Summary
Her foreslår vi en praktisk, gjennomførbar og reproduserbar evalueringsretningfor dataassistert rekonstruksjon av mandible for å skape ensartethet mellom studier om postoperativ nøyaktighetsevaluering. Denne protokollen fortsetter og angir en tidligere publisering av denne evalueringslinjen.
Abstract
Gyldige sammenligninger av postoperativ nøyaktighet resulterer i dataassistert rekonstruksjon av mandible er vanskelig på grunn av heterogenitet i bildemodaliteter, mandibulær defektklassifisering og evalueringsmetoder mellom studier. Denne retningslinjen bruker en trinnvis tilnærming som styrer prosessen med bildebehandling, klassifisering av mandibulære defekter og volumvurdering av tredimensjonale (3D) modeller, hvoretter en legitimert kvantitativ nøyaktighetsevalueringsmetode kan utføres mellom den postoperative kliniske situasjonen og den preoperative virtuelle planen. Condyles og de vertikale og horisontale hjørnene av mandible brukes som benete landemerker for å definere virtuelle linjer i dataassistert kirurgi (CAS) programvare. Mellom disse linjene beregnes aksial, koronar og begge sagittalmandibulære vinkler på både pre- og postoperative 3D-modeller av (neo)mandible og deretter avvikene beregnes. Ved å overpålegge den postoperative 3D-modellen til den forhåndsoperative praktisk talt planlagte 3D-modellen, som er festet til XYZ-aksen, kan avviket mellom pre- og postoperative praktisk talt planlagte tannimplantatstillinger beregnes. Denne protokollen fortsetter og angir en tidligere publisering av denne evalueringslinjen.
Introduction
Dataassistert kirurgi (CAS) i rekonstruktiv kirurgi innebærer fire påfølgende faser: en virtuell planleggingsfase, en tredimensjonal (3D) modelleringsfase, en kirurgisk fase og en postoperativ evalueringsfase1. Planleggingsfasen starter med innhenting av en kraniofacial beregningstomografi (CT) skanning, og en donorsted CT eller CT angiografi (CTA) skanning. Ulike vevstyper tilsvarer en mengde røntgendempering, noe som fører til skanning av voxels med en bestemt grå verdi som er variert i henhold til Hounsfield-enheter (HU) (humant bein [+1000 HU], vann [0 HU], og luft [-1000 HU]). Disse bildene lagres i Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM) filformat. Ved å velge interesseområdene (ROIer) i segmenteringsprogramvare, kan 3D-modeller genereres2. Den mest populære og gjennomførbare segmenteringsteknikken er sterskler: voxels over en valgt HU terskelverdi er omsluttet i avkastningen. Disse voxels blir senere konvertert til 3D-modeller i Standard Tessellation Language (STL) filformat3,og lastet opp til CAS-programvare for å planlegge osteotomies og å designe 3D-enheter4. Under modelleringsfasen er de utformede enhetene 3D-utskrevet og sterilisert, etterfulgt av den kirurgiske fasen. Den endelige evalueringsfasen består av en postoperativ CT-skanning av pasientens hodeskalle, etterfulgt av en nøyaktighetsanalyse som sammenligner det postoperative resultatet med den preoperative virtuelle planen.
Vår nylig publiserte systematiske oversikt over nøyaktigheten av dataassisterte mandibulære rekonstruksjoner viste heterogenitet i bildeoppkjøp, klassifisering av mandibulære defekter og evalueringsmetoder. Denne heterogeniteten begrenser gyldige sammenligninger av postoperative resultater for hard vevsnøyaktighet mellom studiene5. Standardisering av CAS-faser i prosessen med mandibulær rekonstruksjon er viktig på grunn av den nye EU medisinsk utstyrsregulering (MDR), som krever Conformité Européenne (CE) sertifisering for alle forskjellige CAS-prosesser, og som vil være i drift fra våren 20206. Her presenterer vi en praktisk, gjennomførbar og reproduserbar evalueringsretningfor dataassisterte rekonstruksjoner av mandible for å skape ensartethet mellom studier om postoperativ nøyaktighetsevaluering. Denne protokollen fortsetter og spesifiserer en tidligere publisering av denne evalueringen retningslinje7, som for tiden blir testet i en stor multicenter kohort studie der alle forskjellige typer mandibulære rekonstruksjoner vil bli analysert for deres nøyaktighet som tar sikte på å oppdage utholdelige utfallsområder om funksjonalitet.
