Wytyczne oceny pooperacyjnej dla komputerowo wspomaganej rekonstrukcji żuchwy
28 stycznia 2020
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.
W niedawno opublikowanym przeglądzie systematycznym przeanalizowaliśmy badania, w których oceniano dokładność rekonstrukcji żuchwy wspomaganych komputerowo. Ze względu na brak jednolitości w metodologiach planowania i oceny, możliwość porównywania wyników pooperacyjnych była ograniczona. W związku z tym zaproponowaliśmy praktyczne, wykonalne i powtarzalne wytyczne dotyczące oceny.
Dzięki tym wskazówkom dążymy do zapewnienia jednolitości między przyszłymi badaniami dotyczącymi oceny dokładności pooperacyjnej. Uważamy, że istnieje wiele miejsca na dalszy postęp w określaniu dopuszczalnych zakresów wyników w odniesieniu do dopuszczalnych odchyleń kąta żuchwy oraz w odniesieniu do odchyleń wirtualnie planowanych implantów dentystycznych w stosunku do przyszłej protetyki. Procedura zostanie zademonstrowana przez Larsa Leeuwrika, studenta stomatologii i członka naszej grupy badawczej zajmującej się rekonstrukcją jamy ustnej.
Zacznij od otwarcia oprogramowania medycznego 3D opartego na obrazie. Kliknij plik i nowy z dysku. Następnie wybierz folder, który zawiera obrazy DICOM skanowania pooperacyjnego.
Wybierz badanie z listy i kliknij przycisk konwertuj. Pojawi się okienko, w którym można ocenić orientację czaszki. Zmień orientację, klikając lewym przyciskiem myszy znaki orientacji.
Następnie kliknij przycisk OK, aby zweryfikować. Aby utworzyć ROI, kliknij narzędzie progu i zdefiniuj próg zawierający wszystkie woksele kości żuchwy z określonym interwałem wartości szarości. Ręcznie dostosuj zakres Hounsfield.
Następnie kliknij zielony przycisk, aby zatwierdzić segmentację. Aby edytować ROI, wybierz narzędzie do izolowania. Następnie kliknij żuchwę w punkcie widoku 3D.
Wybierz opcję Utwórz wynik w nowym ROI i kliknij zielony przycisk, aby zweryfikować izolację, co spowoduje zniknięcie wszystkich niepołączonych struktur. Po zakończeniu zwrotu z inwestycji kliknij przycisk dodawania części na pasku narzędzi przepływu pracy. Następnie kliknij narzędzie części bryłowej, wybierz pozycję zatrzymania żuchwy i wybierz opcję wyłącz w opcjach wygładzania.
Kliknij zielony przycisk, aby zatwierdzić. Na koniec w menu eksportu wybierz część postop żuchwy, wybierz katalog wyjściowy i użyj standardowej skali. Kliknij zielony znacznik wyboru, aby zatwierdzić.
Aby określić płaszczyznę frankfurcką, płaszczyznę środkową i nasion w celu uzyskania jednolitej orientacji przedoperacyjnego modelu STL czaszki, otwórz oprogramowanie oceniające i przeciągnij przedoperacyjny plik STL na wyskakujący ekran. Kliknij konstrukcję, płaszczyznę i płaszczyznę trzypunktową, a następnie utwórz punkt wirtualny, używając lewego przycisku myszy Control zarówno na wewnętrznym otworze akustycznym, jak i na lewym marginesie podoczodołowym. Następnie kliknij utwórz i zamknij.
Następnie wybierz linię i linię dwupunktową z menu konstrukcji i utwórz wirtualny punkt, klikając lewym przyciskiem myszy na nasiona i bazę. Na koniec zaznaczamy punkt i Control Lewy klikamy na nasiona. Kliknij operacje, główną linię trasowania i punkt linii płaszczyzny, a następnie wyznacz płaszczyznę parametrów jeden do nominalnej płaszczyzny parametrów Z, linię pierwszą do linii Y i 0,1 do globalnego układu współrzędnych.
