Summary
त्रि-आयामी (3 डी) वर्चुअल हाइब्रिड मॉडल बनाने के लिए एक वर्कफ़्लो शंकु-बीम गणना टोमोग्राफी डेटासेट और इंट्राओरल ऑप्टिकल स्कैन के आधार पर रेडियोग्राफिक छवि विभाजन विधियों और फ्री-फॉर्म सतह मॉडलिंग का उपयोग करके डिजाइन किया गया है। डिजिटल मॉडल का उपयोग पुनर्निर्माण dentoalveolar शल्य चिकित्सा प्रक्रियाओं की आभासी योजना के लिए किया जाता है।
Abstract
आभासी, हाइब्रिड त्रि-आयामी (3 डी) मॉडल अधिग्रहण इस लेख में प्रस्तुत किया गया है, जिसमें रेडियोग्राफिक छवि विभाजन, स्थानिक पंजीकरण और फ्री-फॉर्म सतह मॉडलिंग के अनुक्रम का उपयोग किया गया है। सबसे पहले, शंकु-बीम गणना टोमोग्राफी डेटासेट को अर्ध-स्वचालित विभाजन विधि के साथ पुनर्निर्माण किया गया था। वायुकोशीय हड्डी और दांतों को अलग-अलग खंडों में विभाजित किया जाता है, जिससे 3 डी आकृति विज्ञान, और पीरियडोंटल इंट्राबोनी दोषों के स्थानीयकरण का आकलन किया जा सकता है। तीव्र और पुरानी वायुकोशीय रिज दोषों की गंभीरता, सीमा और आकृति विज्ञान आसन्न दांतों के विषय में मान्य हैं। आभासी जटिल ऊतक मॉडल पर, दंत प्रत्यारोपण की स्थिति 3 डी में योजना बनाई जा सकती है। IOS और CBCT डेटा के स्थानिक पंजीकरण और बाद में फ्री-फॉर्म सरफेस मॉडलिंग का उपयोग करते हुए, यथार्थवादी 3D हाइब्रिड मॉडल प्राप्त किए जा सकते हैं, वायुकोशीय हड्डी, दांत और नरम ऊतकों की कल्पना कर सकते हैं। आईओएस और सीबीसीटी नरम ऊतक के सुपरइम्पोजिशन के साथ, एडेंटुलस रिज के ऊपर की मोटाई का आकलन अंतर्निहित हड्डी आयामों के बारे में किया जा सकता है; इसलिए, फ्लैप डिजाइन और सर्जिकल फ्लैप प्रबंधन निर्धारित किया जा सकता है, और कभी-कभी जटिलताओं से बचा जा सकता है।
Introduction
दंत चिकित्सा में तकनीकी प्रगति ने कंप्यूटर एडेड उपचार योजना और सर्जिकल प्रक्रियाओं और कृत्रिम पुनर्वास के अनुकरण को सक्षम किया है। डिजिटल दंत चिकित्सा में 3 डी डेटा अधिग्रहण के लिए दो आवश्यक तरीके हैं: (1) शंकु-बीम गणना टोमोग्राफी (सीबीसीटी) 1 और (2) इंट्राओरल ऑप्टिकल स्कैनिंग (आईओएस) 2। पुनर्निर्माण dentoalveolar शल्य चिकित्सा प्रक्रियाओं की योजना बनाने के लिए इन उपकरणों का उपयोग करके सभी प्रासंगिक शारीरिक संरचनाओं (वायुकोशीय हड्डी, दांत, नरम ऊतकों) की डिजिटल जानकारी प्राप्त की जा सकती है।
शंकु-बीम तकनीक पहली बार 1996 में एक इतालवी शोध समूह द्वारा पेश की गई थी। काफी कम विकिरण खुराक और उच्च संकल्प (पारंपरिक गणना टोमोग्राफी की तुलना में) प्रदान करना, सीबीसीटी जल्दी से दंत चिकित्सा और मौखिक सर्जरी3 में सबसे अधिक बार इस्तेमाल किया जाने वाला 3 डी इमेजिंग साधन बन गया है। सीबीसीटी का उपयोग अक्सर विभिन्न सर्जिकल प्रक्रियाओं (जैसे, पीरियडोंटल पुनर्योजी सर्जरी, वायुकोशीय रिज वृद्धि, दंत प्रत्यारोपण प्लेसमेंट, ऑर्थोगैथिक सर्जरी) की योजना बनाने के लिए किया जाता है। सीबीसीटी डेटासेट को रेडियोग्राफिक इमेजिंग सॉफ्टवेयर में देखा और संसाधित किया जा सकता है जो 2 डी छवियां प्रदान करता है, और 3 डी रेंडर करता है-हालांकि, अधिकांश इमेजिंग सॉफ्टवेयर 3 डी छवि पुनर्निर्माण के लिए थ्रेसहोल्ड-आधारित एल्गोरिदम का उपयोग करते हैं। थ्रेसहोल्डिंग विधियां वोक्सेल ग्रे वैल्यू अंतराल की ऊपरी और निचली सीमा निर्धारित करती हैं। इन सीमाओं के बीच आने वाले वोक्सल्स को 3D में रेंडर किया जाएगा। यह विधि तेजी से मॉडल अधिग्रहण की अनुमति देती है; हालांकि, चूंकि एल्गोरिथ्म धातु कलाकृतियों और बिखरने से शारीरिक संरचनाओं को अलग नहीं कर सकता है, इसलिए 3 डी रेंडर अत्यधिक गलत हैं और बहुत कम नैदानिक मूल्य 