Valutazione delle caratteristiche scheletriche facciali mediante una metodica radiation free

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Valutazione delle caratteristiche scheletriche facciali mediante una metodica radiation free

Viene valutato se mediante l’uso di punti di riferimento e misure angolari effettuate sui tessuti molli  con metodiche di fotografia del volto radiation free sia possibile avere un indice affidabile e riproducibile della struttura scheletrica sottostante.
Materiali e metodi. Viene mostrata la fotografia 3D del volto pre e post trattamento di una paziente che ha subito una terapia ortodontico chirurgica e la sua CBCT con raffigurati tessuti duri e molli.
Le fotografie 3D sono state elaborate utilizzando il software Planmeca ProMax 3D ProFace® (Planmeca USA, Inc .; Roselle, Illinois, USA). Il partecipante era con la testa in una posizione naturale. Sono state eseguite tre misure angolari sagittali (Tr-N-A, Tr-N-Pg, Ss-N-Pg) e due verticali (Go-N-Me, Tr-Or-Pg) sulla fotografia 3D del volto e sulla CBCT della paziente.
Risultati e discussione. Vi è corrispondenza tra le misure eseguite sul Proface e quelle su CBCT della paziente in analisi, in modo concorde con il trattamento ortodontico-chirurgico che è stato effettuato. La differenza tra i valori trovati con le due diverse metodiche è minima ma pur sempre correlabile.
Conclusioni. L’analisi dei tessuti molli basata sulle scansioni facciali 3D ha mostrato una buona affidabilità e riproducibilità anche se sono necessari ulteriori studi per confermare il risultato della ricerca.

 

Giulia Baccaglione1,Giovanna Perrotti2
1Odontoiatra, Libero professionista, Milano Lake Como Istitute, Como
2Specialista in Ortognatodonzia, Libero professionista Lake Como Institute, Como

 

 

In passato in ambito ortodontico la diagnosi si basava unicamente sui tessuti duri, ovvero su quelli scheletrici e dentali.

 

A partire da Tweed tutti gli autori all’interno delle proprie analisi cefalometriche hanno iniziato a valutare i tessuti molli, considerando però principalmente la prominenza labiale in rapporto a naso, mento, elementi dentari.
Verso la fine degli anni ‘90 Arnett e altri collaboratori hanno criticato fortemente le analisi cefalometriche che si basavano solo sull’analisi dei tessuti duri. Dicevano che quello che interessa al paziente in realtà sono i tessuti molli, che però spesso camuffano delle situazioni di gravi discrepanze scheletriche.

Alla luce delle crescenti richieste estetiche, negli ultimi anni sempre di più è diventata rilevante la valutazione precisa e dettagliata dei tessuti molli, e spesso è questa che comanda anche nei trattamenti di natura chirurgica ortognatica.
Pertanto, la valutazione della morfologia dei tessuti molli del viso ha riscontrato un maggiore interesse tra i clinici. Attualmente, la diagnosi ortodontica e di chirurgia maxillo-facciale viene fatta con l’inclusione di specifiche misurazioni dei tessuti molli1.

Senza dire che i pazienti, così come i loro amici e parenti, valutano il successo del trattamento ortodontico e ortognatico sulla base dei cambiamenti percepiti del viso2.

I tessuti molli riflettono lo scheletro sottostante, pertanto mediante l’analisi, anche visiva, dei tessuti molli si può stimare la configurazione scheletrica3.

L’interesse crescente per metodiche non invasive ha permesso lo sviluppo di nuovi strumenti di imaging che potrebbero migliorare il ruolo dei tessuti molli nella diagnosi4,5.
Una valutazione tridimensionale completa della forma, delle dimensioni e delle proporzioni dei tessuti molli facciali deve quindi essere inclusa come passaggio fondamentale nella diagnosi ortodontica.

Le caratteristiche facciali possono essere analizzate utilizzando sistemi radiografici 3D non invasivi, come la scansione della superficie laser, fotogrammetria multi-immagine, stereo-fotogrammetria o mediante la recente tecnica di fotografia facciale 3D.
Un ottimo modo per visualizzare le caratteristiche facciali, senza l’ausilio di metodiche radiogene, è la visione tridimensionale del volto umano ottenuta attraverso il rendering 3D dei tessuti molli dal viso a partenza dai file DICOM di una scansione del cranio.

Questi nuovi metodi offrono numerosi vantaggi, tra cui velocità di raccolta dei dati, conservazione e gestione dei dati, accuratezza e affidabilità6-10.

Si sottolinea l’importanza di una posizione riproducibile della testa durante l’acquisizione dell’immagine.
Tuttavia, la difficoltà di eseguire esami facciali in modo affidabile è probabilmente responsabile del ruolo secondario dell’analisi dei tessuti molli in diagnosi di supporto rispetto all’analisi scheletrica4,5.

