Zastosowanie kliniczne cyfrowych prowadnic z wydrukowanymi trójwymiarowo magnetycznymi połączeniami do precyzyjnej segmentowej osteotomii szczęki

Podsumowanie

Niniejszy protokół opisuje projekt cyfrowy, druk trójwymiarowy (3D) oraz śródoperacyjne zastosowanie magnetycznie łączonych, zindywidualizowanych prowadnic do osteotomii w przypadku trójsegmentowej osteotomii Le Fort I, w celu precyzyjnego przeniesienia planów wirtualnych i poprawy wyrównania segmentów.

Streszczenie

Niniejsze badanie przedstawia projekt i zastosowanie kliniczne nowatorskiego cyfrowego prowadnika do osteotomii z połączeniem magnetycznym, mającego na celu zwiększenie precyzji i wydajności segmentowej osteotomii szczęki. Segmentowa osteotomia Le Fort I jest kluczową techniką korekcji złożonych poprzecznych i pionowych deformacji stomatologiczno-twarzowych, jednak tradycyjne metody wykorzystujące ręczne operacje na modelach gipsowych są podatne na znaczne błędy. Aby rozwiązać te problemy, niniejszy protokół integruje wirtualne planowanie chirurgiczne (VSP) z wykorzystaniem tomografii komputerowej (CT) i specjalistycznego oprogramowania do modelowania w celu stworzenia dopasowanego do pacjenta, wydrukowanego w technologii 3D dwuczęściowego systemu prowadników. Komponent główny został zaprojektowany tak, aby prowadzić poziomą linię osteotomii Le Fort I oraz obustronne linie ekstrakcji przedtrzonowców. Po przesunięciu szczęki w dół, wtórny prowadnik segmentowy jest łączony z komponentem głównym za pomocą czterech zatopionych magnesów neodymowych o średnicy 3 mm i grubości 1,5 mm każdy. To magnetyczne połączenie zapewnia stabilne, szybkie i pozbawione zakłóceń mocowanie, które umożliwia precyzyjne prowadzenie linii osteotomii podniebiennej i środkowej. Protokół ten demonstruje zastosowanie kliniczne modułowego systemu prowadników magnetycznych do przeniesienia wirtualnego planu osteotomii u pacjentów z protruzją szczęki i rozbieżnościami w szerokości łuku. Pooperacyjna analiza mapy kolorystycznej wykazała lokalne odchylenia powierzchni wynoszące około 0,5–0,9 mm wokół widocznych krawędzi osteotomii, co potwierdza wstępną dokładność transferu w obszarze osteotomii. Modułowa konstrukcja magnetyczna zapewnia etapowe prowadzenie osteotomii i może zmniejszyć potrzebę wielokrotnych korekt, niepotrzebnego usuwania kości oraz manipulacji w tkankach miękkich, co jest zgodne z zasadami zachowania unaczynienia, choć perfuzja segmentów nie była bezpośrednio oceniana. Magnesy neodymowe są biokompatybilne, zachowują stabilność po sterylizacji i są efektywne kosztowo ze względu na możliwość ponownego użycia. Mimo potencjalnej kruchości obecnych materiałów żywicznych drukowanych w technologii trójwymiarowej (3D), cyfrowy prowadnik do osteotomii z połączeniem magnetycznym oferuje znaczną wartość kliniczną, niwelując lukę między planowaniem wirtualnym a wykonaniem chirurgicznym. Metoda ta zapewnia wysoką dokładność usuwania i pozycjonowania kości, stanowiąc obiecujący postęp w złożonych procedurach chirurgii ortognatycznej.

Wprowadzenie

Segmentowa osteotomia Le Fort I jest uznaną metodą chirurgiczną służącą do korekcji poprzecznych rozbieżności szczęki u pacjentów z dojrzałym szkieletem. W trójsegmentowej osteotomii Le Fort I szczęka jest najpierw mobilizowana za pomocą osteotomii Le Fort I, a następnie dzielona na trzy segmenty poprzez osteotomie międzydobowe i podniebienne. Pozwala to chirurgowi na repozycjonowanie przedniego i tylnego segmentu szczęki zgodnie z planowanym zwarciem i korekcją poprzeczną. W zależności od planowanego przemieszczenia segmentów szczęki, technikę tę można zastosować do rozszerzenia poprzecznego, korekcji asymetrycznej deformacji poprzecznej lub redukcji nadmiernej szerokości łuku szczękowego^1,2. W porównaniu z jednoczęściową osteotomią Le Fort I, segmentowa osteotomia Le Fort I wymaga dodatkowych linii cięcia międzydobowego i podniebnego. Dodatkowe osteotomie te zwiększają stopień złożoności zarówno wirtualnego planowania chirurgicznego, jak i wykonania śródoperacyjnego^2,3.

Wirtualne planowanie chirurgiczne oraz techniki projektowania wspomaganego komputerowo i wytwarzania wspomaganego komputerowo (CAD/CAM) są coraz częściej stosowane w chirurgii ortognatycznej w celu przeniesienia planów przedoperacyjnych na pole operacyjne^4,5. Indywidualne dla pacjenta prowadnice do osteotomii mogą pomóc w przeniesieniu zaplanowanych linii cięcia do miejsca operacyjnego i zmniejszyć potrzebę wyznaczania ich metodą wolnoręczną^5,6. Jednak w przypadku trójsegmentowej osteotomii Le Fort I, pierwotna osteotomia Le Fort I, osteotomie międzyzębowe oraz osteotomia podniebienna są często wykonywane na różnych etapach operacyjnych³. Po opuszczeniu szczęki dostęp chirurgiczny, widoczność oraz warunki stabilizacji prowadnicy różnią się od tych sprzed tego etapu. Może to utrudnić zastosowanie konwencjonalnej jednoczęściowej prowadnicy w całym przebiegu sekwencji osteotomii. Dlatego do tej procedury bardziej odpowiednia może być prowadnica modułowa, którą można stosować sekwencyjnie przed i po opuszczeniu szczęki, zachowując jednocześnie stabilną relację między komponentami prowadnicy.