Protocol
Medical Ethics Review Committee of VU University Medical Center (registrert hos US Office for Human Research Protections [OHRP] som IRB00002991) bekreftet at Medical Research Involving Human Subjects Act (WMO) ikke gjelder for denne studien. FWA-nummeret tildelt VU University Medical Center er FWA00017598.
MERK: Valider alle trinnene i denne protokollen uavhengig av to forskjellige observatører.
1. Bildebehandling av skallen og donornettstedet
- Utfør både pre- og postoperativ skanning med en multidetektor CT (MDCT), ved hjelp av samme maskin- og skannerinnstillinger, med parameterskivetykkelsen (ST) sett <1,25 mm. Utfør den postoperative MDCT-skanningen innen seks uker etter rekonstruksjon.
MERK: Ved adjuvant strålebehandling, bruk den første postoperative MDCT-skanningen før behandlingen.
2. Klassifisering av mandibulær defekt
- Klassifisere mandibulær defekt i henhold til klassifiseringav Brown et al.8.
3. Segmentering av DICOM-bildene av den postoperative CT-skanningen
- Åpne den bildebaserte 3D-medisinske programvaren (f.eks. etterligner inPrint 3.0). Klikk Fil og Ny fra Disk, så åpnes et mappevindu. Velg mappen som inneholder DICOM-bildene av den postoperative CT-skanningen som skal importeres (velg hele mappen), velg riktig studie i listen, og klikk Konverter. Et vindu vil dukke opp for vurdering av orienteringen av skallen.
- Endre retningen ved å klikke på retningstegnene. klikk OK for å validere.
- Utfør arbeidsflyten for 5-trinns segmentering.
- Hvis du vil opprette avkastning, klikker du terskelverktøyet. Opprett avkastningen ved å definere en terskel som inneholder alle voxels av mandibulær bein innenfor et bestemt intervall av grå verdier, som er proporsjonal med tettheten av benete vev. Juster Hounsfield-serien manuelt ved å flytte de to glidebryterne til venstre og høyre. Klikk den grønne knappen for å validere segmenteringen.
MERK: Terskelverktøyet gjør det mulig for brukeren å velge beinet innenfor en rekke tettheter, uttrykt i Hounsfield Units. Etter dette trinnet vises en ny avkastning i ROI-fanen, og programvaren hopper til det andre trinnet i arbeidsflyten. - Hvis du vil redigere avkastningen, velger du det isolerte verktøyet. klikk på mandible i 3D-visningsporten, som automatisk isoleres fra kraniet og blir grønn. Velg alternativet Opprett resultat i ny avkastning. Klikk på den grønne knappen for å validere isolasjonen, og deretter forsvinner alle de ikke-tilkoblede strukturene. Gi nytt navn til avkastningen ("Mandible Post-op").
MERK: Du kan eventuelt bruke Lasso-verktøyet til å fjerne spredning ved å redigere avkastningen direkte på bildene eller i 3D-visningsporten. Når CT-skanningen er av dårlig kvalitet, kan kondylene kobles til skallen. I så fall klikker du på Del-verktøyet, som ber brukeren om å definere en forgrunn og en bakgrunn. Velg Forgrunn og velg den mandible grundig ei axial eller koronar coupes. Velg Bakgrunn og velg maxilla og cranium grundig aksial eller koronar coupes. Regionen som tilsvarer forgrunnen vil bli oppbevart i avkastningen, og regionen som tilsvarer bakgrunnen, slettes. Klikk på den grønne knappen for å validere. - Når ROI er ferdig og klar til å bli konvertert til en 3D-modell, klikker du Legg til del-knappen på arbeidsflytverktøylinjen. Klikk på solid del-verktøyet. Velg den solide delen Mandible Post-op, og velg Av i alternativene for utjevning. Klikk på den grønne knappen for å validere.
