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ここでは、術後精度評価に関する研究間の均一性を生み出すために、下述のコンピュータ支援再構成のための実用的で実現可能で再現可能な評価ガイドラインを提案する。このプロトコルは継続して、この評価ガイドラインの以前の公開を指定します。
術後精度の有効な比較は、画像化モダリティの不均一性、下顎骨欠損分類、および研究間の評価方法により、コンピュータ支援による下顎骨の再構成が困難である。本ガイドラインは、画像化のプロセス、下顎骨欠損の分類、三次元(3D)モデルの体積評価を導く段階的なアプローチを使用し、その後、合法的な定量精度評価法を実行することができます術後の臨床状況と術前の仮想計画との間。下述の顆と垂直および水平の角は、コンピュータ支援手術(CAS)ソフトウェアの仮想線を定義するために骨のランドマークとして使用されます。これらの線の間に軸、コロナ、および両方の矢状下顎角は(ネオ)下顎骨の術前と術後の両方の3Dモデルで計算され、その後偏差が計算される。術後の3Dモデルを、XYZ軸に固定された術前計画3Dモデルに重ね合わせることにより、術前と術後の事実上計画された歯科インプラント位置の偏差を計算することができる。このプロトコルは継続して、この評価ガイドラインの以前の公開を指定します。
再建外科におけるコンピュータ支援手術(CAS)は、仮想計画段階、3次元(3D)モデリング段階、手術段階、術後評価フェーズの4つの連続した段階を伴う。計画段階は、頭蓋顔面コンピュータ断層撮影(CT)スキャン、ドナーサイトCTまたはCT血管造影(CTA)スキャンの取得から始まります。多様な組織タイプはX線減衰量に対応し、これは、ハウンズフィールド単位(HU)(ヒトの骨[+1000 HU]、水[0 HU]、および空気[-1000 HU])に従って範囲の特定の灰色値を持つスキャンボクセルにつながります。これらの画像は、デジタルイメージングと通信医学(DICOM)ファイル形式で保存されます。セグメンテーション ソフトウェアで対象地域 (ROI) を選択することで、3D モデルを2つ生成できます。最も一般的で実行可能なセグメンテーション手法はしきい値です:選択した HU しきい値を上回るボクセルは ROI に囲まれています。これらのボクセルは、その後、標準テッセレーション言語(STL)ファイル形式3で3Dモデルに変換され、骨切り術を計画し、3Dデバイス4を設計するためにCASソフトウェアにアップロードされます。モデリング段階では、設計されたデバイスは3Dプリントされ、滅菌され、続いて外科段階が続きます。最終評価段階は、患者の頭蓋骨の術後CTスキャンと、術後の結果と術前の仮想計画を比較する正確性分析で構成される。
最近発表されたコンピュータ支援下顎再建の精度に関する系統的レビューでは、画像取得における不均一性、下顎骨欠損の分類、評価方法が示されました。この不均一性は、術後の硬組織精度の有効な比較を研究5の間で制限する。下顎再建の過程でのCAS段階の標準化は、すべての異なるCASプロセスに対してコンフォーミテ・ユーロペエンヌ(CE)認証を要求し、2020年春から運用される新しい欧州連合医療機器規制(MDR)のために重要です。ここでは、術後精度評価に関する研究間の均一性を生み出すために、下述のコンピュータ支援再構成のための実用的で実現可能で再現可能な評価ガイドラインを提示する。このプロトコルは継続し、機能性に関する許容可能な結果範囲を発見することを目的としてすべての異なるタイプの下顎再建が正確に分析される大規模な多施設コホート研究で現在テストされているこの評価ガイドライン7の以前の出版を指定します。
VU大学医療センターの医療倫理審査委員会(IRB00002991として米国人間研究保護局(OHRP)に登録)は、ヒト被験者を含む医学研究法(WMO)がこの研究に適用されないことを確認した。VU大学医療センターに割り当てられたFWA番号はFWA00017598です。
注: このプロトコルのすべてのステップを、2 つの異なるオブザーバーによって個別に検証します。
1. 頭蓋骨およびドナーサイトのイメージング
2. 下顎骨欠損の分類
術後CTスキャンのDICOM画像のセグメンテーション
4. XYZ 軸の方向
注:術前のSTLモデルには、頭蓋骨、(ネオ)下顎骨、および事実上計画された歯科インプラント(計画されている場合)が含まれます。評価は、頭蓋骨と頭蓋骨の分離されたSTLファイルで簡単に動作しますが、お互いに固定された位置にあります。頭蓋骨と下顎の術前STLモデルが合併したら、3D医療ソフトウェア(上記の手順に従って)を使用して、下顎が頭蓋骨から分割されます。
5. 術前および術後のSTLモデルの体積評価
注: ボリュームの類似度に関する術前後の STL モデルを調べて、精度測定に影響を与える可能性があるため、2 つのモデル間のボリュームの不正確さを可能な限り排除します。
6. コンディラープロセスの重ね合わせ
7. コロナ、軸、および矢状の下顎角度の計算
注:骨のランドマークの識別は、「下向きのプリオペ」と「下向きのポストオペ」STLモデルで別々に行われます。「下向きのプレオペ」で骨のランドマークを識別しながら、下向きのポストオペを選択解除し、その逆も同様です。
仮想計画歯科インプラントのXYZ偏差と距離XYZの計算
メモ:正しい比較のために術前計画中に正しい歯科インプラントの直径および高さ(カバーねじを含む)を使用してください。
ジェームズ・ブラウンクラスIII下顎骨欠損は、ドナーサイトとしてフィブラフリーフラップで私たちの部門で再建されました。直接ガイド付き歯科インプラントの配置は歯科インプラントガイドを含んでいる線維の切断ガイドの使用と行った。再構成は、提示されたガイドラインで評価した。冠状動脈、軸および矢状下顎角偏差(°)および6つの歯科インプラントXYZ距離(mm)を計算し、報告した(図4および図5)。
図1:Z軸に投影されたフランクフルト平面(赤線)、Y軸に投影された中間の矢状面(緑色の線)、およびX軸に投影されたナジオン(青い線)を持つXYZ軸上の頭蓋骨の術前STLモデルの一様な方向。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
図3:術後STLモデル(灰色)を手術前のSTLモデルに重ね合わせ、仮想計画に改訂(青)反復近点アルゴリズム (赤) には、両方の中間プロセスのみが選択されます。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
図4:ドナー部位としてフィブラフリーフラップを用いたブラウンクラスIII欠陥の再構成。この例では、3Dガイドを使用して再建中に6つの仮想計画歯科インプラントが一次配置されています。コロナ、軸、矢状の角度は、術前計画3Dモデルと術後3Dモデルの両方で計算されます。角度の角度の偏差 (°) が表示されます。CS、優れたコンディレ;CP、コンジの後部;VC、垂直コーナー;HC、水平コーナー;ML、 中矢状線;FFF、フィブラフリーフラップ。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
図5:6つのガイド付き歯科インプラントのX、YおよびZ軸および距離XYZ(dXYZ)上の歯科インプラント偏差。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
この術後評価ガイドラインは、コンピュータ支援下顎再建の精度解析の均一性の向上を促進することを目的とする。焦点は、下顎骨再建の成功を決定する4つの成分である:(1)両顆の位置、(2)骨切り片の角度、(3)骨移植片セグメントのサイズ、位置および固定、および(4)ガイド付き歯科の位置インプラント(即時実行され、仮想計画に含まれている場合)。
提案されたプロトコルの最初のステップでは、CT画像の品質がセグメント化されたSTLモデルの体積精度に影響を与えるため、術前イメージングと術後イメージングの両方に対するMDCTスキャンを推奨します。最大の体積偏差は、コーンビームコンピュータ断層撮影(CBCT)スキャナDICOMデータ11からセグメント化されたSTLモデルに見られます。これらの体積偏差は、3Dプリントされたテンプレートおよびガイドの精度とフィッティングに影響を与え、術前STLモデルと術後STLモデル間の術後精度測定にも影響を与えます。そのため、CASを用いた下顎再建には、術前後イメージングと手術後のイメージングの両方でMDCTスキャナを使用することをお勧めします。スライスの厚さは、STL ボリューム精度の最も影響を与える要因であり、<1.25 mm に設定する必要があります。スライスの厚さが高いほど、STL モデルの細部が失われ、精度測定12,13に影響します。CASを用いた下顎再建の精度に関する最近公表された系統的レビューは、著者5によって使用されるCTスキャナパラメータの材料および方法セクションで不十分な説明を示した。我々の意見では、CAS研究は常に材料および方法セクションの術前および術後のイメージングモダリティのタイプとパラメータを指定する必要があります。骨移植片のセグメントの容積、形状、および位置の長期的な変化を避けるために、術後MDCTスキャンは、再構成14の6週間以内に行われるべきである。アジュバント放射線療法の場合、下顎骨15の放射線関連病理を回避するために、治療前の最初の術後MDCTスキャンを使用する。
