Protocolo de Tomografia para Planejamento de Cirurgia Ortognática

O uso da tomografia computadorizada (TC) é essencial para o planejamento de cirurgia ortognática e se o especialista tomar alguns cuidados no momento da captura dos dados, ele poderá ter menos trabalho e contar com mais precisão no decorrer do processo.

Dentes Unidos

Em muitas tomografias o paciente toca ou quase toca os dentes e isso pode ser um problema no momento da reconstrução em 3D.

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Exemplo de dentes unidos na reconstrução 3D.

Na figura 1 (Fig. 1) vemos uma malha que apresenta dentes “colados”, resultantes da abordagem utilizada pelo algoritmo de reconstrução 3D.

Uma forma de se evitar esse tipo de situação é separar um pouco os dentes no momento da tomada.

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Dentes afastados com estrutura de baixa densidade.

O paciente pode colocar uma estrutura de cera entre os dentes separando-os levemente (Fig. 2).

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Visualização da estrutura de baixa densidade na tomografia.

Na figura 3 (Fig. 3) vê-se um corte com o objeto de cera separando os dentes.

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Dentes resultantes de reconstrução a partir do afastamento efetuado com a estrutura de baixa densidade.

Isso permitirá que os dentes superiores e inferiores não se fundam quando a tomografia for convertida em uma malha 3D, facilitando assim a segmentação não apenas dos dentes, mas da mandíbula também (Fig. 4).

Correções nos Dentes e Artefatos

Outra situação que costuma dar muito trabalho para contornar são os chamados artefatos, que deformam a região onde se encontram como no caso dos braquetes, parafusos e afins.

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Arcada advinda de um modelo de gesso (à esquerda) e outra reconstruída por tomografia (à direita).

Uma forma de resolver isso é digitalizar a réplica das arcadas em gesso. Na figura 5 (Fig. 5) vemos a diferença de resolução e também a ausência de artefatos no segundo molar da réplica, à esquerda.

No entanto, se por um lado a réplica em gesso facilita a obtenção de um modelo limpo, ela também exige etapas de trabalho complementares, bem como habilidade do especialista para evitar o surgimento de bolhas de ar que possam comprometer o modelo.

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Modelos em gesso e negativos.

Felizmente podemos utilizar diretamente o molde que serviu de base para a geração do modelo (em roxo e alaranjado na imagem acima) como apresentado na figura 6 (Fig. 6).

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Passo a passo de um recorte de negativo e conversão em positivo.

Uma vez que temos os moldes foram digitalizados na tomografia, podemos reconstruí-los em 3D. O resultado é uma malha que funciona como uma casca de ovo, mas com a forma do molde. Para evidenciar os dentes precisamos apenas apagar a parte que oculta a estrutura da arcada (Fig. 7).

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Modelo reconstruído a partir de gesso com pequenas bolhas de ar (acima) e modelo reconstruído a partir de um negativo, sem as bolhas (abaixo).

Uma das vantagens deste sistema podemos ver na figura 8 (Fig. 8), onde uma réplica de gesso (mais clara, na parte superior) digitalizada foi comparada ao molde dos dentes.

É fácil perceber que na réplica em gesso algumas bolhas de ar que comprometeram a estrutura dos incisivos, o que não aconteceu com o molde logo abaixo, posto que neste os dentes se econtram inteiros.

Importante

No caso das réplicas das arcadas aconselhamos o uso de tomografia cone beam (CBCT).

Problemas de Importação da Sequência

O OrtogOnBlender oferece muitas facilidades em relação a importação das malhas a partir do DICOM, mas o sistema não funciona sempre, como nos casos de slices contidos em um único DICOM. Em face desta situação o usuário pode precisar abrir a tomografia em um editor externo como o Slicer, por exemplo.

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DICOM Browser do software Slicer.

Na figura 9 (Fig. 9) temos um exemplo de tomografia que contém 9 séries diferentes dentro de sua estrutura, no entanto apenas uma será utilizada.

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Exportação de uma sequência DICOM no Slicer.

Uma vez que a sequência desejada foi aberta, o usuário pode exportá-la em um novo diretório contendo apenas os slices desejados, para isso basta utilizar o comando Export to DICOM… (Fig. 10).

