Aplicación de la tecnología de realidad aumentada en intervenciones quirúrgicas en la mandíbula superior. Caso clínico
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En este artículo se describe el uso de la tecnología de realidad aumentada en el tratamiento de quistes odontogénicos de la mandíbula superior mediante la superposición de imágenes de tomografía computarizada en las gafas HoloLens. Para obtener una representación tridimensional de la formación, se ha desarrollado un marco regulable especial con un marcador para posicionar hologramas de estructuras anatómicas en realidad mixta.
Introducción
Hoy en día, las tecnologías de realidad aumentada se han integrado firmemente en la vida cotidiana de las personas. Se aplican en educación, robótica, industria militar, etc. En la cirugía maxilofacial, estos logros técnicos también representan una dirección prometedora. El estudio de la aplicación de la realidad aumentada se lleva a cabo principalmente en implantología dental, cirugía ortognática y cirugía plástica. Por ejemplo, se ha desarrollado un sistema para mostrar haces de nervios alveolares en cirugía maxilofacial. Para establecer una conexión entre la imagen virtual y el objeto real, se utilizó un nuevo enfoque basado en marcadores dentro de una férula oclusal.
La aplicación de la tecnología de realidad aumentada permitirá realizar intervenciones quirúrgicas con una precisión significativa, determinar los límites de la formación, el lugar de acceso y llevar a cabo una preparación preoperatoria adicional.
Una de las intervenciones quirúrgicas más comunes en el área de la mandíbula es la cistectomía o cistostomía con resección de las puntas de las raíces.
Al formar el acceso a la cavidad del quiste, es necesario trepanar la placa cortical externa para exponer la membrana de la formación, evitando al mismo tiempo las estructuras anatómicas dentro de ella, como el paquete vasculonervioso, las raíces de los dientes o el seno maxilar. Las intervenciones quirúrgicas dirigidas a la eliminación completa de la formación o a la reducción del tamaño del quiste mediante su descompresión a menudo conllevan el riesgo de traumatizar estructuras anatómicas.
En la práctica, las complicaciones más comunes son: parestesia debido a la lesión del canal nervioso, lesión de las raíces de dientes vitales adyacentes a la formación, perforación de la cavidad del seno maxilar y de la cavidad nasal. El desarrollo de estas complicaciones se puede explicar por la dificultad de correlacionar los datos de la investigación radiológica con la zona de operación en el momento de la intervención.
Por lo tanto, la comprensión y el conocimiento de las características anatómicas individuales de cada paciente son importantes para desarrollar un plan de tratamiento óptimo y evaluar el riesgo de intervención quirúrgica.
El objetivo de este estudio fue investigar el potencial de la aplicación intraoperatoria de la tecnología de realidad aumentada en el tratamiento de quistes odontogénicos de la mandíbula superior.
Materiales y métodos de investigación
El paciente S., de 48 años, acudió a la clínica de odontología del Instituto de Odontología y Cirugía Maxilofacial con quejas de incomodidad en el área del diente ausente 1.2 y los dientes 2.1-2.2.
De los datos de la historia clínica: En 2019 se realizó la extracción del diente 12. No se realizó tratamiento de los dientes 2.1, 2.2.
Status localis: Al examen, la cara del paciente era simétrica. La piel de la cara tenía un color fisiológico, sin elementos de erupción patológica. Apertura de la boca en su totalidad, sin dolor. La deglución era indolora. No se palparon ganglios linfáticos regionales. En la cavidad oral, la mucosa era de color rosa pálido, moderadamente húmeda. Al masajear las glándulas salivales parótidas y submandibulares, se secretaba saliva clara.
Se realizó una tomografía computarizada de haz cónico de la mandíbula superior (CBCT). Se estableció el diagnóstico: quiste residual de la mandíbula superior del diente 1.2 extraído.
Para obtener una representación tridimensional de la formación y su relación con las estructuras circundantes, se cargó el archivo DICOM del estudio radiológico en un programa de segmentación de imágenes médicas de código abierto, 3D-slicer. Se realizó la segmentación del quiste y de las formaciones anatómicas más cercanas.
Se encontró que las raíces de los dientes 2.1 y 2.2 no tienen relación directa con el quiste.
La cápsula del quiste se encuentra en estrecha proximidad al alvéolo del diente 1.2 en la región de la cima del proceso alveolar de la mandíbula superior.
Teniendo en cuenta el gran tamaño de la formación, su ubicación y el estado de los dientes vecinos (dientes 2.1, 2.2 vitales), se tomó la decisión de realizar la fistulización del quiste con el apoyo de la realidad aumentada. Se realizó la planificación computarizada de la zona de fistulización, teniendo en cuenta las características anatómicas, y se diseñó el tubo de descompresión: su longitud, ancho y ubicación.
Para llevar a cabo el trabajo de la tecnología de realidad aumentada se realizaron actividades preparatorias. Se desarrolló un marco regulable especial con un marcador para posicionar hologramas de estructuras anatómicas en realidad mixta, que se coloca sobre el paciente y se ajusta a los parámetros de la cabeza. En este marco también se integraron marcas radiopacas, que permiten vincular los datos de la TC de haz cónico del paciente a la posición del marco. Con el uso de este sistema se realiza la TC de haz cónico, y durante la operación el marco se vuelve a colocar con los parámetros establecidos, lo que resulta en que se sitúa en la misma posición que estaba en la TC de haz cónico (fig. 1).
A su vez, la holograma con la anatomía del paciente se exhibe según el marcador fijado en el marco, gracias al uso de la cámara de video integrada en las gafas.
Se fabricó una prótesis removible temporal con una fístula incorporada. La intervención quirúrgica se realizó con el apoyo de la realidad aumentada en las gafas HoloLens (Microsoft Corporation, Redmond, WA (fig. 2).
En el momento de formar el acceso quirúrgico, el cirujano se orientó por la proyección de las formaciones anatómicas y el acceso recomendado, previamente planificado, a la quiste (fig. 3).
Se realizó la instalación de la fístula según las dimensiones previamente elaboradas, no fue necesaria una corrección adicional.
El período postoperatorio transcurrió sin particularidades. En el examen de control a los 3 días después de la intervención quirúrgica no se detectó reacción inflamatoria en los tejidos circundantes. El lavado a través de la fístula no presenta dificultades (fig. 4).
Resultados de la investigación
Los objetos de formación quística, dientes y apófisis alveolar del maxilar superior obtenidos como resultado de la segmentación se combinaron con las estructuras anatómicas reales en la cavidad oral en el momento de la intervención quirúrgica mediante tecnología de realidad aumentada. El modelo combinado muestra de manera clara la posición anatomo-topográfica y la geometría de la formación. Esta información permitió determinar las etapas y la táctica del tratamiento quirúrgico.
En el caso clínico presentado, a partir de los resultados de la segmentación de los datos de tomografía computarizada de haz cónico con posterior modelado en 3D, se identificaron las características topográficas de la formación, que determinaron la táctica de tratamiento. Con los datos de la ubicación anatomo-topográfica, forma y volumen del quiste, se realizó la descompresión del quiste para reducir la traumaticidad del tratamiento quirúrgico. El volumen y la topografía del quiste y de las formaciones anatómicas adyacentes coincidieron completamente con los datos obtenidos durante la planificación virtual.
Conclusiones
La segmentación de datos de tomografía computarizada de haz cónico en la región maxilofacial permite reconocer los siguientes objetos anatómicos: capas cortical y esponjosa de los huesos, seno maxilar, cavidad nasal, dientes, formaciones patológicas en el grosor de las mandíbulas, incluidas quistes odontogénicos, así como su interrelación.
La superposición de modelos tridimensionales, obtenidos a partir de la segmentación de datos de tomografía computarizada de haz cónico, sobre objetos reales utilizando tecnología de realidad aumentada es una dirección prometedora que permite determinar de manera precisa y confiable la ubicación topográfico-anatómica de diversas formaciones en las mandíbulas.
La aplicación de la tecnología de realidad aumentada en la cirugía maxilofacial permitirá determinar la táctica óptima de tratamiento quirúrgico, reducir el riesgo de complicaciones y acortar el tiempo de la operación.
A.V.Lysenko, A.Y.Razumova, A.I.Yaremenko, V.M.Ivanov, S.V.Strelkov
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