Tehnologia planificării virtuale în evaluarea echilibrului anatomic la pacienții cu anomalii dento-maxilare: 323.01 Stomatologie: Teză de doctor în științe medicale

Abstract

Actualitatea temei. Anomaliile dento-maxilare sunt caracterizate prin tulburări de creștere și dezvoltare, cu caracter primar sau dobândit, ale sistemului dentar sau bazelor osoase maxilare, ceea ce determină dezechilibre majore la nivelul arcadelor dento-alveolare și ocluzale [1]. Majoritatea studiilor atestă importanța tratamentului ortodontic în combinație cu chirurgia ortognatică, deoarece, actualmente, aceasta este singura abordare, utilizată la nivel mondial, ce permite corectarea acestor anomalii prin efectuarea intervențiilor chirurgicale la nivelul arcadelor dentare și/sau oaselor maxilare, îmbunătățind în mod considerabil calitatea vieții [2]. În mod tradițional, în planificarea tratamentului acestor anomalii, specialiștii în domeniu utilizează examinarea clinică, fotografiile pacienților, imaginile radiologice bidimensionale (2D) și modelele de studiu din ghips montate în articulator transferate prin intermediul arcului facial. Hsu et al. au constatat că există mai multe probleme asociate cu planificarea tradițională a intervențiilor gnato-chirurgicale în special datorită imposibilității vizualizării scheletului facial în ansamblu [3]. În 1990, Ellis E. a menționat că tehnicile de planificare chirurgicală cu ajutorul modelelor de studiu prezintă neajunsuri ce pot genera erori și imprecizii importante atât la etapa de diagnostic cât și la elaborarea planului de tratament [4]. Erorile descrise de Ellis pot apărea la etapa de înregistrare și transferare a arcului facial în articulator, montarea necorespunzătoare a modelelor precum și măsurarea eronată a deplasării chirurgicale a segmentelor [4]. De asemenea mai mulți autori precum Ellis et al., în 1992, Gateno et al., în 2001, Sharifi et al., în 2008, și Zizelmann et al., în 2012, afirmă că metoda tradițională a fost utilizată de mai multe decenii, și că în anumite situații clinice aceasta poate fi utilizată cu succes, obținând un rezultat predictibil. Totuși, aceeași autori sunt de acord că în cazurile complexe de anomalii dento-maxilare, indicațiile metodei convenționale sunt foarte restrânse, deoarece, pe lângă erorile descrise de Ellis, în literatură sunt descrise și inexactități în stabilirea și transferul în articulator a planului de referință, redarea axului de rotație a articulației temporo-mandibulare, în special în cazul prezenței diferitor patologii ale articulației temporo-mandibulare; precum și lipsa parametrilor țesuturilor moi. Deopotrivă, metodele imagistice bidimensionale precum ortopantomografia și teleradiografia prezintă deficiențe în special datorită tehnicii de achiziționare și suprapunerii structurilor anatomice pe același film radiografic, această eroarea se intensifică la pacienții cu asimetrii vădite, cum ar fi microsomia hemifacială. Reieșind din dezavantajele și limitările metodei tradiționale de planificare și deoarece în ultimul deceniu, imaginile tridimensionale au facilitat diagnosticarea, tot mai mulți autori constată importanța utilizării metodei digitale de planificare chirurgicală virtuală [3]. Imaginile 3D se obțin atât în baza datelor DICOM ale tomografiei computerizate (CBCT/MSCT) cât și a fișierelor de suprafața STL ale scanerelor intraorale sau de laborator. Procesarea și combinarea acestor două date într-un program informațional (software) permite efectuarea planificării virtuale a intervenției chirurgicale cu transpunere ulterioară reală prin intermediul chirurgiei static virtual asistate sau a navigației chirurgicale asistate de computer (Computer Assisted Surgery - CAS - sau Image Guided Surgery - IGS). Succesul intervențiilor chirurgicale ortognatice depinde în mare măsură de tehnica chirurgicală și de transpunerea exactă a planului chirurgical preoperator. În acest scop au fost concepute și diverse programe informaționale (software-uri) printre cele mai cunoscute fiind ProPlan CMF (Materialise, Leuven, Belgia), Dolphin 3D (Dolphin Imaging and Management Solutions, Patterson Dental, Chatsworth, SUA), care au fost adaptate necesităților chirurgiei ortognatice. Utilizând aceste programe informaționale digitale de planificare, chirurgul este capabil să vizualizeze arcadele dentare, scheletul facial și țesuturile moi într-o singură imagine virtuală tridimensională, acest lucru permite evaluarea simetriei sau asimetriei structurilor osoase; vizualizarea poziției dinților în corelație cu formațiunile anatomice învecinate; studierea relațiilor ocluzale, a articulației temporo-mandibulare; precum și evaluarea căilor aeriene superioare. De asemenea, digitalizarea planului de tratament ne oferă posibilitatea de a stoca și cripta datele care ulterior pot fi păstrate și transmise online, acestea fiind accesate și vizualizate ori de câte ori este necesar în scop curativ dar și didactic. Planificarea chirurgicală virtuală permite simularea diferitor tehnici de intervenții chirurgicale. Prelucrarea imaginilor tridimensionale prin intermediul software-urilor de planificare ne permite să simulăm virtual osteotomiile, să repoziționăm fragmentele osoase în poziția dorită, să efectuăm controlul intercuspidării, să controlăm interferențele între fragmentele osteotomiate și să vizualizăm rezultatele postoperatorii în timp real. Planul virtual 3D poate fi cu ușurință transferat în sala de operație prin intermediul modelelor anatomice printate 3D, a ghidurilor de osteotomie/repoziție și a splinturilor ocluzale confecționate din rășini autoclavabile. De asemenea, modelele virtuale pot fi exportate în format digital STL, precum și accesate de chirurgi în timpul intervenției propriu-zise. Pe lângă utilizarea modelelor anatomice în planificarea intervențiilor chirurgicale acestea pot fi utilizate și în procesul didactic. Interacțiunea fizică cu aceste modele facilitează o mai bună înțelegere a anatomiei regiunii de interes. Simularea preoperatorie pe modelele personalizate printate 3D reduc riscurile intraoperatorii [5]. În chirurgia ortognatică, modelele printate 3D, obținute în baza datelor DICOM a CBCT-ului, sunt utilizate pentru a analiza dizarmoniile dento-alveolare și maxilo-faciale. De asemenea modelele anatomice indivualizate au îmbunătățit considerabil evaluarea anomaliilor dento-maxilare, au facilitat elaborarea planului de tratament dar și planificarea intervențiilor propriu-zise. Totuși pentru a da o notă pozitivă metodei digitale vizavi de metoda convențională trebuie să răspundem la 2 întrebări. Prima întrebare este dacă protocolul de planificare virtuală are rezultate îmbunătățite în comparație cu metoda tradițională. A doua întrebare este cât de exactă este totuși metoda digitală, adică cât de mult rezultatele postoperatorii corespund cu planul preoperator. La prima întrebare Xia JJ. et al. într-un studiu demarat în 2011 au concluzionat că protocolul de planificare propus de autori a îmbunătățit rezultatele postoperatorii în comparație cu metoda tradițională [6]. Ce ține de a doua întrebare majoritatea autorilor încă nu au ajuns la un consens în ceea ce privește metodologia de cercetare a preciziei, acest subiect fiind intens studiat atât în literatura de specialitate cât și la diferite conferințe internaționale. Cevidanes et al. (2005), a fost printre primii care a descris tehnica de suprapunere rigidă voxel-based și a contribuit semnificativ la cercetările ulterioare. În 2006 Marchetti et al., au demarat primul studiu de comparare a planului virtual preoperator cu rezultatul postoperator la 25 de pacienți. Compararea devierii dintre modelele virtuale preoperatorii cu cele postoperatorii a fost efectuată utilizând un algoritm de suprapunere surface-to-surface aliniate la oasele bazei craniului, măsurările fiind efectuate prin calcularea distanței dintre cele 2 modele. Diferențele de precizie pre- și postoperatorii au fost în limitele acceptabile, discrepanța medie a rezultatelor postoperatorii în comparație cu planul virtual preoperator au fost de 2mm. Rezultate asemănătoare le-a prezentat și Hsu et al. în 2013, într-un studiu multicentric, criteriul de succes fiind prezentat ca o deviere liniară de până la 2mm și o deviere angulară <4o. Criteriul de succes a fost stabilit la diferența medie de 2 mm în majoritatea studiilor și a fost acceptată ca o unitate de referință [3]. Deopotrivă, autori precum Brodie et al., au presupus că volumul limbii (VL), în afară de postură și funcție, are o importanță notorie în dezvoltarea anomaliilor dento-faciale [7]. Din acest motiv pentru a înțelege mai bine influența limbii asupra stabilității ocluziei după intervențiile de chirurgie ortognată, este important să fie calculat volumul cavității bucale (VCB) și al limbii (VL) pentru a determina echilibrul volumetric dintre VL și VCB, precum și schimbările poziției osului hioid. [...]