歯槽骨再建手術の仮想計画のためのデジタルハイブリッドモデル作成

要約

3次元(3D)仮想ハイブリッドモデルを作成するためのワークフローは、コーンビームコンピュータ断層撮影データセットと、X線画像セグメンテーション法と自由曲面表面モデリングを利用した口腔内光学スキャンに基づいて設計されています。デジタルモデルは、再建歯槽骨手術の仮想計画に使用されます。

要約

この記事では、X線画像のセグメンテーション、空間レジストレーション、自由曲面モデリングのシーケンスを利用して、仮想のハイブリッド3次元(3D)モデル取得について説明します。まず、コーンビームコンピュータ断層撮影データセットを半自動セグメンテーション法で再構築しました。歯槽骨と歯は異なるセグメントに分離されており、3D形態と歯周骨内欠損の局在を評価することができます。急性および慢性の歯槽堤欠損の重症度、程度、および形態は、隣接する歯に関して検証されます。仮想の複雑な組織モデルでは、歯科インプラントの位置を3Dで計画できます。IOSおよびCBCTデータの空間レジストレーションとそれに続く自由曲面モデリングにより、歯槽骨、歯、軟部組織を可視化したリアルな3Dハイブリッドモデルを取得できます。IOSとCBCT軟部組織の重ね合わせにより、無歯顎隆起の上の厚さは、下にある骨の寸法について評価できます。したがって、フラップの設計と外科的フラップ管理を決定でき、時折の合併症を回避できる可能性があります。

概要

歯科医療の技術的進歩により、外科的処置や補綴リハビリテーションのコンピューター支援治療計画とシミュレーションが可能になりました。デジタル歯科における3Dデータ取得に不可欠な方法は、(1)コーンビームコンピュータ断層撮影(CBCT)¹ と(2)口腔内光学スキャン(IOS)²の2つです。これらのツールを使用して、関連するすべての解剖学的構造(歯槽骨、歯、軟部組織)のデジタル情報を取得し、歯槽骨の再建手術を計画することができます。

コーンビーム技術は、1996年にイタリアの研究グループによって初めて導入されました。CBCTは、従来のコンピュータ断層撮影と比較して、大幅に低い放射線量と高い解像度を提供し、歯科および口^{腔外科で最も}頻繁に使用される3Dイメージングモダリティになりました3。CBCTは、さまざまな外科的処置(歯周再生手術、歯槽堤増強術、歯科インプラント埋入、顎矯正手術^{など)を計画する}ためによく使用されます1。CBCTデータセットは、2D画像と3Dレンダリングを提供するX線画像イメージングソフトウェアで表示および処理できますが、ほとんどのイメージングソフトウェアは、3D画像の再構成にしきい値ベースのアルゴリズムを使用します。閾値処理法は、ボクセル グレー値の間隔の上限と下限を設定します。....

プロトコル

この調査は、ヘルシンキ宣言に完全に従って実施されました。原稿作成の前に、書面によるインフォームドコンセントが提供され、患者によって署名されました。患者は、プロトコルのデモンストレーションのためのデータ使用の許可を与えました。

1. 放射線画像処理

1. DICOMファイルをソフトウェアにロードします
   1. 医用画像ソフトウェアの最新バージョンをダウンロードして開きます。
      注意: ソフトウェアを開くと、ホーム画面が表示されます。
   2. サイドバーの [DICOM データの読み込み ] をクリックします。
      注:DICOMデータベースがポップアップし、以前にロードされたDICOMデータセットが表示されます。
      1. [ DICOM データベースに DICOM ファイルをインポート ] をクリックし、宛先フォルダーで DICOM データセットを選択して [ インポート] をクリックします。
         注:新しく追加されたDICOMデータセットは、スタディのリストに表示されます。
   3. スタディを選択し、ウィンドウ下部の ロード(Load )をクリックします。
      注:DICOMデータセットが開き、読み込まれたデータの4つのビュー(冠状、軸状、矢状、3D)が....

結果

仮想許可3次元(3D)モデルは、X線画像セグメンテーション、空間レジストレーション、および自由形式のモデリングを使用して生成できます。モデルは臨床状況をデジタルで描写し、さまざまな外科的介入の3次元計画を可能にします。骨と歯を別々にセグメンテーションすることで、2つの解剖学的構造の境界が見え、3D形態と歯周骨内欠損の局在が評価されます。急性および慢性の歯槽堤欠損.......

ディスカッション

提示されたプロトコルでは、歯周病と歯槽骨の欠損形態を3次元(3D)で視覚化することができ、2D診断法や閾値アルゴリズムで生成された3Dモデルによって達成できるよりも正確な臨床状況の描写を提供します。このプロトコルは、(1)CBCTデータセットの半自動セグメンテーション、(2)CBCTとIOSの空間レジストレーション、(3)自由曲面モデリングの3つの主要なフェーズに分けることができます。技?.......

資料

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.