Ici, nous proposons une ligne directrice pratique, faisable et reproductible d'évaluation pour la reconstruction assistée par ordinateur de la mandibule afin de créer l'uniformité entre les études concernant l'évaluation postopératoire de précision. Ce protocole se poursuit et spécifie une publication antérieure de cette ligne directrice d'évaluation.
Les comparaisons valides des résultats postopératoires de précision dans la reconstruction assistée par ordinateur de la mandibule sont difficiles en raison de l'hétérogénéité dans les modalités d'imagerie, la classification des défauts mandibulaires et les méthodologies d'évaluation entre les études. Cette ligne directrice utilise une approche étape par étape guidant le processus d'imagerie, la classification des défauts mandibulaires et l'évaluation du volume des modèles tridimensionnels (3D), après quoi une méthode d'évaluation de l'exactitude quantitative légitimée peut être effectuée entre la situation clinique postopératoire et le plan virtuel préopératoire. Les condyles et les coins verticaux et horizontaux de la mandibule sont utilisés comme repères osseux pour définir les lignes virtuelles dans le logiciel de chirurgie assistée par ordinateur (CAS). Entre ces lignes, les angles mandibulaires axiaux, coronals et sagittal sont calculés sur les modèles 3D pré- et postopératoires de la (néo)mandibule et, par la suite, les écarts sont calculés. En superposant le modèle 3D postopératoire au modèle 3D préopératoire pratiquement prévu, qui est fixé à l'axe XYZ, l'écart entre les positions d'implant dentaire séminables et postopératoires pratiquement planifiées peut être calculé. Ce protocole se poursuit et spécifie une publication antérieure de cette ligne directrice d'évaluation.
La chirurgie assistée par ordinateur (CAS) en chirurgie reconstructive comporte quatre phases consécutives : une phase de planification virtuelle, une phase de modélisation tridimensionnelle (3D), une phase chirurgicale et une phased'évaluationpostopératoire 1 . La phase de planification commence par l'obtention d'une tomodensitométrie craniofaciale (CT) et d'une tomodensitométrie du site donneur ou d'une angiographie par tomodensitométrie (CTA). Divers types de tissus correspondent à une quantité d'atténuation des rayons X, ce qui conduit à numériser les voxels avec une valeur grise spécifique variée selon les unités Hounsfield (HU) (os humain [1000 HU], l'eau [0 HU], et l'air [-1000 HU]). Ces images sont stockées dans le format de fichier Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM). En sélectionnant les régions d'intérêt (ROIs) dans les logiciels de segmentation, les modèles 3D peuvent être générés2. La technique de segmentation la plus populaire et la plus faisable est le seuil : les voxels au-dessus d'une valeur de seuil D'HU sélectionnée sont inclus dans le roi-roi. Ces voxels sont ensuite convertis en modèles 3D dans le format de fichier Standard Tessellation Language (STL)3, et téléchargés dans le logiciel CAS pour planifier les ostéotomies et de concevoir des appareils 3D4. Pendant la phase de modélisation, les dispositifs conçus sont imprimés et stérilisés en 3D, suivis de la phase chirurgicale. La phase finale d'évaluation se compose d'un balayage postopératoire de CT du crâne du patient, suivi d'une analyse de précision comparant le résultat postopératoire avec le plan virtuel préopératoire.
Notre revue systématique récemment éditée concernant l'exactitude des reconstructions mandibulaires assistées par ordinateur a montré l'hétérogénéité dans l'acquisition d'image, la classification des défauts mandibulaires, et les méthodologies d'évaluation. Cette hétérogénéité limite les comparaisons valides des résultats postopératoires de précision des tissus durs entre les études5. La normalisation des phases cassadunes dans le processus de reconstruction mandibulaire est importante en raison de la nouvelle réglementation des dispositifs médicaux de l'Union européenne (MDR), qui exige la certification Conformité Européenne (CE) pour tous les différents processus cass, et qui sera opérationnelle à partir du printemps 20206. Ici, nous présentons une ligne directrice pratique, faisable et reproductible d'évaluation pour des reconstructions assistées par ordinateur de la mandibule afin de créer l'uniformité entre les études concernant l'évaluation postopératoire de précision. Ce protocole se poursuit et spécifie une publication antérieure de cette directive d'évaluation7, qui est actuellement à l'essai dans une vaste étude de cohorte multicentrique dans laquelle tous les différents types de reconstructions mandibulaires seront analysés pour leur exactitude visant à découvrir des gammes de résultats tolérables en ce qui concerne la fonctionnalité.
Le Medical Ethics Review Committee du VU University Medical Center (enregistré auprès de l'Office for Human Research Protections (OHRP) des États-Unis sous le titre IRB00002991) a confirmé que la Medical Research Involving Human Subjects Act (WMO) ne s'applique pas à cette étude. Le numéro FWA attribué au VU University Medical Center est FWA00017598.
REMARQUE : Validez indépendamment toutes les étapes de ce protocole par deux observateurs différents.
1. Imagerie du crâne et du site du donneur
2. Classification du défaut mandibulaire
3. Segmentation des images DICOM de la tomodensitome postopératoire
4. Orientation de l'axe XYZ
REMARQUE : Le modèle préopératoire de STS comprend le crâne, (néo)mandibule, et les implants dentaires pratiquement planifiés (si prévu). Notez que l'évaluation fonctionne plus facilement avec les fichiers STL séparés du crâne et du crâne, mais toujours en position fixe les uns aux autres. Lorsque le modèle STL préopératoire du crâne et de la mandibule est fusionné, utilisez le logiciel médical 3D (suivant les étapes décrites ci-dessus) pour diviser la mandibule du crâne.
5. Évaluation du volume des modèles STL pré- et postopératoires
REMARQUE : Examiner les modèles STL pré- et postopératoires sur la similitude de volume afin d'exclure autant que possible les inexactitudes de volume entre les deux modèles, car ils peuvent influencer les mesures de précision.
6. Superposition des processus de condylateur
7. Calcul des angles mandibulaires coronals, axiaux et sagittaires
REMARQUE : L'identification des repères osseux est effectuée séparément sur les modèles STL « Mandible Pre-op » et « Mandible Post-op ». Désélectionnez le Mandible Post-op tout en identifiant les repères osseux dans la « préop Mandible », et vice versa.
8. Calcul des écarts XYZ et distance XYZ des implants dentaires pratiquement planifiés
REMARQUE : Utilisez le diamètre et la hauteur de l'implant dentaire correct (y compris la vis de couverture) pendant la planification préopératoire pour une comparaison correcte.
Un défaut mandibulaire de classe III de James Brown a été reconstruit à notre département avec le rabat libre de péroné comme site de donateur. Le placement direct guidé d'implant dentaire a été exécuté avec l'utilisation d'un guide de découpage de péroné qui a également inclus des guides dentaires d'implant. La reconstruction a été évaluée avec la ligne directrice présentée. Les écarts d'angle mandibulaire coronal, axial et sagittal (en) et les six distances xYZ de l'implant dentaire ont été calculés et signalés (figure 4 et figure 5).
Figure 1 : Orientation uniforme du modèle STL préopératoire du crâne sur l'axe XYZ avec le plan de Francfort projeté vers l'axe Z (ligne rouge), le plan midsagittal projeté vers l'axe Y (ligne verte) et la nasion projetée sur l'axe X (ligne bleue). Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.
Figure 2 : Une partie du côté droit de la mandibule (sans participation du matériel d'ostéosynthèse qui provoque la dispersion) du modèle STL préopératoire pratiquement planifié est superposée au modèle STL postopératoire. Par la suite, le logiciel CAS est utilisé pour calculer la moyenne arithmétique. L'écart de 0,02 mm entre les deux volumes dans cet exemple se situe dans la norme (-lt;0,5 mm) pour passer à l'étape suivante de la ligne directrice d'évaluation. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.
Figure 3 : Superposition du modèle STL postopératoire (gris) sur le modèle STL préopératoire, révisé au plan virtuel (bleu). Seuls les deux processus condylar sont sélectionnés pour l'algorithme itératif de point le plus proche (rouge). Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.
Figure 4 : Reconstruction d'un défaut de classe III de Brown à l'aide de l'aileron sans péroné comme site de donneur. Dans cet exemple, six implants dentaires pratiquement planifiés sont placés principalement pendant la reconstruction à l'aide d'un guide 3D. Les angles coronal, axial et sagittal sont calculés sur le modèle 3D pratiquement prévu préopératoire et le modèle 3D postopératoire. Les écarts entre les angles en degrés sont indiqués. CS, condyle supérieur; CP, condyle postérieur; VC, coin vertical; HC, coin horizontal; ML, ligne midsagittal; FFF, volet sans péroné. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.
