APCD - Associação Paulista de Cirurgiões-Dentistas

Tecnologia digital: representação virtual em 3D para diagnóstico e tratamento das deformidades dentofaciais

Pesquisa refina aplicação de técnicas computacionais para apoiar a realização de cirurgias ortognáticas e auxiliar no trabalho do Cirurgião-Dentista

A sociedade atual é tecnológica! Essa é uma afirmação que consiste na efetividade do modo que não é mais possível pensar em educação, aperfeiçoamento e pesquisas sem a utilização das tecnologias. Sem contar, no quanto a utilização das ferramentas tecnológicas digitais provocaram e ainda provocam mudanças significativas na área da saúde, transformando o tratamento dispensado aos pacientes, a capacidade para diagnosticar e prognosticar doenças, o local e momento em que os cuidados médicos serão entregues e o processo de formação e capacitação dos profissionais da área.

Considerando essa perspectiva, a tese de doutorado desenvolvida pelo pesquisador Rodrigo Mologni Gonçalves dos Santos e defendida na Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação (FEEC) da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), oferece quatro contribuições ao aperfeiçoamento da técnica que faz uso da representação virtual em 3D para diagnóstico e planejamento do tratamento das deformidades dentofaciais. A pesquisa, realizada em parceria com a Faculdade de Ciências Médicas (FCM) e a Faculdade de Odontologia de Piracicaba (FOP), também da Unicamp, rendeu diversos artigos publicados em períodos científicos internacionais, além de um pedido de registro de patente.

Segundo o coorientador da tese, professor e Cirurgião Bucomaxilofacial, Luis Augusto Passeri, do Departamento de Cirurgia da FCM, cerca de 5% dos brasileiros têm indicação para se submeter à cirurgia ortognática, o que representa 10 milhões de pessoas, contingente semelhante à população de Portugal. A intervenção é indicada para pessoas com deformidades nos ossos da face e dentes que ocasionam problemas de ordem fonatória, respiratória, de mastigação e de deglutição. 

O professor e orientador do estudo, José Mario De Martino, conta que em particular, o interesse pela temática do planejamento virtual em 3D de cirurgia ortognática de Rodrigo surgiu após uma visita deles à Faculdade de Odontologia de Araraquara (FOAr) da Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” (Unesp). “Nesta visita, além da interação com professores foram apresentados os programas de computadores comerciais usados pelos profissionais para o planejamento de cirurgias ortognáticas. Um dos resultados da visita foi a identificação de limitações dos programas atuais que poderiam ser sanadas por outras abordagens computacionais. Como a correção da orientação do crânio realizada de forma manual e pouco precisa, o uso de medidas cefalométricas convencionais ao invés de medidas que explorassem a tridimensionalidade do crânio e o reposicionamento manual dos segmentos ósseos maxilares no crânio”.

Após uma revisão bibliográfica sistemática a partir da percepção das lacunas existentes nas ferramentas comerciais disponíveis, constatou-se também a falta de trabalhos científicos que abordassem de maneira aprofundada a etapa do reposicionamento de segmentos ósseos maxilares no crânio. “Nesta etapa, o Cirurgião-Dentista reposiciona manualmente os segmentos ósseos maxilares buscando corrigir os problemas dentofaciais apresentados pelo paciente. Pode-se usar como referencial as medidas cefalométricas do paciente e as mesmas de um padrão cefalométrico. Como as medidas cefalométricas são muitas vezes correlacionadas, então a melhoria de uma pode implicar na piora de outra, o que torna esta tarefa árdua e demorada. Ciente desta limitação e de sua importância, estabeleceu-se como objetivo principal do projeto de pesquisa do doutorando automatizar a etapa em questão buscando otimizar o reposicionamento da maxila, do corpo mandibular e do mento no crânio”, complementa Passeri.

Rodrigo conta que para o cumprimento do objetivo principal foi necessário desenvolver um conjunto de programas de computador que possibilitasse aos pesquisadores executar as etapas que antecedem o reposicionamento de segmentos ósseos maxilares no crânio. “Por meio deles, podemos criar crânios virtuais de pacientes reais a partir de imagens de tomografia computadorizada de feixe cônico (TCFC), identificar pontos cefalométricos sobre os crânios virtuais, realizar medidas cefalométricas e simular osteotomias tipo Le Fort I da maxila, sagital bilateral dos ramos mandibulares e horizontal basilar do mento. Estas informações foram necessárias para o desenvolvimento do método proposto”.

