Method Article
В этой связи мы предлагаем практические, осуществимые и воспроизводимые руководящие принципы оценки для компьютерной реконструкции челюсти, с тем чтобы создать единообразие между исследованиями, касающимися послеоперационной оценки точности. Этот протокол продолжается и определяет более раннюю публикацию этого руководства по оценке.
Допустимые сопоставления результатов послеоперационной точности при компьютерной реконструкции нижней челюсти затруднены из-за неоднородности методов визуализации, классификации дефектов и методологий оценки между исследованиями. В этом руководстве используется поэтапный подход, определяющий процесс визуализации, классификации челюстных дефектов и оценки объема трехмерных (3D) моделей, после чего может быть выполнен узаконенный метод количественной оценки точности между послеоперационной клинической ситуацией и предоперационным виртуальным планом. Кондилы и вертикальные и горизонтальные углы челюсти используются в качестве костлявых ориентиров для определения виртуальных линий в программном обеспечении для компьютерной хирургии (CAS). Между этими линиями рассчитываются осевые, корональные и оба сагитальных mandibular углы как по предоперационным, так и по послеоперационным 3D-моделям (нео) ягодиц, а затем и по отклонениям. Наложив послеоперационную 3D-модель на предоперационную, практически спланированную 3D-модель, которая крепится к оси XY, можно вычислить отклонение между дооперационными и послеоперационными практически запланированными положениями зубных имплантатов. Этот протокол продолжается и определяет более раннюю публикацию этого руководства по оценке.
Компьютерная хирургия (CAS) в реконструктивной хирургии включает в себя четыре последовательных этапа: виртуальная фаза планирования, трехмерная (3D) фаза моделирования, хирургическая фаза и послеоперационная фаза оценки1. Этап планирования начинается с получения черепно-мозговой компьютерной томографии (КТ) и донорской кТ или кТ-ангиографии (КТ). Разнообразные типы тканей соответствуют количеству затухания рентгеновских лучей, что приводит к сканированию вокселей с определенным серым значением в диапазоне в зависимости от hounsfield единиц (HU) (человеческая кость (1000 HU), вода (0 HU) и воздуха (-1000 HU). Эти изображения хранятся в формате файлов Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM). Выбрав интересующие регионы (ROI) в сегментационном программном обеспечении, 3D-модели могут быть сгенерированы2. Наиболее популярным и осуществимым методом сегментации является пороговое значение: в рентабельность инвестиций заключены воксели выше выбранного порогового значения HU. Эти воксели впоследствии преобразуются в 3D-модели в формате файла Standard Tessellation Language (STL)3и загружаются в программное обеспечение CAS для планирования остеотомии и разработки 3D-устройств4. На этапе моделирования разработанные устройства печатаются и стерилизованы, а затем выполняются хирургическая фаза. Заключительный этап оценки состоит из послеоперационной КТ черепа пациента, а затем анализа точности сравнения послеоперационного результата с предоперационным виртуальным планом.
Наш недавно опубликованный систематический обзор точности компьютерных мандибулярных реконструкций показал неоднородность в приобретении изображения, классификации дефектов мандибулярных и методологиях оценки. Эта неоднородность ограничивает действительные сравнения послеоперационных результатов точности твердых тканей между исследованиями5. Стандартизация этапов CAS в процессе реконструкции мандибулярных имеет важное значение в связи с новым регулированием медицинского устройства Европейского союза (MDR), который требует сертификации Conformitе Europ'enne (CE) для всех различных процессов CAS, и который будет действовать с весны 20206. Здесь мы представляем практические, осуществимые и воспроизводимые руководящие принципы оценки для компьютерных реконструкций челюсти, с тем чтобы создать единообразие между исследованиями, касающимися послеоперационной оценки точности. Этот протокол продолжается и определяет более раннюю публикацию этого руководства оценки7, который в настоящее время тестируется в большом многоцентровом когортном исследовании, в котором будут проанализированы все различные типы мандибулярных реконструкций для их точности, направленной на обнаружение допустимых диапазонов результатов в отношении функциональности.
