Aplicação da tecnologia de realidade aumentada em intervenções cirúrgicas na maxila. Caso clínico
Tradução automática
O artigo original está escrito em RU language (link para lê-lo) .
Este artigo descreve o uso da tecnologia de realidade aumentada no tratamento de cistos odontogênicos da maxila por meio da sobreposição de imagens de tomografia computadorizada em óculos HoloLens. Para obter uma representação tridimensional da formação, foi desenvolvida uma estrutura ajustável com um marcador para posicionar hologramas de estruturas anatômicas na realidade mista.
Introdução
Atualmente, as tecnologias de realidade aumentada estão firmemente integradas à vida cotidiana das pessoas. Elas são aplicadas na educação, robótica, indústria militar, etc. Na cirurgia maxilofacial, esses avanços técnicos também representam uma direção promissora. O estudo da aplicação da realidade aumentada é realizado principalmente na implantodontia, cirurgia ortognática e cirurgia plástica. Por exemplo, foi desenvolvida um sistema para exibir feixes de nervos alveolares na cirurgia maxilofacial. Para estabelecer uma conexão entre a imagem virtual e o objeto real, foi utilizada uma nova abordagem baseada em marcadores dentro de uma placa oclusal.
A aplicação da tecnologia de realidade aumentada permitirá realizar intervenções cirúrgicas com precisão significativa, determinar os limites da formação, o local de acesso e realizar uma preparação pré-operatória adicional.
Uma das intervenções cirúrgicas mais comuns na área da mandíbula é a cistectomia ou cistostomia com ressecção das pontas das raízes.
Ao formar o acesso à cavidade cística, é necessário trepanar a placa cortical externa para expor a cápsula da formação, evitando estruturas anatômicas dentro dela, como o feixe vascular-nervoso, as raízes dos dentes ou o seio maxilar. As intervenções cirúrgicas destinadas à remoção completa da formação ou à redução do tamanho da cisto por meio de sua descompressão estão frequentemente associadas ao risco de traumatização das estruturas anatômicas.
Na prática, as seguintes complicações são as mais frequentemente encontradas: parestesia devido à lesão do canal nervoso, lesão das raízes de dentes vitais adjacentes à formação, perfuração da cavidade do seio maxilar e da cavidade nasal. O desenvolvimento dessas complicações pode ser explicado pela dificuldade em correlacionar os dados da investigação radiológica com a área da operação no momento da intervenção.
Portanto, a compreensão e o conhecimento das características anatômicas individuais de cada paciente são importantes para o desenvolvimento de um plano de tratamento otimizado e a avaliação do risco de intervenção cirúrgica.
O objetivo deste estudo foi investigar o potencial da aplicação intraoperatória da tecnologia de realidade aumentada no tratamento de cistos odontogênicos da maxila.
Materiais e métodos de pesquisa
Paciente S., 48 anos, procurou a clínica de odontologia do Instituto de Odontologia e Cirurgia Maxilofacial com queixas de desconforto na área do dente ausente 1.2 e dos dentes 2.1-2.2.
Dos dados da anamnese: Em 2019, foi realizada a extração do dente 12. O tratamento dos dentes 2.1, 2.2 não foi realizado.
Status localis: À exame, o rosto do paciente estava simétrico. A pele do rosto com coloração fisiológica, sem elementos patológicos. A abertura da boca em total amplitude, sem dor. A deglutição sem dor. Os linfonodos regionais não estavam palpáveis. Na cavidade bucal, a mucosa estava pálido-rosada, moderadamente hidratada. Ao massagear as glândulas salivares parótidas e submandibulares, foi secretada saliva clara.
Foi realizada tomografia computadorizada cone-beam da maxila (TCB). O diagnóstico estabelecido foi: cisto residual da maxila do dente 1.2 removido.
Para obter uma representação tridimensional da formação e sua relação com as estruturas circundantes, o arquivo DICOM da radiografia foi carregado no programa de segmentação de imagens médicas de código aberto 3D-slicer. A segmentação do cisto e das formações anatômicas mais próximas foi realizada.
Foi constatado que as raízes dos dentes 2.1 e 2.2 não têm relação imediata com o cisto.
A cápsula do cisto está localizada em estreita proximidade com o alvéolo do dente removido 1.2 na região do ápice do processo alveolar da maxila.
Considerando o grande tamanho da formação, sua localização e o estado dos dentes adjacentes (dentes 2.1, 2.2 vitais), foi tomada a decisão de realizar a fistulização do cisto com o suporte de realidade aumentada. O planejamento computacional da área de fistulização foi realizado, levando em conta as características anatômicas, e o design do tubo de descompressão foi planejado: seu comprimento, largura e localização.
Para a realização do trabalho da tecnologia de realidade aumentada, foram realizadas atividades preparatórias. Foi desenvolvida uma estrutura ajustável especial com um marcador para o posicionamento de hologramas de estruturas anatômicas em realidade mista, que é colocada no paciente e ajustada de acordo com os parâmetros da cabeça. Nesta estrutura, também estão incorporadas marcas radiopacas, que permitem a vinculação dos dados da TC ao posicionamento da estrutura. Com o uso deste sistema, é realizada a TC, e durante a operação, a estrutura é novamente colocada com os parâmetros ajustados, resultando em sua colocação na mesma posição que estava na TC (fig. 1).