Importação dos Arquivos no OrtogOnBlender

O processo é extremamente simples e consiste apenas em setar o diretório da tomografia e ordenar a reconstrução.

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Fatores de reconstrução de tomografia DICOM.

  1. Em CT Scan Preparing é setado o local onde se encontram os arquivos DICOM.

  2. Em CT-Scan Reconstruction o usuário pode selecionar o diretório onde se encontram os arquivos DICOM e clicar em Convert DICOM to 3D para proceder com a reconstrução. Os fatores originais da escala Hounsfield foram mantidos (Fig. 11).

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Malhas reconstruídas conforme os fatores indicados.

Se tudo der certo o OrtogOnBlender importará três malhas distintas: mole (pele e vias respiratórias), ossos e dentes.

Na figura 12 (Fig. 12) as malhas foram posicionadas lado a lado para evidenciar as diferenças.

No entanto, nem sempre o sistema funciona como o esperado e pode acontecer da reconstrução não corresponder às áreas desejadas.

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Exemplo de fator incoerente com a região pretendida.

Na figura 13 (Fig. 13), em outro exemplo, a reconstrução do centro que corresponderia aos ossos acabou por abranger parte do tecido mole.

Isso acontece muitas vezes devido a diferença entre as bibliotecas dos softwares ou por conta dos modelo do tomógrafo.

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Estudo do Threshold no Slicer para isolamento do volume pretendido.

Felizmente há uma forma de saber qual será o fator de reconstrução necessário, é aí que entra a seção Threshold Setup, ignorada no exemplo superior.

Uma vez que a tomografia fora organizada e o usuário indicou o diretório de interesse, basta clicar em Open Slicer! para abrir o editor de tomografias já com a sequẽncia desejada.

Já com o Slicer aberto utiliza-se o Threshold Range da opção Editor. No exemplo, o valor é de 397 (Fig. 14).

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Fatores corrigidos, segundo a região de interesse.

Depois de descobrir o fator, o usuário pode fechar o Slicer e retornar ao OrtogOnBlender aonde informará o valor obtido em Bone Factor e assim gerar o modelo (Fig. 15).

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Reconstrução bem-sucedida dos ossos após edição manual do fator.

Isso garante a reconstrução apenas da área desejada (Fig. 16). O problema dos artefatos será resolvido com os modelos das arcadas tomografados separadamente.

A Importância da Fotogrametria

Como abordado acima, no campo da radiologia há uma série de equipamentos e bibliotecas utilizadas para a geração dos dados digitais. Essa heterogeneidade muitas vezes pode gerar resultados que não estão de acordo com as necessidades do especialista.

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Exemplo de perda volumétrica em uma tomografia cone beam.

Nas tomografias Cone Beam temos o caso da perda de dados na região que corresponde a ponta do nariz (Fig. 17) ou na região do côndilo.

Se o especialista optar por trabalhar na predição da dinâmica do tecido mole, ele encontrará alguns problemas relacionados à falta de dados.

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Tomografia com discreta região faltante na ponta do nariz.

Eventualmente o problema acontece até em tomografia médica, como podemos ver no exemplo da figura 18 (Fig. 18), com um pouco de atenção atestamos que a ponta do nariz foi cortada da área de captação da máquina.

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Reconstrução 3D com buraco de região faltante na ponta do nariz.

Isso gerou um pequeno buraco na porção frontal do nariz (Fig. 19) e além deste problema, temos uma deformação na pele causada pela presença de artefatos nos dentes, bem como outra deformação causada pela posição do paciente (deitado) e a ação da gravidade sobre o tecido mole, no momento da captura dos dados.

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Comparação entre a fotogrametria (à esquerda) e a reconstrução da tomografia (à direita).

O modelo gerado pela fotogrametria resolve os problemas da superfície ao passo que fornece dados complementares como a textura da pele e não sofre as deformações da gravidade, posto que o paciente é fotografado de pé (Fig. 20).

Para mais informações acerca da digitalização de faces acesse (online ou pelo índice geral): Protocolo de Fotogrametria da Face.

Agradecimentos

Agradecimentos efusivos ao Dr. Luciano Porto que colaborou com essa publicação, cedendo uma das tomografias bem como a fotogrametria facial e fotos do processo, advindos dos seus estudos com o OrtogOnBlender.