下顎骨欠損の分類は、同様の複雑性を持つ再構成を比較するために必要である。2016年、Brown et al.8は、クラス番号と再構成の複雑さとの関係を持つ4つのクラスを記述する下顎欠陥分類を提案した。CASソフトウェアにおける術前STLモデルと術後STLモデルのアラインメントにより、再構成の精度を評価することは、いくつかの困難を生じさせます。重ね合わせソフトウェア ツールは、反復近点アルゴリズムを使用して、STL モデルの選択した部分 (ソース) を、STL モデルの固定部分 (参照) に最も一致するように移動します。しかしながら、全体(ネオ)下下地の重ね合わせは、再構成プレートの散乱による不正確であり、これは、下述性16の術後臨床的位置を表すものではなく、全体の再建のシフトをもたらすであろう。同じ問題は、再構成17の孤立した部分を重畳しながら導入される。口の開口部は術前および術後のスキャンの間に常に異なるため、上顎と頭蓋骨を含む下顎の重ね合わせは不正確である。そこで、(ネオ)下顎骨の術後位置を評価するために、重ね合わせ問題を別々に回避するために、術前STLモデルと術後STLモデルの両方に下顎角度(De Maesschalckら18によって開拓された)を作成することにしました。しかし、歯科インプラントの位置を評価するために、我々は必ずしも重ね合わせソフトウェアツールを使用して、両方のモデルを整列する必要がありました。術前後のSTLモデルと術後のSTLモデルを、術後の間術関係に最も近いアプローチに合わせるため、両方の顆プロセスの重ね合わせのみが最も実現可能で、標準化された、再現可能な方法であると考えています。両顆の術後位置は不正確なネオアンディブル再構成によって影響を受ける可能性があるが、上顎間関係は正中線に対応し、したがって中矢状平面19の周りの両方の顆の位置を平均する。我々のプロトコルでは、術前のSTLモデルのみがCASソフトウェアの平面線点ツールを使用してXYZ軸に素早く固定され、歯科インプラントの術後偏差を決定できるベンチマークを表す。XYZ 軸上の固定された頭蓋骨の位置は、ケース間の小さな頭蓋の違いにつながる可能性があります。しかし、術後の3Dモデルが反復近点アルゴリズムに選択された両方の顆人のみで固定術前3Dモデルに重ね合わされた場合、歯科インプラント位置間の距離XYZに影響を及ぼさないため、これは歯科インプラント測定に影響を及ぼさない。
上述したように、De Maesschalck et al.18はCASを用いた下顎骨再建の硬い組織精度についての評価方法を開拓し、骨切り面決定の必要性をバイパスし、重ね合わせ用具の使用をバイパスした。この方法の最も重大な欠点は、標準化して再現可能である必要がある中間射歯面を決定するために使用される方法を指定できなかったことです。また、事実上計画された歯科インプラントは含まれておらず、下顎再建の複雑さの間の区別が欠けている。今後、ガイド付き歯科インプラントを適用する著者の数が増加する可能性があるため、事実上計画された歯科インプラントの術後位置の評価をプロトコルに含めた。2016年、Schepers et al.20は、CASを用いた、歯科インプラントあたりの中心点偏差(mm)および角度偏差(°)を測定することにより、下顎再建における事実上計画された歯科インプラントに対する優れた術後評価方法を提案した。この方法の主な制限は、実現可能性を低下させ、全体の再建の精度の概要を失う結果、インプラントあたりの測定量です。距離XYZ(dXYZ(mm)を測定することで、歯科インプラント1個につき1つの再現数を決定することで、より簡便な方法を提案する。歯科リハビリテーションに関しては、歯科インプラントの首の位置は、将来の義足のために決定的です。したがって、当社の評価プロトコルは、術前後STLモデルにおける歯科インプラントの首に仮想点を作成することを推奨しています。歯科インプラントの評価を実現可能に保つために、角度付きインプラントアバットメントで15°までの角度偏差を補正できるため、角度偏差の測定をスキップすることにしました。
提案されたガイドラインは、あらゆるタイプのドナー部位に適用可能であり、異なる骨移植片固定の可能性を可能にする。また、術後イメージングにおける金属固定部品のCT散乱は、ガイドライン5の測定には影響を及ぼさない。この評価ガイドラインでは、模倣inPrint 3.0とGOM検査プロフェッショナル2019を使用しました。ただし、このプロトコルでは、すべての CAS ソフトウェア パッケージで使用できるソフトウェア ツールについて説明しています。このガイドラインは、CASフェーズ中の精度とすべての異なるアプローチとの関係を異議を唱えるために、より標準化された統一されたアプローチに貢献することを目的としています。ブラウンクラスごとの許容下顎の角度偏差、事実上計画された歯科インプラントの術後位置との関係、および将来の義足のための許容可能な歯科インプラント偏差(dXYZ)を決定する上で、さらなる進歩の余地があります。現在、当社の部門では、上記のすべての変数を考慮した大規模なコホートでこのガイドラインを検証するための多施設調査を行っています。
著者たちは開示するものは何もない。
この調査は、公的、商業、または非営利セクターの資金調達機関から特定の助成金を受け取りませんでした。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
GOM Inspect Professional 2019 | GOM | Evaluation software | |
Mimics inPrint 3.0 | Materialise | Image-based 3D medical software |
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