Wybierz plik STL przedoperacyjnej żuchwy. Następnie kliknij operacje, CAD i rzeczywista siatka na CAD. Wybierz nowe dane CAD z menu kontekstowego i zmień nazwę pliku.
Przeciągnij pooperacyjny model STL do oprogramowania, zmień nazwę pliku i wybierz plik STL pod rzeczywistymi elementami w lewym menu eksploratora pod siatkami. Kliknij operacje i zdefiniuj rzeczywisty wzorzec. Następnie kliknij operacje, wyrównanie, transformację pojedynczego elementu i wyrównanie trzypunktowe.
W menu podręcznym połącz trzy nominalne punkty na przedpolu żuchwy z trzema podobnymi rzeczywistymi punktami na stopie żuchwy, używając Control Lewy przycisk myszy. Następnie wybierz pozycję Zastosuj i zamknij. Usuń zaznaczenie opcji wstępnej żuchwy i wybierz pozycję postop żuchwy w menu eksploratora po lewej stronie.
Użyj narzędzia Zaznacz/Odznacz na powierzchni, aby wybrać powierzchnię na pozostałej żuchwie zarówno po stronie bocznej, jak i środkowej. Operacje klikania, wyrównanie, wyrównanie główne i najlepsze dopasowanie lokalne. Wybierz wszystkie grupy CAD jako element docelowy i ustaw maksymalną odległość 10 milimetrów.
Następnie kliknij narzędzie Zaznacz/odznacz na powierzchni i wybierz powierzchnię tylko po bocznej stronie w obrębie powierzchni wybranej w poprzednim kroku. Inspekcja kliknięć, porównanie CAD i porównanie powierzchni na rzeczywistych. W menu kontekstowym ustaw maksymalną odległość 10 milimetrów i kliknij OK. Wyłącz przełącznik widoczności postopu żuchwy.
Użyj narzędzia do zaznaczania łatki, kliknij lewym przyciskiem myszy powierzchnię, a następnie kliknij lupę na pasku narzędzi. Gdy pojawi się okrągły pasek narzędzi, kliknij opcję sprawdź i etykieta odchylenia średnia arytmetyczna, aby wyświetlić średnią w milimetrach. Usuń zaznaczenie opcji wstępnej żuchwy i wybierz pozycję przystanku żuchwy.
Następnie wybierz powierzchnię zgodnie ze wskazówkami rękopisu. Operacje klikania, wyrównanie, wyrównanie główne i najlepsze dopasowanie lokalne. Upewnij się, że tylko oba kłykcie są wybrane do algorytmu nakładania oprogramowania.
Wybierz wszystkie grupy CAD jako element docelowy i przyjmij maksymalną odległość 10 milimetrów. Wybierz ustawienie wstępne żuchwy, a następnie kliknij pozycję konstrukcja, punkt i punkt powierzchni, aby określić punkty wirtualne na kłykciu górnym, kłykciu tylnym, narożniku pionowym i narożniku poziomym. Następnie określ wirtualne punkty na przystanku żuchwy, klikając konstrukcję, punkt i punkt projekcji.
Aby utworzyć linię między dwoma punktami wirtualnymi, kliknij konstrukcję, linię i linię dwupunktową. Wybierz dwa punkty w obszarze Elementy konstrukcyjne. Następnie kliknij utwórz i zamknij.
Aby utworzyć kąt między dwiema liniami, kliknij konstrukcję, kąt, kąt w dwóch kierunkach. Wybierz wiersz pierwszy i wiersz drugi. Następnie kliknij utwórz i zamknij.
Użyj tego procesu, aby określić prawy i lewy strzałkowy kąt żuchwy. Utwórz płaszczyznę środkową, klikając konstrukcję, płaszczyznę, płaszczyznę i kierunki patrzenia. Wybierz dwa punkty na osi Z.
Użyj tej płaszczyzny, aby utworzyć kąty koronalne i osiowe. Podobnie jak w poprzednim kroku, utwórz płaszczyznę środkową dla przedoperacyjnej żuchwy. Określ te same kąty żuchwy na przedoperacyjnej żuchwy.