- Når delene er konstruert, går programvaren automatisk til det fjerde trinnet i arbeidsflyten: rediger del. Med konturene av de opprettede delene som vises på bildene, vurder nøyaktigheten av delene. Hopp over det jevne verktøyet.
- I det siste trinnet i arbeidsflyten (klargjør utskrift) velger du delen Mandible Post-op i eksportmenyen, velger utdatakatalogen, velger 100-skalaen og klikker den grønne knappen for å validere.
MERK: Delen "Mandible Post-op" eksporteres nå som en . STL-fil.
- Hvis du vil opprette avkastning, klikker du terskelverktøyet. Opprett avkastningen ved å definere en terskel som inneholder alle voxels av mandibulær bein innenfor et bestemt intervall av grå verdier, som er proporsjonal med tettheten av benete vev. Juster Hounsfield-serien manuelt ved å flytte de to glidebryterne til venstre og høyre. Klikk den grønne knappen for å validere segmenteringen.
4. XYZ akse retning
MERK: Den preoperative STL-modellen inkluderer kraniet, (neo)mandible, og de nesten planlagte tannimplantatene (hvis planlagt). Vær oppmerksom på at evalueringen fungerer enklere med separerte STL-filer i kraniet og skallen, men fortsatt i fast posisjon til hverandre. Når den preoperative STL-modellen av kraniet og mandible slås sammen, bruker du 3D-medisinsk programvare (etter trinnene som er beskrevet ovenfor) til å dele mandible fra kraniet.
- Åpne evalueringsprogramvaren (Materialtabell). Dra den forhåndsoperative STL-filen (inkludert virtuell plan) i popup-skjermen.
- Bestem Frankfurt flyet, midsagittal flyet, og nasion for ensartet orientering av den preoperative STL modell av skallen på XYZ aksen.
- Klikk på Konstruer | Fly | 3-punkts plan og opprette et virtuelt punkt ved hjelp av Ctrl + venstre klikk både den interne akustiske foramina og venstre infraorbital margin (Frankfurt fly)9. Klikk Opprett og lukk etter at du har pekt på STL-modellen.
- Klikk på Konstruer | Linje | 2-punkts linje og opprette et virtuelt punkt ved hjelp av Ctrl + venstre klikk nasion og basjon (midsagittal plan)10.
- Klikk på Konstruer | Punkt | Pek og opprett et virtuelt punkt ved hjelp av Ctrl + venstre klikk nasion.
- Klikk på Operasjoner | Hovedjustering | Plane-Line-Point. Kombiner den faktiske parameteren "Plan 1" med den nominelle parameteren "Plane Z", den faktiske parameteren "Linje 1" med den nominelle parameteren "Linje Y", og den faktiske parameteren "Punkt 1" med den nominelle parameteren "Global koordinatsystem".
MERK: De preoperative STL-modellene til kraniet og (neo)mandible er nå festet til XYZ-aksen (figur 1).
5. Volumvurdering av pre- og postoperative STL-modeller
MERK: Undersøk pre- og postoperative STL-modeller om volumlikhet for å utelukke volumunøyaktigheter mellom de to modellene så mye som mulig, siden de kan påvirke nøyaktighetsmålinger.
- Velg STL-filen for bare den forhåndsoperative (neo)mandible under Faktiske elementer, der alle "Masker" vises. Klikk på Operasjoner | Cad | Faktisk nett til CAD. Velg Nye CAD-data i poppet opp-menyen, gi nytt navn til filen (f.eks. "Mandible Pre-op") og klikk OK.
MERK: Den preoperative STL-modellen er nå synlig under nominelle elementer | CAD i menyen for venstre utforsker. - Dra den postoperative STL-modellen til programvaren (opprettet under avsnitt 3 i protokollen). Gi nytt navn til filen (f.eks. "Mandible Post-op"). Velg STL-filen under Faktiske elementer i menyen til venstre utforsker der alle "Masker" vises. Klikk på Operasjoner | Justering | Transformasjon av enkeltelement | 3-punkts justering.
- I poppet opp menyen, kombinere 3 "Nominelle punkter" på "Mandible Pre-op" (f.eks condyle overlegen, horisontal, og vertikal hjørne av mandible) med 3 lignende "Faktiske punkter" på "Mandible Post-op" av ctrl + venstre klikke. Valider med Bruk og lukk.
MERK: STL-modellene vil bli omtrent lagt på hverandre basert på disse 3 landemerkene. Dette vil øke hastigheten på beregningene av programvaren i løpet av de neste trinnene. - Fjern merket for Mandible Pre-op, og velg den Mandible Post-op i menyen til venstre utforsker. Klikk på Velg/fjern merket for Surface-verktøyet på den nederste verktøylinjen. Velg en overflate på resten av mandible på både side- og medialsidene (ikke i kontakt med osteosyntesematerialet).
- Klikk på Operasjoner | Justering | Hovedjustering | Lokal Best Fit. Velg Alle CAD-grupper som det målrettede elementet i popperoppmenyen. Ta en maksimal avstand på 10,000 mm. Valider med Påfør og Lukk.
MERK: Den valgte delen av den restmandible av "Mandible Post-op" vil bli nøyaktig lagt på den samme delen av "Mandible Pre-op". Nå er begge modellene klare for STL-volumvurderingen. - Klikk på Velg/fjern merket for Surface-verktøyet på den nederste verktøylinjen. Velg en overflate på bare sidesiden innenfor overflaten av forrige trinn. Klikk på Inspeksjon | CAD Sammenligning | Overflatesammenligning på faktisk. Bruk en maksimal avstand på 10,00 mm i poppet opp-menyen og valider med OK.
- Slå av vekslesynligheten til den mandible post-op. Bruk verktøyet Velg oppdatering, og klikk på den valgte overflaten. Klikk på forstørrelsesglasset på verktøylinjen ovenfor. En rund verktøylinje dukker opp på skjermen. Klikk på Sjekk | Avviksetikett Aritmetisk gjennomsnitt og aritmetiske middel i mm vil bli vist (figur 2).
- Ved et aritmetisk gjennomsnitt <0,5 mm, fortsett til avsnitt 6 i denne protokollen. Ved et aritmetisk gjennomsnitt >0,5 mm gjentar du segmenteringen av den postoperative CT-skanningen (DICOM-filen) i 3D-medisinsk programvare ved å justere terskelverdiene. Gjenta segmenteringen og superplasseringen til et aritmetisk gjennomsnitt <0,5 mm oppnås.
MERK: De to STL-volumene er nå klare for gyldige nøyaktighetssammenligninger.
6. Overplassering av kondylære prosesser
- Fjern merket for Mandible Pre-op, og velg den Mandible Post-op i menyen til venstre utforsker. Klikk på Velg/fjern merket for Surface-verktøyet på den nederste verktøylinjen. Velg hele overflatene av begge kondyles ved å tegne fly (lateral og medial side) fra det mest caudal punkt av incisura mandibulae (mandibular hakk) vinkelrett på bakre kanten av grensen mellom condyle og det vertikale hjørnet.
- Klikk på Operasjoner | Justering | Hovedjustering | Lokal Best Fit. Velg Alle CAD-grupper som det målrettede elementet i popperoppmenyen. Ta en maksimal avstand på 10,000 mm. Valider med Påfør og Lukk.
MERK: De valgte kondylene til "Mandible Post-op" vil bli nøyaktig lagt på condyles av "Mandible Pre-op" (Figur 3).
7. Beregning av koronale, aksiale og sagittal mandibulære vinkler
MERK: Identifisering av benete landemerker utføres separat på "Mandible Pre-op" og "Mandible Post-op" STL-modeller. Fjern merket for Mandible Post-op mens du identifiserer benete landemerker i "Mandible Pre-op", og omvendt.