Niniejszy artykuł przedstawia system prowadnic do osteotomii, dostosowany do konkretnego pacjenta i łączony magnetycznie, przeznaczony do trójsegmentowej osteotomii Le Fort I. Reprezentacyjne zastosowanie w tym protokole koncentruje się na zwężeniu łuku w przypadku pacjentów z nadmierną szerokością łuku szczękowego. Pierwszy element prowadnicy służy do naprowadzenia osteotomii Le Fort I oraz osteotomii międzyzębowych poprzez obustronne miejsca ekstrakcji pierwszych przedtrzonowców szczęki. Po przesunięciu szczęki w dół (downfracture), drugi element prowadnicy zostaje połączony magnetycznie z pierwszym i służy do naprowadzenia osteotomii podniebiennej oraz planowanego usunięcia kości podniebiennej. Celem tej metody jest zapewnienie powtarzalnego schematu pracy obejmującego planowanie wirtualne, projektowanie cyfrowych prowadnic, druk trójwymiarowy (3D), montaż magnesów oraz sekwencyjne zastosowanie systemu prowadnic podczas operacji.

Protokół

Badanie to zostało zatwierdzone przez komisję bioetyczną Uniwersytetu Medycznego w Kunming (numer zatwierdzenia KYKQ2024MEC0087), a wszyscy pacjenci podpisali pisemne formularze zgody.

1. Przygotowanie przed projektowaniem przewodników

1. Zapisz przedoperacyjne dane tomografii komputerowej (CT) pacjenta w formacie DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine).
   UWAGA: W miarę możliwości należy stosować dane CT o cienkich warstwach, aby zapewnić odpowiednią liczbę warstw obrazu dla dokładnej rekonstrukcji 3D. Słaba jakość obrazu, duża grubość warstw lub niewystarczająca liczba warstw mogą obniżyć dokładność zrekonstruowanego modelu szczęki i wpłynąć na późniejszą wirtualną osteotomię oraz projekt prowadnicy. W przypadku reprezentatywnym obrazy CT przedoperacyjne pozyskano przy grubości warstwy 0,3 mm.
2. Zaimportuj dane DICOM do oprogramowania do rekonstrukcji 3D, takiego jak Mimics Research 21.0. Wybierz odpowiedni próg segmentacji i zrekonstruuj szkielet twarzoczaszki.
   UWAGA: Próg segmentacji powinien zachować ważne struktury anatomiczne, w tym szczękę, korzenie zębów, dno nosa i kość podniebienną, unikając jednocześnie zniekształceń powierzchni kości spowodowanych zbyt niskim progiem. W przypadku reprezentatywnym zakres progu ustawiono na 226–31743 HU. Przed eksportem dokładnie sprawdź zrekonstruowany model i usuń wszelkie wyraźne artefakty.
3. Wykonaj przetwarzanie wstępne modelu w oprogramowaniu do rekonstrukcji 3D, obejmujące segmentację, wygładzanie i usuwanie zbędnych struktur.
   UWAGA: Jeśli jakość obrazu CT jest wystarczająca, w miarę możliwości należy unikać wygładzania zrekonstruowanego modelu szczęki. Nadmierne wygładzanie może zmienić morfologię powierzchni i wpłynąć na dopasowanie prowadnicy opartej na kości.
4. Zaimportuj zeskanowane dane gipsowych modeli zębowych górnej i dolnej szczęki do oprogramowania do wirtualnego planowania chirurgicznego, takiego jak ProPlan CMF 3.0.
   UWAGA: W przypadku reprezentatywnym modele zębowe zostały zeskanowane za pomocą skanera modeli zębowych o dokładności mniejszej niż 10 µm.
5. Zarejestruj modele kości szczęki i żuchwy z odpowiadającymi im skanami modeli zębowych górnej i dolnej szczęki, aby uzyskać kompozytowy model szkieletowo-zębowy.
   1. W miarę możliwości do rejestracji wykorzystuj stabilne powierzchnie zębów. Po rejestracji sprawdź powierzchnię okluzyjną, łuk zębowy i pozycję korzeni zębów, aby potwierdzić prawidłowe dopasowanie danych szkieletowych i zębowych.
6. Połącz wyniki badania klinicznego, analizę okluzyjną i 3D analizę cefalometryczną, aby ocenić deformacje szczęki i żuchwy.
   UWAGA: Celem tego kroku jest nie tylko zdiagnozowanie deformacji, ale także ustalenie, czy trójjakramentowa osteotomia Le Fort I oraz redukcja szerokości łuku są odpowiednie dla pacjenta.

2. Wirtualne planowanie chirurgiczne dla trójpodziałowej osteotomii Le Fort I

1. Stwórz wirtualny plan chirurgiczny dla trójsegmentowej osteotomii Le Fort I.
   UWAGA: W niniejszym protokole reprezentacyjny przypadek dotyczy zwężenia łuku u pacjenta z nadmierną szerokością łuku szczękowego. Tę samą logikę projektowania można zmodyfikować zgodnie ze wzorcem segmentacji pacjenta i planowanym usunięciem kości.
2. Określ pooperacyjną okluzję przed sfinalizowaniem pozycji segmentów szczęki.
   UWAGA: Przed formalnym planowaniem wirtualnej osteotomii przeprowadź operację na modelach w modelu gipsowym. Zasymuluj osteotomię, złóż ponownie segmenty szczęki i sprawdź, czy można osiągnąć stabilną okluzję pooperacyjną. Wykorzystaj ten krok do wstępnego oszacowania ilości usuwanej kości i pozycji osteotomii. Określ ostateczną relację okluzyjną przed zaprojektowaniem definitywnych linii osteotomii.
3. Zaprojektuj linię osteotomii Le Fort I zgodnie z konwencjonalnym podejściem do osteotomii Le Fort I. Jednocześnie wykonaj wirtualną dwustronną strzałkową osteotomię gałęzi żuchwy (BSSRO) zgodnie z zaplanowanym projektem chirurgii ortognatycznej.
   UWAGA: Chociaż niniejszy protokół skupia się na prowadnicy do osteotomii szczęki, wirtualna osteotomia żuchwy jest konieczna, gdy planowana jest operacja obustronna (bimaxillary). Pozwala to na przemieszczenie dystalnego segmentu żuchwy zgodnie z końcową okluzją.
4. Po wirtualnej osteotomii Le Fort I stwórz tymczasowe linie separacyjne na szczęce, aby podzielić ją na trzy segmenty.
   UWAGA: W niniejszym protokole obszary planowanej segmentacji i usuwania kości obejmują regiony pierwszych przedtrzonowców po obu stronach. Pierwsze przedtrzonowce i otaczająca kość wyrostka zębodołowego są wirtualnie separowane razem z segmentami szczęki, a nie usuwane jako niezależny etap ekstrakcji zębów.
5. Ustaw tymczasowe linie separacyjne na szerokość około 0.01 mm.
   UWAGA: Te tymczasowe linie służą wyłącznie do podziału wirtualnej szczęki na trzy segmenty. Nie reprezentują one końcowej szerokości osteotomii ani ostatecznej ilości usuwanej kości.
6. Zeskanuj trójsegmentowy model gipsowy szczęki, model gipsowy żuchwy oraz zapis okluzyjny uzyskany z operacji na modelach.
   UWAGA: Te zeskanowane dane reprezentują stabilną okluzję pooperacyjną określoną podczas operacji na modelach. Użyj ich jako punktu odniesienia dla wirtualnej rejestracji okluzyjnej.
7. Zaimportuj zeskanowane dane z operacji na modelach do oprogramowania do wirtualnego planowania chirurgicznego.
8. Zarejestruj wirtualnie podzielony model szczęki i wirtualnie osteotomizowany model żuchwy z zeskanowaną okluzją z operacji na modelach, korzystając z rejestracji okluzyjnej.
   UWAGA: Ten krok przenosi końcową okluzję z operacji na modelach do wirtualnego planu chirurgicznego. Po rejestracji pozycje zębów określają końcową pozycję trzech segmentów szczęki oraz dystalnego segmentu żuchwy.
9. Usuń nakładającą się kość pomiędzy repozycjonowanymi segmentami szczęki. Zachowaj dopasowane segmenty szczęki jako planowaną pooperacyjną pozycję i rozmiar trzech segmentów kości szczękowej.
   UWAGA: Obszar nakładania się wskazuje kość, która musi zostać usunięta, aby umożliwić złożenie segmentów zgodnie z wirtualnym planem chirurgicznym. Sprawdź ten obszar w odniesieniu do sąsiednich korzeni zębów, dna nosa i kości podniebiennej. Planowana osteotomia i obszar usuwania kości powinny być zaprojektowane tak, aby uniknąć uszkodzenia sąsiednich korzeni zębów i powinny być dokładnie sprawdzone w odniesieniu do ważnych struktur anatomicznych, w tym dna nosa, otworu gruszkowatego, obszaru podoczodołowego i kości podniebiennej.
10. Przenieś trzy segmenty szczęki z powrotem do ich oryginalnej pozycji po wirtualnej osteotomii Le Fort I. Wykorzystaj przestrzeń między segmentami jako planowany obszar usuwania kości i wykonaj odejmowanie Boole'a, aby uzyskać dane STL dla obszaru osteotomii i usuwania kości (Rysunek 1).
    UWAGA: Ten plik STL powinien służyć jako podstawa do projektowania szczelin osteotomii i magnetycznego regionu łączącego system prowadnic. Podczas późniejszego projektowania prowadnicy, baza prowadnicy i szczeliny osteotomii powinny być ograniczone do niezbędnego odsłoniętego obszaru kostnego i nie powinny być niepotrzebnie rozszerzane w stronę korzeni zębów, dna nosa, obszaru podoczodołowego lub tkanek miękkich podniebienia.

3. Projekt systemu prowadnicy osteotomii z połączeniem magnetycznym

UWAGA: Przepływ pracy projektowej dla pierwszego komponentu prowadzącego przedstawiono na Ryc. 2.

1. Wyeksportuj wymagane modele z oprogramowania do wirtualnego planowania chirurgicznego, w tym model czaszki i szczęki z zarejestrowanym uzębieniem górnym, model szczęki po wirtualnej osteotomii Le Fort I, linię osteotomii Le Fort I oraz planowany obszar usunięcia kości szczęki.
   ​UWAGA: Wyeksportuj wszystkie modele w tym samym układzie współrzędnych. Po eksporcie nie przesuwaj, nie obracaj ani nie wyrównuj modeli, ponieważ może to wpłynąć na dokładność projektu prowadnicy.
2. Zaimportuj wszystkie wyeksportowane modele do oprogramowania do projektowania 3D, takiego jak 3-matic Research 13.0.
3. Przytnąć model czaszki i szczęki z zarejestrowanym górnym uzębieniem, pozostawiając jedynie obszary podoczodołowe i szczękowe niezbędne do zaprojektowania prowadnicy (Rysunek 2A).
   UWAGA: Przycinanie modelu może zmniejszyć obciążenie obliczeniowe oprogramowania. Należy pozostawić wystarczającą powierzchnię kości szczęki w celu osadzenia prowadnicy, usuwając jednocześnie niepotrzebne struktury czaszki.
4. Zastosuj Opaska funkcję do przyciętego modelu szczęki (Rysunek 2B).
   UWAGA: Owijanie tworzy niewielki prześwit między prowadnicą a powierzchnią kości. Prześwit ten ułatwia gładsze osadzenie prowadnicy podczas operacji. W reprezentatywnym przypadku prześwit powstały w wyniku owijania utrzymano poniżej 1 mm. Prześwit należy dostosować do dopasowania prowadnicy, dokładności druku oraz wymagań klinicznych.
5. Użyj Znakuj funkcja wyboru obszaru podstawy pierwszego komponentu prowadzącego (Rycina 2B).
   UWAGA: Należy wybrać obszar nieco większy niż przewidywany końcowy margines prowadnicy, obejmując stabilne obszary kostne, które mogą wspomóc retencję prowadnicy. Wklęsłość wokół otworu gruszkowatego oraz inne nieregularne powierzchnie kostne mogą poprawić stabilność prowadnicy wspieranej kostnie. Wybór większego obszaru umożliwia również późniejsze przycięcie krawędzi prowadnicy.
6. Obwiń wybrany obszar, aby wygenerować początkową powierzchnię prowadzącą (Rycina 2C).
   UWAGA: Ta owinięta powierzchnia zostanie wykorzystana do usunięcia podcięć w następnym kroku.
7. Usuń podcięcia zgodnie z planowanym kierunkiem wprowadzania prowadnicy (Rysunek 2D).
8. Odwróć powierzchnię pozbawioną podcięć i pogrub ją, aby utworzyć solidną podstawę pierwszego elementu prowadnicy.
9. Przytnij krawędź pierwszego elementu prowadnicy (Rysunek 2E).
10. Wykorzystaj zaplanowany obszar usuwania kości szczęki, aby przyciąć dwustronne obszary łączące pierwszego komponentu prowadnicy (Rycina 3).
    UWAGA: Szerokość każdego regionu łączącego powinna odpowiadać planowanej szerokości usuwanej kości w odpowiadającym obszarze pierwszego przedtrzonowca. Nie należy zwężać tego regionu wyłącznie w celu zmniejszenia rozmiaru prowadnicy. Nie należy go również nadmiernie rozszerzać, ponieważ może to wymagać niepotrzebnego odwarstwania tkanek miękkich.
11. Zaimportuj przycięty pierwszy komponent prowadnicy do oprogramowania do wirtualnego planowania chirurgicznego.
12. Dostosuj zakres i szerokość linii osteotomii Le Fort I zgodnie z projektem prowadnicy, utwórz szczelinę osteotomii dla osteotomii Le Fort I i dodaj otwory stabilizujące w pierwszym elemencie prowadnicy w celu zapewnienia śródoperacyjnego mocowania za pomocą śrub tytanowych (Rycina 2F).
    UWAGA: Szczelina osteotomii powinna być wystarczająco szeroka, aby umożliwić wprowadzenie ostrza piły, ale nie na tyle szeroka, by utracić efekt prowadzenia. W niniejszym protokole szerokość szczeliny wynosi 1 mm. Otwory stabilizacyjne powinny być rozmieszczone w obszarach stabilnej kości i nie mogą kolidować ze szczeliną osteotomii, korzeniami zębów ani planowanymi płytkami stabilizacyjnymi.
13. Użyj szczęki po wirtualnej osteotomii Le Fort I jako modelu referencyjnego do zaprojektowania drugiego elementu prowadnicy.
14. Wygeneruj podstawę drugiego elementu prowadnika, stosując tę samą metodę opisaną powyżej, w tym przycinanie, owijanie, znakowanie, usuwanie podcięć, odwracanie oraz pogrubianie (Rycina 4A–E).
15. Przytnij krawędź drugiego elementu prowadzącego zgodnie z zaplanowaną osteotomią podniebienną i obszarem usuwania kości.
    UWAGA: Szerokość drugiego elementu prowadnicy powinna odpowiadać planowanemu obszarowi usuwania kości. Szerokość ta jest określona przez wirtualny plan chirurgiczny i nie powinna być zmieniana bez ponownej weryfikacji planu.
16. Zaznacz środkowy obszar łączący pierwszego elementu prowadzącego. Wygeneruj powierzchnię z zaznaczonego obszaru, skopiuj ją do nowej części i pogrub tę skopiowaną powierzchnię, aby utworzyć bryłę łączącą drugiego elementu prowadzącego (Rycina 4F i Rycina 5).
    UWAGA: Element łączący drugiego komponentu prowadnicy powinien pasować do regionu łączącego pierwszego komponentu prowadnicy. Oba regiony powinny odpowiadać planowanej szerokości usunięcia kości w obszarach obustronnych pierwszych przedtrzonowców.
17. Połącz przyciętą drugą podstawę prowadnicy z łącznikiem w celu utworzenia końcowego drugiego elementu prowadzącego.

4. Projekt połączenia magnesu neodymowego

1. Zidentyfikuj odpowiadające sobie powierzchnie połączenia na pierwszym i drugim elemencie prowadzącym.
2. Zaprojektuj dwa rowki na magnesy w każdym elemencie prowadzącym, zgodnie z rozmiarem magnesów neodymowych.
   UWAGA: W niniejszym protokole każdy rowek jest zaprojektowany dla magnesu neodymowego o średnicy 3 mm i grubości 1,5 mm. Rozmiar rowka powinien odpowiadać rzeczywistemu rozmiarowi magnesu. Sparowane rowki w obu elementach prowadzących powinny być precyzyjnie wyrównane. Jeśli rowki będą zbyt płytkie, magnesy mogą wystawać i utrudniać połączenie prowadnic. Jeśli rowki będą zbyt głębokie lub źle wyrównane, może to wpłynąć na przyciąganie magnetyczne lub osadzenie prowadnicy.
3. Użyj odejmowania boole'owskiego lub podobnej funkcji wycinania, aby utworzyć końcowe rowki na magnesy w obu elementach prowadzących (Rycina 6).

5. Drukowanie 3D i montaż magnesów

1. Wyeksportuj końcowy projekt prowadnicy w formacie STL.
2. Wydrukuj w technologii 3D pierwszy i drugi komponent prowadnicy, używając biokompatybilnej żywicy do prowadnic chirurgicznych.
   UWAGA: W niniejszym protokole komponenty prowadnicy zostały wydrukowane przy użyciu biokompatybilnej żywicy do prowadnic chirurgicznych z rozdzielczością 5760 × 3600 pikseli. Materiał do druku oraz parametry powinny zostać dobrane zgodnie z instrukcjami producenta drukarki oraz wymogami instytucjonalnymi dotyczącymi wytwarzania chirurgicznych prowadnic śródoperacyjnych.
3. Usuń struktury wsporcze i przeprowadź obróbkę końcową zgodnie z instrukcjami producenta. Oczyść komponenty prowadnicy za pomocą zalecanego przez producenta środka czyszczącego, osusz je i poddaj każdą powierzchnię doczyszczaniu w jednostce utwardzającej. Po utwardzaniu wypoleruj pozostałe ślady po strukturach wsporczych na powierzchni prowadnicy.
   UWAGA: W reprezentatywnym przypadku utwardzanie przeprowadzano przez 2 min na każdej powierzchni. Czas utwardzania może się różnić w zależności od rodzaju żywicy, drukarki i użytej jednostki utwardzającej. Po obróbce końcowej dokładnie sprawdź szczeliny osteotomii, podstawę prowadnicy oraz rowki na magnesy. Pozostałości żywicy lub materiału wsporczego w tych obszarach mogą wpłynąć na osadzenie prowadnicy lub połączenie magnetyczne. Polerowanie powinno ograniczać się do pozostałych śladów po strukturach wsporczych i powierzchni niefunkcjonalnych; szczelin osteotomii, podstawy prowadnicy oraz rowków na magnesy nie należy modyfikować.
4. Osadź cztery magnesy neodymowe o średnicy 3 mm i grubości 1,5 mm w zarezerwowanych rowkach.
5. Trwale przyklej magnesy w rowkach.
   UWAGA: Przed przyklejeniem ponownie potwierdź polaryzację wszystkich magnesów. W niniejszym protokole magnesy zostały przyklejone w rowkach prowadnicy za pomocą dentystycznego cementu kompozytowego. Cement kompozytowy należy nałożyć i spolimeryzować zgodnie z instrukcjami producenta. Po przyklejeniu sprawdź, czy dwa komponenty prowadnicy łączą się płynnie i pozostają stabilne. Przyklejone magnesy należy sprawdzić również po sterylizacji, aby potwierdzić ich utrzymanie i stabilność wiązania przed użyciem śródoperacyjnym.
6. Przetestuj ukończony system prowadnic na wydrukowanym w 3D modelu szczęki (Rysunek 7).
7. Potwierdź, że pierwszy komponent prowadnicy pasuje do powierzchni kości szczęki bez wyraźnego kołysania lub kolizji.
8. Połącz drugi komponent prowadnicy z pierwszym komponentem prowadnicy i potwierdź, że połączenie magnetyczne jest stabilne.
   UWAGA: Jeśli prowadnica nie osadza się płynnie, sprawdź podstawę prowadnicy, prześwit tkanek miękkich, głębokość magnesów oraz powierzchnię połączenia. Niewielkie krawędzie niefunkcjonalne można przyciąć przed sterylizacją, ale szczelin osteotomii i obszaru połączenia związanego z usuwaniem kości nie należy modyfikować bez ponownego sprawdzenia wirtualnego planu chirurgicznego.
9. Przed operacją wysterylizuj system prowadnic zgodnie z zatwierdzonym klinicznym protokołem sterylizacji.
   UWAGA: W niniejszym protokole zmontowany system prowadnic został wysterylizowany za pomocą niskotemperaturowej sterylizacji plazmowej nadtlenkiem wodoru przed użyciem śródoperacyjnym. Metoda sterylizacji powinna zostać wybrana w zależności od rodzaju żywicy, właściwości magnesów, kompatybilności z klejem oraz wymogów instytucjonalnych dotyczących zastosowań śródoperacyjnych. Po sterylizacji sprawdź kompletny zespół prowadnicy i magnesów, aby potwierdzić integralność prowadnicy, utrzymanie magnesów oraz stabilność połączenia magnetycznego. Jeśli magnesy są ponownie wykorzystywane w testach laboratoryjnych lub przygotowaniach klinicznych, ponowne użycie powinno być zgodne z instytucjonalnymi zasadami sterylizacji i kontroli zakażeń. Magnesów z uszkodzoną powłoką, korozją lub zmniejszoną stabilnością osadzenia nie należy ponownie wykorzystywać.

6. Śródoperacyjne zastosowanie systemu prowadzącego

1. Przeprowadzić operację ortognatyczną w znieczuleniu ogólnym zgodnie z zaplanowaną procedurą chirurgiczną.
   UWAGA: W reprezentatywnym przypadku procedura chirurgiczna obejmowała trójsegmentową osteotomię Le Fort I, obustronną przesuniętą saggitalnie osteotomię gałęzi żuchwy oraz dwuetapową genieoplastykę.
2. Usunąć obustronnie pierwsze przedtrzonowce szczęki zgodnie z planem chirurgicznym.
3. Odsłonić obszar osteotomii szczęki.
4. Umieścić pierwszy element prowadnicy na odsłoniętej powierzchni kości szczęki (Rysunek 8A).
5. Zafiksować pierwszy element prowadnicy za pomocą śrub tytanowych przez zaprojektowane otwory mocujące.
6. Wykonać osteotomię Le Fort I wzdłuż szczeliny osteotomijnej pierwszego elementu prowadnicy (Rysunek 8B).
7. Przeprowadzić przesunięcie szczęki w dół po zakończeniu osteotomii Le Fort I.
8. Po przesunięciu szczęki w dół umieścić drugi element prowadnicy i połączyć go magnetycznie z pierwszym elementem prowadnicy (Rysunek 8C).
   1. Przed wykonaniem osteotomii segmentowej potwierdzić, że drugi element prowadnicy jest w pełni osadzony, a połączenie magnetyczne jest stabilne.
   2. Ponieważ pierwszy element prowadnicy pozostaje przymocowany do szczęki śrubami tytanowymi, ustabilizować drugi element za pomocą zdefiniowanego interfejsu magnetycznego oraz poprzez jego kontakt z odsłoniętą powierzchnią kości podniebienia.
   3. Przed osteotomią sprawdzić, czy między prowadnicą a powierzchnią kości nie znajduje się tkanka miękka, skrzep krwi lub odłamki kostne. Nie wymuszać osadzenia drugiego elementu, jeśli nie można uzyskać stabilnego dopasowania.
9. Wykonać osteotomie międzyzębowe i podniebienne pod kontrolą drugiego elementu prowadnicy (Rysunek 8D).
10. Usunąć system prowadnic po zakończeniu sterowanych osteotomii i kontynuować pozostałe procedury ortognatyczne zgodnie z planem chirurgicznym.

7. Ocena dokładności pooperacyjnej

1. Odtwórz pooperacyjny model szczękowo-twarzowy z danych CT po operacji, korzystając z tego samego oprogramowania do rekonstrukcji 3D, którego użyto do rekonstrukcji przedoperacyjnej, a następnie wyeksportuj zrekonstruowany model w formacie STL. Zastosuj ten sam próg segmentacji, który został użyty podczas rekonstrukcji modelu przedoperacyjnego.
   UWAGA: W przypadku reprezentatywnym model CT po operacji zrekonstruowano przy użyciu tego samego zakresu progowego co w modelu przedoperacyjnym, 226–31743 HU, aby zachować spójność między planowaniem przedoperacyjnym a pooperacyjną oceną dokładności.
2. Zaimportuj model pooperacyjny oraz przedoperacyjny wirtualny projekt chirurgiczny do oprogramowania do analizy danych 3D, takiego jak Geomagic Wrap 2021.
3. Zarejestruj model pooperacyjny względem przedoperacyjnego wirtualnego projektu chirurgicznego, wykorzystując jako obszar referencyjny stabilne, nieoperowane obszary czaszkowo-twarzowe.
   UWAGA: Operowane segmenty szczęki nie powinny być używane jako referencji do rejestracji. Obszar referencyjny należy wybrać ze stabilnych regionów, które nie zostały objęte zabiegiem chirurgicznym, takich jak obszary wokół nasion (N), dolna krawędź oczodołu/orbitale (Or) oraz górna krawędź zewnętrznego przewodu słuchowego/porion (Po).
4. Po rejestracji wybierz obszar zainteresowania i przeprowadź analizę odchylenia powierzchni między modelem pooperacyjnym a przedoperacyjnym wirtualnym projektem chirurgicznym.
5. Wygeneruj mapę kolorów, aby zwizualizować odchylenie między powierzchnią planowaną a pooperacyjną. Zapisz maksymalną odległość, średnią odległość, odchylenie standardowe oraz wartość RMS obliczoną przez oprogramowanie.
   UWAGA: Średnią odległość i wartość RMS należy raportować osobno, ponieważ na średnią odległość mogą wpływać odchylenia dodatnie i ujemne. Jeśli są dostępne, zapisz osobno maksymalne odchylenia dodatnie i ujemne. W niniejszym protokole obszar zainteresowania koncentruje się na regionie osteotomii i widocznych krawędziach osteotomii, a nie na końcowej pozycji całych segmentów szczęki.
6. W celu oceny powtarzalności wewnątrzobserwatora ten sam przeszkolony obserwator powtórzył rejestrację, wybór ROI oraz analizę odchyleń po pewnym odstępie czasu. Współczynniki korelacji wewnątrzklasowej obliczono przy użyciu dwukierunkowego modelu efektów mieszanych dla zgodności absolutnej.

Wyniki

Wykorzystując ten schemat postępowania, opracowano specyficzny dla pacjenta wirtualny plan chirurgiczny oraz system prowadnic do osteotomii połączonych magnetycznie dla trójsegmentowej osteotomii Le Fort I. Dane z przedoperacyjnej tomografii komputerowej (CT) oraz skany modeli stomatologicznych zintegrowano w celu stworzenia złożonego modelu szkieletowo-zębowego. W reprezentatywnym przypadku zaplanowano wirtualnie zwężenie łuku w przypadku pacjenta z nadmierną szerokością łuku szczękowego. Miejsca po ekstrakcji pierwszyc...

Dyskusja

Trzysegmentowa osteotomia Le Fort I jest bardziej złożona niż jednoczęściowa osteotomia Le Fort I. W tej procedurze szczęka jest nie tylko mobilizowana, ale także dzielona na oddzielne segmenty kostne. Po segmentacji każdy segment szczęki musi zostać repozycjonowany, aby uzyskać stabilną okluzję pooperacyjną i planowaną korekcję poprzeczną^7,8. Zatem dokładność tej procedury zależy od dwóch głównych etapów: precyzyjnego planowania przedoperacyjnego końcowych pozyc...

