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.

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.

Dentes afastados com estrutura de baixa densidade.

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

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.

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.

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.

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).

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).

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.

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.

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.

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).

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.

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.

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).

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).

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.

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.

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.

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.

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.