4,5 है। ऊपर वर्णित कारणों के लिए, दंत चिकित्सा के भीतर कई क्षेत्र अभी भी पारंपरिक 2 डी रेडियोग्राफ (इंट्राओरल रेडियोग्राफ, पैनोरमिक एक्स-रे) या सीबीसीटी डेटासेट5 की 2 डी छवियों पर भरोसा करते हैं। हमारे शोध समूह ने हाल ही में प्रकाशित लेख में एक अर्ध-स्वचालित छवि विभाजन विधि प्रस्तुत की, जिसमें ओपन-सोर्स रेडियोग्राफिक इमेज प्रोसेसिंग सॉफ्टवेयर6 का उपयोग किया गया है, जिसमें सीबीसीटी डेटासेट के शारीरिक रूप से आधारित 3 डी पुनर्निर्माण किया जाताहै। इस पद्धति की मदद से, शारीरिक संरचनाओं को धातु कलाकृतियों से अलग किया गया था, और, इससे भी महत्वपूर्ण बात, वायुकोशीय हड्डी और दांतों को अलग किया जा सकता था। इसलिए, कठोर ऊतकों का एक यथार्थवादी आभासी मॉडल हासिल किया जा सकता है। 3 डी मॉडल का उपयोग इंट्राबोनी पीरियडोंटल दोषों का मूल्यांकन करने और पुनर्योजी पीरियडोंटल सर्जरी से पहले उपचार योजना के लिए किया गया था।
इंट्राओरल ऑप्टिकल सतह स्कैनर नैदानिक स्थितियों (दांतों और नरम ऊतकों के नैदानिक मुकुट) पर डिजिटल जानकारी प्रदान करते हैं। इन उपकरणों का मूल उद्देश्य कंप्यूटर एडेड डिजाइन (सीएडी) और कंप्यूटर-एडेड विनिर्माण (सीएएम) प्रौद्योगिकियों के साथ दंत कृत्रिम अंगों की योजना और निर्माण के लिए रोगियों के डिजिटल मॉडल को सीधे प्राप्त करना था। हालांकि, अनुप्रयोगों की विस्तृत श्रृंखला के कारण, उनका उपयोग दंत चिकित्सा के अन्य क्षेत्रों में जल्दी से लागू किया गया था। मैक्सिलो-फेशियल सर्जन आईओएस और सीबीसीटी को एक हाइब्रिड सेटअप में जोड़ते हैं जिसका उपयोग वर्चुअल ऑस्टियोटॉमी और ऑर्थोगैथिक सर्जरी 9,10 की डिजिटल प्लानिंग के लिए किया जा सकता है। डेंटल इम्प्लांटोलॉजी संभवतः वह क्षेत्र है जो डिजिटल प्लानिंग और निर्देशित निष्पादन का सबसे अधिक उपयोग करता है। नेविगेटेड सर्जरी इम्प्लांट मिसपोजिशनिंग से संबंधित अधिकांश जटिलताओं को समाप्त करती है। आईओएस के सीबीसीटी डेटासेट और स्टीरियोलिथोग्राफी (.एसटीएल) फाइलों का संयोजन नियमित रूप से निर्देशित प्रत्यारोपण प्लेसमेंट और स्थिर प्रत्यारोपण ड्रिलिंग गाइड11,12 के निर्माण की योजना बनाने के लिए उपयोग किया जाता है। सीबीसीटी डेटासेट पर आरोपित इंट्राओरल स्कैन का उपयोग एस्थेटिक क्राउन को लंबा करने के लिए भी किया गया है13; हालांकि, नरम ऊतकों को केवल सीबीसीटी डेटासेट पर आरोपित किया गया था, जो थ्रेसहोल्डिंग एल्गोरिदम के साथ पुनर्निर्माण किया गया था। फिर भी, पुनर्योजी-पुनर्निर्माण सर्जिकल हस्तक्षेप और दंत प्रत्यारोपण प्लेसमेंट की सटीक 3 डी आभासी योजना बनाने के लिए, रोगियों के यथार्थवादी 3 डी हाइब्रिड मॉडल सीबीसीटी और आईओएस डेटा से बना होना चाहिए।
इसलिए, इस लेख का उद्देश्य पुनर्निर्माण dentoalveolar सर्जिकल हस्तक्षेप से पहले आभासी शल्य चिकित्सा योजना के लिए यथार्थवादी हाइब्रिड डिजिटल मॉडल प्राप्त करने के लिए एक कदम-दर-चरण विधि प्रस्तुत करना है।
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Protocol
यह अध्ययन हेलसिंकी की घोषणा के अनुसार पूर्ण रूप से आयोजित किया गया था। पांडुलिपि तैयार करने से पहले, लिखित सूचित सहमति प्रदान की गई थी और रोगी द्वारा हस्ताक्षर किए गए थे। रोगी ने प्रोटोकॉल के प्रदर्शन के लिए डेटा उपयोग की अनुमति दी।
1. रेडियोग्राफिक छवि प्रसंस्करण
- सॉफ़्टवेयर में DICOM फ़ाइलें लोड करें
- मेडिकल इमेजिंग सॉफ्टवेयर का नवीनतम संस्करण डाउनलोड करें और इसे खोलें।
नोट: सॉफ्टवेयर खोलने के बाद, होम स्क्रीन दिखाई देगी। - साइडबार पर DICOM डेटा लोड करें पर क्लिक करें।
नोट: DICOM डेटाबेस पॉप अप होगा, जो पहले लोड किए गए DICOM डेटासेट दिखाएगा।- DICOM डेटाबेस में DICOM फ़ाइलें आयात करें पर क्लिक करें, गंतव्य फ़ोल्डर में DICOM डेटासेट का चयन करें और आयात करें पर क्लिक करें।
नोट: नया जोड़ा गया DICOM डेटासेट अध्ययनों की सूची में दिखाई देगा।
- DICOM डेटाबेस में DICOM फ़ाइलें आयात करें पर क्लिक करें, गंतव्य फ़ोल्डर में DICOM डेटासेट का चयन करें और आयात करें पर क्लिक करें।
- अध्ययन का चयन करें और विंडो के नीचे लोड पर क्लिक करें।
नोट: DICOM डेटासेट खोला जाएगा, और लोड किए गए डेटा के चार दृश्य (कोरोनल, अक्षीय, धनु और 3D) दिखाई देंगे। नोड्स बाईं ओर सूचीबद्ध हैं। सैद्धांतिक रूप से, वर्णित विधि छवि गुणवत्ता (स्वर आकार, कलाकृतियों) की परवाह किए बिना किसी भी सीटी या सीबीसीटी पर किया जा सकता है। हालांकि, उच्च-गुणवत्ता वाले सीबीसीटी/सीटी स्कैन की विभाजन प्रक्रिया अधिक सीधी है, और उच्च गुणवत्ता वाले 3डी मॉडल हासिल किए जा सकते हैं। एक दिखाया गया सीबीसीटी स्कैन निम्नलिखित मापदंडों के साथ लिया गया था: स्वर आकार: 150 माइक्रोन, एनोड वोल्टेज: 84 केवी, ट्यूब करंट: 40 एमए, फील्ड-ऑफ-व्यू: 8 x 5 सेमी। प्रक्रिया को किसी भी स्तर पर रोका जा सकता है; बाहर निकलने से पहले दृश्य को सहेजना सुनिश्चित करें। सहेजने के लिए, टूलबार के बाईं ओर सेव आइकन पर क्लिक करें और "सेव सीन" विंडो में बॉक्स आइकन पर क्लिक करके इसे "मेडिकल रिकॉर्ड बंडल" (.mrb) के रूप में सेव करें।
- मेडिकल इमेजिंग सॉफ्टवेयर का नवीनतम संस्करण डाउनलोड करें और इसे खोलें।
- वॉल्यूम रेंडरिंग और क्रॉपिंग वॉल्यूम
- फ़ाइल आकार और प्रतिपादन समय को कम करने के लिए ब्याज के क्षेत्र (ऊपरी या निचले जबड़े) को क्रॉप करें। अक्सर उपयोग किए जाने वाले मॉड्यूल दिखाने वाली स्क्रॉल-डाउन विंडो देखने के लिए टूलबार के बाईं ओर दिखाई देने वाले मॉड्यूल बार पर क्लिक करें।
- ड्रॉपडाउन विंडो से वॉल्यूम रेंडरिंग मॉड्यूल का चयन करें। वॉल्यूम रेंडरिंग को दृश्यमान बनाने के लिए, "वॉल्यूम" बार के बगल में स्थित आंख आइकन पर क्लिक करें।
- वॉल्यूम रेंडर देखने के लिए वांछित प्रीसेट का चयन करें और "Shift" स्लाइडर को तब तक स्थानांतरित करें जब तक कि कठोर ऊतकों को स्पष्ट रूप से नहीं देखा जा सकता।
नोट: सीबीसीटी स्कैन के लिए, सीटी-बोन प्रीसेट की सिफारिश की जाती है। - "सक्षम करें" के बगल में स्थित बॉक्स को चेक करें और आरओआई (रुचि का क्षेत्र) दृश्यमान बनाने के लिए "फसल" अनुभाग में "प्रदर्शन आरओआई" के बगल में स्थित आंख आइकन पर क्लिक करें।
नोट: सभी 2D में डेटासेट के चारों ओर एक वायरफ्रेम बॉक्स viewऔर 3D दृश्य दिखाई देगा। बॉक्स के किनारों को खींचकर, वॉल्यूम को वांछित क्षेत्र में क्रॉप किया जाएगा। - क्रॉपिंग को अंतिम रूप देने के लिए "क्रॉप वॉल्यूम" मॉड्यूल तक पहुंचें। इनपुट वॉल्यूम के रूप में मूल डेटासेट का चयन करें।
नोट: इनपुट ROI स्वचालित रूप से ROI पर सेट हो जाता है जो पहले बनाया गया था। - नया आउटपुट वॉल्यूम बनाने के लिए "आउटपुट वॉल्यूम" ड्रॉपडाउन बार से नया वॉल्यूम बनाएं चुनें। उन्नत सेटिंग्स अनुभाग में इंटरपोलेटेड क्रॉपिंग को अनचेक करें और लागू करें पर क्लिक करें।
नोट: "डेटा मॉड्यूल" पर लौटते समय, नया क्रॉप किया गया वॉल्यूम एक नए नोड के रूप में दिखाई देगा।
- सीबीसीटी डेटासेट का विभाजन
- विभाजन के लिए सेगमेंट एडिटर मॉड्यूल तक पहुंचें।
नोट: विभाजन तब होता है जब अधिक सुलभ विश्लेषण की अनुमति देने के लिए सीबीसीटी डेटासेट के आधार पर शारीरिक संरचनाओं के 3 डी पुनर्निर्माण उत्पन्न होते हैं। - सक्रिय विभाजन के मास्टर वॉल्यूम के रूप में पहले से बनाई गई फसली मात्रा का चयन करें। जोड़ने के लिए +जोड़ें और सेगमेंट निकालने के लिए -निकालें पर क्लिक करें. शारीरिक संरचना के अनुसार उनका नाम बदलें जो वे प्रतिनिधित्व करेंगे।
नोट: वायुकोशीय हड्डी और सभी दांत विभाजन के भीतर अलग-अलग खंड होंगे - वायुकोशीय हड्डी के विभाजन के साथ शुरू करो. प्रभावों की सूची से, लेवल ट्रेसिंग का चयन करें, एक अर्ध-स्वचालित उपकरण जो उस क्षेत्र को रेखांकित करता है जहां पिक्सेल का चयनित पिक्सेल के समान पृष्ठभूमि मान होता है।
- चयनित क्षेत्र के चारों ओर एक पीली रेखा दिखाई देने के लिए 2D दृश्यों में से एक पर माउस को हड्डी की परिधि में खींचें और डेटासेट के चयनित स्लाइस पर सेगमेंट उत्पन्न करने के लिए बाईं माउस बटन दबाएं।
नोट: विभाजन 2 डी विचारों में से किसी में किया जा सकता है; हालांकि, धनु और अक्षीय अभिविन्यास सबसे अच्छा काम करते हैं। - सेगमेंट को संशोधित करने और गलतियों को ठीक करने के लिए पेंट और इरेज़ हैंड टूल्स का उपयोग करें यदि "लेवल ट्रेसिंग" टूल ने हड्डी के पूरे खंड को रेखांकित नहीं किया है या यदि स्लाइस पर मौजूद कलाकृतियों को भी शामिल किया गया है।
- विभाजन के लिए सेगमेंट एडिटर मॉड्यूल तक पहुंचें।
चित्रा 1: धनु अभिविन्यास में "स्तर अनुरेखण" अर्द्ध स्वचालित विभाजन उपकरण के आवेदन. (ए) एक पीले रंग की रेखा के साथ एक ही पृष्ठभूमि मूल्य के साथ पिक्सेल के क्षेत्र को रेखांकित करना। (बी) "स्तर अनुरेखण" और बाद में मैनुअल विभाजन के परिणाम. (सी) मैनुअल टूल्स (पेंट, इरेज़) की मदद से अर्ध-स्वचालित विभाजन का शोधन। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
नोट: टूल के बीच तेजी से स्विचिंग की अनुमति देने के लिए नंबर कुंजियों का उपयोग करना।
- हड्डी खंड से दांत और प्रत्यारोपण दोनों को बाहर करें। मिटाएं टूल का उपयोग करके दांतों और प्रत्यारोपण को रेखांकित करें और उनका प्रतिनिधित्व करने वाले सभी हाइलाइट किए गए पिक्सेल हटा दें।
- चयनित ओरिएंटेशन में डेटासेट के प्रत्येक 5वें स्लाइस पर एक ही प्रक्रिया दोहराएं।
नोट: तीन आयामों में विभाजन देखने के लिए 3D दिखाएँ क्लिक करें। स्मूथनिंग फैक्टर स्लाइडर को 0.00 पर सेट करें। - इस चरण के पूरा होने पर लापता खंडों की गणना-प्रभाव सूची से स्लाइस के बीच भरें का चयन करें।
नोट: यह उपकरण एक रूपात्मक समोच्च प्रक्षेप एल्गोरिथ्म का उपयोग करके पहले बनाए गए लोगों के आधार पर लापता खंडों की गणना करता है। - समोच्च प्रक्षेप को सक्रिय करने के लिए प्रारंभ करें क्लिक करें, और यदि परिणाम संतोषजनक हैं, तो लागू करें क्लिक करें। कभी-कभी गलतियों को जांचने और सुधारने के लिए पूरा होने पर डेटासेट के माध्यम से स्क्रॉल करें।
चित्रा 2: "स्लाइस के बीच भरें" के साथ रूपात्मक समोच्च प्रक्षेप, हल्के हरे रंग के क्षेत्रों को खंड के स्वचालित रूप से पुनर्निर्माण भाग का संकेत मिलता है। (ए) अक्षीय दृश्य। (बी) धनु दृश्य। (सी) कोरोनल दृश्य। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
नोट: सुनिश्चित करें कि केवल खंड दिखाई दे रहा है जिस पर प्रक्षेप लागू किया गया है। सेगमेंट की दृश्यता को सेगमेंट सूची में टॉगल किया जा सकता है।
- चौरसाई प्रभाव का उपयोग करके प्रोट्रूशियंस को हटाकर सेगमेंट सीमाओं को चिकना बनाएं। चौरसाई विधि के रूप में माध्यिका का चयन करें और ब्रैकेट में मिमी मान को समायोजित करके और लागू करें पर क्लिक करके "कर्नेल आकार" को 5 x 5 x 5 पिक्सेल पर सेट करें।
- वायुकोशीय हड्डी के विभाजन पूरा हो गया है एक बार दांत के विभाजन के लिए एक ही कदम दोहराएँ.
चित्रा 3: समाप्त विभाजन, भूरे रंग का खंड हड्डी का प्रतिनिधित्व करता है और नीले खंड दांतों का प्रतिनिधित्व करता है। (ए) अक्षीय दृश्य। (बी) धनु दृश्य। (सी) कोरोनल दृश्य। (डी) 3 डी मॉडल पहले बनाए गए खंडों से स्वचालित रूप से उत्पन्न होता है। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
- दांत विभाजन से पहले ओवरलैप की अनुमति देने के लिए "अन्य खंडों को संशोधित करें" बार सेट करें ताकि नव निर्मित खंड पहले बनाए गए लोगों को अधिलेखित न करें।
- सीबीसीटी डेटासेट और आईओएस का स्थानिक पंजीकरण
नोट: स्थानिक पंजीकरण आवश्यक है क्योंकि सीबीसीटी डेटासेट और आईओएस के लिए समन्वय प्रणाली अलग हैं।- "व्यू" मेनू बार से एक्सटेंशन मैनेजर चुनें और इंस्टॉल एक्सटेंशन पर क्लिक करें। दाएं कोने में खोज बार में IGT टाइप करें, SlicerIGT एक्सटेंशन स्थापित करें और प्रोग्राम को पुनरारंभ करें।
- डेटा आइकन पर क्लिक करके दृश्य की पहले से सहेजी गई .mrb फ़ाइल लोड करें और जोड़ने के लिए फ़ाइल चुनें।
- ऊपरी बाएँ कोने में डेटा आइकन पर क्लिक करके IOS की .stl फ़ाइल आयात करें। "दृश्य में डेटा जोड़ें" पॉप-अप विंडो में, जोड़ने के लिए फ़ाइल चुनें पर क्लिक करें, गंतव्य फ़ोल्डर पर जाएँ, IOS की .stl फ़ाइल चुनें और खोलें पर क्लिक करें।
- ड्रॉपडाउन बार से सेगमेंटेशन का चयन करके इंट्राओरल स्कैन की .stl फ़ाइल को सेगमेंटेशन के रूप में जोड़ें।
नोट: स्थापित "IGT" मॉड्यूल अब "मॉड्यूल" ड्रॉपडाउन मेनू में दिखाई देगा। - कर्सर को मॉड्यूल पर ले जाएँ, और प्रकट होने वाले साइडबार में, फ़िड्यूशियल पंजीकरण विज़ार्ड का चयन करें।
- ड्रॉपडाउन पट्टी से नए मार्कअप बनाएँ का चयन करें "फ़िड्यूशियल्स से" और "फ़िड्यूशियल्स के लिए" अनुभागों में।
नोट: सॉफ्टवेयर स्वचालित रूप से दो सूचियों को "से" और "टू" नाम देगा। "प्रेषक" सूची चलती मात्रा का प्रतिनिधित्व करती है, जो इस मामले में आईओएस होगी। "टू" सूची निश्चित वॉल्यूम का प्रतिनिधित्व करती है, जो सीबीसीटी डेटासेट होगा। - "प्रेषक" अनुभाग में ड्रॉपडाउन बार के बगल में "मार्कअप बिंदु रखें" आइकन का उपयोग करके IOS पर अच्छी तरह से परिभाषित शारीरिक स्थलों पर मार्कर बिंदु रखें। मार्कअप अंक प्लेसमेंट के क्रम में गिने जाएंगे।
नोट: दांतों के पुच्छों और चीरों के किनारों पर कम से कम 6 अंक रखें। - "टू" सूची बनाने के लिए मार्करों को उसी स्थिति में रखें और सीबीसीटी डेटासेट पर उसी क्रम में रखें। समान संख्या वाले मार्कअप बिंदुओं को समान संरचनात्मक लैंडमार्क का प्रतिनिधित्व करना चाहिए।
- दो सूचियां तैयार होने के बाद साइडबार के "पंजीकरण परिणाम रूपांतरण" अनुभाग में ड्रॉपडाउन मेनू से नया LinearTransform बनाएं का चयन करके एक परिवर्तन बनाएं।
- "ट्रांसफॉर्म" मॉड्यूल तक पहुंचें और सक्रिय ट्रांसफॉर्म के रूप में पहले बनाए गए परिवर्तन का चयन करें। "ट्रांसफ़ॉर्म लागू करें" अनुभाग में, IOS सेगमेंटेशन और "प्रेषक" मार्कअप सूची को "ट्रांसफ़ॉर्मेबल" बॉक्स से "ट्रांसफ़ॉर्मेबल" बॉक्स में ले जाएँ ताकि CBCT डेटासेट पर IOS को सुपरइम्पोज़ किया जा सके।
चित्रा 4: अच्छी तरह से परिभाषित शारीरिक स्थलों पर फिड्यूशियल मार्कर रखकर आईओएस का स्थानिक पंजीकरण। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
नोट: यदि आवश्यक हो, तो मार्कअप बिंदुओं को स्थानांतरित करके या अतिरिक्त अंक जोड़कर परिवर्तन की सटीकता में सुधार किया जा सकता है।
2. फ्री-फॉर्म सरफेस मॉडलिंग के लिए .stl फ़ाइलों के रूप में मॉडल निर्यात करें
- विभाजन और स्थानिक पंजीकरण के बाद आगे सतह मॉडलिंग के लिए मिलान हार्ड और नरम ऊतक मॉडल निर्यात करें।
- Segmentations मॉड्यूल के लिए जाओ और सक्रिय विभाजन के रूप में वायुकोशीय हड्डी और दांत मॉडल के साथ विभाजन का चयन करें. "फ़ाइलों में निर्यात करें" अनुभाग तक नीचे स्क्रॉल करें, गंतव्य फ़ोल्डर चुनें, और फ़ाइल स्वरूप के रूप में STL चुनें।
- एकल फ़ाइल में विलय करें बॉक्स को अनचेक करें, समन्वय प्रणाली को RAS पर सेट करें, और निर्यात करें क्लिक करें.
- IOS के लिए एक ही प्रक्रिया को दोहराएं, एक अलग विभाजन के रूप में दिखाई दें, दृश्य को बचाएं, और इमेजिंग सॉफ़्टवेयर को बंद करें।
3. फ्री-फॉर्म सरफेस मॉडलिंग
- सतह चौरसाई
- CAD सॉफ़्टवेयर खोलें, और होम स्क्रीन पर, आयात पर क्लिक करें। उन .stl मॉडल का चयन करें जिन्हें पहले DICOM इमेज प्रोसेसिंग सॉफ़्टवेयर से निर्यात किया गया था।
नोट: भले ही पहले चौरसाई की गई थी, सीबीसीटी डेटासेट से पुनर्निर्माण किए गए मॉडल की सतह अभी भी पिक्सेलयुक्त दिखाई देगी, इसलिए आगे सतह चौरसाई आवश्यक है। - मेनू बार में स्कल्प्ट पर जाएं, और ब्रश इन्वेंट्री से, एडेप्टिव रिड्यूस चुनें।
नोट: चौरसाई की मात्रा के आधार पर ब्रश का आकार और ताकत समायोजित की जानी चाहिए।
- CAD सॉफ़्टवेयर खोलें, और होम स्क्रीन पर, आयात पर क्लिक करें। उन .stl मॉडल का चयन करें जिन्हें पहले DICOM इमेज प्रोसेसिंग सॉफ़्टवेयर से निर्यात किया गया था।
- IOS से दांतों का मुकुट अलग करें
नोट: दांतों के मुकुट को खंडित मॉडल की तुलना में आईओएस पर अधिक सटीक रूप से चित्रित किया गया है; इसलिए, खंडित दांत मॉडल के मुकुट को आईओएस से मुकुट के साथ प्रतिस्थापित किया जाना चाहिए।- साइडबार में सेलेक्ट पर क्लिक करें और चयन टूल के रूप में ब्रश चुनें। अनरैप ब्रश ब्रश मोड का उपयोग करें और ब्रश के आकार को समायोजित करें। ब्रश का उपयोग करके, आईओएस पर सीमांत मसूड़े तक प्रत्येक दांत के मुकुट का चयन करें।
नोट: चयनित सतहों को नारंगी रंग के साथ इंगित किया जाता है। - साइडबार में संशोधित करने के लिए कर्सर ले जाएँ और चिकना सीमा का चयन करें। परिणाम संतोषजनक होने पर लागू करें पर क्लिक करें।
नोट: अब, चयन की सीमा ठीक सीमांत गिंगिवा का अनुसरण करती है। - चयन साइडबार में संपादित करें पर जाएं और चयनित क्षेत्र से एक व्यक्तिगत ऑब्जेक्ट बनाने के लिए अलग करें पर क्लिक करें।
- सभी दांतों के लिए एक ही प्रक्रिया दोहराएं।
- मेनू बार में विश्लेषण पर जाएं और निरीक्षण का चयन करें।
नोट: कार्यक्रम मॉडल में त्रुटियों का संकेत देगा। छेद एक नीले रंग के साथ चिह्नित हैं। - "होल फिल मोड" के रूप में फ्लैट फिल का चयन करें और आईओएस मॉडल और अलग किए गए दांतों के मॉडल से बंद मॉडल बनाने के लिए ऑटो रिपेयर ऑल पर क्लिक करें। मूर्तिकला पर जाएं और सिकुड़े हुए ब्रश का उपयोग करके भरे हुए छेद के किनारों को चिकना करें।
- सभी दांतों के मुकुट और बाकी आईओएस के लिए प्रक्रिया को दोहराएं।
- साइडबार में सेलेक्ट पर क्लिक करें और चयन टूल के रूप में ब्रश चुनें। अनरैप ब्रश ब्रश मोड का उपयोग करें और ब्रश के आकार को समायोजित करें। ब्रश का उपयोग करके, आईओएस पर सीमांत मसूड़े तक प्रत्येक दांत के मुकुट का चयन करें।
- खंडित दांत मॉडल के साथ दांतों के मुकुट को मिलाएं।
नोट: यदि स्थानिक पंजीकरण सही ढंग से किया गया था, तो आईओएस पर दांतों के मुकुट की स्थिति और खंडित दांतों के मुकुट मेल खाना चाहिए।- खंडित दांत मॉडल पर श्रिंकस्मूथ ब्रश का उपयोग तब तक करें जब तक कि वे आईओएस से अलग किए गए दांतों के मुकुट से पूरी तरह से ढक न जाएं।
नोट: विभाजन और आईओएस दोनों में खामियों के कारण, मुकुट हमेशा पूरी तरह से ओवरलैप नहीं होते हैं। - ऑब्जेक्ट ब्राउज़र में अलग मुकुट और एक ही दांत के खंडित मॉडल दोनों का चयन करें। दिखाई देने वाले साइडबार में, बूलियन यूनियन चुनें और स्वीकार करें पर क्लिक करें.
नोट: अब, खंडित दांत मॉडल के मुकुट को आईओएस से अलग किए गए मुकुट से बदल दिया गया है। - संक्रमण को सुचारू करने के लिए श्रिंस्मूथ का उपयोग करें।
- खंडित दांत मॉडल पर श्रिंकस्मूथ ब्रश का उपयोग तब तक करें जब तक कि वे आईओएस से अलग किए गए दांतों के मुकुट से पूरी तरह से ढक न जाएं।
- घटाव और मॉडल संरचना
- नैदानिक स्थिति को वास्तविक रूप से दर्शाने के लिए नरम-ऊतक मॉडल से हड्डी के मॉडल को घटाएं।
नोट: दांतों के बिना मूल आईओएस नरम ऊतकों का मॉडल बन गया। - ऑब्जेक्ट ब्राउज़र में हड्डी और नरम-ऊतक मॉडल दोनों का चयन करें और बूलियन अंतर का चयन करें।
- Shrinksmooth ब्रश के साथ चिकना संक्रमण और नरम-ऊतक मॉडल के नीचे की ओर से प्रोट्रूशियंस को हटा दें।
- एक ही प्रक्रिया और चिकनी संक्रमण का उपयोग करके नरम-ऊतक मॉडल से दांतों को घटाएं।
- नैदानिक स्थिति को वास्तविक रूप से दर्शाने के लिए नरम-ऊतक मॉडल से हड्डी के मॉडल को घटाएं।
- रंग मॉडल
- अधिक यथार्थवादी रूप देने के लिए मॉडल की सतहों को रंग दें क्योंकि मॉडल अब दांतों, नरम ऊतकों और वायुकोशीय हड्डी के साथ एक दूसरे से अलग हो गया है, जो 3 डी में नैदानिक स्थिति का प्रतिनिधित्व करता है।
- साइडबार से स्कल्प्ट का चयन करें और छोटे स्लाइडर को वॉल्यूम से सरफेस पर स्विच करें।
- ब्रश इन्वेंट्री से पेंटवर्टेक्स का चयन करें और साइडबार के रंग अनुभाग में रंग पहिया का उपयोग करके वांछित रंग का चयन करें। प्रत्येक मॉडल की सतह को रंग दें (जैसे, हड्डी: भूरा, नरम ऊतक: गुलाबी, दांत: सफेद)
एनिमेटेड चित्रा 1: अंतिम, रंगीन मॉडल का एनीमेशन, आभासी सर्जिकल योजना के लिए तैयार। कृपया इस चित्र को डाउनलोड करने के लिए यहाँ क्लिक करें.
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Representative Results
वर्चुअल अनुमति देने वाले त्रि-आयामी (3 डी) मॉडल को रेडियोग्राफिक छवि विभाजन, स्थानिक पंजीकरण और फ्री-फॉर्म मॉडलिंग का उपयोग करके उत्पन्न किया जा सकता है। मॉडल डिजिटल रूप से नैदानिक स्थिति को दर्शाते हैं, जिससे विभिन्न सर्जिकल हस्तक्षेपों की त्रि-आयामी योजना संभव हो जाती है। हड्डी और दांतों के अलग-अलग विभाजन के साथ, दो शारीरिक संरचनाओं के बीच की सीमा दिखाई देती है, 3 डी आकृति विज्ञान और पीरियडोंटल इंट्राबोनी दोषों के स्थानीयकरण का आकलन किया जाना है। तीव्र और पुरानी वायुकोशीय रिज दोषों की गंभीरता, सीमा और आकृति विज्ञान का मूल्यांकन आसन्न दांतों के विषय में किया जा सकता है। चिकित्सा छवि प्रसंस्करण सॉफ्टवेयर सूची में पाए जाने वाले विभिन्न अर्ध-स्वचालित विभाजन उपकरण (चित्रा 1)(चित्रा 2) (जैसे, एज डिटेक्शन टूल, रूपात्मक समोच्च प्रक्षेप एल्गोरिदम) विभाजन की अवधि को कम करते हैं (चित्र 3)। हालांकि, दांतों और वायुकोशीय हड्डी के स्वर तीव्रता मूल्यों में समानता के कारण, दोनों को अलग करना हाथ से किया जाना चाहिए, जो समय लेने वाला हो सकता है। सीबीसीटी स्कैन पर मौजूद कलाकृतियों द्वारा विभाजन प्रक्रिया भी बाधित है।
आईओएस का सुपरइम्पोजिशन और बाद में सीएडी मॉडलिंग नैदानिक स्थिति को तीन आयामों में देखने की अनुमति देता है। दांत आईओएस (चित्रा 4) के मॉडल पर नरम ऊतकों से अलग कर रहे हैं. दांतों के 3 डी मॉडल सीबीसीटी से संयुक्त होते हैं, और आईओएस डेटा चूंकि आईओएस पर दांत के मुकुट नैदानिक स्थिति का अधिक सटीक प्रतिनिधित्व करते हैं, जबकि सीबीसीटी स्कैन पर कलाकृतियों और बिखराव से समझौता किया जाता है। आईओएस और सीबीसीटी नरम ऊतक के सुपरइम्पोजिशन के साथ, एडेंटुलस रिज के ऊपर की मोटाई का आकलन अंतर्निहित हड्डी आयामों के बारे में किया जा सकता है; इसलिए, फ्लैप डिजाइन और सर्जिकल फ्लैप प्रबंधन निर्धारित किया जा सकता है, और कभी-कभी जटिलताओं से बचा जा सकता है (एनिमेटेड चित्रा 1)।
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Discussion
प्रस्तुत प्रोटोकॉल के साथ, periodontal और वायुकोशीय दोष आकृति विज्ञान तीन आयामों (3 डी) में कल्पना की जा सकती है, नैदानिक स्थिति का एक और अधिक सटीक चित्रण प्रदान की तुलना में 2 डी नैदानिक तरीकों और 3 डी मॉडल थ्रेसहोल्डिंग एल्गोरिदम के साथ उत्पन्न किया जा सकता है. प्रोटोकॉल को तीन प्रमुख चरणों में विभाजित किया जा सकता है: (1) सीबीसीटी डेटासेट का अर्ध-स्वचालित विभाजन, (2) सीबीसीटी और आईओएस का स्थानिक पंजीकरण, और (3) फ्री-फॉर्म सरफेस मॉडलिंग। तकनीकी रूप से, विभाजन किसी भी तीन आयामी रेडियोग्राफिक छवि पर किया जा सकता है; हालांकि, निम्न-गुणवत्ता वाले डेटासेट का पुनर्निर्माण करना अधिक चुनौतीपूर्ण है। इसलिए, एक छोटे स्वर आकार (~ 120 माइक्रोन), ट्यूब वर्तमान (12 एमए), और एनोड वोल्टेज (80 केवी)14 की सिफारिश कर रहे हैं. ओसीसीएल विमान में उत्पन्न बड़ी मात्रा में बिखराव के कारण, सीबीसीटी इमेजिंग के दौरान इंटरओक्लुसल स्पेस को संरक्षित किया जाना चाहिए।
अर्ध स्वचालित विभाजन प्रक्रिया के विशिष्ट चरणों को स्वचालित कर रहे हैं, लेकिन कुछ कार्यों अभी भी हाथ से विभाजन की आवश्यकता है, जो प्रक्रिया की अवधि को लंबा. विभाजन की समय सीमा को कम करने के लिए, कृत्रिम बुद्धि-आधारित (एआई) कनवल्शन तंत्रिका नेटवर्क को दांत और हड्डी15,16 के तेज, स्वचालित विभाजन के लिए विकसित किया गया है। मशीन लर्निंग में, छवि विश्लेषण के लिए कनवल्शन तंत्रिका नेटवर्क एक नमूना डेटाबेस पर प्रतिनिधित्व सीखने के साथ विकसित किए जाते हैं, जिसमें छवियों पर विशेषताएं समान होनी चाहिए। हालांकि, पीरियडोंटल और वायुकोशीय दोषों की रूपात्मक विविधता के कारण, रेडियोग्राफिक घनत्व में अंतर, और पैथोलॉजिकल क्षेत्रों में कॉर्टिकलाइजेशन की कमी, एआई-आधारित विभाजन के परिणामों से समझौता किया जा सकता है। मशीन लर्निंग एल्गोरिदम शारीरिक ऊतक स्थितियों में मज़बूती से काम करते हैं।
सीबीसीटी डेटा पर आईओएस के स्थानिक पंजीकरण का उपयोग मैक्सिलोफेशियल सर्जरी 9,10, इम्प्लांट प्लेसमेंट11,12 और पीरियडोंटल सर्जरी 7,13 की योजना बनाने के लिए किया गया है, हालांकि फ्री-फॉर्म मॉडलिंग लागू नहीं किया गया था। बूलियन संचालन की एक श्रृंखला के साथ, यथार्थवादी हाइब्रिड मॉडल का अधिग्रहण किया जा सकता है, और सर्जिकल हस्तक्षेप को वस्तुतः अनुकरण किया जा सकता है। सर्जरी से पहले अध्ययन मॉडल का उत्पादन करने के लिए 3 डी प्रिंटिंग तकनीकों के साथ डिजिटल रेंडर भी निर्मित किए जा सकते हैं।
वर्तमान पद्धति का लाभ यह है कि पूरी प्रक्रिया मुफ्त, ओपन-सोर्स सॉफ़्टवेयर का उपयोग करके की जा सकती है। हालांकि, इसमें सीखने की अवस्था है, और उपयोगकर्ताओं को रेडियोग्राफिक इमेज प्रोसेसिंग और फ्री-फॉर्म सीएडी मॉडलिंग से खुद को परिचित करना चाहिए। विधि का सबसे महत्वपूर्ण दोष अपेक्षाकृत लंबी अवधि और प्रक्रिया की दोहराव वाली प्रकृति है। इसलिए, समय सीमा को छोटा करने के लिए वर्कफ़्लो में विशिष्ट चरणों को स्वचालित और सरल बनाने के लिए सुधारों की आवश्यकता है।
विभिन्न पुनर्निर्माण सर्जिकल हस्तक्षेपों की योजना बनाने में त्रि-आयामी डिजाइन और सीएडी मॉडलिंग का उपयोग किया गया है। पीरियोडोंटल डायग्नोस्टिक्स में, सीबीसीटी छवि पुनर्निर्माण के साथ उत्पन्न 3 डी मॉडल का उपयोग इंट्राबोनी दोष आकृति विज्ञान और सर्जिकल उपचार योजना7 के प्रीऑपरेटिव मूल्यांकन के लिए किया जा रहा था। सीएडी/सीएएम एलोजेनिक हड्डी ब्लॉक ऑनले ग्राफ्टिंग16 के लिए उपयोग किया गया था. व्यक्तिगत रूप से गढ़े टाइटेनियम जाल18 निर्देशित हड्डी उत्थान में बाधा झिल्ली के रूप में लागू किया गया; हालांकि, नरम-ऊतक मॉडल को नियोजन प्रक्रिया में शामिल नहीं किया गया था। निर्देशित प्रत्यारोपण प्लेसमेंट नियमित रूप से उच्च विश्वसनीयता19 के साथ दैनिक दंत चिकित्सा अभ्यास में किया जाता है.
फिर भी, अधिकांश इम्प्लांट गाइड सॉफ्टवेयर जटिल ऊतकों के 3 डी पुनर्निर्माण के लिए थ्रेसहोल्डिंग एल्गोरिदम का उपयोग करता है। भले ही 3 डी रेंडर पर नियोजन सैद्धांतिक रूप से संभव है, हड्डी मॉडल की निम्न गुणवत्ता के कारण, प्रत्यारोपण की स्थिति मुख्य रूप से सीबीसीटी डेटासेट के अक्षीय, धनु और कोरोनल 2 डी दृश्यों पर योजनाबद्ध है। वास्तविकता की एक और परत जोड़ने के लिए, भविष्य में मुफ्त मोबाइल एप्लिकेशन के साथ प्राप्त डिजिटल फेस स्कैन को जोड़ा जा सकता है।
रेडियोग्राफिक छवि विभाजन, स्थानिक पंजीकरण, और मुक्त रूप सतह मॉडलिंग के अनुक्रम के साथ, यथार्थवादी रोगी-विशिष्ट आभासी मॉडल पुनर्निर्माण शल्य चिकित्सा हस्तक्षेप की योजना बनाने के लिए अधिग्रहित किया जा सकता है. हड्डी, दांत और कोमल ऊतकों के आभासी 3 डी चित्रण के साथ, सर्जिकल हस्तक्षेप के प्रत्येक चरण (यानी, चीरा, फ्लैप तैयारी, पुनर्योजी रणनीति, फ्लैप बंद) को वस्तुतः पूर्वनिर्धारित और नकली किया जा सकता है।
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Disclosures
लेखक हितों के टकराव की घोषणा नहीं करते हैं।
Acknowledgments
कोई नहीं
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 3DSlicer | 3DSlicer (The software was first developed at Queen’s University Canada and since it is open source it is constantly developed by it’s community) | 4.13.0-2021-03-19 | Open source radiographic image processing software platform. Software is primarily intended for general medicine, however the wide range of segmentation an modelling tools allow it’s use for dental purposes as well |
| Meshmixer | Autodesk Inc. | 3.5 | Open source free form surface modelling software developed for prototype development and basic 3D sculpting. However, due to the usefulness of tools for dental purpose, not just 3D models, but even static guides for navigated surgery can be designed. |
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