Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Medicine

En postoperativ utvärderingsriktlinje för datorstödd återuppbyggnad av mandible

doi: 10.3791/60363 Published: January 28, 2020

Summary

Här föreslår vi en praktisk, genomförbar och reproducerbar utvärderingsriktlinje för datorstödd rekonstruktion av underkäken för att skapa enhetlighet mellan studier om utvärdering av postoperativ noggrannhet. Det här protokollet fortsätter och anger en tidigare publikation av den här utvärderingsriktlinjen.

Abstract

Giltiga jämförelser av postoperativ noggrannhet resultat i datorstödd återuppbyggnad av underkäken är svåra på grund av heterogenitet i bildframställning modaliteter, mandibular defekt klassificering och metoder utvärdering mellan studierna. Denna riktlinje använder en steg-för-steg-strategi som styr processen för avbildning, klassificering av mandibular defekter och volymbedömning av tredimensionella (3D) modeller, varefter en legitimerad kvantitativ noggrannhet utvärdering metod kan utföras mellan den postoperativa kliniska situationen och den preoperativa virtuella planen. Kottar och de vertikala och horisontella hörnen av underkäken används som beniga landmärken för att definiera virtuella linjer i datorstödd kirurgi (CAS) programvara. Mellan dessa fodrar beräknas de axiala, coronalen, och båda sagittal mandibular en vinkel på både pre- och postoperativa 3D modellerar av (neo)mandible och därefter avvikningarna beräknas. Genom att överlagra den postoperativa 3D-modellen till den preoperativa nästan planerade 3D-modellen, som är fast satt till XYZ-axeln, kan avvikelsen mellan pre- och postoperativa praktiskt taget planerade tandimplantatpositioner beräknas. Det här protokollet fortsätter och anger en tidigare publikation av den här utvärderingsriktlinjen.

Introduction

Datorassisterad kirurgi (CAS) i rekonstruktiv kirurgi innebär fyra på varandra följande faser: en virtuell planeringsfas, en tredimensionell (3D) modellering fas, en kirurgisk fas, och en postoperativ utvärdering fas1. Planeringsfasen börjar med att erhålla en kraniofacial datortomografi (CT) skanning, och en givare webbplats DATORTOM eller CT angiografi (CTA) skanning. Olika vävnadstyper motsvarar en mängd röntgendensling, vilket leder till skanningsvoxel med ett visst grått värde som varierat sett till Hounsfield enheter (HU) (humant ben [+1000 HU], vatten [0 HU], och luft [-1000 HU]). Dessa bilder lagras i Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM) filformat. Genom att välja intresseregioner (ROI) i segmenteringsprogram kan 3D-modeller genereras2. Den mest populära och genomförbara segmenteringstekniken är tröskel: voxels över ett valt HU-tröskelvärde omges i ROI. Dessa voxels omvandlas därefter till 3D-modeller i Standard Tessellation Language (STL) filformat3, och laddas upp i CAS-programvara för att planera osteotomies och att utforma 3D-enheter4. Under modellfasen är de designade enheterna 3D tryckta och steriliserade, följt av den kirurgiska fasen. Den slutliga utvärderingsfasen består av en postoperativ datortomografi av patientens skalle, följt av en noggrannhetsanalys som jämför det postoperativa resultatet med den preoperativa virtuella planen.

Vår nyligen publicerade systematiska översyn om riktigheten av datorstödda mandibular rekonstruktioner visade heterogenitet i bildförvärv, klassificering av mandibular defekter och metoder utvärdering. Denna heterogenitet begränsar giltiga jämförelser av postoperativa hårdvävnad noggrannhet resultat mellan studierna5. Standardisering av CAS-faser i processen för mandibular återuppbyggnad är viktigt på grund av den nya eu-förordningen om medicintekniska produkter (MDR), som kräver ConformitéEuropéenne (CE) certifiering för alla olika CAS-processer, och som kommer att vara i drift från våren 20206 . Här presenterar vi en praktisk, genomförbar och reproducerbar utvärderingsriktlinje för datorstödda rekonstruktioner av underkäken för att skapa enhetlighet mellan studier om postoperativ noggrannhetutvärdering. Detta protokoll fortsätter och anger en tidigare publikation av denna utvärderingsriktlinje7, som för närvarande testas i en stor multicenter kohort studie där alla olika typer av mandibular rekonstruktioner kommer att analyseras för deras noggrannhet syftar till att upptäcka accepterbara resultatintervall om funktionalitet.