Połącz kąty wstępne żuchwy z kątami zatrzymania żuchwy, wybierając kąt wstępny żuchwy w menu eksploratora. Następnie kliknij lupę, zasadę pomiaru, link do rzeczywistego elementu. Wybierz odpowiedni kąt oporu żuchwy i kliknij przycisk OK. Pracując z plikiem przedoperacyjnym żuchwy, wybierz punkt z menu konstrukcji i utwórz wirtualny punkt, klikając lewym przyciskiem myszy na środku i na górze pokrywy implantów dentystycznych.
Następnie wybierz punkt z menu konstrukcji i przytrzymaj lewy przycisk myszy na środku i na górze pokrywy implantów dentystycznych w pilniku postop żuchwy. Kliknij prawym przyciskiem myszy pierwszy implant dentystyczny w przedoperacyjnej żuchwie, a następnie kliknij zasadę pomiaru i połącz z rzeczywistym elementem. Wybierz ten sam implant dentystyczny w żuchwie i powtórz to dla wszystkich implantów dentystycznych.
Kliknij sprawdź i wybierz dXYZ, aby pokazać odległość w milimetrach dla implantów dentystycznych. Rekonstrukcję wady żuchwy klasy III Jamesa Browna oceniono za pomocą przedstawionego protokołu. Obliczono odchylenia kąta żuchwy koronalnej, osiowej i strzałkowej oraz sześć odległości XYZ implantu dentystycznego.
Niniejsze wytyczne mają zastosowanie do wszystkich różnych klas wad żuchwy zgodnie z klasyfikacją Jamesa Browna oraz do wszystkich różnych typów płatów kostnych i metod fiksacji. Obecnie nasza grupa przeprowadza globalne, wieloośrodkowe badanie, aby potwierdzić tę wytyczną w dużej kohorcie. Spodziewamy się, że pierwsze wyniki przedstawimy latem 2020 roku.
Przegląd
Niniejszy artykuł proponuje praktyczne i powtarzalne wytyczne oceny w zakresie rekonstrukcji żuchwy wspomaganej komputerowo. Celem jest ujednolicenie oceny dokładności pooperacyjnej w różnych badaniach.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Chirurgia szczękowo-twarzowa
- Chirurgia wspomagana komputerowo
- Techniki rekonstrukcyjne
Wstęp
- W poprzednich badaniach brakowało jednolitości w stosowanych metodologiach.
- Analiza porównawcza wyników pooperacyjnych była ograniczona.
- Konieczność opracowania standaryzowanych protokołów oceny.
- Skupienie się na odchyleniach kąta żuchwy oraz pozycjonowaniu implantów zębowych.
Cel badania
- Zaproponowanie wytycznych do oceny dokładności pooperacyjnej.
- Ułatwienie porównywania wyników w przyszłych badaniach.
- Poprawa zrozumienia akceptowalnych zakresów wyników.
Zastosowane Metody
- Systematyczny przegląd istniejących badań nad rekonstrukcją żuchwy.
- Opracowanie protokołu oceny krok po kroku.
- Wykorzystanie medycznego oprogramowania 3D opartego na obrazowaniu do rekonstrukcji.
- Ocena orientacji i segmentacji żuchwy.
Główne wyniki
- Opracowanie powtarzalnych wytycznych oceny.
- Prezentacja protokołu z wykorzystaniem oprogramowania 3D.
- Identyfikacja kluczowych parametrów dla oceny dokładności.
- Potencjał do usprawnienia porównań wyników pooperacyjnych.
Wnioski
- Proponowane wytyczne zwiększają ujednolicenie przeprowadzanych ocen.
- Rozwiązują one wcześniejsze ograniczenia w badaniach porównawczych.
- Przyszłe badania mogą opierać się na tym ustandaryzowanym podejściu.