Комитет по обзору медицинской этики Университетского медицинского центра VU (зарегистрирован в Управлении США по защите человеческих исследований (OHRP) как IRB00002991 подтвердил, что Закон о медицинских исследованиях с участием человека (WMO) не применяется к данному исследованию. Номер FWA, присвоенный медицинскому центру Университета VU, fWA00017598.
ПРИМЕЧАНИЕ: Проверить все шаги в этом протоколе независимо двумя различными наблюдателями.
1. Изображение черепа и донорского участка
2. Классификация кандибулярного дефекта
3. Сегментация изображений DICOM послеоперационной КТ
4. Ориентация оси XY
ПРИМЕЧАНИЕ: Предоперационная модель STL включает череп, (нео) челюсть, и практически запланированные зубные имплантаты (если планируется). Обратите внимание, что оценка работает легче с разделенными ФАЙЛами STL черепа и черепа, но все еще в фиксированном положении друг к другу. Когда предоперационная модель STL черепа и челюсти сливаются, используйте 3D медицинское программное обеспечение (после описанных выше шагов), чтобы разделить челюсть от черепа.
5. Оценка объема дооперационных моделей STL
ПРИМЕЧАНИЕ: Изучите предоперационные модели STL на сходстве объема, чтобы исключить объемные неточности между двумя моделями как можно больше, так как они могут влиять на измерения точности.
6. Наложение кондилярных процессов
7. Расчет корональных, осевых и сагитальных челюстных углов
ПРИМЕЧАНИЕ: Идентификация костлявых ориентиров осуществляется отдельно на "Mandible Pre-op" и "Mandible Post-op" STL моделей. Отберите Mandible Post-op при выявлении костлявых ориентиров в "Mandible Pre-op", и наоборот.
8. Расчет отклонений от XY и расстояние XY' практически запланированных зубных имплантатов
ПРИМЕЧАНИЕ: Используйте правильный диаметр зубного имплантата и высоту (включая крышку винта) во время предоперационного планирования для правильного сравнения.
Джеймс Браун класса III mandibular дефект был реконструирован в нашем отделе с малоберцовой кости свободный лоскут в качестве донора сайта. Прямое управляемое размещение зубных имплантатов было выполнено с использованием руководства по резке малоберцовой кости, которое также включало направляющие зубные имплантаты. Реконструкция была оценена с учетом представленных руководящих принципов. Были рассчитаны и зарегистрированы корональные, осевые и сагитальные отступные угла (к) и шесть зубных имплантатов XY' (мм)(рисунок 4 и рисунок 5).
Рисунок 1: Равномерная ориентация предоперационной модели STL черепа на оси XY' с франкфуртской плоскостью, проецируемой на ось (красная линия), плоскость midsagittal, проецируемая на ось Y (зеленая линия), и nasion, проецируемая на ось X (синяя линия). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Рисунок 2: Часть правой стороны нижней челюсти (без участия остеосинтеза материала, который вызывает рассеяние) предоперационной практически запланированной модели STL накладывается на послеоперационную модель STL. Впоследствии программное обеспечение CAS используется для расчета арифметического среднего. Отклонение на 0,02 мм между обоими томами в данном примере подпадает под норму (0,5 мм), чтобы перейти к следующему этапу руководства по оценке. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Рисунок 3: Наложение послеоперационной модели STL (серый) на предоперационной модели STL, пересмотренной в виртуальный план (синий). Только оба кондилярных процесса выбраны для алгоритма итеративной ближайшей точки (красный). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Рисунок 4: Реконструкция дефекта класса Браун III с использованием малоберцовой кости свободного лоскута в качестве донора сайта. В этом примере шесть практически запланированных зубных имплантатов являются первичными во время реконструкции с помощью 3D-руководства. Корональные, осевые и сагитальные углы рассчитываются как по предоперационной, практически запланированной 3D-модели, так и по послеоперационной 3D-модели. Отображаются отклонения между углами в градусах (К). CS, кондил начальник; CP, кондайл задний; VC, вертикальный угол; HC, горизонтальный угол; ML, среднеагитальная линия; FFF, фибула свободный лоскут. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Рисунок 5: Отклонения зубного имплантата на оси X, Y и Y и расстояния XY ( dXY) из шести управляемых установленных зубных имплантатов. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Это послеоперационное руководство по оценке направлено на содействие повышению единообразия анализа точности компьютерных мандибулярных реконструкций. Основное внимание уделяется четырем компонентам, определяющим успех мандибулярной реконструкции: (1) положение обоих кондилов, (2) углы остеотомии плоскостей, (3) размер, положение и фиксация сегментов костного трансплантата, и (4) положение зубного зубного имплантаты (если немедленные выполняются и включены в виртуальное планирование).