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule

Nazwa	Firma	Numer katalogowy	Komentarze
3-matic Research 13.0	Materialise	Wersja 13.0	Wykorzystywane do cyfrowego projektowania komponentów prowadnic, w tym do przycinania, obwijania, znakowania, usuwania podcięć, inwersji, pogrubiania, przycinania krawędzi oraz operacji Boole'a.
Autoscan-DS-EX pro	SHINING 3D	Skaner laboratoryjny DS-EX Pro Wprowadzenie do produktu Skaner laboratoryjny DS-EX Pro to nowoczesne rozwiązanie do cyfrowego modelowania zębów, które łączy w sobie wysoką wydajność z niezwykłą precyzją. Dzięki zastosowaniu zaawansowanej technologii optycznej, urządzenie to zapewnia szybkie i dokładne odwzorowanie detali morfologicznych, co jest kluczowe w procesie projektowania i produkcji wysokiej jakości uzupełnień protetycznych. Kluczowe cechy i zalety Wysoka precyzja i dokładność DS-EX Pro wykorzystuje zaawansowany system kamer i oprogramowania do przechwytywania obrazu o wysokiej rozdzielczości, co gwarantuje minimalny margines błędu i idealne dopasowanie prac protetycznych. Szybkość skanowania Zoptymalizowany proces akwizycji danych pozwala na znaczne skrócenie czasu pracy, umożliwiając szybkie przejście od fizycznego modelu do cyfrowego projektu (CAD). Intuicyjna obsługa Przyjazny interfejs użytkownika oraz zautomatyzowane funkcje skanowania sprawiają, że urządzenie jest łatwe w obsłudze nawet dla osób rozpoczynających pracę z technologią cyfrową w laboratorium dentystycznym. Wszechstronność zastosowań Skaner doskonale radzi sobie z różnymi rodzajami materiałów i obiektów, od pojedynczych koron i mostów, po pełne łuki zębowe i modele implantologiczne. Zastosowania w laboratorium Projektowanie koron i mostów: Precyzyjne skanowanie modeli roboczych w celu stworzenia idealnie dopasowanych koron i mostów. Prace na implantach: Dokładne odwzorowanie pozycji implantów i łączników dla zapewnienia stabilności i funkcjonalności uzupełnień. Cyfryzacja modeli gipsowych: Zamiana tradycyjnych modeli analogowych na formaty cyfrowe, co ułatwia archiwizację i wymianę danych z klinikami. Współpraca z systemami CAD/CAM: Generowanie plików kompatybilnych z najpopularniejszymi oprogramowaniami do projektowania protetycznego i frezarkami CNC. Dlaczego warto wybrać DS-EX Pro? DS-EX Pro to inwestycja w efektywność i jakość. Dzięki eliminacji błędów związanych z tradycyjnymi odciskami oraz skróceniu czasu produkcji, laboratoria mogą zwiększyć swoją przepustowość przy jednoczesnej poprawie satysfakcji pacjenta i lekarza prowadzącego. Specyfikacja techniczna i wsparcie Urządzenie oferuje pełne wsparcie techniczne oraz regularne aktualizacje oprogramowania, co zapewnia długoterminową niezawodność i dostęp do najnowszych funkcji w dziedzinie cyfrowej stomatologii.	Skaner 3D; Służy do skanowania górnego i dolnego modelu uzębienia oraz zapisu okluzji
Calibra Universal dual-cure self-adhesive (samoprzylepny materiał o podwójnym utwardzaniu)	Dentsply Sirona	Calibra Universal Uniwersalny cement do cementowania stałego Calibra Universal to uniwersalny cement do cementowania stałego, który łączy w sobie łatwość stosowania z doskonałą wydajnością, zapewniając niezawodne rezultaty w szerokim zakresie zastosowań klinicznych. Dzięki swojej wszechstronności Calibra Universal jest idealnym rozwiązaniem do cementowania koron, mostów, wkładów i innych elementów protetycznych, niezależnie od materiału wykonania. Kluczowe cechy: • Wszechstronność: odpowiedni do cementowania stałego różnych typów renowacji protetycznych. • Wyjątkowa siła wiązania: zapewnia trwałe i stabilne połączenie, minimalizując ryzyko obluzowania elementów protetycznych. • Łatwość aplikacji: zoptymalizowany czas pracy i konsystencja umożliwiają precyzyjne i szybkie osadzenie restauracji. • Wysoka odporność: charakteryzuje się doskonałą odpornością na rozpuszczanie i degradację w środowisku jamy ustnej. • Biokompatybilność: sformułowany w sposób bezpieczny dla tkanek okołowierzchołkowych i dziąseł. Zastosowania: • Korony i mosty z ceramiki, metalu lub cyrkonu. • Wkłady i trzpienie. • Inne elementy protetyki stałej wymagające trwałego zespolenia. Zapewnij swoim pacjentom najwyższy standard opieki protetycznej, wybierając Calibra Universal – rozwiązanie łączące precyzję, trwałość i wygodę stosowania.	Cement żywiczny; do mocowania magnesów neodymowych w wydrukowanym w technologii 3D szablonie chirurgicznym.
skaner TK	Siemens Healthineers, Erlangen, Niemcy	Tomografia komputerowa	64-rzędowy/128-warstwowy; Stosowany do trójwymiarowej rekonstrukcji modelu twarzoczaszki/szczęki.
Edge MAX/Edge E2	RAYSHAPE	Drukarka 3D Edge E2 Szybsza, większa i bardziej precyzyjna Szybkość druku: do 100 mm/h Rozmiar platformy budowy: 197 x 127 x 100 mm Rozdzielczość XY: 25 μm Zwiększona prędkość, wydajność i precyzja Edge E2 to wysokowydajna drukarka LCD, która łączy szybkość, dokładność i stabilność. Dzięki zastosowaniu zaawansowanej technologii optycznej i zoptymalizowanego systemu mechanicznego, Edge E2 zapewnia wyjątkową jakość wydruków przy jednoczesnym skróceniu czasu produkcji. Kluczowe cechy: Wysoka szybkość drukowania: Dzięki zoptymalizowanemu systemowi ruchu i szybkiemu utwardzaniu żywicy, Edge E2 znacznie skraca czas realizacji projektów. Większy obszar roboczy: Zwiększona platforma budowy pozwala na drukowanie większych obiektów lub większej liczby części w jednym cyklu. Wyjątkowa precyzja: Wysoka rozdzielczość ekranu LCD gwarantuje niezwykle gładkie powierzchnie i precyzyjne odwzorowanie detali. Stabilna konstrukcja: Solidna obudowa i precyzyjny system poziomowania zapewniają powtarzalność i niezawodność druku. Intuicyjna obsługa: Nowoczesny interfejs użytkownika umożliwia łatwą konfigurację i monitorowanie procesu drukowania. Zastosowania: Inżynieria i prototypowanie: Idealna do tworzenia funkcjonalnych prototypów i precyzyjnych części maszyn. Medycyna i stomatologia: Precyzyjne modele anatomiczne, prowadnice chirurgiczne i aparaty ortodontyczne. Biżuteria i design: Tworzenie skomplikowanych form i modeli jubilerskich o wysokim poziomie detali. Edukacja i badania: Narzędzie do szybkich iteracji projektowych w laboratoriach i na uczelniach. Specyfikacja techniczna: Technologia druku: LCD / Masked Stereolithography (MSLA) Rozmiar ekranu: 12,8 cala Rozdzielczość ekranu: 4K Wymiary obszaru druku: 197 x 127 x 100 mm Rozdzielczość XY: 25 μm Wysokość warstwy: 10–50 μm Prędkość drukowania: do 100 mm/h Kompatybilne żywice: Żywice światłoutwardzalne (fotopolimery) System operacyjny: Dedykowany system sterowania z panelem dotykowym	Drukarka 3D; Służy do drukowania pierwszego i drugiego elementu prowadnicy.
Geomagic Wrap 2021	3D Systems	Wersja 2021	Wykorzystywane do pooperacyjnego superimponowania modeli oraz analizy odchyleń za pomocą map kolorystycznych.
Mimics Research 21.0	Materialise	Wersja 21.0	Wykorzystywany do segmentacji, rekonstrukcji trójwymiarowej oraz usuwania zbędnych struktur.
Magnesy neodymowe	Zakupiono w firmie Jinyixin Magnetics	https://jingxin-magnet.com/	średnica 3 mm × 1,5 mm  grubość; Osadzone w zarezerwowanych rowkach na magnesy w celu połączenia pierwszego i drugiego elementu prowadzącego.
ProPlan CMF	Materialise	Wersja 3.0.1	Wykorzystywane do wirtualnego planowania chirurgii ortognatycznej, w tym planowania osteotomii Le Fort I oraz BSSRO, segmentacji i rejestracji okluzji.
Żywica	RAYSHAPE	SGV2/Model 1 Ivory	Wykorzystywane do wykonania komponentów śródoperacyjnego magnetycznie łączonego prowadnika osteotomii.
ShapeCure	RAYSHAPE	Maszyna do utwardzania UV ShapeCure Maszyna do utwardzania UV ShapeCure to zaawansowany system post-processingu zaprojektowany w celu optymalizacji procesu utwardzania części wydrukowanych w technologii druku 3D z żywicą. Urządzenie to zapewnia równomierne naświetlanie i kontrolowaną temperaturę, co gwarantuje osiągnięcie maksymalnych właściwości mechanicznych i stabilności wymiarowej wydrukowanych elementów. Kluczowe cechy: Wielofunkcyjne utwardzanie: ShapeCure integruje promieniowanie UV oraz ogrzewanie termiczne, co pozwala na całkowite usieciowanie polimerów i eliminację nieprzereagowanych monomerów. Równomierne naświetlanie: Dzięki zoptymalizowanemu rozmieszczeniu lamp UV i obrotowemu stołowi, każda powierzchnia modelu zostaje wystawiona na działanie światła, co zapobiega powstawaniu obszarów niedoutwardzonych. Precyzyjna kontrola temperatury: Wbudowany system grzewczy pozwala na utrzymanie stałej temperatury procesu, co jest niezbędne dla wielu specjalistycznych żywic inżynieryjnych w celu uzyskania optymalnej twardości i wytrzymałości. Wysoka wydajność: Urządzenie pozwala na utwardzanie wielu części jednocześnie, co znacząco skraca czas post-processingu i zwiększa przepustowość produkcji. Łatwa obsługa: Intuicyjny interfejs użytkownika umożliwia szybkie ustawianie czasu naświetlania i temperatury, dostosowując parametry do konkretnego rodzaju materiału. Zastosowania: ShapeCure jest idealnym rozwiązaniem dla laboratoriów, ośrodków badawczych i zakładów produkcyjnych wykorzystujących druk 3D do tworzenia: - prototypów funkcjonalnych, - precyzyjnych form odlewniczych, - komponentów medycznych i stomatologicznych, - detali przemysłowych o wysokich wymaganiach mechanicznych. Parametry techniczne i korzyści: Stosując ShapeCure, użytkownicy mogą wyeliminować częste problemy związane z ręcznym utwardzaniem, takie jak niejednorodna twardość powierzchni czy odkształcenia termiczne. Dzięki standaryzacji procesu post-processingu, części osiągają powtarzalne właściwości fizykochemiczne, co jest kluczowe w zastosowaniach profesjonalnych i przemysłowych.	Lampa polimeryzacyjna