki

Ubytek żuchwy klasy III Jamesa Browna został zrekonstruowany na naszym oddziale z płatem wolnym od kości strzałkowej jako miejscem dawczym. Bezpośrednie wszczepianie implantów dentystycznych odbywało się za pomocą prowadnicy do cięcia kości strzałkowej, która zawierała również prowadnice implantów dentystycznych. Rekonstrukcja została oceniona zgodnie z przedstawionymi wytycznymi. Obliczono i opisano odchylenia kąta żuchwy koronalnej, osiowej i strzałkowej (°) oraz sześć odległości XYZ implantu dentystycznego (mm) (ryc. 4 i ryc. 5).

Rycina 1: Jednolita orientacja przedoperacyjnego modelu STL czaszki na osi XYZ z płaszczyzną frankfurcką rzutowaną na oś Z (czerwona linia), płaszczyzną środkową rzutowaną na oś Y (zielona linia) i nasion rzutowaną na oś X (niebieska linia). Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Ryc. 2: Część prawej strony żuchwy (bez udziału materiału osteosyntezy, który powoduje rozproszenie) przedoperacyjnego wirtualnie planowanego modelu STL jest nakładana na pooperacyjny model STL. Następnie oprogramowanie CAS jest używane do obliczania średniej arytmetycznej. Odchylenie 0,02 mm między obiema objętościami w tym przykładzie mieści się w normie (<0,5 mm), aby przejść do następnego kroku wytycznych oceny. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rycina 3: Nałożenie pooperacyjnego modelu STL (kolor szary) na przedoperacyjny model STL, zmieniony do planu wirtualnego (kolor niebieski). Tylko oba procesy kłykciowe są wybierane do iteracyjnego algorytmu najbliższego punktu (kolor czerwony). Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rycina 4: Rekonstrukcja ubytku klasy III Browna przy użyciu płata wolnego od kości strzałkowej jako miejsca dawczego. W tym przykładzie sześć wirtualnie zaplanowanych implantów dentystycznych jest umieszczanych po raz pierwszy podczas odbudowy za pomocą prowadnicy 3D. Kąty czołowe, osiowe i strzałkowe są obliczane zarówno na przedoperacyjnym wirtualnie planowanym modelu 3D, jak i pooperacyjnym modelu 3D. Pokazane są odchylenia między kątami w stopniach (°). CS, kłykieć górny; CP, kłykieć tylny; VC, narożnik pionowy; HC, narożnik poziomy; ML, linia środkowa; FFF, klapka bez kości strzałkowej. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 5: Odchylenia implantu dentystycznego na osiach X, Y i Z oraz odległość XYZ (dXYZ) sześciu umieszczonych implantów dentystycznych pod kontrolą. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Dyskusja

Niniejsze wytyczne dotyczące oceny pooperacyjnej mają na celu ułatwienie zwiększenia jednolitości analizy dokładności rekonstrukcji żuchwy wspomaganych komputerowo. Nacisk kładziony jest na cztery elementy decydujące o powodzeniu rekonstrukcji żuchwy: (1) położenie obu kłykci, (2) kąty płaszczyzn osteotomii, (3) rozmiar, położenie i mocowanie segmentów przeszczepu kostnego oraz (4) położenie implantów dentystycznych (jeśli są wykonywane natychmiast i uwzględniane w wirtualnym planowaniu).