На первом этапе предлагаемого протокола мы рекомендуем сканирование MDCT как для дооперационной, так и для послеоперационной визуализации, поскольку качество КТ-изображений влияет на точность громкости сегментированных моделей STL. Наибольшие отклонения объема обнаружены в моделях STL, сегментированных из конусного луча компьютерной томографии (CBCT) сканера данных DICOM11. Эти отклонения объема влияют на точность и установку 3D печатных шаблонов и руководств, и, таким образом, также влияют на послеоперационные измерения точности между дооперационными моделями STL. Поэтому мы рекомендуем использовать сканеры MDCT как в предоперационной, так и в послеоперационной визуализации для реконструкции с помощью CAS. Толщина нарезанного нарезанного ломтика является наиболее влияющим фактором точности громкости STL и должна быть установлена 1,25 мм. Более высокая толщина среза приводит к потере детализации в моделях STL и влияет на точность измерений12,13. Недавно опубликованный систематический обзор точности в сандибулярной реконструкции с использованием CAS показал плохое описание в разделе материалов и методов параметров КТ сканера, используемых авторами5. По нашему мнению, в исследованиях CAS всегда должны быть указаны тип ы и параметры методов пред- и послеоперационной визуализации в разделе материалов и методов. Во избежание долгосрочных изменений объема, формы и положения сегментов костного трансплантата, послеоперационное mdCT сканирование должно быть выполнено в течение шести недель после реконструкции14. В случае адъювантной лучевой терапии, используйте первое послеоперационное сканирование MDCT до терапии, чтобы избежать радиационной патологии в нижнечелюстной кости15.
Для сравнения реконструкций с аналогичной сложностью необходима классификация кандибулярных дефектов. В 2016 году Brown et al.8 предложила классификацию дефектов, описывающую четыре класса, с отношением между классовым номером и сложностью реконструкции. Выравнивание предоперационных и послеоперационных моделей STL в программном обеспечении CAS для оценки точности реконструкции создает некоторые трудности. Программный инструмент наложения перемещает выбранную часть модели STL (источник), чтобы наилучшим образом соответствовать фиксированной части модели STL (ссылка) с помощью итеративного алгоритма ближайшей точки. Тем не менее, наложение всей (нео) челюсти является неточным из-за рассеяния реконторной пластины (ы), что приведет к сдвигам всей реконструкции, не представляя послеоперационное клиническое положение челюсти16. Та же проблема вводится при наложении изолированных частей реконструкции17. Наложение челюсти, включая челюстную челюсти и черепа, является неточным, потому что отверстие рта всегда будет отличаться во время предоперационного и послеоперационного сканирования. Поэтому для оценки послеоперационного положения (нео) нижней челюсти мы решили создать мандибулярные углы (первопроходцы De Maesschalck et al.18)на предоперационных и послеоперационных моделях STL отдельно, чтобы обойти проблемы наложения. Однако для оценки позиций зубного имплантата нам необходимо выровнять обе модели, используя программный инструмент superimposition. Для выравнивания предоперационных и послеоперационных моделей STL с самым близким подходом к клиническим послеоперационным межмаксиллированным отношениям, мы считаем, что наложение только обоих кондилярных процессов является наиболее осуществимым, стандартизированным и воспроизводимым методом. Хотя послеоперационное положение обоих кондилов может быть затронуто неточной неомандионируемой реконструкцией, межмаксиллуарное отношение будет вмещать среднюю линию и, таким образом, усредняет положение обоих condyles вокруг midsagittal плоскости19. В нашем протоколе, только предоперационная модель STL быстро крепится к оси XY' с помощью плоскости-линии точки инструмент в программном обеспечении CAS, представляющий собой ориентир, из которого послеоперационные отклонения зубных имплантатов могут быть определены. Фиксированное положение черепа на оси XY' может привести к небольшим цефалометрическим различиям между случаями. Тем не менее, это не влияет на измерения зубных имплантатов, потому что это не имеет последствий для расстояния XY' в мм между положением зубных имплантатов, когда послеоперационная 3D модель накладывается на фиксированную предоперационную 3D-модель с только оба кондила, выбранные для итеративного алгоритма ближайшей точки.