- Velg den Mandible Pre-op i menyen til venstre utforsker. Klikk på Konstruer | Punkt | Surface Point for å bestemme virtuelle punkter på kondyle superior (CS), condyle posterior (CP), vertikalt hjørne (VC) og horisontalt hjørne (HC) i henhold til klassifiseringen av Brown et al.8.
- Velg den Mandible Post-op i menyen til venstre utforsker. Klikk på Konstruer | Punkt | Projeksjonpunkt for å bestemme virtuelle punkter på CS, CP, VC og HC i henhold til klassifiseringen av Brown et al.8.
MERK: For Brown-klasse Ic-, IIc- eller IVc-defekter bestemmer du virtuelle punkter på den mest overlegne og bakre delen av det vertikale segmentet av beintransplantat eller titan/protesekondyle. Hvis mandibulær reseksjon inkluderer ett eller flere hjørner, velg det mest underlegne punktet i osteotomiplanet mellom de to segmentene av beintransplantat. Når mandibular reseksjon inkluderer bare halvparten av et horisontalt eller vertikalt hjørne (rest mandible ved siden av et segment av bein graft), bestemme et virtuelt punkt på segmentet av bein graft på den mest dårligere delen av osteotomiplanet. I tilfelle av en Brown klasse jeg mandibulær defekt, bestemme et virtuelt punkt på den mest fremre og dårligere del av horisontalsegmentet av bein graft og vurdere dette virtuelle punktet som horisontalt hjørne. Ved (ekstra) osteotomier utenfor det anatomiske vertikale eller horisontale hjørnet, bestem osteotomien nærmest disse hjørnene som vertikalt eller horisontalt hjørne. - Hvis du vil opprette en linje mellom 2 virtuelle punkter, klikker du Påfør | Linje | 2-punkts linje. Velg 2 punkter under konstruksjonselementer i poppet opp-menyen for å koble dem til en linje. Klikk Opprett og lukk.
- Lag et midsagittal fly i både Mandible Pre-op og Mandible Post-op ved å klikke Konstruer | Fly | Flyet i visningsanvisninger. Velg 2 punkter på Z-aksen.
- Hvis du vil opprette en vinkel mellom 2 linjer eller mellom en linje og et plan, klikker du Påfør | Vinkel | 2-veis vinkel. Deretter velger du Linje 1og Linje/plan 2 i popperoppmenyen. Klikk Opprett og lukk.
- Koble alle mandible pre-op vinkler til mandible post-op vinkler ved å velge en mandible Pre-op vinkel i explorer-menyen, og klikk deretter Forstørrelsesglass | Måleprinsipp | Kobling til faktisk element. Velg den tilsvarende mandible post-op vinkelen, og klikk OK.
- Med denne kunnskapen bestemmer du høyre og venstre koronar mandibulære vinkler mellom linjene fra CS til VC og midsagittallinjen (ML).
- Bestem høyre og venstre aksial mandibulære vinkler mellom linjene fra VC til HC og ML.
- Bestem de sagittale mandibulære vinklene mellom linjene fra CP til VC og linjene fra VC til HC.
- Beregn og rapporter avvikene i grader (°) mellom de postoperative vinklene og de virtuelle planlagte vinklene.
8. Beregning av XYZ avvik og avstand XYZ av de nesten planlagte tannimplantater
MERK: Bruk riktig tannimplantatdiameter og høyde (inkludert dekselskrue) under den forhåndsoperative planleggingen for korrekt sammenligning.
- Klikk på Konstruer | Punkt | Pek og opprett et virtuelt punkt ved hjelp av Ctrl + venstre klikk i midten og toppen av dekselet skruer av tannimplantater i Mandible Pre-op fil.
- Klikk på Konstruer | Punkt | Surface Point og opprett et virtuelt punkt ved hjelp av Ctrl + venstre klikk i midten og toppen av dekkskruene på tannimplantatene i Mandible Post-op-filen.
- Høyre museknapp klikk på første tannimplantat i Mandible Pre-op. Klikk på Måleprinsipp | Kobling til faktisk element. Velg det samme tannimplantatet i mandible post-op. Gjenta denne prosedyren for alle tannimplantater.
- Velg alle punktene på tannimplantatene i både Mandible Pre-op og Mandible Post-op-filene i menyen til venstre. Klikk på forstørrelsesglasset på verktøylinjen ovenfor. En rund verktøylinje dukker opp på skjermen. Klikk kontroller og velg dXYZ for å vise avstanden XYZ i mm per tannimplantat ved hjelp av formelen:
Representative Results
En James Brown klasse III mandibulær defekt ble rekonstruert på vår avdeling med fibula fri klaff som donor sted. Direkte veiledet tannimplantatplassering ble utført ved bruk av en fibula skjæreguide som også inkluderte tannimplantatguider. Rekonstruksjonen ble evaluert med den presenterte retningslinjen. Koronal-, aksial- og sagittalmandibulære vinkelavvik (°) og seks pasienter xyz-avstander (mm) ble beregnet og rapportert(figur 4 og figur 5).
Figur 1: Uniform orientering av den preoperative STL-modellen av skallen på XYZ-aksen med Frankfurt-flyet projisert til Z-aksen (rød linje), midsagittalflyet projisert til Y-aksen (grønn linje), og nasionen projisert til X-aksen (blå linje). Vennligst klikk her for å vise en større versjon av dette tallet.
Figur 2: En del av høyre side av mandible (uten involvering av osteosyntesemateriale som forårsaker spredning) av den preoperative nesten planlagte STL-modellen legges over den postoperative STL-modellen. Deretter brukes CAS-programvaren til å beregne aritmetisk gjennomsnitt. 0,02 mm avviket mellom begge volumene i dette eksemplet faller innenfor normen (<0,5 mm) for å gå videre til neste trinn i evalueringsretningslinjen. Vennligst klikk her for å vise en større versjon av dette tallet.
Figur 3: Overplassering av den postoperative STL-modellen (grå) på den forhåndsoperative STL-modellen, revidert til den virtuelle planen (blå). Bare begge kondylære prosesser er valgt for iterativ nærmest punktalgoritmen (rød). Vennligst klikk her for å vise en større versjon av dette tallet.
Figur 4: Rekonstruksjon av en Brown klasse III-defekt ved hjelp av fibulafri klaff som donorsted. I dette eksemplet er seks nesten planlagte tannimplantater primære plassert under rekonstruksjonen ved hjelp av en 3D-guide. Koronale, aksiale og sagittale vinkler beregnes på både den preoperative nesten planlagte 3D-modellen og den postoperative 3D-modellen. Avvikene mellom kuldekulene i grader (°) vises. Cs, condyle overlegen; CP, condyle bakre; VC, vertikalt hjørne; HC, horisontalt hjørne; ML, midsagittal linje; FFF, fibula fri klaff. Vennligst klikk her for å vise en større versjon av dette tallet.
Figur 5: Avvik av tannimplantatpå X-, Y- og Z-aksen og avstanden XYZ (dXYZ) av de seks guidede plasserte tannimplantatene. Vennligst klikk her for å vise en større versjon av dette tallet.
Discussion
Denne postoperative evalueringslinjen tar sikte på å legge til rette for økt ensartethet av nøyaktighetsanalyse av dataassisterte mandibulære rekonstruksjoner. Fokuset er på fire komponenter som bestemmer suksessen til mandibulær rekonstruksjon: (1) posisjonen til begge condyles, (2) vinklene til osteotomiflyene, (3) størrelsen, posisjonen og fikseringen av bentransplantatsegmentene, og (4) posisjonen til de guidede tannbehandlingene implantater (hvis umiddelbar ten utført og inkludert i den virtuelle planleggingen).
I det første trinnet i vår foreslåtte protokoll anbefaler vi MDCT-skanning for både pre- og postoperativ bildebehandling, fordi kvaliteten på CT-bilder påvirker volumnøyaktigheten til segmenterte STL-modeller. De største volumavvikene finnes i STL-modeller segmentert ut av kjeglestrålecomputertomografi (CBCT) skanner DICOM data11. Disse volumavvikene påvirker nøyaktigheten og tilpasningen av 3D-trykte maler og guider, og påvirker dermed også postoperative nøyaktighetsmålinger mellom pre- og postoperative STL-modeller. Derfor anbefaler vi bruk av MDCT-skannere i både pre- og postoperativ avbildning for mandibulær rekonstruksjon ved hjelp av CAS. Skivetykkelse er den mest påvirkende faktoren i STL-volumnøyaktighet og bør stilles inn <1,25 mm. En høyere skivetykkelse gir tap av detaljer i STL-modellene og påvirker nøyaktighetsmålinger12,13. En nylig publisert systematisk oversikt over nøyaktighet i mandibulær rekonstruksjon ved hjelp av CAS viste dårlig beskrivelse i materialer og metoder delen av CT skanner parametere som brukes av forfattere5. Etter vår mening bør CAS-studier alltid spesifisere type og parametere for pre- og postoperative bildemodaliteter i material- og metodeseksjonen. For å unngå langsiktige endringer i volum, form og posisjon av segmentene av beintransplantatet, bør den postoperative MDCT-skanningen utføres innen seks uker etter rekonstruksjon14. Ved adjuvant strålebehandling, bruk den første postoperative MDCT-skanningen før behandlingen for å unngå strålingsrelatert patologi i mandibulær bein15.
Klassifisering av mandibulære defekter er nødvendig for å sammenligne rekonstruksjoner med lignende kompleksitet. I 2016 foreslo Brown et al.8 en mandibulær defektklassifisering som beskriver fire klasser, med en relasjon mellom klassenummeret og kompleksiteten i gjenoppbyggingen. Justeringen av pre- og postoperative STL-modeller i CAS-programvaren for å evaluere nøyaktigheten av rekonstruksjonen introduserer noen vanskeligheter. Programvareverktøyet for superplassering flytter en valgt del av en STL-modell (kilden) slik at den best samsvarer med en fast del av en STL-modell (referansen) ved hjelp av en iterativ nærmestepunktalgoritme. Imidlertid er overlegg av hele (neo) mandible unøyaktig på grunn av spredning av rekonstruksjonsplaten(e), noe som vil føre til endringer av hele rekonstruksjonen, ikke representerer den postoperative kliniske posisjonen til den mandible16. Det samme problemet innføres mens superimposing isolerte deler av rekonstruksjonen7. Superimposition av mandible inkludert maxilla og cranium er unøyaktig fordi munnåpningen alltid vil være forskjellig under pre- og postoperativ skanning. Derfor, for å evaluere den postoperative posisjonen til (neo)mandible bestemte vi oss for å skape mandibulære vinkler (pioner av De Maesschalck et al.18) på både pre-og postoperative STL-modeller separat for å omgå superimposition problemer. Men for å evaluere tannimplantatposisjonene trengte vi nødvendigvis å justere begge modellene, ved hjelp av programvareverktøyet for superimposition. For å justere pre- og postoperative STL-modeller med nærmeste tilnærming til det kliniske postoperative intermaxillary forholdet, tror vi at overplassering av bare begge condylar prosesser er den mest gjennomførbare, standardiserte og reproduserbare metoden. Selv om den postoperative posisjonen til begge condyles kan påvirkes av unøyaktig neomandibel rekonstruksjon, vil intermaxillary forholdet romme til midtlinjen og dermed gjennomsnitt posisjonen til begge condyles rundt midsagittal flyet19. I vår protokoll er bare den preoperative STL-modellen raskt festet til XYZ-aksen ved hjelp av et planlinjepunktverktøy i CAS-programvaren, som representerer en referanse som de postoperative avvikene til tannimplantatene kan bestemmes fra. Den faste skallen posisjon på XYZ aksen kan føre til små cephalometriske forskjeller mellom tilfeller. Dette har imidlertid ingen innflytelse på tannimplantatmålingene, fordi det ikke har noen konsekvenser for avstanden XYZ i mm mellom tannimplantatstillinger når den postoperative 3D-modellen legges over den faste preoperative 3D-modellen med bare begge condyles valgt for iterativ nærmest punktalgoritme.