W pierwszym kroku proponowanego przez nas protokołu zalecamy skanowanie MDCT zarówno w przypadku obrazowania przed-, jak i pooperacyjnego, ponieważ jakość obrazów TK wpływa na dokładność objętościową segmentowanych modeli STL. Największe odchylenia objętości występują w modelach STL podzielonych na segmenty ze skanera tomografii komputerowej wiązki stożkowej (CBCT) DICOM^{data 11}. Te odchylenia objętości wpływają na dokładność i dopasowanie drukowanych w 3D szablonów i przewodników, a tym samym wpływają również na pooperacyjne pomiary dokładności między przed- i pooperacyjnymi modelami STL. Dlatego zalecamy stosowanie skanerów MDCT zarówno w obrazowaniu przed, jak i pooperacyjnym w celu rekonstrukcji żuchwy za pomocą CAS. Grubość plastra jest najbardziej wpływającym czynnikiem wpływającym na dokładność objętości STL i powinna być ustawiona <1,25 mm. Większa grubość warstwy powoduje utratę szczegółów w modelach STL i wpływa na dokładność pomiarów^12,13. Niedawno opublikowany przegląd systematyczny dotyczący dokładności rekonstrukcji żuchwy za pomocą CAS wykazał słaby opis w sekcji materiałów i metod parametrów tomografu komputerowego stosowanych przez autorów⁵. Naszym zdaniem, badania CAS powinny zawsze określać rodzaj i parametry metod obrazowania przed- i pooperacyjnego w sekcji materiały i metody. Aby uniknąć długotrwałych zmian objętości, kształtu i położenia segmentów przeszczepu kostnego, pooperacyjne badanie MDCT należy wykonać w ciągu sześciu tygodni po rekonstrukcji¹⁴. W przypadku radioterapii uzupełniającej należy wykonać pierwsze pooperacyjne badanie MDCT przed terapią, aby uniknąć patologii związanej z promieniowaniem w kości żuchwy¹⁵.

Klasyfikacja wad żuchwy jest potrzebna do porównania rekonstrukcji o podobnym stopniu skomplikowania. W 2016 roku Brown i ^wsp.8 zaproponowali klasyfikację wad żuchwy opisującą cztery klasy, z zależnością między liczbą klas a złożonością rekonstrukcji. Wyrównanie przed- i pooperacyjnych modeli STL w oprogramowaniu CAS w celu oceny dokładności rekonstrukcji wprowadza pewne trudności. Narzędzie programowe do nakładania przesuwa wybraną część modelu STL (źródło), aby jak najlepiej dopasować stałą część modelu STL (odniesienie) przy użyciu iteracyjnego algorytmu najbliższego punktu. Jednak nałożenie całej (neo)żuchwy jest niedokładne ze względu na rozproszenie płytki (płytek) rekonstrukcyjnej, co doprowadzi do przesunięć całej rekonstrukcji, nie odzwierciedlających pooperacyjnej pozycji klinicznej żuchwy¹⁶. Ten sam problem pojawia się przy nakładaniu na siebie izolowanych fragmentów rekonstrukcji¹⁷. Nałożenie żuchwy, w tym szczęki i czaszki, jest niedokładne, ponieważ otwarcie ust zawsze będzie inne podczas skanowania przed- i pooperacyjnego. Dlatego, aby ocenić pooperacyjną pozycję (neo)żuchwy, zdecydowaliśmy się stworzyć kąty żuchwy (zapoczątkowane przez De Maesschalck i ^wsp.18) zarówno na przedoperacyjnych, jak i pooperacyjnych modelach STL oddzielnie, aby ominąć problemy z nakładaniem. Jednak, aby ocenić pozycje implantów dentystycznych, musieliśmy koniecznie wyrównać oba modele za pomocą narzędzia programowego do nakładania. Aby dostosować przed- i pooperacyjne modele STL do najbliższego podejścia do klinicznej pooperacyjnej relacji międzyszczękowej, uważamy, że nałożenie tylko obu wyrostków kłykciowych jest najbardziej wykonalną, znormalizowaną i odtwarzalną metodą. Chociaż na pozycję pooperacyjną obu kłykci może mieć wpływ niedokładna rekonstrukcja neomandible, stosunek międzyszczękowy dostosuje się do linii środkowej, a tym samym uśrednia położenie obu kłykci wokół płaszczyzny środkowej¹⁹. W naszym protokole tylko przedoperacyjny model STL jest szybko mocowany do osi XYZ za pomocą narzędzia płaszczyzna-linia-punkt w oprogramowaniu CAS, co stanowi punkt odniesienia, na podstawie którego można określić pooperacyjne odchylenia implantów dentystycznych. Stałe położenie czaszki na osi XYZ może prowadzić do niewielkich różnic cefalometrycznych między obserwacjami. Nie ma to jednak wpływu na wymiary implantu dentystycznego, ponieważ nie ma wpływu na odległość XYZ w mm między pozycjami implantów dentystycznych, gdy pooperacyjny model 3D jest nakładany na stały przedoperacyjny model 3D z wybranymi tylko obydwoma kłykciami do iteracyjnego algorytmu najbliższego punktu.