Vi sono anche però difficoltà legate all’uso appropriato delle attrezzature e dei software, così come l’assenza di valori norma affidabili per le misurazioni 3D dei tessuti molli facciali, cosa che richiede ulteriori studi.
Sono state proposte diverse analisi per la valutazione dei tessuti molli facciali. La maggior parte include immagini fotografiche in posizione laterale6–8.

Alcuni autori4,5 hanno anche proposto la valutazione dei tessuti molli mediante immagini frontali.
Mediante la tecnica di fotografia facciale 3D vi è la possibilità di individuare punti di riferimento ed effettuare misurazioni angolari e lineari9–11 che permettono un’analisi precisa dei tessuti molli facciali.

Materiali e metodi

Viene presentato un caso clinico di una paziente che presentando caratteristiche facciali di asimmetria ha subito un trattamento ortodontico-chirurgico. Viene mostrata la fotografia 3D del volto pre e post chirurgia ortognatica e la sua CBCT con raffigurati tessuti duri e molli (Figura 1).

La fotografia tridimensionale dei volti è stata realizzata con Planmeca ProMax 3D ProFace® (Planmeca USA, Inc.; Roselle, Illinois, USA), che produce una immagine 3D realistica del viso (Figura 2). Le fotografie sono state registrate utilizzando l’opzione ProFace, che non richiede radiazioni.

Fig. 1. Tomografia computerizzata cone beam (CBCT) della paziente in esame con raffigurati tessuti duri e molli


Fig. 2. Software Planmeca ProMax 3D ProFace® della paziente in esame

Il sistema si basa su laser che scansionano la geometria facciale e alcune fotocamere digitali, che catturano texture e colore. I componenti del sensore sono costituiti da due luci, a laser, due fotocamere digitali e due diodi emettitori di luce. L’accuratezza spaziale di questo dispositivo è 0,03 mm (come riportato dal produttore).

Durante l’acquisizione dell’immagine, il partecipante era con la testa in una posizione naturale, il viso presentava un’espressione neutra, la mandibola si trovava in posizione di riposo così come le labbra in assenza di eccessivo sforzo muscolare. Riprendendo il lavoro scientifico svolto da Zecca, Fastuca, Beretta, Caprioglio, Macchi12 sono stati utilizzati per il l’analisi cefalometrica dei tessuti molli gli stessi punti di riferimento ma solo alcune misure angolari da loro usate. Nello specifico tre misure angolari sagittali (Tr-N-A, Tr-N-Pg, Ss-N-Pg) e due verticali (Go-N-Me, Tr-Or-Pg) sono state selezionate ed eseguite per una buona corrispondenza anatomica tra tessuto duro e strutture dei tessuti molli e punti di riferimento.

Scopo

Valutare se mediante l’uso di punti di riferimento e misure angolari effettuate sui tessuti molli con metodiche di fotografia 3D del volto radiation free sia possibile avere un indice affidabile e riproducibile della struttura scheletrica sottostante. Nello specifico si vuole analizzare se le misurazioni effettuate sui tessuti molli su fotografia 3D del volto siano correlabili con i miglioramenti scheletrici ottenuti mediante una correlazione delle misure angolari eseguite sulla fotografia del volto e sulla tomografia computerizzata Cone Beam (CBCT) della paziente.

Risultati e discussione

Le figure 3 e 4 mostrano le misurazioni effettuate rispettivamente sul software (Planmeca ProMax 3D ProFace®) e sulla CBCT della paziente pretrattamento. Le immagini 5 e 6 si riferiscono invece alle misure effettuate sul software (Planmeca ProMax 3D ProFace®) e sulla CBCT della paziente post trattamento. Le misurazioni sono state riportate nella tabella 1.

Come si può vedere dai risultati ottenuti, vi è corrispondenza tra le misure eseguite sul software Planmeca ProMax 3D ProFace® e quelle su CBCT della paziente in analisi, in modo concorde con il trattamento ortodontico-chirurgico che è stato effettuato. La differenza tra i valori trovati con le due diverse metodiche è minima, ma pur sempre correlabile. Bisogna sottolineare che vi è un valore con scarto maggiore ovvero l’angolo Tr-Or-Pg, probabilmente correlabile con la difficoltà nel reperire il punto Tr soprattutto sulla CBCT.

Fig. 3. Misurazioni effettuate sul software Planmeca ProMax 3D ProFace® della paziente pre trattamento

Fig. 4. Misurazioni effettuate su CBCT con raffigurati tessuti duri e molli della paziente pre trattamento

È necessario evidenziare che i tessuti molli mascherano molto il tessuto osseo sottostante, ma nel caso in esame si può evidenziare una corrispondenza tra le misure angolari effettuate sui tessuti molli e duri. Ciò vuol dire che è possibile effettuare una valutazione sui tessuti molli che predica con buona approssimazione le caratteristiche scheletriche senza esporre il paziente nuovamente a radiazioni.

Fig. 5. Misurazioni effettuate sul software Planmeca ProMax 3D ProFace® della paziente post trattamento

Fig. 6. Misurazioni effettuate su CBCT con raffigurati tessuti duri e molli della paziente post trattamento

Semplicemente con una metodica radiation free, che si basa su fotogrammi 3D, si rende possibile una valutazione veritiera del trattamento effettuato.

Conclusioni

La presente proposta di analisi dei tessuti molli basata sulle scansioni facciali 3D ha mostrato una buona affidabilità e riproducibilità anche se sono necessari ulteriori studi per confermare il risultato della ricerca.

Le metodiche radiation free per eseguire tracciati cefalometrici sui tessuti molli come lo scan facciale e le foto tridimensionali devono poter diventare una metodica sempre più predicibile allo scopo di ridurre il carico radiogeno al quale viene sottoposto il paziente ortodontico.

È necessaria una valutazione approfondita delle metodiche in essere per rendere sempre più fruibili all’utente le apparecchiature 3D: l’utilizzo di immagini 3D senza il supporto di uno schema di valutazione numerico e di valori norma di comparazione e diagnosi rendono queste apparecchiature poco diffuse mentre si continua per necessità oggettiva a utilizzare i sistemi radiologici convenzionali o la CBCT anche non in situazioni elettive.
La combinata fra scansioni intraorali per l’analisi delle arcate mediante sistemi totalmente digitali e una cefalometria radiation free possono rappresentare il futuro dell’approccio diagnostico in ortodonzia.
 

Corrispondenza: giulia.baccaglione@gmail.com

 

Evaluation of the facial skeletal structure with a radiation free method

Purpose. To evaluate whether by using reference points and angular measurements made on soft tissues with radiation free face photography methods it is possible to have a reliable and reproducible index of the underlying skeletal structure.
Materials and methods. The 3D photograph of the pre and post treatment face of a patient who has undergone orthodontic surgical therapy and her CBCT with hard and soft tissues is shown.
The 3D photographs were processed using Planmeca ProMax 3D ProFace® software (Planmeca USA, Inc.; Roselle, Illinois, USA). The participant was with his head in a natural position. Three sagittal angular measurements were performed (Tr-NA, Tr-N-Pg, Ss-N-Pg) and two verticals (Go-N-Me, Tr-Or-Pg) on the 3D photograph of the face and on the patient’s CBCT.
Results and discussion. There is correspondence between the measurements performed on the Proface and those on the CBCT of the patient being analyzed, in accordance with the orthodontic-surgical treatment that has been carried out. The difference between the values ​​found with the two different methods is minimal but still linked to.
Conclusions. The soft tissue analysis based on 3D facial scans showed good reliability and reproducibility even if further studies are needed to confirm the research result.
 

Bibliografia
  1. Menéndez López-Mateos ML, Carreño-Carreño J, Palma JC, et al. Three-dimensional photographic analysis of the face in European adults from southern Spain with normal occlusion: reference anthropometric measurements. BMC Oral Health 2019;19(1):196. doi:10.1186/s12903-019-0898-y
  2. Bishara SE, Cummins DM, Jorgensen GJ, Jakobsen JR. A computer assisted photogrammetric analysis of soft tissue changes after orthodontic treatment. Part I: methodology and reliability. Am J Orthod Dentofac Orthop 1995;107:633–9.
  3. Ozdemir ST, Sigirli D, Ercan I, Cankur NS. Photographic facial soft tissue analysis of healthy Turkish young adults: anthropometric measurements. Aesthet Plast Surg 2009;33:175–84.
  4. Dong Y, Zhao Y, Bai S, et al. Three-dimensional anthropometric analysis of chinese faces and its application in evaluating facial deformity. J Oral Maxillofac Surg 2011;69:1195–206.
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  7. Plooij JM, Maal TJ, Haers P, et al. Digital three-dimensional image fusion processes for planning and evaluating orthodontics and orthognathic surgery. A systematic review. Int J Oral Maxillofac Surg 2011;40:341–52.
  8. Gwilliam JR, Cunningham SJ, Hutton T. Reproducibility of soft tissue landmarks on three-dimensional facial scans. Eur J Orthod 2006;28:408–15
  9. Othman SA, Ahmad R, Mericant AF, Jamaludin M. Reproducibility of facial soft tissue landmarks on facial images captured on a 3D camera. Aust Orthod J 2013;29:58–65.
  10. Wong JY, Oh AK, Ohta E, et al. Validity and reliability of craniofacial anthropometric measurement of 3D digital photogrammetric images. Cleft Palate Craniofac J 2008;45:232–9.
  11. Brons S, van Beusichem ME, Bronkhorst EM, et al. Methods to quantify soft-tissue based facial growth and treatment outcomes in children: a systematic review. PLoS One 2012;7:e41898.
  12. Zecca PA, Fastuca R, Beretta M, et al. Correlation assessment between three-dimensional facial soft tissue scan and lateral cephalometric radiography in orthodontic diagnosis.  Int J Dent 2016;2016:1473918. doi:10.1155/2016/1473918

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