Protocol

Den medicinska etik review committee of VU University Medical Center (registrerad hos us Office for Human Research Protections [OHRP] som IRB00002991) bekräftade att medical research involving human subjects Act (WMO) inte gäller för denna studie. FWA-numret som tilldelats VU University Medical Center är FWA00017598.

Validera alla steg i detta protokoll oberoende av två olika observatörer.

1. Dödskalle och givarplatsavbildning

  1. Kör både pre- och postoperativ skanning med en mdct (multiple detector CT), med samma maskin- och skannerinställningar, med parametersegmenttjockleken (ST) inställt <1,25 mm. Utför den postoperativa MDCT-skanningen inom sex veckor efter återuppbyggnaden.
    Obs! Vid adjuvans strålbehandling, använd den första postoperativa MDCT-skanningen före behandlingen.

2. Klassificering av mandibular defekten

  1. Klassificera mandibular defekten enligt klassificeringen av Brown et al.8.

3. Segmentering av DICOM-bilderna av den postoperativa datortomografi

  1. Öppna den bildbaserade 3D-medicinska programvaran (t.ex. Härmar inPrint 3.0). Klicka på Arkiv och Nytt från Diskoch sedan öppnas ett mappfönster. Välj den mapp som innehåller DICOM-bilderna av den postoperativa datortomografin att importera (välj hela mappen), välj rätt studie i listan och klicka på Konvertera. Ett fönster kommer att dyka upp för bedömning av skallens orientering.
  2. Ändra orienteringen genom att klicka på orienteringstecknen. klicka på OK för att validera.
  3. Utför arbetsflödet för 5-stegssegmentering.
    1. Om du vill skapa ROI klickar du på verktyget Tröskelvärde. Skapa ROI genom att definiera en tröskel som innehåller alla voxels av mandibular ben inom ett visst intervall av grå värden, som står i proportion till tätheten av benvävnad. Justera Hounsfield-intervallet manuellt genom att flytta de två skjutreglagen till vänster och höger. Klicka på den gröna knappen för att validera segmenteringen.
      Obs! Efter det här steget visas en ny ROI på fliken ROI och programvaran hoppar till det andra steget i arbetsflödet.
    2. Om du vill redigera ROI väljer du verktyget Isolera. klicka på halvan i 3D-vyn, som automatiskt kommer att isoleras från kraniet och blir grön. Välj alternativet Skapa resultat i ny ROI. Klicka på den gröna knappen för att validera isoleringen och därefter försvinner alla icke-anslutna strukturer. Byt namn på ROI ("Mandible Post-op").
      Obs: Alternativt kan du använda Lasso-verktyget för att ta bort spridning genom att redigera ROI direkt på bilderna eller i 3D-vyn. När datortomografin är av dålig kvalitet kan kondyler anslutas till skallen. Klicka i så fall på verktyget Dela, som ber användaren att definiera en förgrund och en bakgrund. Välj Förgrund och välj halvan grundlig axial eller koronal coupes. Välj Bakgrund och välj maxilla och kranium grundlig axial eller koronal coupes. Den region som motsvarar förgrunden kommer att förvaras i roi och den region som motsvarar bakgrunden kommer att raderas. Klicka på den gröna knappen för att validera.
    3. När ROI är klar och redo att konverteras till en 3D-modell klickar du på knappen Lägg till del i arbetsflödesverktygsfältet. Klicka på verktyget Heldel. Välj den fasta delen Mandible Post-op och välj Av i utjämningsalternativen. Klicka på den gröna knappen för att validera.
    4. När delarna är konstruerade går programvaran automatiskt till det fjärde steget i arbetsflödet: redigera en del. Med konturerna av de skapade delarna som visas på bilderna, bedöma noggrannheten hos delarna. Hoppa över verktyget Smooth.
    5. I det sista steget i arbetsflödet (förbered utskrift) väljer du den mandible post-op delen i exportmenyn, väljer utdatakatalogen, välj 1,00 skala och klicka på den gröna knappen för att validera.
      OBS: "Mandible Post-op" delen exporteras nu som en . STL-fil.

4. XYZ axelorientering

OBS: Den preoperativa STL-modellen innehåller kraniet, (neo)halvan, och de praktiskt taget planerade tandimplantat (om planerat). Observera att utvärderingen fungerar lättare med separerade STL-filer av kraniet och skallen, men fortfarande i fast position till varandra. När den preoperativa STL-modellen av kraniet och underkäken slås samman, använd 3D-medicinsk programvara (efter stegen ovan) för att dela underkäken från kraniet.