Najczęściej zadawane pytania
Zastosowanie w przemyśle
Ustandaryzowana ocena pooperacyjna w wspomaganej komputerowo rekonstrukcji żuchwy jest kluczowa dla porównywalności badań oraz pewności prognostycznej w zakresie wyników chirurgicznych. Niniejszy wytyczny odnosi się do heterogeniczności w obrazowaniu, klasyfikacji defektów oraz ocenie ilościowej, co umożliwia bardziej wiarygodny benchmarking i ciągłość translacyjną w procesach rekonstrukcyjnych. Jednolita ocena dokładności wspiera dostosowany do ryzyka postęp oraz podejmowanie decyzji na poziomie portfolio w obszarze innowacji chirurgicznych.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju BioPharma
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Umożliwia rygorystyczne testowanie hipotez dotyczących dokładności rekonstrukcji z wykorzystaniem ilościowych metryk 3D.
- Wspiera ograniczanie ryzyka mechanistycznego poprzez wyjaśnienie źródeł odchyleń w wynikach chirurgicznych.
- Ułatwia walidację funkcjonalną narzędzi do komputerowego planowania chirurgicznego.
Przesiewy i opracowywanie testów
- Standaryzuje ocenę zrekonstruowanych modeli anatomicznych na potrzeby późniejszych badań porównawczych.
- Poprawia powtarzalność i skalowalność oceny dokładności pomiędzy ośrodkami badawczymi.
- Dostarcza wyników ilościowych do benchmarkingu nowych technik lub urządzeń chirurgicznych.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Dostosowuje metodologię oceny do punktów końcowych o charakterze translacyjnym, istotnych dla integracji protez i przywracania funkcji.
- Zapewnia ciągłość procesu od planowania wirtualnego po przedkliniczną walidację metod rekonstrukcyjnych.
- Wspiera podejmowanie decyzji skorygowanych o ryzyko w celu wdrażania innowacji chirurgicznych do zastosowań klinicznych.
Integracja potoku i przepływu pracy
Niniejsze wytyczne pozycjonują ocenę dokładności ilościowej jako krytyczny punkt przejścia od planowania wirtualnego do oceny pooperacyjnej w procesach chirurgii rekonstrukcyjnej.
- Biologia odkrywcza: Zapewnia ramy dla opartej na hipotezach oceny wierności rekonstrukcji anatomicznej.
- Przesiewowość: Dostarcza powtarzalnych, ilościowych parametrów do porównywania wyników chirurgicznych w różnych grupach.
- Analityka: Umożliwia precyzyjny pomiar kąta żuchwy i odchyleń pozycji implantu do analizy statystycznej.
- Badania translacyjne: Łączy planowanie przedoperacyjne z pooperacyjnymi punktami końcowymi funkcji istotnymi dla dopasowania protezy.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Ustanawia powtarzalny protokół oceny, który można zastosować do różnych klas defektów i metod stabilizacji.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorstwowy
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność predykcyjną i zmniejsza niejednoznaczność w dokładności rekonstrukcyjnej.
- Wartość operacyjna: Sprzyja standaryzacji, powtarzalności i skalowalności wieloośrodkowej.
- Wartość strategiczna: Uzasadnia decyzje o kontynuacji lub przerwaniu projektu (go/no-go) oraz zwiększa efektywność kapitałową w portfelach innowacji chirurgicznych.
- Wpływ na portfolio: Wspiera priorytetyzację skorygowaną o ryzyko oraz rozwój technologii rekonstrukcyjnych.
Wskazówki dotyczące wdrożenia
- Wymaga wiedzy specjalistycznej w zakresie obrazowania 3D, identyfikacji punktów orientacyjnych anatomii oraz manipulacji modelami cyfrowymi.
- Zależy od dostępu do zaawansowanego oprogramowania medycznego 3D i oceniającego opartego na obrazach.
- Wymaga uzgodnień międzyzespołowych w zakresie wyboru punktów orientacyjnych i protokołów pomiarowych.
- Możliwość adaptacji do różnych klas defektów żuchwy i strategii fiksacji zgodnie z zakresem wytycznych.
- Ograniczenia praktyczne obejmują zmienność modalności obrazowania oraz konieczność dalszej walidacji w dużych kohortach.
Często zadawane pytania (FAQ) dot. biofarmacji
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