Как описано выше, De Maesschalck et al.18 впервые применилметод оценки точности жесткой ткани мандибулярной реконструкции с помощью CAS, минуя необходимость определения плане остеотомии и минуя использование инструмента наложения. Наиболее серьезным недостатком этого метода является то, что он не указал метод, используемый для определения средней плоскости, которая должна быть стандартизирована и воспроизводима. Кроме того, не включены практически запланированные зубные имплантаты и отсутствует дифференциация между сложностью сандибулярных реконструкций. Мы включили оценку послеоперационных позиций практически запланированных зубных имплантатов в наш протокол, потому что число авторов, применяющих управляемые зубные имплантаты в будущем, вероятно, возрастет. В 2016 году Schepers et al.20 предложила отличный метод послеоперационной оценки практически запланированных зубных имплантатов в области реконструкции нижней челюсти с использованием CAS путем измерения отклонения центральной точки (мм) и углового отклонения (я) на зубной имплантат. Основным ограничением этого метода является количество измерений на имплантат, что снижает осуществимость и приводит к потере обзора точности всей реконструкции. Мы предлагаем более упрощенный метод, определив один номер повторного зубного имплантата путем измерения расстояния XY ' (dXY' в мм). Что касается стоматологической реабилитации, то положение шеи зубного имплантата имеет решающее значение для будущих протезов. Поэтому наш протокол оценки рекомендует создавать виртуальные точки на шее зубных имплантатов в предоперационных и послеоперационных моделях STL. Чтобы сохранить оценку зубных имплантатов возможно, мы решили пропустить измерения угловых отклонений, потому что угловые отклонения до 15 градусов могут быть исправлены с угловыми примыканиями имплантата.
Предлагаемое нами руководство применимо ко всем типам донорских участков и позволяет использовать различные возможности фиксации костного трансплантата. Кроме того, рассеяние КТ металлических деталей фиксации в послеоперационной визуализации не повлияет на измерения ориентира5. В этом руководстве по оценке мы использовали Mimics inPrint 3.0 и GOM Inspect Professional 2019. Тем не менее, протокол описывает программные средства, которые доступны во всех пакетах программного обеспечения CAS. Это руководство призвано способствовать разработке гораздо более стандартизированного и единообразного подхода к объективизации взаимосвязей между точностью и всеми различными подходами на этапах CAS. Существует обильная возможность для дальнейшего прогресса в определении приемлемых отклонений угла нижней палаты в классе Браун, их связь с послеоперационными позициями практически запланированных зубных имплантатов, и приемлемые отклонения зубных имплантатов (dXY) для будущих протезов. В настоящее время наш отдел проводит многоцентровое исследование для проверки этого руководства в большой когорте, которая также учитывает все вышеупомянутые переменные.
Авторам нечего раскрывать.
Это исследование не получило каких-либо конкретных субсидий от финансовых учреждений в государственном, коммерческом или некоммерческом секторах.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
GOM Inspect Professional 2019 | GOM | Evaluation software | |
Mimics inPrint 3.0 | Materialise | Image-based 3D medical software |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены