Uma diretriz de avaliação pós-operatória para a reconstrução assistida por computador da Mandíbula
Summary
Aqui, propomos uma diretriz de avaliação prática, viável e reprodutível para a reconstrução assistida por computador da mandíbula, a fim de criar uniformidade entre estudos sobre avaliação de precisão pós-operatória. Este protocolo continua e especifica uma publicação anterior desta diretriz de avaliação.
Abstract
Comparações válidas de precisão pós-operatória resultam na reconstrução assistida por computador do mandível são difíceis devido à heterogeneidade nas modalidades de imagem, classificação de defeitos mandibulares e metodologias de avaliação entre estudos. Esta diretriz utiliza uma abordagem passo a passo que orienta o processo de imagem, classificação de defeitos mandibulares e avaliação de volume de modelos tridimensionais (3D), após o qual um método de avaliação de precisão quantitativa legitimado pode ser realizado entre a situação clínica pós-operatória e o plano virtual pré-operatório. Os condyles e os cantos verticais e horizontais da mandíbula são usados como marcos ósseos para definir linhas virtuais no software de cirurgia assistida por computador (CAS). Entre essas linhas, os ângulos axiais, coronais e ambos os mandibulares sanittais são calculados em modelos 3D pré e pós-operatórios da (neo)mandíbula e, posteriormente, os desvios são calculados. Ao sobrepor o modelo 3D pós-operatório ao modelo 3D praticamente planejado pré-operatório, que é fixado no eixo XYZ, o desvio entre posições de implante dentário pré e pós-operatório praticamente planejadas pode ser calculado. Este protocolo continua e especifica uma publicação anterior desta diretriz de avaliação.
Introduction
A cirurgia assistida por computador (CAS) em cirurgia reconstrutiva envolve quatro fases consecutivas: uma fase de planejamento virtual, uma fase de modelagem tridimensional (3D), uma fase cirúrgica e uma fase de avaliação pós-operatória1. A fase de planejamento começa com a obtenção de tomografia computadorizada craniofacial (CT) e uma tomografia computadorizada do local doador ou angiografia de tomografia computadorizada (CTA). Diversos tipos de tecidos correspondem a uma quantidade de atenuação de raios-X, o que leva a voxels de varredura com um valor cinza específico variou de acordo com as unidades de Hounsfield (HU) (osso humano [+1000 HU], água [0 HU], e ar [-1000 HU]). Essas imagens são armazenadas no formato de arquivo Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM). Ao selecionar as regiões de interesse (ROIs) em software de segmentação, os modelos 3D podem ser gerados2. A técnica de segmentação mais popular e viável é o limiar: voxels acima de um valor limiar hu selecionado estão fechados no ROI. Esses voxels são posteriormente convertidos em modelos 3D no formato3de arquivos Standard Tessellation Language (STL), e carregados no software CAS para planejar as osteotomias e projetar dispositivos 3D4. Durante a fase de modelagem, os dispositivos projetados são impressos e esterilizados em 3D, seguidos pela fase cirúrgica. A fase final de avaliação consiste em uma tomografia pós-operatória do crânio do paciente, seguida de uma análise de precisão comparando o resultado pós-operatório com o plano virtual pré-operatório.
Nossa revisão sistemática recentemente publicada sobre a exatidão das reconstruções mandibulares assistidas por computador mostrou heterogeneidade na aquisição de imagens, classificação de defeitos mandibulares e metodologias de avaliação. Essa heterogeneidade limita comparações válidas dos resultados de precisão do tecido duro pós-operatório entre os estudos5. A padronização das fases cas no processo de reconstrução mandibular é importante devido à nova regulação de dispositivos médicos da União Europeia (MDR), que exige a certificação Conformité Européenne (CE) para todos os diferentes processos cas, e que estará operacional a partir da primavera de 20206. Aqui, apresentamos uma diretriz de avaliação prática, viável e reprodutível para reconstruções assistidas por computador da mandíbula, a fim de criar uniformidade entre estudos sobre avaliação de precisão pós-operatória. Este protocolo continua e especifica uma publicação anterior desta diretriz de avaliação7, que está sendo testada em um grande estudo de coorte multicêntricos no qual todos os diferentes tipos de reconstruções mandibulares serão analisadas para sua precisão visando descobrir faixas de resultado toleráveis em relação à funcionalidade.
Protocol
Representative Results
Discussion
Esta diretriz de avaliação pós-operatória visa facilitar o aumento da uniformidade da análise de precisão das reconstruções mandibulares assistidas por computador. O foco está em quatro componentes que determinam o sucesso da reconstrução mandibular: (1) a posição de ambos os condíles, (2) os ângulos dos planos de osteotomia, (3) o tamanho, posição e fixação dos segmentos de enxerto ósseo, e (4) a posição do odontológico guiado implantes (se realizados imediatamente e incluídos no planejamento virtual).
Na primeira etapa do nosso protocolo proposto, recomendamos a varredura do MDCT para imagens pré e pós-operatórias, pois a qualidade das imagens de TOMOGRAFIA afeta a precisão de volume dos modelos DE STL segmentados. Os maiores desvios de volume são encontrados em modelos STL segmentados a partir do scanner de tomografia computadorizada de feixe de cone (CBCT) dados DICOM11. Esses desvios de volume influenciam a precisão e a montagem de modelos e guias impressos em 3D, e, portanto, também influencia as medições de precisão pós-operatória entre modelos STL pré e pós-operatórios. Por isso, recomendamos o uso de scanners DeMDCT tanto em imagens pré quanto pós-operatórias para reconstrução mandibular usando CAS. A espessura da fatia é o fator mais influenciador na precisão do volume STL e deve ser definida <1,25 mm. Uma espessura de fatia maior rende à perda de detalhes nos modelos STL e afeta as medições de precisão12,13. Uma revisão sistemática recentemente publicada sobre a precisão na reconstrução mandibular usando CAS mostrou má descrição na seção de materiais e métodos dos parâmetros do scanner CT usados pelos autores5. Em nossa opinião, os estudos cas devem sempre especificar o tipo e os parâmetros das modalidades de imagem pré e pós-operatória na seção de materiais e métodos. Para evitar mudanças de longo prazo no volume, forma e posição dos segmentos do enxerto ósseo, a tomografia pós-operatória deve ser realizada dentro de seis semanas após a reconstrução14. Em caso de radioterapia adjuvante, use a primeira tomografia pós-operatória antes da terapia para evitar a patologia relacionada à radiação no osso mandibular15.
A classificação de defeitos mandibulares é necessária para comparar reconstruções com complexidade semelhante. Em 2016, Brown et al.8 propuseram uma classificação de defeito mandibular descrevendo quatro classes, com uma relação entre o número da classe e a complexidade da reconstrução. O alinhamento dos modelos DE STL pré e pós-operatórios no software CAS para avaliar a precisão da reconstrução introduz algumas dificuldades. A ferramenta de software de superposição move uma parte selecionada de um modelo STL (a fonte) para melhor combinar com uma parte fixa de um modelo STL (a referência) usando um algoritmo de ponto mais próximo iterativo. No entanto, a superposição de toda a (neo)mandíbula é imprecisa devido à dispersão das placas de reconstrução, o que levará a mudanças de toda a reconstrução, não representando a posição clínica pós-operatória da mandíbula16. O mesmo problema é introduzido ao sobrepor partes isoladas da reconstrução17. A superposição da mandíbula, incluindo a maxila e o crânio, é imprecisa porque a abertura da boca sempre será diferente durante a varredura pré e pós-operatória. Portanto, para avaliar a posição pós-operatória do (neo)mandible decidimos criar ângulos mandibulares (pioneiros por De Maesschalck et al.18) em modelos de STL pré e pós-operatório separadamente para contornar os problemas de superposição. No entanto, para avaliar as posições de implante dentário, necessariamente precisávamos alinhar ambos os modelos, utilizando a ferramenta de software de superposição. Para alinhar modelos de STL pré e pós-operatório com a aproximação mais próxima da relação intermaxiária pós-operatória clínica, acreditamos que a superposição de apenas ambos os processos condislaris é o método mais viável, padronizado e reprodutível. Embora a posição pós-operatória de ambos os condíles possa ser afetada pela reconstrução neomandável imprecisa, a relação intermaxiária se acomodará à linha média e, portanto, média da posição de ambos os condíles ao redor do plano alagado19. Em nosso protocolo, apenas o modelo STL pré-operatório é rapidamente fixado no eixo XYZ usando uma ferramenta de ponto de linha de avião no software CAS, representando uma referência a partir da qual os desvios pós-operatórios dos implantes dentários podem ser determinados. A posição fixa do crânio no eixo XYZ pode levar a pequenas diferenças cefalómétricas entre os casos. No entanto, isso não influencia nas medidas de implante dentário, pois não tem consequências para a distância XYZ no mm entre as posições de implante dentário quando o modelo 3D pós-operatório é sobreposto ao modelo 3D pré-operatório fixo com apenas ambos os condyles selecionados para o algoritmo de ponto mais próximo iterativo.
Como descrito acima, De Maesschalck et al.18 foram pioneiros em um método de avaliação para precisão do tecido duro da reconstrução mandibular usando CAS, ignorando a necessidade de determinação do plano de osteotomia e ignorando o uso de uma ferramenta de superposição. A desvantagem mais grave deste método é que ele falhou em especificar o método usado para determinar o plano midsagittal, que precisa ser padronizado e reprodutível. Além disso, não falta nenhum implante dentário praticamente planejado e falta uma diferenciação entre a complexidade das reconstruções mandibulares. Incluímos a avaliação de posições pós-operatórias de implantes dentários praticamente planejados em nosso protocolo porque o número de autores que aplicam implantes odontológicos guiados no futuro provavelmente aumentará. Em 2016, schepers et al.20 propuseram um excelente método de avaliação pós-operatória para implantes dentários praticamente planejados na reconstrução mandibular usando CAS medindo o desvio do ponto central (mm) e o desvio angular (°) por implante dentário. A principal limitação desse método é a quantidade de medições por implante que diminui a viabilidade e resulta na perda de visão geral de precisão de toda a reconstrução. Propomos um método mais simplificado determinando um número recapitulatório por implante dentário medindo a distância XYZ (dXYZ in mm). Em relação à reabilitação dentária, a posição do pescoço do implante dentário é decisiva para futuras próteses. Portanto, nosso protocolo de avaliação recomenda a criação de pontos virtuais no pescoço dos implantes dentários nos modelos STL pré e pós-operatório. Para manter a avaliação dos implantes dentários viável, decidimos pular medidas de desvio angular, pois desvios angulares de até 15° podem ser corrigidos com abutments de implante em ângulo.
Nossa diretriz proposta é aplicável para todos os tipos de locais de doadores e permite diferentes possibilidades de fixação de enxerto ósseo. Além disso, a dispersão de tomografias de peças de fixação metálica na imagem pós-operatória não influenciará as medições da diretriz5. Nesta diretriz de avaliação, utilizou imitações inPrint 3.0 e GOM Inspect Professional 2019. No entanto, o protocolo descreve ferramentas de software que estão disponíveis em todos os pacotes de software CAS. Esta diretriz visa contribuir para uma abordagem muito mais padronizada e uniforme para objetificar as relações entre a precisão e todas as diferentes abordagens durante as fases cas. Há espaço abundante para mais progressos na determinação de desvios aceitáveis do ângulo mandibular por classe Brown, sua relação com as posições pós-operatórias de implantes dentários praticamente planejados e desvios aceitáveis de implantedentário (dXYZ) para próteses futuras. Atualmente, nosso departamento está realizando um estudo multicêntreo para validar essa diretriz em uma grande coorte, que também leva em conta todas as variáveis acima mencionadas.
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Esta pesquisa não recebeu nenhuma subvenção específica de agências de financiamento nos setores público, comercial ou sem fins lucrativos.
Materials
| GOM Inspect Professional 2019 | GOM | Evaluation software | |
| Mimics inPrint 3.0 | Materialise | Image-based 3D medical software |
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