  1. Öppna utvärderingsprogramvaran (Table of Materials). Dra den preoperativa STL-filen (inklusive virtuell plan) på skärmen som visas.
  2. Bestäm Frankfurtplanet, midsagittalplanet och nasionen för enhetlig orientering av den preoperative STL-modellen av skallen på XYZ-axeln.
    1. Klicka på Skapa | Plan | 3-Point Plane och skapa en virtuell punkt med ctrl + vänster klicka både den interna akustiska foramina och den vänstra infraorbital marginalen (Frankfurt plan)9. Klicka på Skapa och stäng när du har pekat på STL-modellen.
    2. Klicka på Skapa | Linje | 2-Point Line och skapa en virtuell punkt med ctrl + vänster klicka på nasion och basion (midsagittal plan)10.
    3. Klicka på Skapa | Punkt | Peka och skapa en virtuell punkt med ctrl + vänster klicka på nasion.
    4. Klicka på Åtgärder | Huvudinriktning | Plane-Line-Point. Kombinera den faktiska parametern "Plane 1" med den nominella parametern "Plane Z", den faktiska parametern "Line 1" med den nominella parametern "Line Y" och den faktiska parametern "Punkt 1" med den nominella parametern "Globalt koordinatsystem".
      OBS: De preoperativa STL-modellerna för kraniumoch (neo)mandible är nu fästa vid XYZ-axeln(figur 1).

5. Volymbedömning av de pre- och postoperativa STL-modellerna

OBS: Undersöka pre- och postoperativa STL-modeller om volymlikhet för att utesluta volymfel mellan de två modellerna så mycket som möjligt, eftersom de kan påverka noggrannhetsmätningarna.

  1. Välj STL-filen för endast den preoperative (neo) halvan under Faktiska element, där alla "maskor" visas. Klicka på Åtgärder | CAD | Faktiska mesh till CAD. Välj Nya CAD-data i popup-menyn, byt namn på filen (t.ex. "Mandible Pre-op") och klicka på OK.
    OBS: Den preoperativa STL-modellen är nu synlig under Nominella element | cad i menyn till vänster explorer.
  2. Dra den postoperativa STL-modellen till programvaran (som skapades under avsnitt 3 i protokollet). Byt namn på filen (t.ex. "Mandible Post-op"). Markera STL-filen under Faktiska element i menyn till vänster explorer där alla "Maskor" visas. Klicka på Åtgärder | Justering | Omvandling av ett enda element | 3-punktsjustering.
  3. I poppade upp menyn, kombinera 3 "Nominella punkter" på "Mandible Pre-op" (t.ex. condyle överlägsen, horisontell och vertikal hörn av halvan) med 3 liknande "faktiska punkter" på "Mandible Post-op" av ctrl + vänster klicka. Validera med Verkställ och Stäng.
    OBS: STL-modellerna kommer att läggas ungefär på varandra baserat på dessa 3 landmärken. Detta kommer att påskynda beräkningarna av programvaran under nästa steg.
  4. Avmarkera Mandible Pre-op och välj Mandible Post-op i menyn till vänster explorer. Klicka på verktyget Markera/avmarkera på Surface i det nedre verktygsfältet. Välj en yta på kvarlevan sandible på både de laterala och mediala sidorna (inte i kontakt med osteosyntesmaterialet).
  5. Klicka på Åtgärder | Justering | Huvudinriktning | Lokala Bästa Passform. Välj Alla CAD-grupper som målelement i popupmenyn. Ta ett maximalt avstånd på 10 000 mm. Validera med Använd och stäng.
    OBS: Den valda delen av kvarvarande halvan av "Mandible Post-op" kommer att vara korrekt ovanpå den liknande delen av "Mandible Pre-op". Nu är båda modellerna klara för STL-volymbedömningen.
  6. Klicka på verktyget Markera/avmarkera på Surface i det nedre verktygsfältet. Välj en yta på endast den laterala sidan i ytan av föregående steg. Klicka på Inspektion | CAD Jämförelse | Ytjämförelse på faktisk . Använd ett maximalt avstånd på 10,00 mm i popupmenyn och validera med OK.
  7. Stäng av den växla synligheten för Mandible Post-op. Använd verktyget Välj korrigeringsfil, vänsterklicka på den markerade ytan. Klicka på förstoringsglaset i verktygsfältet ovan. Ett runt verktygsfält dyker upp på skärmen. Klicka på Kontrollera | Avvikelse Etikett Aritmetiska Medelvärde och aritmetiska medelvärdet i mm visas (figur 2).
  8. Vid aritmetiska medelvärdet <0,5 mm, fortsätt till avsnitt 6 i detta protokoll. Vid aritmetiska medelvärdet >0,5 mm upprepar du den postoperativa CT-skanningssegmenteringen (DICOM-fil) i 3D-medicinska programvaran genom att justera tröskelvärdena. Upprepa segmenteringen och överlagringen tills ett aritmeiskt medelvärde <0,5 mm uppnås.
    DE två STL-volymerna är nu klara för giltiga noggrannhetsjämförelser.

6. Överlagring av kondylära processer

  1. Avmarkera Mandible Pre-op och välj Mandible Post-op i menyn till vänster explorer. Klicka på verktyget Markera/avmarkera på Surface i det nedre verktygsfältet. Välj hela ytorna på båda kondyler genom att rita flygplan (lateral och medial sida) från den mest kaudala punkten i incisura mandibulae (mandibular notch) vinkelrätt mot den bakre kanten av gränsen mellan condyle och det vertikala hörnet.
  2. Klicka på Åtgärder | Justering | Huvudinriktning | Lokala Bästa Passform. Välj Alla CAD-grupper som målelement i popupmenyn. Ta ett maximalt avstånd på 10 000 mm. Validera med Använd och stäng.
    OBS: De utvalda condyles av "Mandible Post-op" kommer att vara korrekt ovanpå condyles av "Mandible Pre-op"(figur 3).

7. Beräkning av koronal, axiell och sagittal mandibular vinklar

OBS: Identifiering av beniga landmärken utförs separat på "Mandible Pre-op" och "Mandible Post-op" STL modeller. Avmarkera Mandible Post-op samtidigt som du identifierar beniga landmärken i "Mandible Pre-op", och vice versa.

  1. Välj Mandible Pre-op i menyn till vänster explorer. Klicka på Skapa | Punkt | Surface Point för att bestämma virtuella punkter på condyle superior (CS), condyle posterior (CP), vertikalt hörn (VC) och horisontellt hörn (HC) enligt klassificeringen av Brown et al.8.
  2. Välj Mandible Post-op i menyn till vänster explorer. Klicka på Skapa | Punkt | Projektionspunkt för att bestämma virtuella punkter på CS, CP, VC och HC enligt klassificeringen av Brown et al.8.
    OBS: För Brown klass Ic, IIc eller IVc defekter, bestämma virtuella punkter på den mest överlägsna och bakre delen av den vertikala delen av bentransplantat eller titan / protes kondyle. Om mandibular samband innehåller ett eller flera hörn, välj den mest sämre punkten i osteotomi planet mellan de två segmenten av bentransplantat. När mandibular samband innehåller endast hälften av en horisontell eller vertikal hörn (kvarvarande näbbhalvan bredvid ett segment av bentransplantat), bestämma en virtuell punkt på segmentet av bentransplantat på den mest sämre delen av osteotomi planet. Vid en Brun klass Jag mandibular defekt, bestämma en virtuell punkt på de mest främre och sämre del av den horisontella delen av bentransplantat och anser att denna virtuella punkt som det horisontella hörnet. Vid (extra) osteotomier utanför det anatomiska vertikala eller horisontella hörnet, bestämma osteotomi närmast dessa hörn som vertikalt eller horisontellt hörn.
  3. Om du vill skapa en rad mellan 2 virtuella punkter klickar du på Skapa | Linje | 2-punktslinje. Välj 2 punkter under konstruktionselement i popupmenyn för att ansluta dem till en linje. Klicka på Skapa och stäng.
  4. Skapa ett midsagittal plan i både Mandible Pre-op och Mandible Post-op genom att klicka på Construct | Plan | Plan i visningsriktningar. Välj 2 punkter på Z-axeln.
  5. Om du vill skapa en vinkel mellan två linjer eller mellan en linje och ett plan klickar du på Skapa | Vinkel | 2-vägsvinkel. Välj sedan linje 1och Linje/plan 2 i popupmenyn. Klicka på Skapa och stäng.
  6. Anslut alla mandible pre-op vinklar till mandible Post-op vinklar genom att välja en mandible Pre-op vinkel i explorer-menyn och klicka sedan på Förstoringsglas | Mätprincip | Länk till verkligt element. Välj motsvarande mandible post-op vinkel och klicka på OK.
  7. Med denna kunskap, bestämma höger och vänster koronal mandibular vinklar mellan linjerna från CS till VC och midsagittal linjen (ML).
    1. Bestäm höger och vänster axial mandibular vinklar mellan linjerna från VC till HC och ML.
    2. Bestäm de sagittal mandibular vinklarna mellan raderna från CP till VC och linjerna från VC till HC.
    3. Beräkna och rapportera avvikelserna i grader (°) mellan postoperativa vinklar och de virtuella planerade vinklarna.

8. Beräkning av XYZ avvikelser och avstånd XYZ av de praktiskt taget planerade tandimplantat

OBS: Använd rätt tandimplantatdiameter och höjd (inklusive täckskruv) under preoperativ planering för korrekt jämförelse.

  1. Klicka på Skapa | Punkt | Peka och skapa en virtuell punkt genom att använda Ctrl + vänsterklick i mitten och toppen av locket skruvar av tandimplantat i Mandible Pre-op filen.
  2. Klicka på Skapa | Punkt | Surface Point och skapa en virtuell punkt med ctrl + vänsterklick i mitten och toppen av locket skruvar av tandimplantat i Mandible Post-op-filen.
  3. Höger musknapp klicka på första tandimplantat i Mandible Pre-op. Klicka på Mätprincip | Länk till verkligt element. Välj samma tandimplantat i Mandible Post-op. Upprepa proceduren för alla tandimplantat.
  4. Välj alla punkter på tandimplantati både Mandible Pre-op och Mandible Post-op-filerna i menyn till vänster explorer. Klicka på förstoringsglaset i verktygsfältet ovan. Ett runt verktygsfält dyker upp på skärmen. Klicka på Kontrollera och välj dXYZ för att visa avståndet XYZ i mm per tandimplantat med hjälp av formeln:

Representative Results

En James Brown klass III mandibular defekt rekonstruerades på vår avdelning med fibula fri flik som en givare webbplats. Direkt styrd tandimplantat placering utfördes med hjälp av en vadbenet skärguide som också ingår tandimplantat guider. Rekonstruktionen utvärderades med den presenterade riktlinjen. Coronal-, axial- och sagittalmandibularvinkelavvikelserna (°) och sex tandimplantat XYZ avstånd (mm) beräknades och rapporterades(figur 4 och figur 5).

Figure 1
Figur 1: Enhetlig orientering av skallens preoperativa STL-modell på XYZ-axeln med Frankfurtplanet projicerat till Z-axeln (röd linje), midsagittalplanet som projiceras till Y-axeln (grön linje) och nasionen projiceras till X-axeln (blå linje). Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 2
Figur 2: En del av den högra sidan av näbbhalvan (utan inblandning av osteosyntesmaterial som orsakar spridning) av den preoperativa nästan planerade STL-modellen läggs ovan på den postoperativa STL-modellen. Därefter används CAS-programvaran för att beräkna det aritmetiska medelvärdet. Avvikelsen på 0,02 mm mellan båda volymerna i det här exemplet ligger inom normen (<0,5 mm) för att gå vidare till nästa steg i utvärderingsriktlinjen. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 3
Figur 3: Överlagring av den postoperativa STL-modellen (grå) på den preoperativa STL-modellen, reviderad till den virtuella planen (blå). Endast båda kondylarprocesser väljs för den iterativa algoritmen för närmast punkt (röd). Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 4
Figur 4: Rekonstruktion av en brun klass III-defekt med hjälp av fibulafri flik som donatorplats. I detta exempel placeras sex praktiskt taget planerade tandimplantat under återuppbyggnaden med hjälp av en 3D-guide. Koronala, axiella och sagittal vinklar beräknas på både preoperative nästan planerad 3D-modell och postoperativa 3D-modellen. Avvikelserna mellan vinklarna i grader (°) visas. CS, condyle överlägsen; CP, condyle posterior; VC, vertikalt hörn; HC, horisontellt hörn; ML, midsagittal linje; FFF, fibulafri flik. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 5
Figur 5: Tandimplantatavvikelser på X-, Y- och Z-axeln och avståndet XYZ (dXYZ) för de sex guidade placerade tandimplantaten. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Discussion

Denna postoperativa utvärderingsriktlinje syftar till att underlätta ökad enhetlighet noggrannhet analys av datorstödda mandibular rekonstruktioner. Fokus ligger på fyra komponenter som bestämmer framgången för mandibular återuppbyggnad: (1) positionen för båda condyles, (2) vinklarna på osteotomi plan, (3) storlek, position och fixering av bentransplantat segment, och (4) positionen för den guidade tandläkare implantat (om de utförs omedelbart och ingår i den virtuella planeringen).

I det första steget i vårt föreslagna protokoll rekommenderar vi MDCT-skanning för både pre- och postoperativ avbildning, eftersom kvaliteten på CT-bilder påverkar volymnoggrannheten hos segmenterade STL-modeller. De största volymavvikelserna finns i STL-modeller segmenterade av cone beam datortomografi (CBCT) scanner DICOM data11. Dessa volymavvikelser påverkar noggrannheten och monteringen av 3D-tryckta mallar och guider, och påverkar därmed även postoperativa noggrannhetsmätningar mellan pre- och postoperativa STL-modeller. Därför rekommenderar vi användning av MDCT-skannrar i både pre- och postoperativ avbildning för mandibular återuppbyggnad med CAS. Segmenttjocklekär den mest påverkande faktorn i STL-volymnoggrannheten och bör ställas in <1,25 mm. En högre skiva tjocklek ger till förlust av detaljer i STL-modeller och påverkar noggrannhet mätningar12,13. En nyligen publicerad systematisk genomgång av noggrannhet i mandibular återuppbyggnad med CAS visade dålig beskrivning i material och metoder delen av CT scanner parametrar som används av författarna5. Enligt vår mening bör CAS-studier alltid ange typ och parametrar för pre- och postoperativa bildmetoder i avsnittet material och metoder. För att undvika långsiktiga förändringar i volymen, formen och positionen för segmenten av bentransplantatet bör den postoperativa MDCT-skanningen utföras inom sex veckor efter rekonstruktion14. Vid adjuvant strålbehandling, använd den första postoperativa MDCT-skanningen före behandlingen för att undvika strålningsrelaterad patologi i det mandibular ben15.

Klassificering av mandibular defekter behövs för att jämföra rekonstruktioner med liknande komplexitet. År 2016 föreslog Brown et al.8 en mandibular defekt klassificering som beskriver fyra klasser, med ett samband mellan klassnummer och komplexiteten i återuppbyggnaden. Anpassningen av pre- och postoperativa STL-modeller i CAS-programvaran för att utvärdera rekonstruktionens noggrannhet medför vissa svårigheter. Verktyget för överlagring flyttar en vald del av en STL-modell (källan) så att den bäst matchar en fast del av en STL-modell (referensen) med hjälp av en iterativ algoritm för närmaste punkt. Överlagring av hela (neo)mandible är dock felaktigt på grund av spridning av återuppbyggnadsplattan/återuppbyggnadsplattan(ar), vilket kommer att leda till förändringar av hela återuppbyggnaden, som inte representerar den postoperativa kliniska positionen förunderkäken 16. Samma problem införs samtidigt som isolerade delar av återuppbyggnaden17. Överlagring av halvan inklusive maxilla och kranium är felaktigt eftersom munnen öppning kommer alltid att vara annorlunda under pre- och postoperativa skanning. Därför, för att utvärdera den postoperativa positionen för (neo) mandible bestämde vi oss för att skapa mandibular vinklar (pionjärer av De Maesschalck et al.18) på både pre-och postoperativa STL modeller separat för att kringgå överbelastning problem. Men för att utvärdera tandimplantat positioner vi nödvändigtvis behövs för att anpassa båda modellerna, med hjälp av överlagring programvara verktyg. För att anpassa pre- och postoperativa STL-modeller med den närmaste inflygningen till den kliniska postoperativa intermaxillary relationen, anser vi att överlagring av endast både kondylar processer är den mest genomförbara, standardiserade och reproducerbara metoden. Även om den postoperativa positionen för båda kondyler kan påverkas av felaktig neomandible återuppbyggnad, kommer intermaxillary relationen rymma till mittlinjen och därmed genomsnitt positionen för båda kondyler runt midsagittal plan19. I vårt protokoll är endast den preoperativa STL-modellen snabbt fast på XYZ-axeln med hjälp av ett plan-line-point verktyg i CAS-programvaran, som representerar ett riktmärke från vilket de postoperativa avvikelserna i tandimplantat kan bestämmas. Den fasta skallen position på XYZ axeln kan leda till små cephalometric skillnader mellan fall. Detta har dock ingen inverkan på tandimplantatmätningarna, eftersom det inte har några konsekvenser för avståndet XYZ i mm mellan tandimplantatpositioner när den postoperativa 3D-modellen läggs ovan på den fasta preoperativa 3D-modellen med endast båda condyles som valts ut för den iterativa algoritmen för närmast punkt.

Som beskrivits ovan, De Maesschalck et al.18 pionjärer en utvärderingsmetod för hårdvävnad noggrannhet mandibular återuppbyggnad med CAS, kringgå behovet av osteotomi plan beslutsamhet och kringgå användningen av en överlagring verktyg. Den allvarligaste nackdelen med denna metod är att den inte angav den metod som används för att bestämma midsagittal planet, som måste standardiseras och reproducerbara. Dessutom ingår inga praktiskt taget planerade tandimplantat och en differentiering mellan komplexiteten i mandibular rekonstruktioner saknas. Vi inkluderade utvärderingen av postoperativa positioner av praktiskt taget planerade tandimplantat i vårt protokoll eftersom antalet författare som tillämpar guidade tandimplantat i framtiden sannolikt kommer att öka. År 2016 föreslog Schepers et al.20 en utmärkt postoperativ utvärderingsmetod för praktiskt taget planerade tandimplantat i mandibular återuppbyggnad med CAS genom att mäta mittpunktsavvikelsen (mm) och vinkelavvikelse (°) per tandimplantat. Den huvudsakliga begränsningen av denna metod är mängden mätningar per implantat som minskar genomförbarheten och resulterar i förlust av översikt över noggrannheten i hela återuppbyggnaden. Vi föreslår en mer förenklad metod genom att bestämma ett rekapitulatoriskt antal per tandimplantat genom att mäta avståndet XYZ (dXYZ i mm). När det gäller tandrehabilitering är positionen för tandimplantatets hals avgörande för framtida proteser. Därför rekommenderar vårt utvärderingsprotokoll att skapa virtuella punkter på halsen på tandimplantaten i de pre- och postoperativa STL-modellerna. För att hålla utvärderingen av tandimplantat möjligt bestämde vi oss för att hoppa över vinkelavvikelsemätningar, eftersom vinkelavvikelser upp till 15° kan korrigeras med vinklade implantatdistanser.

Vår föreslagna riktlinje gäller för alla typer av givare webbplatser och möjliggör olika bengraft fixering möjligheter. Dessutom kommer CT spridning av metall fixering delar i postoperativa imaging inte påverka mätningar av riktlinje5. I den här utvärderingsriktlinjen använde vi Mimics inPrint 3.0 och GOM Inspect Professional 2019. Protokollet beskriver dock programvaruverktyg som finns i alla CAS-programvarupaket. Denna riktlinje syftar till att bidra till en mycket mer standardiserad och enhetlig strategi för att objektivifiera relationer mellan noggrannhet och alla olika metoder under CAS-faserna. Det finns gott om utrymme för ytterligare framsteg i att fastställa acceptabla mandibular vinkel avvikelser per Brown klass, deras förhållande till postoperativa positioner praktiskt taget planerade tandimplantat, och acceptabla tandimplantat avvikelser (dXYZ) för framtida proteser. För närvarande genomför vår avdelning en multicenterstudie för att validera denna riktlinje i en stor kohort, som också tar hänsyn till alla ovannämnda variabler.

Disclosures

Författarna har inget att avslöja.

Acknowledgments

Denna forskning fick inget särskilt bidrag från finansieringsorgan inom offentliga, kommersiella eller icke-vinstdrivande sektorer.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
GOM Inspect Professional 2019 GOM Evaluation software
Mimics inPrint 3.0 Materialise Image-based 3D medical software