Com base nesses achados, foi desenvolvido um método computacional capaz de automatizar a etapa de reposicionamento dos segmentos ósseos maxilares no crânio, limitando-se a três segmentos: a maxila, o corpo mandibular e o mento. Rodrigo enfatiza que “em síntese, o método reposiciona automaticamente os três segmentos ósseos no crânio até encontrar a posição mais adequada para eles, que é quando as medidas do paciente se aproximam o máximo possível das medidas de um padrão cefalométrico determinado pelo especialista”.

Logo, conforme Passeri, “quatro estudos de caso foram usados para validação do método desenvolvido: um casal com maloclusão do tipo Classe II e outro casal com maloclusão do tipo Classe III. O método foi aplicado sobre os crânios virtuais destes indivíduos, criados a partir de imagens de TCFC”.

Para entender melhor sobre a ferramenta, o autor da pesquisa explica que o programa dispõe os crânios virtuais dos quatro estudos de caso citados anteriormente. “Após escolher um deles, o programa apresenta as normas cefalométricas de uma população brasileira para as medidas da análise cefalométrica de McNamara. O usuário tem poder para alterar estes valores conforme sua necessidade, inclusive priorizando uma medida sobre outra. Feito isto, o método entra em ação e reposiciona os segmentos ósseos da maxila, do corpo mandibular e do mento automaticamente no crânio, encontrando as tais posições ótimas para eles. Ao final, o programa apresenta as medidas e o crânio virtual do paciente antes e depois do emprego do método, para comparação”.

O orientador da tese complementa que “dois tipos de validação foram realizados sobre o método, uma quantitativa e outra qualitativa. A validação quantitativa, caracterizada por uma função matemática nomeada por nós de nível de normalidade craniofacial, mostrou que o método foi capaz de encontrar as posições ótimas para os segmentos ósseos no crânio, que é quando as diferenças entre as medidas do indivíduo e do padrão cefalométrico são as menores possíveis. A validação qualitativa, realizada por Passeri, mostrou que o método foi capaz de corrigir os problemas dentofaciais dos pacientes, tais como: maloclusão do tipo Classe II do lado direito, maloclusão do tipo Classe III do lado esquerdo, assimetria facial, maxila girada para a direita, mandíbula girada para a esquerda, excesso vertical inferior da face e projeção deficiente de mento”. 

Os resultados do objetivo principal da pesquisa foram divulgados por meio de um pedido de patente devidamente registrado junto ao Instituto Nacional da Propriedade Industrial (INPI), em março de 2017, e um artigo completo publicado no periódico internacional Journal of Cranio-Maxillo-Facial Surgery, em setembro de 2017.

Contribuições e vertentes

Além dessa importante contribuição ao planejamento da cirurgia ortognática, o método pode ser adaptado e aplicado no ensino e treinamento de Cirurgiões-Dentistas residentes em Cirurgia e Traumatologia Bucomaxilofacial, permitindo que os planos de tratamento cirúrgico elaborados por eles possam ser comparados aos gerados pelo computador; na confirmação de planos de tratamento de casos mais complexos, que exigem vasta experiência clínica. Sendo assim, especialmente útil para profissionais recém-formados; e na elaboração de planos de tratamento para posterior aprovação do Cirurgião-Dentista, desonerando o profissional experiente de tarefas laboriosas e demoradas.

Os pesquisadores encontraram também outros resultados relevantes, que também oferecem recursos mais refinados à preparação da intervenção. Um deles refere-se ao posicionamento da cabeça. No método convencional, uma vez gerada a imagem, não é possível mexer nessa posição, no caso, isso não acontece no ambiente virtual em 3D, pois não existe essa limitação. Outro avanço está relacionado com a análise cefalométrica, que deixa o plano bidimensional e migra para o tridimensional. Com isso, são processados valores verdadeiramente em três dimensões, o que evita a perda de informações decorrentes da bidimensionalidade da radiografia, usada no método convencional. Sem contar que o trabalho contribui também para a proposição de novas normas cefalométricas para brasileiros adultos de ascendência europeia, a partir das imagens de TCFC, a técnica produz uma imagem craniofacial mais precisa e confiável que a radiografia. Esta última gera distorções na forma e tamanho do crânio, além de não distinguir a sobreposição e o consequente ocultamento de ossos.

Para finalizar, De Martino observa que “o método de automatização criado não busca em hipótese alguma substituir o profissional, mas sim agilizar seu trabalho de modo a economizar tempo. Além disto, concluído o processo de reposicionamento, o Cirurgião-Dentista pode fazer ajustes de acordo com a análise facial e as preferências do profissional e do paciente”.

Texto Fernanda Carvalho

Foto Acervo pessoal dos autores

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