Her foreslår vi en praktisk, gennemførlig og reproducerbar evalueringsretningslinje for computerstøttet rekonstruktion af underkæben for at skabe ensartethed mellem undersøgelser vedrørende postoperativ nøjagtighedsevaluering. Denne protokol fortsætter og angiver en tidligere offentliggørelse af denne evalueringsretningslinje.
Gyldige sammenligninger af postoperative nøjagtighedsresultater i computerstøttet rekonstruktion af underkæben er vanskelige på grund af heterogenitet i billeddannelsesmetoder, klassificering af mandibulære defekter og evalueringsmetoder mellem undersøgelser. Denne retningslinje anvender en trinvis tilgang, der styrer processen med billeddannelse, klassificering af mandibulære defekter og volumenvurdering af tredimensionale (3D) modeller, hvorefter der kan udføres en legitimeret kvantitativ nøjagtighedsevalueringsmetode mellem den postoperative kliniske situation og den præoperative virtuelle plan. De condyles og de lodrette og vandrette hjørner af underkæben bruges som knoklede landemærker til at definere virtuelle linjer i computer-assisteret kirurgi (CAS) software. Mellem disse linjer beregnes aksial, koronale og begge sagittale mandibulære vinkler på både præ- og postoperative 3D-modeller af (neo)underkæben, og derefter beregnes afvigelserne. Ved at overlejre den postoperative 3D-model til den præoperative næsten planlagte 3D-model, som er fastgjort til XYZ-aksen, kan afvigelsen mellem præ- og postoperative næsten planlagte tandimplantatpositioner beregnes. Denne protokol fortsætter og angiver en tidligere offentliggørelse af denne evalueringsretningslinje.
Computer-assisteret kirurgi (CAS) i rekonstruktionskirurgi indebærer fire på hinanden følgende faser: en virtuel planlægning fase, en tre-dimensionel (3D) modellering fase, en kirurgisk fase, og en postoperativ evaluering fase1. Planlægningsfasen starter med opnåelse af en kraniofacial computertomografi (CT) scanning, og en donor site CT eller CT angiografi (CTA) scanning. Forskellige vævstyper svarer til en mængde røntgendæmpning, hvilket fører til scanning af voxels med en specifik grå værdi, der er varieret i henhold til Hounsfield-enheder (HU) (menneskeknogle [+1000 HU], vand [0 HU] og luft [-1000 HU]). Disse billeder gemmes i DICOM-filformat (Digital Imaging and Communications in Medicine). Ved at vælge de interesseregioner i segmenteringssoftware kan der genereres 3D-modeller2. Den mest populære og gennemførlige segmenteringsteknik er tærskel: voxels over en valgt HU-tærskelværdi er omgivet af roi. Disse voxels omdannes efterfølgende til 3D-modeller i STL-filformatet (Standard Tessellation Language)3og uploades til CAS-software for at planlægge osteotomierne og designe 3D-enheder4. Under modelleringsfasen er de designede enheder 3D-printet og steriliseret efterfulgt af den kirurgiske fase. Den afsluttende evaluering består af en postoperativ CT-scanning af patientens kranium, efterfulgt af en nøjagtighedsanalyse, der sammenligner det postoperative resultat med den præoperative virtuelle plan.
Vores nyligt offentliggjorte systematiske gennemgang af nøjagtigheden af computer-assisteret mandibulære rekonstruktioner viste heterogenitet i erhvervelse af billeder, klassificering af mandibulære defekter, og evaluering metoder. Denne heterogenitet begrænser gyldige sammenligninger af resultater med nøjagtighed en postoperativ fast væv mellem undersøgelser5. Standardisering af CAS-faser i processen med mandibulær rekonstruktion er vigtig på grund af den nye forordning om medicinsk udstyr fra Den Europæiske Union (MDR), som kræver Conformité Européenne (CE) certificering for alle de forskellige CAS-processer, og som vil være operationel fra foråret 20206. Her præsenterer vi en praktisk, gennemførlig og reproducerbar evalueringsretningslinje for computerstøttede rekonstruktioner af underkæben for at skabe ensartethed mellem undersøgelser vedrørende postoperativ nøjagtighedsevaluering. Denne protokol fortsætter og specificerer en tidligere offentliggørelse af denne evalueringsretningslinje7, som i øjeblikket testes i en stor multicenter kohorte undersøgelse, hvor alle forskellige typer af mandibulære rekonstruktioner vil blive analyseret for deres nøjagtighed med henblik på at opdage tolerable resultatintervaller vedrørende funktionalitet.
Denne postoperative evalueringsretningslinje har til formål at fremme øget ensartethed i nøjagtighedsanalysen af computerassisterede mandibulære rekonstruktioner. Der fokuseres på fire komponenter, der bestemmer, hvor vellykket mandibulær rekonstruktion: (1) placeringen af begge kondyler, (2) vinklerne på osteotomiflyene, 3) størrelsen, positionen og fikseringen af knogletransplantatsegmenterne og (4) placeringen af den guidede tand implantater (hvis de udføres øjeblikkeligt og indgå i den virtuelle planlægning).
I det første trin i vores foreslåede protokol anbefaler vi MDCT-scanning for både præ- og postoperativ billedbehandling, fordi kvaliteten af CT-billeder påvirker lydstyrken for segmenterede STL-modeller. De største volumenafvigelser findes i STL-modeller segmenteret ud af keglestrålecomputertomografi (CBCT) scanner DICOM data11. Disse volumenafvigelser påvirker nøjagtigheden og monteringen af 3D-printede skabeloner og hjælpelinjer og påvirker dermed også postoperative nøjagtighedsmålinger mellem præ- og postoperative STL-modeller. Derfor anbefaler vi brug af MDCT-scannere i både præ- og postoperativ billeddannelse til mandibulær rekonstruktion ved hjælp af CAS. Skivetykkelse er den mest påvirkende faktor i STL volumen nøjagtighed og bør indstilles <1.25 mm. En højere skivetykkelse giver efter for tab af detaljer i STL-modellerne og påvirker nøjagtighedsmålingerne12,13. En nyligt offentliggjort systematisk gennemgang af nøjagtigheden i mandibulær rekonstruktion ved hjælp af CAS viste dårlig beskrivelse i materialer og metoder del af CT scanner parametre, der anvendes af forfatterne5. Efter vores mening bør CAS-undersøgelser altid angive typen og parametrene for præ- og postoperative billeddannelsesmetoder i afsnittet materialer og metoder. For at undgå langsigtede ændringer i volumen, form og placering af segmenterne af knogletransplantatet skal den postoperative MDCT-scanning udføres inden for seks uger efter rekonstruktion14. I tilfælde af adjuverende strålebehandling skal du bruge den første postoperative MDCT-scanning før behandlingen for at undgå strålingsrelateret patologi i mandibulær knogle15.
Klassificering af mandibulære defekter er nødvendig for at sammenligne rekonstruktioner med lignende kompleksitet. I 2016 foreslog Brown et al.8 en klassificering af mandibulær defekt, der beskriver fire klasser, med et forhold mellem klassenummeret og rekonstruktionens kompleksitet. Tilpasningen af præ- og postoperative STL-modeller i CAS-softwaren for at vurdere rekonstruktionens nøjagtighed giver visse vanskeligheder. Værktøjet til overlejring af software flytter en valgt del af en STL-model (kilden) til bedst at matche en fast del af en STL-model (referencen) ved hjælp af en iterativ nærmeste punktalgoritme. Overlejring af hele (neo)mandible er imidlertid unøjagtig på grund af spredningen af rekonstruktionspladen(-erne), hvilket vil føre til ændringer af hele rekonstruktionen, som ikke repræsenterer den postoperative kliniske position af underkæben16. Det samme problem indføres, samtidig med at isolerede dele af genopbygningen overlejres17. Overlejring af underkæben, herunder maxilla og kraniet er unøjagtige, fordi munden åbning vil altid være anderledes under præ- og postoperativ scanning. Derfor besluttede vi for at evaluere den postoperative position af (neo)mandible at skabe mandibulære vinkler (som de Maesschalck et al.18) for at kunne vurdere de postoperative position (neo)mandible for at omgå overlejringsproblemerne. Men for at evaluere tandimplantatet positioner, vi nødvendigvis behov for at tilpasse begge modeller, ved hjælp af overlejring software værktøj. For at tilpasse præ- og postoperative STL-modeller med den nærmeste tilgang til den kliniske postoperative intermaxillary relation, mener vi, at overlejring af kun begge condylar processer er den mest gennemførlige, standardiserede og reproducerbare metode. Selv om den postoperative position af begge condyles kan blive påvirket af unøjagtige neomandible rekonstruktion, intermaxillary forholdet vil imødekomme midterlinjen og dermed gennemsnit placeringen af begge condyles omkring midten sagittal plan19. I vores protokol er det kun den præoperative STL-model, der hurtigt fastgøres til XYZ-aksen ved hjælp af et planlinjepunktværktøj i CAS-softwaren, der repræsenterer et benchmark, hvorfra de postoperative afvigelser fra tandimplantaterne kan bestemmes. Den faste kranieposition på XYZ-aksen kan føre til små blæksprutteforskelle mellem tilfældene. Dette har dog ingen indflydelse på tandimplantatmålingerne, da det ikke har nogen konsekvenser for afstanden XYZ i mm mellem tandimplantatpositioner, når den postoperative 3D-model er overlejret på den faste præoperative 3D-model med kun begge condyles valgt til den iterative nærmeste punktalgoritme.
Som beskrevet ovenfor, De Maesschalck et al.18 banebrydende en evalueringsmetode for hårdt væv nøjagtighed mandibulære rekonstruktion ved hjælp af CAS, uden om behovet for osteotomi plan bestemmelse og omgå brugen af en overlejring værktøj. Den alvorligste ulempe ved denne metode er, at den ikke specificerede den metode, der blev anvendt til at bestemme midtsagittalplanet, som skal standardiseres og reproduceres. Der er heller ikke medtaget nogen næsten planlagte tandimplantater, og der mangler en differentiering mellem kompleksiteten af mandibulære rekonstruktioner. Vi medtog evalueringen af postoperative positioner af næsten planlagte tandimplantater i vores protokol, fordi antallet af forfattere, der anvender guidede tandimplantater i fremtiden sandsynligvis vil stige. I 2016 foreslog Schepers et al.20 en fremragende postoperativ evalueringsmetode for næsten planlagte tandimplantater i mandibulær rekonstruktion ved hjælp af CAS ved at måle midtpunktafvigelsen (mm) og vinkelafvigelse (°) pr. tandimplantat. Den vigtigste begrænsning af denne metode er mængden af målinger pr implantat, som mindsker gennemførligheden og resulterer i tab af overblik over nøjagtigheden af hele rekonstruktionen. Vi foreslår en mere forenklet metode ved at bestemme et resumé nummer pr tandimplantat ved at måle afstanden XYZ (dXYZ i mm). Med hensyn til tandrehabilitering er tandimplantatets halss position afgørende for fremtidige proteser. Derfor anbefaler vores evalueringsprotokol at skabe virtuelle punkter på tandimplantaternes hals i de præ- og postoperative STL-modeller. For at gøre det muligt at evaluere tandimplantaterne besluttede vi at springe vinkelafvigelsesmålinger over, fordi vinkelafvigelser på op til 15° kan korrigeres med vinklede implantatabuteringer.
Vores foreslåede retningslinje gælder for alle typer donorwebsteder og giver mulighed for forskellige muligheder for fiksering af knogletransplantatering. Også CT spredning af metal fiksering dele i postoperative billeddannelse vil ikke påvirke målinger af retningslinjen5. I denne evalueringsretningslinje brugte vi Mimics inPrint 3.0 og GOM Inspect Professional 2019. Protokollen beskriver dog softwareværktøjer, der er tilgængelige i alle CAS-softwarepakker. Denne retningslinje har til formål at bidrage til en langt mere standardiseret og ensartet tilgang til at objektivere forholdet mellem nøjagtighed og alle forskellige tilgange i CAS-faserne. Der er rigeligplads til yderligere fremskridt i fastsættelsen af acceptable mandibulære vinkel afvigelser per Brown klasse, deres forhold til de postoperative positioner af næsten planlagte tandimplantater, og acceptable tandimplantat afvigelser (dXYZ) for fremtidige proteser. I øjeblikket er vores afdeling gennemfører en multicenter undersøgelse for at validere denne retningslinje i en stor kohorte, som også tager alle de ovennævnte variabler i betragtning.
The authors have nothing to disclose.
Denne forskning modtog ikke noget specifikt tilskud fra finansieringsorganer i den offentlige, kommercielle eller almennyttige sektor.
GOM Inspect Professional 2019 | GOM | Evaluation software | |
Mimics inPrint 3.0 | Materialise | Image-based 3D medical software |