Figure 5 : Déviations d'implants dentaires sur l'axe X, Y et Z et la distance XYZ (dXYZ) des six implants dentaires placés guidés. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.
Cette ligne directrice d'évaluation postopératoire vise à faciliter une uniformité accrue de l'analyse de précision des reconstructions mandibulaires assistées par ordinateur. L'accent est mis sur quatre composantes déterminant le succès de la reconstruction mandibulaire : (1) la position des deux condyles, (2) les angles des plans d'ostéotomie, (3) la taille, la position et la fixation des segments de greffe osseuse, et (4) la position du dentaire guidé implants (si elles sont effectuées immédiatement et incluses dans la planification virtuelle).
Dans la première étape de notre protocole proposé, nous recommandons la numérisation MDCT pour l'imagerie pré- et postopératoire, parce que la qualité des images CT affecte la précision du volume des modèles STL segmentés. Les écarts de volume les plus importants se trouvent dans les modèles STL segmentés à partir des données d'analyse de tomodensitométrie par faisceau de cônes (CBCT) DICOM11. Ces écarts de volume influencent la précision et l'ajustement des modèles et des guides imprimés en 3D, et influencent ainsi également les mesures de précision postopératoire entre les modèles STL pré- et postopératoires. Par conséquent, nous recommandons l'utilisation des scanners de MDCT dans la formation image pré- et postopératoire pour la reconstruction mandibulaire utilisant CAS. L'épaisseur de la tranche est le facteur d'influence le plus important dans la précision du volume de STL et doit être réglé 1,25 mm. Une épaisseur de tranche plus élevée donne à la perte de détail dans les modèles STL et affecte les mesures de précision12,13. Un examen systématique récemment publié sur l'exactitude de la reconstruction mandibulaire à l'aide de cas salit a montré une mauvaise description dans la section des matériaux et des méthodes des paramètres du tomodensitomètre utilisés par les auteurs5. À notre avis, les études de la SAE devraient toujours préciser le type et les paramètres des modalités d'imagerie pré et postopératoire dans la section des matériaux et des méthodes. Afin d'éviter des changements à long terme dans le volume, la forme, et la position des segments de la greffe d'os, le balayage postopératoire de MDCT devrait être exécuté dans un délai de six semaines après reconstruction14. En cas de radiothérapie adjuvante, utilisez le premier balayage postopératoire de MDCT avant la thérapie pour éviter la pathologie liée au rayonnement dans l'os mandibulaire15.
La classification des défauts mandibulaires est nécessaire pour comparer des reconstructions avec la complexité semblable. En 2016, Brown et coll.8 ont proposé une classification des défauts mandibulaires décrivant quatre classes, avec une relation entre le numéro de classe et la complexité de la reconstruction. L'alignement des modèles STL pré- et postopératoires dans le logiciel CAS pour évaluer l'exactitude de la reconstruction présente quelques difficultés. L'outil logiciel de superposition déplace une partie sélectionnée d'un modèle STL (la source) pour correspondre au mieux à une partie fixe d'un modèle STL (la référence) à l'aide d'un algorithme itératif de point le plus proche. Cependant, la superposition de l'ensemble (néo)mandibule est inexacte en raison de la dispersion de la plaque de reconstruction(s), ce qui conduira à des changements de l'ensemble de la reconstruction, ne représentant pas la position clinique postopératoire de la mandibule16. Le même problème est introduit tout en superposant des parties isolées de la reconstruction17. La superposition de la mandibule, y compris le maxillaire et le crâne, est inexacte parce que l'ouverture de la bouche sera toujours différente pendant la numérisation pré- et postopératoire. Par conséquent, pour évaluer la position postopératoire du (néo)mandibule, nous avons décidé de créer des angles mandibulaires (pionniers par De Maesschalck et coll.18) sur les modèles STL pré-et postopératoires séparément pour contourner les problèmes de superposition. Cependant, pour évaluer les positions des implants dentaires, nous devions nécessairement aligner les deux modèles, à l'aide de l'outil logiciel de superposition. Pour aligner les modèles pré- et postopératoires de STL avec l'approche la plus proche de la relation intermaxillaire postopératoire clinique, nous croyons que la superposition de seulement les deux processus condylar est la méthode la plus faisable, normalisée et reproductible. Bien que la position postopératoire des deux condyles puisse être affectée par la reconstruction neomandible inexacte, la relation intermaxillaire s'adaptera à la ligne médiane et moyenne ainsi la position des deux condyles autour du plan midsagittal19. Dans notre protocole, seul le modèle STL préopératoire est rapidement fixé à l'axe XYZ à l'aide d'un outil de point de ligne plane dans le logiciel CAS, ce qui représente une référence à partir de laquelle les écarts postopératoires des implants dentaires peuvent être déterminés. La position fixe du crâne sur l'axe XYZ peut conduire à de petites différences céphalométriques entre les cas. Cependant, ceci n'a aucune influence sur les mesures d'implant dentaire, parce qu'il n'a aucune conséquence pour la distance XYZ en mm entre les positions d'implant dentaire quand le modèle 3D postopératoire est superposé sur le modèle 3D préopératoire fixe avec seulement les deux condyles choisis pour l'algorithme itératif de point le plus proche.
Comme décrit ci-dessus, De Maesschalck et coll.18 ont mis au point une méthode d'évaluation de la précision des tissus durs de la reconstruction mandibulaire à l'aide de la SAE, en contournant la nécessité de déterminer l'ostéotomie et en contournant l'utilisation d'un outil de superposition. L'inconvénient le plus grave de cette méthode est qu'elle n'a pas précisé la méthode utilisée pour déterminer le plan midsagittal, qui doit être normalisé et reproductible. En outre, aucun implant dentaire pratiquement prévu n'est inclus et une différenciation entre la complexité des reconstructions mandibulaires fait défaut. Nous avons inclus l'évaluation des positions postopératoires des implants dentaires pratiquement planifiés dans notre protocole parce que le nombre d'auteurs appliquant des implants dentaires guidés à l'avenir est susceptible d'augmenter. En 2016, Schepers et coll.20 ont proposé une excellente méthode d'évaluation postopératoire pour les implants dentaires pratiquement planifiés dans la reconstruction mandibulaire à l'aide de la SAE en mesurant la déviation du point central (mm) et la déviation angulaire (mD) par implant dentaire. La principale limitation de cette méthode est la quantité de mesures par implant qui diminue la faisabilité et entraîne une perte d'aperçu de l'exactitude de l'ensemble de la reconstruction. Nous proposons une méthode plus simplifiée en déterminant un nombre récapitulatif par implant dentaire en mesurant la distance XYZ (dXYZ en mm). En ce qui concerne la réadaptation dentaire, la position du cou de l'implant dentaire est déterminante pour les futures prothèses. Par conséquent, notre protocole d'évaluation recommande de créer des points virtuels sur le cou des implants dentaires dans les modèles STL pré- et postopératoires. Pour que l'évaluation des implants dentaires soit réalisable, nous avons décidé de sauter les mesures de déviation angulaire, car les écarts angulaires jusqu'à 15 degrés peuvent être corrigés avec des contrebuts d'implant inclinés.
Notre ligne directrice proposée s'applique à tous les types de sites donneurs et permet différentes possibilités de fixation de greffe osseuse. En outre, la diffusion de CT des pièces de fixation en métal dans l'imagerie postopératoire n'influencera pas les mesures de la ligne directrice5. Dans cette ligne directrice d'évaluation, nous avons utilisé Mimics inPrint 3.0 et GOM Inspect Professional 2019. Cependant, le protocole décrit les outils logiciels qui sont disponibles dans tous les progiciels CAS. Cette ligne directrice vise à contribuer à une approche beaucoup plus normalisée et uniforme des relations objectives entre l'exactitude et toutes les approches différentes au cours des phases de la SAE. Il y a une place abondante pour d'autres progrès dans la détermination des écarts acceptables d'angle mandibulaire par classe de Brown, leur relation avec les positions postopératoires des implants dentaires pratiquement prévus, et les déviations acceptables d'implant dentaire (dXYZ) pour de futures prothèses. À l'heure actuelle, notre ministère mène une étude multicentrique pour valider cette ligne directrice dans une grande cohorte, qui tient également compte de toutes les variables susmentionnées.
Les auteurs n'ont rien à révéler.
Cette recherche n'a reçu aucune subvention spécifique d'organismes de financement des secteurs public, commercial ou sans but lucratif.
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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