Jak opisano powyżej, De Maesschalck i ^wsp.18 byli pionierami metody oceny dokładności tkanek twardych w rekonstrukcji żuchwy przy użyciu CAS, omijając potrzebę wyznaczania płaszczyzny osteotomii i omijając użycie narzędzia do nakładania. Najpoważniejszą wadą tej metody jest to, że nie określono w niej metody używanej do wyznaczania płaszczyzny strzałkowej, która musi być ustandaryzowana i odtwarzalna. Nie uwzględniono również wirtualnie planowanych implantów zębowych i brakuje zróżnicowania między złożonością odbudów żuchwy. Do naszego protokołu włączyliśmy ocenę pozycji pooperacyjnych wirtualnie planowanych implantów dentystycznych, ponieważ liczba autorów stosujących implanty stomatologiczne z przewodnikiem w przyszłości prawdopodobnie wzrośnie. W 2016 roku Schepers i ^wsp.20 zaproponowali doskonałą metodę oceny pooperacyjnej wirtualnie planowanych implantów dentystycznych w rekonstrukcji żuchwy przy użyciu CAS poprzez pomiar odchylenia punktu środkowego (mm) i odchylenia kątowego (°) na implant dentystyczny. Głównym ograniczeniem tej metody jest ilość pomiarów na jeden implant, co zmniejsza wykonalność i powoduje utratę wglądu w dokładność całej rekonstrukcji. Proponujemy bardziej uproszczoną metodę, polegającą na określeniu jednej liczby rekapitulacyjnej na implant dentystyczny poprzez pomiar odległości XYZ (dXYZ w mm). W przypadku rehabilitacji stomatologicznej pozycja szyjki implantu dentystycznego ma decydujące znaczenie dla przyszłej protetyki. Dlatego nasz protokół oceny zaleca tworzenie wirtualnych punktów na szyjce implantów dentystycznych w przed- i pooperacyjnych modelach STL. Aby ocena implantów dentystycznych była wykonalna, zdecydowaliśmy się pominąć pomiary odchylenia kątowego, ponieważ odchylenia kątowe do 15° można skorygować za pomocą łączników implantów ustawionych pod kątem.

Proponowane przez nas wytyczne mają zastosowanie do wszystkich typów miejsc dawczych i dopuszczają różne możliwości mocowania przeszczepu kostnego. Również rozproszenie w tomografii komputerowej metalowych części mocujących w obrazowaniu pooperacyjnym nie będzie miało wpływu na pomiary zgodnie z wytyczną⁵. W niniejszych wytycznych ewaluacyjnych użyliśmy oprogramowania Mimics inPrint 3.0 i GOM Inspect Professional 2019. Jednak protokół opisuje narzędzia programowe, które są dostępne we wszystkich pakietach oprogramowania CAS. Niniejsze wytyczne mają na celu przyczynienie się do znacznie bardziej ustandaryzowanego i jednolitego podejścia do obiektywizacji relacji między dokładnością a wszystkimi różnymi podejściami w fazach CAS. Istnieje wiele miejsca na dalszy postęp w określaniu dopuszczalnych odchyleń kąta żuchwy dla każdej klasy Browna, ich związku z pozycjami pooperacyjnymi wirtualnie planowanych implantów dentystycznych oraz akceptowalnych odchyleń implantów dentystycznych (dXYZ) dla przyszłej protetyki. Obecnie nasz dział prowadzi wieloośrodkowe badanie w celu walidacji tej wytycznej w dużej kohorcie, która również uwzględnia wszystkie wyżej wymienione zmienne.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule

Nazwa	Firma	Numer katalogowy	Komentarze
Oprogramowanie GOM Inspect Professional 2019	GOM		Evaluation
naśladuje oprogramowanie medyczne 3D 3D			na obrazach