Applicazione della tecnologia della realtà aumentata negli interventi chirurgici sulla mascella superiore. Caso clinico
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In questo articolo si descrive l'uso della tecnologia della realtà aumentata nel trattamento della cisti odontogena della mascella superiore attraverso la sovrapposizione dell'immagine della tomografia computerizzata negli occhiali HoloLens. Per ottenere una rappresentazione tridimensionale della formazione, è stata sviluppata una speciale cornice regolabile con un marcatore per il posizionamento delle ologrammi delle strutture anatomiche nella realtà mista.
Introduzione
Ad oggi, le tecnologie della realtà aumentata sono saldamente entrate nella vita quotidiana delle persone. Vengono utilizzate nell'istruzione, nella robotica, nell'industria militare, ecc. Nella chirurgia maxillo-facciale, questi progressi tecnici rappresentano anche una direzione promettente. Lo studio dell'applicazione della realtà aumentata viene principalmente condotto nell'implantologia dentale, nella chirurgia ortognatica e nella chirurgia plastica. Ad esempio, è stato sviluppato un sistema per visualizzare i fasci dei nervi alveolari nella chirurgia maxillo-facciale. Per stabilire un collegamento tra l'immagine virtuale e l'oggetto reale è stato utilizzato un nuovo approccio basato su marcatori all'interno di un bite occlusale.
L'applicazione della tecnologia della realtà aumentata consentirà di eseguire interventi chirurgici con notevole precisione, determinare i confini della formazione, il luogo di accesso e condurre una preparazione preoperatoria aggiuntiva.
Tra gli interventi chirurgici più comuni in campo mandibolare ci sono la cistectomia o la cistostomia con resezione delle punte delle radici.
Nella formazione dell'accesso alla cavità della cisti è necessario trepanare la lamina corticale esterna per esporre la membrana della formazione, evitando nel contempo le strutture anatomiche al suo interno, come il fascio vascolo-nervoso, le radici dei denti o il seno mascellare. Gli interventi chirurgici volti alla completa rimozione della formazione o alla riduzione delle dimensioni della cisti tramite la sua decompressione sono spesso associati al rischio di traumatizzare le strutture anatomiche.
Nella pratica, le complicazioni più comuni sono: parestesia a seguito di trauma del canale nervoso, trauma delle radici dei denti vitali adiacenti alla formazione, perforazione della cavità del seno mascellare e della cavità nasale. Lo sviluppo di queste complicazioni può essere spiegato dalla difficoltà di correlare i dati dell'indagine radiologica con l'area dell'operazione nel momento stesso dell'intervento.
Pertanto, la comprensione e la conoscenza delle caratteristiche anatomiche individuali di ogni paziente sono importanti per sviluppare un piano di trattamento ottimale e valutare il rischio di intervento chirurgico.
L'obiettivo di questo studio era esaminare il potenziale utilizzo intraoperatorio della tecnologia della realtà aumentata nel trattamento della cisti odontogena della mascella superiore.
Materiali e metodi di ricerca
Il paziente S., 48 anni, si è presentato presso la clinica di odontoiatria dell'Istituto di odontoiatria e chirurgia maxillo-facciale con lamentele di disagio nell'area del dente mancante 1.2 e dei denti 2.1-2.2.
Dai dati anamnestici: Nel 2019 è stata effettuata l'estrazione del dente 12. Non è stato effettuato alcun trattamento sui denti 2.1, 2.2.
Status localis: All'esame, il viso del paziente era simmetrico. La pelle del viso di colore fisiologico, senza elementi patologici. Apertura della bocca completa, indolore. Deglutizione indolore. I linfonodi regionali non erano palpabili. Nella cavità orale, la mucosa era di colore rosa pallido, moderatamente umida. Durante il massaggio delle ghiandole salivari parotidi e sottomandibolari, si è secreta saliva chiara.
È stata eseguita una tomografia computerizzata con cono a raggi X della mascella superiore (CBCT). È stata stabilita la diagnosi: cisti residua della mascella superiore dal dente estratto 1.2.
Per ottenere una rappresentazione tridimensionale della formazione e della sua interazione con le strutture circostanti, il file DICOM dell'indagine radiologica è stato caricato nel programma di segmentazione delle immagini mediche open source 3D-slicer. È stata eseguita la segmentazione della cisti e delle formazioni anatomiche più vicine.
È stato riscontrato che le radici dei denti 2.1 e 2.2 non hanno alcuna connessione diretta con la cisti.
La membrana della cisti si trova in prossimità dell'alveolo del dente estratto 1.2 nella zona della sommità del processo alveolare della mascella superiore.
Considerando le grandi dimensioni della formazione, la sua posizione e lo stato dei denti adiacenti (denti 2.1, 2.2 vitali), è stata presa la decisione di eseguire la fistulizzazione della cisti con il supporto della realtà aumentata. È stata eseguita la pianificazione computerizzata dell'area di fistulizzazione, tenendo conto delle caratteristiche anatomiche, e progettato il design del tubo di decompressione: la sua lunghezza, larghezza e posizione.
Per realizzare il lavoro della tecnologia della realtà aumentata sono state effettuate attività preparatorie. È stata sviluppata una speciale cornice regolabile con un marcatore per il posizionamento delle ologrammi delle strutture anatomiche nella realtà mista, che viene indossata dal paziente e regolata in base alle dimensioni della testa. In questa cornice sono anche integrate delle etichette radiopache, che consentono di collegare i dati della TC cone beam del paziente alla posizione della cornice. Utilizzando questo sistema, viene eseguita la TC cone beam e durante l'operazione la cornice viene indossata nuovamente con i parametri impostati, risultando così nella stessa posizione che era durante la TC (fig. 1).
A sua volta, l'ologramma con l'anatomia del paziente viene visualizzato tramite un marcatore fissato al telaio, grazie all'uso di una videocamera integrata negli occhiali.
È stato realizzato un protesi rimovibile temporanea con fistola integrata. L'intervento chirurgico è stato eseguito con il supporto della realtà aumentata negli occhiali HoloLens (Microsoft Corporation, Redmond, WA) (fig. 2).
Nel momento della formazione dell'accesso operativo, il chirurgo si orientava sulla proiezione delle formazioni anatomiche e sull'accesso raccomandato, pianificato in anticipo, alla cisti (fig. 3).
È stata effettuata l'installazione della fistola secondo le dimensioni predefinite, non è stata necessaria alcuna correzione aggiuntiva.
Il periodo post-operatorio si è svolto senza particolari problemi. Durante il controllo a 3 giorni dall'intervento chirurgico non è stata riscontrata reazione infiammatoria nei tessuti circostanti. Il lavaggio attraverso la fistola non ha presentato difficoltà (fig. 4).
Risultati della ricerca
Gli oggetti di formazione cistica, denti e processo alveolare della mascella superiore ottenuti tramite segmentazione sono stati sovrapposti alle reali strutture anatomiche nella cavità orale al momento dell'intervento chirurgico tramite tecnologia di realtà aumentata. Il modello sovrapposto mostra chiaramente la posizione anatomica-topografica e la geometria della formazione. Queste informazioni hanno permesso di determinare le fasi e la tattica del trattamento chirurgico.
Nel caso clinico presentato, a seguito della segmentazione dei dati della tomografia computerizzata a fascio conico e della successiva modellazione 3D, sono state identificate le caratteristiche topografiche della formazione, che hanno determinato la tattica di trattamento. Avendo a disposizione i dati sulla posizione anatomica-topografica, forma e volume della cisti, è stata eseguita la decompressione della cisti per ridurre la traumaticità del trattamento chirurgico. Il volume e la topografia della cisti e delle strutture anatomiche adiacenti corrispondevano completamente ai dati ottenuti durante la pianificazione virtuale.
Conclusioni
La segmentazione dei dati della tomografia computerizzata a fascio conico dell'area maxillo-facciale consente di riconoscere i seguenti oggetti anatomici: strati corticale e spugnosa delle ossa, seno mascellare, cavità nasale, denti, formazioni patologiche all'interno delle mascelle, comprese le cisti odontogene, e le loro interrelazioni.
Sovrapporre modelli tridimensionali ottenuti dalla segmentazione dei dati della tomografia computerizzata a fascio conico su oggetti reali utilizzando la tecnologia della realtà aumentata rappresenta una direzione promettente, che consente di determinare in modo preciso e affidabile la posizione topografico-anatomica delle varie formazioni delle mascelle.
L'applicazione della tecnologia della realtà aumentata nella chirurgia maxillo-facciale permetterà di determinare la tattica ottimale per il trattamento chirurgico, ridurre il rischio di complicazioni e accorciare i tempi dell'intervento.
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