Wytyczne oceny pooperacyjnej dla komputerowo wspomaganej rekonstrukcji żuchwy
January 28th, 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
Ten artykuł proponuje praktyczne i powtarzalne wytyczne oceny rekonstrukcji żuchwy wspomaganej komputerowo. Celem jest wprowadzenie jednolitych standardów ewaluacji dokładności pooperacyjnej w badaniach.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Chirurgia usta i twarzoczaszki
- Chirurgia wspierana komputerowo
- Techniki rekonstrukcyjne
Tło
- Poprzednie badania brały się z różnych metodologii.
- Analiza porównawcza wyników pooperacyjnych była ograniczona.
- Potrzeba standaryzowanych protokołów ewaluacji.
- Skupienie się na odchyleniach kąta żuchwy i pozycjonowaniu implantów dentystycznych.
Cel badania
- Zaproponowanie wytycznych do oceny dokładności pooperacyjnej.
- Ułatwienie porównywania przyszłych badań.
- Poprawa zrozumienia akceptowalnych zakresów wyników.
Zastosowane metody
- Systematyczne przeglądanie istniejących badań dotyczących rekonstrukcji żuchwy.
- Opracowanie krokowym protokołu ewaluacji.
- Wykorzystanie oprogramowania medycznego 3D opartego na obrazach do rekonstrukcji.
- Ocenienie orientacji i segmentacji żuchwy.
Główne wyniki
- Ustanowienie powtarzalnych wytycznych ewaluacji.
- Demonstracja protokołu przy użyciu oprogramowania 3D.
- Identyfikacja kluczowych parametrów do oceny dokładności.
- Możliwość poprawy porównywania wyników pooperacyjnych.
Wnioski
- Zaproponowane wytyczne poprawiają jednolitość ewaluacji.
- Rozwiązują one wcześniejsze ograniczenia w badaniach porównawczych.
- Przyszłe badania mogą budować na tej standaryzowanej metodzie.
Często zadawane pytania
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