Som beskrevet ovenfor, De Maesschalck et al.18 pioner en evalueringsmetode for hardt vev nøyaktighet av mandibulær rekonstruksjon ved hjelp av CAS, omgå behovet for osteotomi fly bestemmelse og omgå bruk av en superimposition verktøy. Den mest alvorlige ulempen med denne metoden er at den ikke klarte å spesifisere metoden som brukes til å bestemme midsagittal flyet, som må standardiseres og reproduserbare. Heller, ingen nesten planlagte tannimplantater er inkludert og en differensiering mellom kompleksiteten av mandibulære rekonstruksjoner mangler. Vi inkluderte evalueringen av postoperative stillinger av nesten planlagte tannimplantater i vår protokoll fordi antall forfattere som bruker veiledede tannimplantater i fremtiden, sannsynligvis vil øke. I 2016 foreslo Schepers et al.20 en utmerket postoperativ evalueringsmetode for praktisk talt planlagte tannimplantater i mandibulær rekonstruksjon ved hjelp av CAS ved å måle senterpunktavviket (mm) og vinkelavvik (°) per tannimplantat. Hovedbegrensningen av denne metoden er mengden målinger per implantat som reduserer gjennomførbarheten og resulterer i tap av oversikt over nøyaktigheten av hele rekonstruksjonen. Vi foreslår en mer forenklet metode ved å bestemme ett rekapitulerende nummer per tannimplantat ved å måle avstanden XYZ (dXYZ i mm). Med hensyn til tannrehabilitering er plasseringen av halsen på tannimplantatet avgjørende for fremtidige proteser. Derfor anbefaler vår evalueringsprotokoll å lage virtuelle punkter på halsen på tannimplantatene i pre- og postoperative STL-modeller. For å holde evalueringen av tannimplantatene mulig bestemte vi oss for å hoppe over vinkelavviksmålinger, fordi vinkelavvik på opptil 15° kan korrigeres med vinklede implantatdistanser.
Vår foreslåtte retningslinje gjelder for alle typer givernettsteder og gir mulighet for ulike muligheter for reparasjon av bentransplantat. Ct spredning av metall fiksering sparts i den postoperative avbildningen vil heller ikke påvirke målinger av retningslinje5. I denne evalueringsveiledningen brukte vi Mimics inPrint 3.0 og GOM Inspect Professional 2019. Protokollen beskriver imidlertid programvareverktøy som er tilgjengelige i alle CAS-programvarepakker. Denne retningslinjen har som mål å bidra til en mye mer standardisert og ensartet tilnærming for å protestere mot relasjoner mellom nøyaktighet og alle forskjellige tilnærminger i CAS-fasene. Det er rikelig rom for videre fremgang i å bestemme akseptable mandibulære vinkelavvik per Brown klasse, deres forhold til de postoperative posisjonene til nesten planlagte tannimplantater, og akseptable tannimplantatavvik (dXYZ) for fremtidige proteser. For tiden gjennomfører vår avdeling en multisenterstudie for å validere denne retningslinjen i en stor kohort, som også tar hensyn til alle de ovennevnte variablene.
Disclosures
Forfatterne har ingenting å avsløre.
Acknowledgments
Denne forskningen mottok ingen spesifikk bevilgning fra finansieringsbyråer i offentlig, kommersiell eller ikke-profittsektorer.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| GOM Inspect Professional 2019 | GOM | Evaluation software | |
| Mimics inPrint 3.0 | Materialise | Image-based 3D medical software |
References
- 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).
- 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).
- 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).
- Mitsouras, D., et al. Medical 3D Printing for the Radiologist. Radiographics. 35 (7), 1965-1988 (2015).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Jereczek-Fossa, B. A., Orecchia, R. Radiotherapy-induced mandibular bone complications. Cancer Treatments Reviews. 28 (1), 65-74 (2002).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