Por sua vez, a holograma com a anatomia do paciente é exibida através de um marcador fixado na moldura, utilizando a câmera de vídeo embutida nos óculos.
Foi fabricada uma prótese removível temporária com uma fístula embutida. A intervenção cirúrgica foi realizada com o suporte de realidade aumentada nos óculos HoloLens (Microsoft Corporation, Redmond, WA) (fig. 2).
No momento da formação do acesso cirúrgico, o cirurgião se orientou pela projeção das formações anatômicas e pelo acesso recomendado, previamente planejado, à cisto (fig. 3).
Foi realizada a instalação da fístula de acordo com as dimensões previamente elaboradas, não sendo necessária correção adicional.
O período pós-operatório transcorreu sem particularidades. Na avaliação de controle no 3º dia após a intervenção cirúrgica, não foi identificada reação inflamatória nos tecidos circundantes. A lavagem pela fístula não apresentou dificuldades (fig. 4).
Resultados da pesquisa
Os objetos de formação cística, dentes e processo alveolar da maxila obtidos por meio da segmentação foram combinados com estruturas anatômicas reais na cavidade oral no momento da intervenção cirúrgica por meio da tecnologia de realidade aumentada. O modelo combinado mostra claramente a posição anatômica-topográfica e a geometria da formação. Essas informações permitiram determinar as etapas e a tática do tratamento cirúrgico.
No caso clínico apresentado, com base nos resultados da segmentação dos dados da tomografia computadorizada de feixe cônico seguida de modelagem 3D, foram identificadas características topográficas da formação que determinaram a tática de tratamento. Com os dados sobre a localização anatômica-topográfica, forma e volume da cisto, foi realizada a descompressão da cisto para reduzir a traumaticidade do tratamento cirúrgico. O volume e a topografia da cisto e das formações anatômicas adjacentes corresponderam completamente aos dados obtidos durante o planejamento virtual.
Conclusões
A segmentação de dados de tomografia computadorizada cone-beam da região maxilofacial permite reconhecer os seguintes objetos anatômicos: camadas corticais e esponjosas dos ossos, seio maxilar, cavidade nasal, dentes, formações patológicas no interior das mandíbulas, incluindo cistos odontogênicos, bem como suas inter-relações.
A sobreposição de modelos tridimensionais, obtidos a partir da segmentação de dados de tomografia computadorizada cone-beam, em objetos reais utilizando tecnologia de realidade aumentada é uma direção promissora, permitindo determinar de forma precisa e confiável a localização topográfico-anatômica de várias formações das mandíbulas.
A aplicação da tecnologia de realidade aumentada na cirurgia maxilofacial permitirá determinar a tática operacional ideal, reduzir o risco de complicações e diminuir o tempo da cirurgia.
A.V.Lysenko, A.Y.Razumova, A.I.Yaremenko, V.M.Ivanov, S.V.Strelkov
Lista de referências
Ivanov V.M., Klygach A.S., Strelkov S.V. Suporte de marcador utilizado para cirurgia de cabeça baseado em realidade mista. Patente RF nº 202367, 2021 [Ivanov V.M., Klygach A.S., Strelkov S.V. Derzhatel’ markera, ispol’zuemyj dlya hirurgii golovy na osnove smeshannoj real’nosti. Patent RF nº 202367, 2021].
Ivanov V.M., Klygach A.S., Strelkov S.V., Shterenberg S., Levy J. Avanços em realidade aumentada (AR) para simulação médica e treinamento. 3C Tecnología. Glosas de inovação aplicadas à pme. Edição Especial, abril de 2020, 303-312. http://doi.org/10.17993/ 3ctecno.2020.specialissue5.303-31
Ivanov V.M., Krivtsov A.M., Strelkov S.V., Kalakutskiy N.V., Yaremenko A.I., Petropavlovskaya M.Yu., Portnova M.N., Lukina O.V., Litvinov A.P. Uso intraoperatório da tecnologia de realidade mista na excisão de cistos cervicais medianos e branquiais // Future Internet 2021, 13(8), 214. https://doi. org/10.3390/fi13080214
Lysenko А., Razumova A., Yaremenko A., Mirzakhmedov R., Zubareva A., Chibisova M. O Primeiro Uso Clínico de Realidade Aumentada para Tratar Cálculos Salivares. Relatos de Casos em Odontologia. 9 de julho de 2020;2020:5960421. doi: 10.1155/2020/5960421
Zhu M., Liu. F., Chai. G., Pan. J.J., Jiang T., Linh L., Xin Y., Zhang Y., Li Q. Um novo sistema de realidade aumentada para exibir feixes nervosos alveolares em cirurgia maxilofacial. Scientific Reports. 2017;7(42365):1-10. doi: 10.1038/srep4236
Waard O., Baan F., Verhamme L., Breuing H., Kuijpers-Jagtman A.M., Maal T. Um novo método para fusão de escaneamentos intraorais e escaneamentos de tomografia computadorizada de feixe cônico para planejamento de cirurgia ortognática. Cirurgia Craniomaxilofacial. 2016;44(2):160-166. doi: 10.1016/j.jcms.2015.11.017