Cartesian three-dimensional method to quantify displacements between cone beam computed tomography models

ABSTRACT

ABSTRACT Introduction: Research in Orthodontics and Oral Surgery has been relying on three-dimensional (3D) models to evaluate treatment results with displacement color map techniques, even though it has important limitations. Objectives: This study proposed a method of tracking translational movements of 3D objects to evaluate displacements in surfaces with no shape modification. Methods: Cone Beam Computed Tomography (CBCT) data of ten patients were imported to the Dolphin software. A hypothetical virtual surgical plan (randomly defined) was developed in the software and afterwards verified using the proposed method. All the procedures were carried out by two evaluators, in two different time-points, with a 15-day interval. ITK-Snap software was used to generate high quality STL models. Centroid points were automatically generated and their coordinates were compared to confirm if they represented the known displacements simulated. The paired t-test and the Bland-Altman plots were used, as well as the intraclass correlation coefficient. Results: Interexaminers and intra-examiner tests showed excellent reliability of the method, with mean displacement measurement error values under 0.1mm. The paired t-test did not show any statistically significant differences. Conclusion: The method showed excellent reliability to track the simulated translational displacements of bone segments.

RESUMO

RESUMO Introdução: Grande parte das pesquisas em Ortodontia e Cirurgia Oral tem utilizado modelos tridimensionais e realizado avaliações por meio de mapa de cores de deslocamento, apesar das limitações existentes. Objetivo: O presente estudo teve como objetivo propor um método de rastreamento de movimentos translacionais de objetos 3D, para avaliar deslocamentos em superfícies sem modificação de forma. Métodos: Dez adultos que seriam submetidos à cirurgia ortognática tiveram suas tomografias computadorizadas de feixe cônico pré-cirúrgicas importadas para o software Dolphin. Um plano cirúrgico virtual hipotético com deslocamentos conhecidos foi desenvolvido e posteriormente verificado pelo método proposto. Todos os procedimentos foram realizados por dois avaliadores, em dois momentos diferentes, com intervalo de 15 dias. O software ITK-Snap foi usado para gerar modelos STL de alta qualidade dos ossos do paciente. Os pontos do centroide foram gerados automaticamente, e suas coordenadas foram comparadas, para confirmar se representavam os deslocamentos conhecidos simulados. Para análise estatística, foram usados teste t pareado, coeficiente de correlação intraclasse e os gráficos de Bland-Altman. Resultados: O teste inter e intraexaminadores mostrou boa confiabilidade do método, com valores médios abaixo de 0,1mm para os erros de medida de deslocamento. Conclusão: O método mostrou boa confiabilidade para avaliar o deslocamento de segmentos ósseos após cirurgia ortognática, devendo ser aplicado como uma ferramenta completa de avaliação verdadeiramente tridimensional.