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Rodby, K. A., et al. Advances in oncologic head and neck reconstruction: systematic review and future considerations of virtual surgical planning and computer aided design/computer aided modeling. Journal of Plastic, Reconstructive & Aesthetic Surgery. 67, (9), 1171-1185 (2014).
  2. Rengier, F., et al. 3D printing based on imaging data: review of medical applications. International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery. 5, (4), 335-341 (2010).
  3. Marro, A., Bandukwala, T., Mak, W. Three-Dimensional Printing and Medical Imaging: A Review of the Methods and Applications. Current Problems in Diagnostic Radiology. 45, (1), 2-9 (2016).
  4. Mitsouras, D., et al. Medical 3D Printing for the Radiologist. Radiographics. 35, (7), 1965-1988 (2015).
  5. van Baar, G. J. C., Forouzanfar, T., Liberton, N., Winters, H. A. H., Leusink, F. K. J. Accuracy of computer-assisted surgery in mandibular reconstruction: A systematic review. Oral Oncology. 84, 52-60 (2018).
  6. European Union Medical Device Regulation. Regulation (EU) 2017/745 of the European Parliament and of the Council of 5 April 2017 on medical devices, amending Directive 2001/83/EC, Regulation (EC) No 178/2002 and Regulation (EC) No 1223/2009 and repealing Council Directives 90/385/EEC and 93/42/EEC. Official Journal of the European Union. 60, (117), (2017).
  7. van Baar, G. J. C., Liberton, N., Forouzanfar, T., Winters, H. A. H., Leusink, F. K. J. Accuracy of computer-assisted surgery in mandibular reconstruction: A postoperative evaluation guideline. Oral Oncology. 88, 1-8 (2019).
  8. Brown, J. S., Barry, C., Ho, M., Shaw, R. A new classification for mandibular defects after oncological resection. Lancet Oncology. 17, (1), e23-e30 (2016).
  9. Pittayapat, P., et al. Three-dimensional Frankfort horizontal plane for 3D cephalometry: a comparative assessment of conventional versus novel landmarks and horizontal planes. European Journal of Orthodontics. 40, (3), 239-248 (2018).
  10. Green, M. N., Bloom, J. M., Kulbersh, R. A simple and accurate craniofacial midsagittal plane definition. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 152, (3), 355-363 (2017).
  11. van Eijnatten, M. B. F., de Graaf, P., Koivisto, J., Forouzanfar, T., Wolff, J. Influence of ct parameters on stl model accuracy. Rapid Prototyping Journal. 24, (4), 679-685 (2017).
  12. Whyms, B. J., et al. The effect of computed tomographic scanner parameters and 3-dimensional volume rendering techniques on the accuracy of linear, angular, and volumetric measurements of the mandible. Oral Surgery, Oral Medicine, Oral Pathology, and Oral Radiology. 115, (5), 682-691 (2013).
  13. Taft, R. M., Kondor, S., Grant, G. T. Accuracy of rapid prototype models for head and neck reconstruction. Journal of Prosthetic Dentistry. 106, (6), 399-408 (2011).
  14. Disa, J. J., Winters, R. M., Hidalgo, D. A. Long-term evaluation of bone mass in free fibula flap mandible reconstruction. The American Journal of Surgery. 174, (5), 503-506 (1997).
  15. Jereczek-Fossa, B. A., Orecchia, R. Radiotherapy-induced mandibular bone complications. Cancer Treatments Reviews. 28, (1), 65-74 (2002).
  16. Tarsitano, A., et al. Accuracy of CAD/CAM mandibular reconstruction: A three-dimensional, fully virtual outcome evaluation method. Journal of Cranio-Maxillofacial Surgery. 46, (7), 1121-1125 (2018).
  17. Roser, S. M., et al. The accuracy of virtual surgical planning in free fibula mandibular reconstruction: comparison of planned and final results. Journal of Oral and Maxillofacial Surgery. 68, (11), 2824-2832 (2010).
  18. De Maesschalck, T., Courvoisier, D. S., Scolozzi, P. Computer-assisted versus traditional freehand technique in fibular free flap mandibular reconstruction: a morphological comparative study. European Archives of Oto-Rhino-Laryngology. 274, (1), 517-526 (2017).
  19. Hidalgo, D. A., Pusic, A. L. Free-flap mandibular reconstruction: a 10-year follow-up study. Plastic and Reconstructive Surgery. 110, (2), 438-451 (2002).
  20. Schepers, R. H., et al. Accuracy of secondary maxillofacial reconstruction with prefabricated fibula grafts using 3D planning and guided reconstruction. Journal of Cranio-Maxillofacial Surgery. 44, (4), 392-399 (2016).
En postoperativ utvärderingsriktlinje för datorstödd återuppbyggnad av mandible
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

van Baar, G. J. C., Liberton, N. P. T. J., Winters, H. A. H., Leeuwrik, L., Forouzanfar, T., Leusink, F. K. J. A Postoperative Evaluation Guideline for Computer-Assisted Reconstruction of the Mandible. J. Vis. Exp. (155), e60363, doi:10.3791/60363 (2020).More

van Baar, G. J. C., Liberton, N. P. T. J., Winters, H. A. H., Leeuwrik, L., Forouzanfar, T., Leusink, F. K. J. A Postoperative Evaluation Guideline for Computer-Assisted Reconstruction of the Mandible. J. Vis. Exp. (155), e60363, doi:10.3791/60363 (2020).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter