3-D simulation of posterior fossa reduction in Chiari I / Simulação em 3D da redução da fossa posterior no Chiari do tipo I

ABSTRACT We proposed a 3D model to evaluate the role of platybasia and clivus length in the development of Chiari I (CI). Using a computer aided design software, two DICOM files of a normal CT scan and MR were used to simulate different clivus lengths (CL) and also different basal angles (BA). The final posterior fossa volume (PFV) was obtained for each variation and the percentage of the volumetric change was acquired with the same method. The initial normal values of CL and BA were 35.65 mm and 112.66º respectively, with a total PFV of 209 ml. Ranging the CL from 34.65 to 29.65 – 24.65 – 19.65, there was a PFV decrease of 0.47% – 1.12% – 1.69%, respectively. Ranging the BA from 122.66º to 127.66º – 142.66º, the PFV decreased 0.69% – 3.23%, respectively. Our model highlights the importance of the basal angle and clivus length to the development of CI.

RESUMO No presente estudo, propusemos a criação de um modelo computacional em 3D com elaboração de software onde dois arquivos em formato DICOM com uma TC e RNM de crânio foram usados para simular diferentes mensurações na extensão do clivus (EC) e no ângulo basal (AB). O volume final da fossa posterior (VFP) foi obtido em cada variação, bem como a percentagem de volume alterada. O tamanho inicial da EC era de 35,65 mm e o do AB era de 112.66º, com um VFP de 209 ml. Variando a EC de 34,65 para 29,65 – 24.65 e 19.65, houve uma diminuição do VFP de 0.47%, 1.12% e 1.69%, respectivamente. Variando o AB de 122,66º para 127,66º e 142,66º, o VFP diminui para 0.69% e 3.23%, respectivamente. Nosso modelo enfatiza a importância da patogênese do aumento do AB e do encurtamento do clivus no desenvolvimento do Chiari I.

Análise de reconstruções faciais forenses digitais: proposta de protocolo piloto baseado em evidências / Forensic facial reconstructions analysis: proposal of a evidence-based pilot protocol

A reconstrução facial forense corresponde à construção facial de um indivíduo, realizada a partir de um crânio não identificado. Pode ser bidimensional ou tridimensional, realizada de forma manual ou digital. Neste último caso, o advento das novas tecnologias da informação em muito contribuiu, sobretudo no que diz respeito ao desenvolvimento de programas de imagem 3D, equipamentos de tomografia computadorizada e scanner 3D. Diferentes técnicas, equipamentos e softwares têm sido empregados com esta finalidade. A caracterização de reconstruções faciais com pelos como cabelo, cílios e sobrancelhas, tem sido questionada, sobretudo quando não há informação sobre tais dados. Este trabalho analisa reconstruções faciais forenses digitais 3D e, com base em evidências, propõe um protocolo piloto para a execução e apresentação das mesmas. Reconstruções faciais digitais, confeccionadas com o software 3ds Max, sem caracterização de pelos foram confeccionadas, utilizando três diferentes tabelas de espessura de tecidos moles, e submetidas a um teste de reconhecimento, por 22 examinadores. Em todos os casos, o sujeito-alvo foi o mais reconhecido, chegando a ser reconhecido por 45,45% dos avaliadores. É apresentada uma proposta de protocolo piloto para a confecção e apresentação de reconstruções faciais forenses. Para a confecção das mesmas, é empregado o software 3ds Max, e recomendado o emprego do software ZBrush para a pós-produção (como aposição de rugas e linhas). É impresso um protótipo da reconstrução facial, que pode facilitar o reconhecimento. Os autores afirmam que não deve ser realizada a caracterização com pelos, o que pode prejudicar o reconhecimento.

The forensic facial reconstruction corresponds to the rebuilding of the face of an individual, upon an unidentified skull. It can be two-dimensional or three-dimensional, performed manually or digitally. In the latter case, the advent of new information technologies has greatly contributed, especially with regard to the development of 3D image softwares, computed tomography and 3D scanner. Different techniques, equipments and softwares have been employed for this purpose. The characterization of facial reconstructions with hair, as hair, eyelashes and eyebrows, has been questioned, especially when there is no information about such data. This paper analyzes 3D digital forensic facial reconstructions and, based on evidence, proposes a pilot protocol for their confection and presentation. Digital facial reconstructions, made with 3ds Max software, without hair characterization, were made using three different tables of thickness of soft tissues. They were evaluated by 22 examiners, in a recognition test. In all cases, the target-subject was the most recognized subject, reaching the recognition rate of 45.45%. A proposal for a pilot protocol for the confection and presentation of forensic facial reconstructions is presented. The 3ds Max software is used to perform the facial reconstruction, and the ZBrush software to make the post-production (as wrinkles and lines). A prototype of the facial reconstruction is printed - it can facilitate the recognition of the subject. The authors state that the characterization with hair should not be performed, as it can impair the recognition.

Carga imediata com prótese fixa provisória e cirurgia sem retalho gengival / Immediate loaded with provisional prosthesis and flapless surgery

O artigo descreve a técnica de cirurgia guiada sem retalho gengival com carga imediata provisória e subsequente avaliação do posicionamento dos implantes instalados. Material e Métodos: Paciente de 54 anos com maxila e dentula com enxerto bilateral dos seios maxilares. O planejamento cirúrgico foi realizado em software a partir dos dados da Tomografia Computadorizada Conebeam (TCCB). Estes dados foram editados para geração da guia cirúrgica virtual e com a tecnologia de prototipagem rápida foram produzidos dois protótipos. O primeiro da maxila com o arco dental para produção da estrutura da prótese fixa provisória e o segundo da guia cirúrgica, que orientou a fresagem e a colocação de seis implantes. Ao final da cirurgia a prótese provisória foi instalada. As imagens da TCCB pós-operatória foram sobrepostas às imagens do planejamento para mensuração das discrepâncias entre as posições dos implantes pré e pós-operatórios. Resultados: Em 2,5 horas seis implantes e a prótese fixa provisória foram instalados com sucesso. Os desvios médios foram: 0,64mm (OP ± 0,32mm) na região coronal; 1,22mm (OP ± 0,63) na região apical e 4,83 graus (OP ± 1,77) no desvio angular. Conclusão: Neste caso clínico. a técnica proporcionou, com sucesso, a reabilitação com implantes e prótese fixa provisória em carga imediata em 2,5 horas. Os desvios no posicionamento dos implantes estão dentro da variação encontrada na literatura.

The article describes the technique of flapless surgery with immediate load. Methods: The subject was a 54 year-old female patient with edentulous maxilla. Eight months before the surgerya sinus lifting was done with autogenous bone. The surgical planning was made in sof- tware using cone beam computerized tomography (CBCT) data.lt was edited to create two rapid prototype models, one for the maxilla with the dental arc and the other was the surgical guide. The first model was used to produce the temporary prosthesis, and the surgical template guided the drilling and placement of six implants. At the end of the surgery the prosthesis was fixed. The postoperative image was fused with the planning one to measure the linear and angular differences. Results: In two and half hours the implants and the fixed temporary prosthesis were successfully installed. The mean deviations were : 0,64mm (50 ± 0,32mm) in coronal position and 1,22mm (50 ± 0,63) in apex position, and the angular deviations was 4,83 degress (OP ± 1,77). Conclusion: Within a limited sample, this technique ma de the oral rehabilitation in two and hours possible. The deviations found are within the one in the literature.

Modelo tridimensional do esqueleto craniofacial: precisão de uma ferramenta para o planejamento cirúrgico / Tridimensional model of craniofacial skeleton: an accurate tool for preoperative planning

Os modelos tridimensionais do esqueleto craniofacial são confeccionados a partir dos resultados de tomografia computadorizada gravados em linguagem DICOM. Os modelos são utilizados no planejamento cirúrugico e no exercício acadêmico dos profissionais em formação. Os modelos precisam ser fidedignos às estruturas anatômicas, bem como apresentar baixo custo. O objetivo do nosso trabalho foi verificar a precisão dos dos modelos tridimensionais do esqueleto craniofacial confeccionados pelo Centro de Tecnologia da Informação Renato Archer (CTI). Método: Foram aferidas seis medidas lineares das órbitas de 14 modelos tridimensionais confeccionados a partir dos resultados de tomografia computadorizada de paciente com diagnóstic de deformidade craniofacial congênita. As medidas antropométricas realizadas nos modelos foram comparadas ás mesmas medidas obtidas pela tomografia computadorizada. Resultados: Não houve diferença estaticamente siginificante na comparação de todas as medidas lineares realizadas no modelo tridimensional e as obtidas a partir dos resultados no modelo da tomografia computadorizada (p>0,05). conclusão: Os modelos tridimensionais do esqueleto craniofacional fabricados pelo CTI são fidedignos e apresetnam baixo custo aos Centros Especializados.

Avaliação das tensões na interface implante/coroa / Evaluation of stress distribution on the implant/crown interface

Objetivo: nesta pesquisa, foi realizada uma análise da influência da inclinação das cúspides e direção da carga oclusal na distribuição das tensões, na interface implante/coroa em próteses implanto-suportadas. Metodologia: foram confeccionados 4 modelos mandibulares com auxílio de um scanner 3D e os programas de desenho: Rhinoceros 3.0 e SolidWorks 2006, simulando-se um bloco de osso mandibular com a presença de um implante com coroa com diferentes inclinações das cúspides (10º, 20º e 30º). Os modelos foram exportados para o programa de elementos finitos NEiNastran 9.0, para geração da malha de elementos finitos e análise. Aplicou-se uma carga de 200 N, em direção oblíqua, fracionada em 2 pontos, nas vertentes triturantes da coroa e em direção axial distribuída em 4 pontos (50 N), nas vertentes internas da coroa. Resultados: observou-se maiores áreas de tensão no modelo C (Cúspide 30º) (Carga oblíqua), na faixa 40.63-100 MPa. Conclusão: com o aumento da inclinação das cúspides, aumentaram-se tensões na interface coroa-implante, e a carga oblíqua aumentou a tensão na interface coroa-implante.

Objective: In this study an analysis was made of the influence of cuspal inclination and the direction of occlusal loading on stress distribution in implant-supported prostheses. Methodology: Four models were prepared with the aid of the Rhinoceros 3.0 and SolidWorks 2006 programs and the 3D MDX-20 scanner. A mandibular section of bone with an implant and its superstructures were simulated in this study using a 1-piece 3.75 x 10 mm screw-shape dental implant system and crown with 3 different cuspal inclinations (10º, 20º and 30º). The three-dimensional models were transferred to the NEiNastran 9.0 software for the generation of the mesh of finite elements and analysis. Oblique loading (200 N) was applied on the chewing surfaces of the buccal cuspids. Next, vertical loading was applied on internal surfaces of the cuspids at four points (50 N). Results: Greater areas of stress were observed in the C model (cuspal inclination 30º) (Oblique load) in the range of 40.63-100 MPa. Conclusion: An increase in cuspal inclination increased stress in the implant/crown interface and oblique loading increased stress in the implant/crown interface.

Acquisition and manipulation of computed tomography images of the maxillofacial region for biomedical prototyping / Aquisição e manipulação de imagens por tomografia computadorizada da região maxilofacial visando à obtenção de protótipos biomédicos

O processo de construção de protótipos biomédicos surgiu da união das tecnologias de prototipagem rápida e do diagnóstico por imagens. No entanto, este processo é complexo, em função da necessária interação entre as ciências biomédicas e a engenharia. Para que bons resultados sejam obtidos, especial atenção deve ser dispensada à aquisição das imagens por tomografia computadorizada e à manipulação dessas imagens em softwares específicos. Este artigo apresenta a experiência multidisciplinar de um grupo de pesquisadores com a aquisição e a manipulação de imagens por tomografia computadorizada do complexo maxilofacial, visando à construção de protótipos biomédicos com finalidade cirúrgica.

Biomedical prototyping has resulted from a merger of rapid prototyping and imaging diagnosis technologies. However, this process is complex, considering the necessity of interaction between biomedical sciences and engineering. Good results are highly dependent on the acquisition of computed tomography images and their subsequent manipulation by means of specific softwares. The present study describes the experience of a multidisciplinary group of researchers in the acquisition and manipulation of computed tomography images of the maxillofacial region aiming at biomedical prototyping for surgical purposes.

Planejamento de cirurgias complexas em cabeça e pescoço - o uso de modelos tridimensionais / Planning of complex surgery in head and neck region - the use of three-dimensional (3D) model

Introdução: O planejamento pré-operatório de cirurgias complexas da região de cabeça e pescoço utiliza usualmente imagens de tomografia computadorizada (TC) ou ressonância nuclear magnética (RNM). Uma reconstrução tridimensional completa das estruturas envolvidas nessas regiões pode propiciar um acesso privilegiado às áreas anatômicas de interesse, explicitando detalhes que não podem ser vistos nos filmes radiográficos comuns. A prototipagem rápida (PR) consiste em um grupo de processos utilizados para produzir objetos em três dimensões pela adição de camadas de material. O processo de sinterização seletiva a laser (SLS ? Selective Laser Sintering) é uma das técnicas disponíveis de PR, que pode ser usada para produzir protótipos biomédicos obtidos a partir de imagens de TC e RNM. Esses protótipos são utilizados com objetivos didáticos, na fabricação de próteses personalizadas, no diagnóstico e planejamento de cirurgias crânio-faciais, incluindo as neoplasias e facilitando também a comunicação entre profissional e paciente. Método: utilizamos o software InVesalius para viabilizar a transformação de imagens médicas de TC e RNM em formato DICOM, para um arquivo no formato STL, empregado em prototipagem rápida. Esse arquivo foi enviado para a máquina de sinterização a laser, que gera um modelo da área óssea de interesse. Esse modelo tridimensional foi estudado pela equipe de cirurgia para planejar o tratamento e, muitas vezes, confeccionar próteses e simular cirurgias. Esses procedimentos foram realizados com forte interação entre profissionais da área médica, de informática e engenharia. Resultados: utilizamos o método em 13 pacientes com câncer de cabeça e pescoço, sendo sete homens e seis mulheres, com idade de 9 a 77 anos (média de 56). O diagnóstico era de neoplasia naso-etmoidal em três pacientes, neoplasia de maxila em dois, neoplasia de órbita em um, neoplasia de mandíbula em sete (sendo neoplasia de face com invasão de mandíbula em dois, neoplasia de boca com invasão de mandíbula em dois, neoplasia primária de mandíbula em três). Em todos os casos, o molde permitiu um planejamento acurado da cirurgia, muitas vezes permitindo fazer uma pré-moldagem de próteses de titânio, programação da reconstrução com microcirurgia, simulação do ato operatório e isso levou a uma otimização e diminuição do tempo esperado da cirurgia. Conclusão: a PR mostrou ser um método eficiente para o planejamento de cirurgias complexas em cabeça e pescoço que incluem ressecção óssea de face ou mandibular. Seu uso parece reduzir o tempo do procedimento cirúrgico e o período de anestesia, o que pode ser muito útil para o tratamento desses casos.

Introduction: the pre-operative planning of complex surgery in head and neck region is usually done by computed tomography (CT) or magnetic resonance images (MRI). A three-dimensional (3D) model of the involved structures in these regions can supply visual and touchable access to the anatomical areas of interest, showing details that could not be seen in conventional radiographic films. The Rapid Prototyping (RP) is a group of processes used to produce 3D models by addition of material. The Selective Laser Sintering (SLS) is one of the techniques utilized in RP that can be used to produce medical models from CT or MRI. These models can be used for pre-operative planning of cranio-facial surgery. Methods: we utilized the software InVesalius to make feasible the transformation of medical images from CT or MRI in DICOM format to a STL format archive of RP machine, a Laser Sintering, that produces a nylon model of the bone area of interest. This 3D model was studied by the surgical team to plan and simulate the surgery, to explain the treatment to the patient and to make prosthesis when necessary. These procedures were carried out with strong interaction of medical, engineering and computer professionals. Results: we applied the method in 13 patients with head and neck cancer, 7 men and 6 women, with age varying from 9 to 77 years (average, 56). Diagnosis were nasoetmoidal tumor in 3 patients, paranasal sinus cancer in 2 patients (2 skull base), orbital cancer in 1, and cancer involving the mandible in 7 patients (2 primary, and 5 with invasion of the mandible). In all cases the model allowed an accurate planning of the surgery, sometimes with pre-operative simulation of the procedure, template of osteosynthetic material, planning of microsurgical reconstruction, and decrease the expected time of the surgery. Conclusions: the RP is an efficient method for preoperative planning in complex surgery of head and neck region that includes osteotomies or resection of facial bone or mandible. Its use seams to reduce the operative time and improve the planning and procedure quality, and the communication with patients and among the surgical team.

Cirurgia Assistida por Computador - Relato de caso clínico / Computer-Assisted Surgery - A clinical report

O sucesso das reabilitações orais suportadas por implantes requer um planejamento protético e cirúrgico cuidadoso. Recentemente sistemas computacionais associados à tecnologia de prototipagem rápida são utilizados como uma importante ferramenta otimizando os resultados e reduzindo o tempo cirúrgico. Neste processo primeiramente confecciona-se uma guia radiográfica com objetivo de transferir as informações protéticas e do contorno gengival para a tomografia computadorizada (TC). Os dados da TC são abertos em software de planejamento cirúrgico onde podemos visualizar tridimensionalmente as coroas nos espaços protéticos. Conciliando esta informação com a imagem do relevo ósseo instalam-se virtualmente os implantes. Baseado neste projeto confecciona-se a guia cirúrgica pela técnica de prototipagem rápida (PR) adequada a cirurgia sem retalho gengival. Este artefato direciona as fresas cirúrgicas durante as perfurações dos tecidos. Relataremos um caso clínico com a instalação de três implantes utilizando cirurgia sem retalho gengival, software de planejamento cirúrgico e guia cirúrgica em prototipagem rápida.