Kedves Pácienseink! Tájékoztatjuk Önöket, hogy Fogszabályzó Centrumunk július 16-tól július 20-ig zárva tart!



 

Szegedi Tudományegyetem, Általános Orvostudományi Kar, Arc-, Állcsont- és Szájsebészeti Klinika*
Dr. Kocsis András Fogszabályzó Centrum, Szeged** dicomLAB Kft., Szeged***
Szegedi Tudományegyetem, Általános Orvostudományi Kar, Traumatológiai Klinika****

Virtuális modell-mutét és az okklúziós lemez háromdimenziós nyomtatása súlyos mandibula aszimmetria esetében

DR. SERES LÁSZLÓ*, DR. KOCSIS ANDRÁS**, DR. IFJ. VARGA ENDRE***, DR. RASKÓ ZOLTÁN*, DR. VARGA VIRÁG**, BAGÓ BALÁZS***, DR. VARGA ENDRE****, DR. PIFFKÓ JÓZSEF*

A hagyományos, kétdimenziós kefalometriai elemzések kevés segítséget nyújtanak az aszimmetrikus fejlodési rendellenességek kezelésének tervezéséhez. A modell-mutét sokszor idoigényes, bonyolult és tévedésekhez is vezethet. Tanulmányunk célja egy olyan, súlyos arc-aszimmetriával járó eset bemutatása, ahol a mutétet és az okklúziós lemezt virtuálisan terveztük. Egy 26 éves férfit jobboldali hemimandibularis elongációval és a maxilla okklúziós síkjának kompenzatórikus dolésével diagnosztizáltunk. A fogszabályozó elokészítést követoen nagy felbontású komputertomográf felvételeket készítettünk. A háromdimenziós struktúrák rekonstrukcióját és a virtuális mutétet saját fejlesztésu tervezoprogrammal végeztük. A mutéti sínt virtuálisan terveztük, majd háromdimenziós nyomtatóval készítettük el. A valós mutét a számítógépes tervezés alapján történt. Az okklúziós sín a mutét közben tökéletesen illeszkedett. Az arc szimmetriája a mutétet követoen nagymértékben javult. Esetünk azt mutatja, hogy a háromdimenziós tervezoprogramok komoly segítséget adhatnak az állcsontkorrekciós mutétek tervezéséhez és elvégzéséhez. Feleslegessé tehetik a fogtechnikai hátteret, a bonyolult modell-mutét elvégzését.

Kulcsszavak: virtuális modell-mutét, arc-aszimmetria, komputervezérelt sebészet, virtuális mutéti sín, háromdimenziós nyomtatás

Bevezetés

A fogazat, az arc csontjai és a körülöttük lévő lágyrészek összetett geometriai tulajdonságai miatt az arcaszimmetria kezelése komoly kihívás elé állítja az ellátó orvosokat. A mandibula aszimmetriája általában együtt jár a maxilla kompenzatórikus dőlésével és ferde okklúziós síkkal, ezért a legtöbb esetben bimaxilláris oszteotómiára van szükség [1].

A hagyományos kefalometriai analízisek az aszimmetria okát korlátozott mértékben magyarázzák, mivel komplex háromdimenziós struktúrákat vetítenek le kétdimenziós felületekre. Egy aszimmetrikus eset kezelési terve háromdimenziós szemléletet igényel – szagittális, vertikális és horizontális síkban egyaránt. A sok és időigényes laboratóriumi lépést igénylő modell-műtét nélkülözhetetlen része a preoperatív előkészítésnek. Bimaxilláris műtét esetén az arcíves regisztrációt követően az egyéni értékű artikulátorban levő gipszmodellen végezzük el a maxilla megfelelő pozícióba történő áthelyezését, majd egy műtéti sínt készítünk, amely a valós műtét alatt az intakt mandibulához állítja be a maxilla új helyzetét. A második, vagy végleges lemez a mobilizált mandibula végleges helyzetét rögzíti a már fixált maxillához [2].

A modell-műtét során kiemelkedően fontos, hogy azt a műtéti tervnek megfelelően a lehető legpontosabban végezzük. Bármilyen eltérés a terv és a modell-műtét között az okklúziós lemez pontatlanságához vezet, aminek a végeredmény szempontjából súlyos következményei lehetnek. Komplex bimaxilláris műtét esetén a modell-műtét bonyolult lehet, és esetleges hibákat hordozhat magában [3].A nagyfelbontású CT vizsgálat és a számítógépvezérelt sebészet új utat nyitott a maxillofaciális deformitások korrekciós kezelésében. A háromdimenziós nyomtatás egy figyelemreméltó, gyorsan fejlődő technológia, amely sok területen forradalmasította a különböző, ezelőtt hagyományos módszerekkel készített anyagok előállítását. Az állcsontkorrekciós sebészetben az ezzel a technológiával készített sínek a mobilizált állcsontok pontosabb beállítását segíthetik [4, 5].

Tanulmányunkban azt vizsgáltuk, hogy egyrészt a virtuális háromdimenziós modell-műtét alkalmas lehet-e bonyolult bimaxilláris beavatkozások tervezésére, másrészt pedig, hogy az így megtervezett és háromdimenziós nyomtatóval előállított okklúziós lemezek kiválthatják-e a fogtechnikai laboratóriumban hagyományos technológiával készülő síneket.

image-1

1a., b., c. ábra: Kezelés előtti arcfotók

image-2

2. ábra: Kezelés előtti panorámaröntgen

Egy súlyos arc-aszimmetriával járó esetet mutatunk be, ahol a műtétet és a műtéti sínt virtuálisan terveztük, majd az utóbbit háromdimenziós nyomtatóval készítettük el.

Beteg és módszer

26 éves férfibeteg jelentkezett klinikánkon súlyos arcaszimmetriával (1a., b., c. ábra) és rágási nehézséggel. A klinikai és radiológiai vizsgálatok súlyos jobb oldali hemimandibuláris elongációt és az okklúziós sík mérsékelt fokú kompenzatórikus ferdeségét mutatták. A szagittális síkban a jobb oldalon Class III, míg a bal oldalon Class I okklúziós viszonyokat észleltünk a molárisok és a szemfogak területén. Az alsó frontfogak, a bal oldali alsó premolárisok és molárisok linguál felé dőltek. A bal oldalon keresztharapás volt látható. A felső metszők középvonala az arc középvonalával egybeesett. A mandibula dentális középvonala 11,8 mm-rel, a mentum 15 mm-rel deviált balra (2., 3., 4a. ábra). Mindkét fogíven mérsékelt torlódás volt észlelhető. A technécium izotóp vizsgálat nem mutatott fokozott aktivitást a kondiláris régióban.

 image-3

3a., b., c. ábra: Kezelés előtti intraorális felvételek

image-4

4a. ábra: Kezelés előtti PA teleröntgen mutatja a maxilla kompenzatórikus dőlését

4b. ábra: Műtét előtti oldalirányú kefalometriai elemzés

image-5

5a., b. ábra: Preoperatív CT rekonstrukció; referencia-síkokkal

image-6

6a., b. ábra: A csontos struktúrák kiválasztása; referencia-síkokkal

image-7

7a., b., c. ábra: A maxilla új helyzetében; referencia-síkokkal; a virtuális okklúziós lemez a Le Fort I oszteotómia után

image-8

8a., b., c. ábra: A virtuális okklúziós lemez; a valódi okklúziós lemez; a valódi okklúziós lemez a gipszmintában

A fogak okklúziós felszíneit kijelöltük, majd további képfeldolgozási lépéseket végeztünk. A műtéti sín végső felületi modellje a szoftver „Boolean operation” funkciójának használatával készült és *.stl file-ként lett elmentve (7c. ábra).Az *.stl file-t háromdimenziós nyomtatóra (Objet Polyjet technology, Objet Geometry Ltd., Tel Aviv, Izrael) küldtük át, ami egy biokompatibilis anyagból (Objet MED610) – ami alkalmas rövid távú nyálkahártya kontaktusra – elkészítette a valódi okklúziós lemezt. A nyomtatási pontosságot a legmagasabb értékre állítottuk, ami a Z-tengelyen 16 mikron nagyságrendű (8a., b., c. ábra).

A virtuális műtét következő részeként a mandibula bilaterális szagittális oszteotómiáját és megfelelő helyzetbe történő rotációját végeztük azzal a céllal, hogy az oszteotomizált szegmentumok mozgatását vizualizáljuk (9a., b. ábra).

A sebészi fázisban a Le Fort I oszteotómiát követően a mobilizált maxillát a tervnek megfelelően rotáltuk, majd a virtuálisan megtervezett okklúziós lemez és mandibulo-maxilláris fixáció segítségével reponáltuk. Az oszteoszintézist minilemezek segítségével végeztük el. Ezután a mandibulo-maxilláris fixációt oldottuk, és kétoldali szagittális oszteotómiát végeztünk a mandibulán. A mandibula testét jobbra forgattuk és a kívánt okklúziós helyzetbe hoztuk. Végső okklúziós lemezt nem használtunk, mivel a fogak jó, egyértelmű, stabil okklúziós helyzetben illeszkedtek. Titán minilemezekkel és csavarokkal oszteoszintézist végeztünk. A posztoperatív intermaxilláris rögzítést két hétig tartottuk fenn. További tíz hétig rugalmas gumihúzást végeztünk a mandibula kezdetben minimális, majd egyre növekvő mozgathatóságával.

A műtét után az ortodonciai kezelés folytatódott. A fogívek végleges harmonizációja és az okklúzió pontos beállítása 6 hónapig tartott. Egy évvel az első beavatkozás után állcsúcsplasztikát és orrsövényműtétet végeztünk a behelyezett rögzítő fémanyagok eltávolításával egy időben. Sablont nem használtunk, standard preoperatív mérések alapján az állcsúcsot 4 mm-rel
jobbra forgattuk.

 image-9

9a., b. ábra: A mandibula új helyzetében; referencia-síkokkal

image-10

10. ábra: Műtét közben az okklúziós lemez tökéletesen illeszkedett az alsó és a felső fogsorra

11. ábra: Panorámaröntgen a bimaxilláris műtétet követően

image-11

Megbeszélés

A kraniomaxillofaciális deformitások korrekciója a helyes diagnózis és kezelési terv felállításán múlik. Ha egy szimmetrikus vagy mérsékelten aszimmetrikus arc műtétjéről van szó, amikor az állcsontokat főleg anteroposzterior és vertikális irányban mozgatjuk, a kétdimenziós analízis és tervezés általában elegendő. Azonban még ezekben az esetekben is összeadódhatnak a modell-műtét egyes lépéseinél fellépő apró hibák, és pontatlan eredményhez vezethetnek [7, 8].

image-12

13a., b., c. ábra: Okklúzió a kezelés után

image-13

14. ábra: Panorámaröntgen a kezelés után

Súlyosabb aszimmetria, amely mind az alsó, mind a felső állcsontot érinti, gyakran komplikált, esetleg több lépésből álló bimaxilláris műtétet tesz szükségessé. Ilyen esetben a háromdimenziós tervezés alapvető követelmény. A probléma kettős: egyrészt, hogyan érhető el a legpontosabb tervezés; másrészt, hogyan lehet a műtéti tervet a sebészi beavatkozás során minél tökéletesebben megvalósítani. Kétdimenziós röntgenfelvételek alapján pontos analízis és tervezés aligha lehetséges [10, 11, 12].

A képalkotó eljárások és a tervező szoftverek fejlődése a háromdimenziós számítógépes modellezést a kutatás és fejlesztés szintjéről a rutin klinikai alkalmazás szintjére emelték [13, 14, 15]. A háromdimenziós rekonstrukciós képek minden irányba forgathatók, minden szögből elemezhetők. Pontos mérések végezhetők, így nemcsak a faciális aszimmetria etiológiáját segítenek megérteni, hanem az oszteotómiák megtervezését és a szegmentumok mozgatását is.

Aszimmetrikus arc bimaxilláris műtétjének tervezésekor a felső állcsont térbeli mozgatása sokkal bonyolultabb, mint az alsó állcsonté. A maxilla helyzetét meghatározó műtéti sínek használata sokkal gyakoribb, mint a mandibula helyzetét pozicionáló végleges lemezeké [16].

Esetünkben is a maxilla pontos repozíciója volt a folyamat kulcspontja. A Le Fort I oszteotómia segítségével mobilizált szegmentum elfogadható belső szimmetriát mutatott, ezért további maxilláris oszteotómiákra nem volt szükség. Az okklúziós sík kompenzatórikus dőlésének korrigálására a mobilizált maxillát a transzverzális síkban az óramutató járásának megfelelően addig forgattuk, míg a maxilláris okklúziós sík az orbitális síkkal párhuzamos lett. Ezzel egy időben további rotációt végeztünk a horizontális síkban azért, hogy a maxillát szimmetrikus helyzetbe hozzuk. Többek között az ilyen komplex rotációs mozgás lehet a manuális modell-műtét pontatlanságainak forrása. Amíg a hagyományos módszer esetén a kezelési terv felállítása és a modell-műtét elvégzése két különálló lépés, a virtuális műtéti technikánál ez a két folyamat egy időben történhet, nincs információvesztés a két lépés között.

A legbonyolultabb mozgatási műveletek is precízen elvégezhetők, és a legpontosabb mérések is kivitelezhetők ezzel egy időben. A virtuális modell-műtét végső terméke, az okklúziós lemez létrehozható háromdimenziós nyomtató segítségével. A technika sikerességének alapja a virtuális modell és az okklúziós lemez kivitelezésének pontossága [16]. Esetünkben a nyomtatási pontosságot a legmagasabb értékre állítottuk; az így létrehozott műtéti sín minden szempontból alkalmasnak bizonyult a virtuális tervnek a valós műtétre való átvitelére.

A mandibula új pozícióját a már új helyére került maxilla határozta meg. A virtuális sebészeti tervnek megfelelően a mandibula testét a bal oldalon 8,6 mm-rel mozdítottuk előbbre.

image-14

15a., b., c. ábra: Kezelés utáni arcfotók

Végső lemezt nem használtunk, mivel a mandibulát egyszerűen maximális interkuszpidális okklúzióba helyeztük, de a virtuális sebészet segített bennünket a mandibula rotációs mozgatásának vizualizálásában és megértésében. A hagyományos modell-műtét a fogazatra és az okklúzióra összpontosít, azonban a csontos struktúrákban létrejövő változásokat nem képes kimutatni.

 image-15

16a., b. ábra: Posztoperatív CT rekonstrukció; referencia-síkokkal

image-16

17a., b. ábra: A virtuális terv és a műtét utáni állapot szuperimpozíciója; távolságértékek (mm)

Irodalom

1. Cheong YW, Lo LJ: Facial asymmetry: etiology, evaluation, and management. Chang Gung Med J 2011; 34: 341–351.
2. BamBerm, VaChiramona: Surgical wafers: a comparative study. J Contemp Dent Pract 2005; 6: 99–106.
3. Choi JY, Song Kg, BaeK Sh: Virtual model surgery and wafer fabrication for orthognathic surgery. Int J Oral Maxillofac Surg 2009; 38: 1306–1310.
4. metzgermC, hohLWegmaJert B, SChWarz U, teSChnerm, hammer B, SChmeLzeiSenr: Manufacturing splints for orthognathic surgery using three-dimensional printer. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod 2008; 105: e1–7.
5. LeVine JP, PateLa, Saadeh PB, hirSChdL: Computer-aided design and manufacturing in craniomaxillofacial surgery: the new state of the art. J Craniofac Surg 2012; 23: 288–293.
6. LorenSen We, CLinehe: Marching cubes: A high resolution 3D surface construction algorithm. Computer Graphics 1987; 21: 163–169.
7. ErdőhElyi B, Varga E, KuBaa: Surgical Planning Tool with Biomechanical Simulation. Proceedings of the International Conference on Computer Assisted Radiology and Surgery (CARS). Int J Comput Assist Radiol Surg 2007; 2: S262–S263.
8. CeVidaneS Lh, tUCKer S, StYnerm, Kimh, ChaPUiS J, reYeSm, Proffit W, tUrVeYt, JaSKoLKam: Three-dimensional surgical simulation. Am J Orthod Dentofacial Orthop 2010; 138: 361–371.
9. eLLiSe 3rd: Accuracy of model surgery: evaluation of an old technique and introduction of a new one. J Oral Maxillofac Surg 1990; 48: 1161–1167.

10. edLerr, Wertheimd, greenhiLL d: Outcome measurement in the correction of mandibular asymmetry. Am J Orthod Dentofacial Orthop 2004; 125: 435–443.
11. hWanghS, hWang Ch, Lee Kh, Kang BC: Maxillofacial 3-dimensional image analysis for the diagnosis of facial asymmetry. Am J Orthod Dentofacial Orthop 2006; 130: 779–785.
12. gateno J, Xia JJ, teiChgraeBer Jf: A new three-dimensional cephalometric analysis for orthognathic surgery. J Oral Maxillofac Surg 2011; 69: 606–622.
13. BaeK Sh, Kang SJ, BeLL Wh, ChU S, KimhK: Fabricating a surgical wafer splint by three-dimensional virtual model surgery. In: Bell WH, Guerrero CA. eds. Distraction Osteogenesis of the Facial Skeleton. Hamilton, Ontario: BC Decker, 2006: 115–130.
14. SWennengr, moLLemanS W, SChUtYSerf: Three-dimensional treatment planning of orthognathic surgery in the era of virtual imaging. J Oral Maxillofac Surg. 2009; 67: 2080–2092.
15. hSU SS, gateno J, BeLLrB, hirSChdL: Markiewicz MR, Teichgraeber JF, Zhou X, Xia JJ. Accuracy of a computer-aided surgical simulation protocol for orthognathic surgery: a prospective multicenter study. J Oral Maxillofac Surg 2013; 71: 128–142.
16. ParBatanir, WiLLiamSaC, ireLandaJ, SandY Jr: The process of orthognathic care in an NHS region. Ann R Coll Surg Engl 2010; 92: 34–39.
17. Vargae Jr, hammer B, hardY Bm, Kamer L: The accuracy of three-dimensionalmodel generation. What makes it accurate to be used for surgical planning? Int J Oral Maxillofac Surg 2013; 42: 1159–1166.

Seres L, Kocsis A, Varga E, Raskó Z, Varga V, Bagó B, Varga E, PiffKó J

Virtual model surgery and fabrication of a surgical wafer by rapid prototyping technology for correction of a severe mandibular asymmetry

Correction of a severe facial asymmetry presents a challenge due to the geometric complexity of the dentition, the bony structures and the soft tissues. In most asymmetric cases two-jaw surgery is recommended. Manual model surgery is an essential part of treatment planning but it can be complicated, time-consuming and may contain potential errors. We present a case of a 26-year-old male with a severe right-sided hemimandibular elongation when computerized simulation surgery was performed instead of manual model surgery. High-resolution computer tomography scan was done following presurgical orthodontics and the stack images were reformatted into a three-dimensional structure. The symmetry of the maxilla was corrected via a virtual Le Fort I osteotomy with the help of a three-dimensional planning software. A virtual intermediate surgical wafer was designed and fabricated with a three-dimensional printer. Virtual bilateral sagittal split osteotomy was performed and the mandible was rotated into the correct position to visualize the movements of the osteotomized segments. Real surgery was accomplished according to the virtual plan. The splint fitted well. There is a significant improvement in the facial symmetry; the occlusion is good and stable. This case supports the usage of computer-aided surgical planning and three-dimensional rapid prototyping for the correction of facial asymmetries.

Keywords: virtual model surgery, facial asymmetry, digital intermediate wafer, three-dimensional rapid prototyping

  • Iratkozzon fel
    Hírlevelünkre!

  • Ez a mező az érvényesítéshez van és üresen kell hagyni.

Minden jog fenntartva 2015 - Jogi nyilatkozat
Ugrás a lap tetejére