RECONSTRUÇÃO TRIDIMENSIONAL REALÍSTICA A PARTIR DE IMAGENS TAC

Abstract

A cirurgia ortognática é um procedimento cirúrgico utilizado para corrigir a discrepância intermaxilar, promovendo uma melhoria significativa na mastigação e respiração, que contribuem para o bem-estar e condição psicológica do paciente. Durante o planeamento da cirurgia, os ortodontistas recorrem com frequência a técnicas de imagem bidimensionais. No entanto, essas técnicas apresentam algumas desvantagens em relação às tridimensionais, tais como a não deteção de assimetrias faciais e a distorção de pontos cefalométricos fora do plano sagital-medial. A avaliação baseada em imagens de TCFC (tomografia computorizada de feixe cónico) e modelos de gessos dentários tenta superar essas limitações, mas a avaliação dos tecidos moles permanece complexa. Tanto ortodontistas quanto cirurgiões maxilofaciais fazem um esforço para fundir mentalmente as imagens fotográficas e de TCFC para prever o resultado do tratamento.O objetivo deste trabalho foi desenvolver um método de corregisto de imagens TCFC e fotografia que permitisse uma reconstrução realista a partir das mesmas.A partir das imagens de TCFC, foi realizada uma renderização tridimensional seguida de uma segmentação dos tecidos moles, permitindo assim obter a superfície externa craniana. Foi então realizado um corregisto entre a superfície obtida e uma fotografia frontal do sujeito, com recurso a técnicas de reconhecimento facial, face swapping e triangulação de Delaunay. A partir desse mapeamento, foi gerado um modelo fotorrealista capaz de replicar as características do rosto.Para avaliar a qualidade desse procedimento, foi solicitado a sete ortodontistas o preenchimento de um questionário sobre os modelos obtidos.O método desenvolvido foi aplicado automaticamente a oito casos, sendo que quatro foram escolhidos aleatoriamente para a pesquisa. Os resultados da pesquisa mostram que os ortodontistas consideraram o modelo tridimensional obtido como de alta qualidade e realista.O método desenvolvido pode obter automaticamente um modelo tridimensional a partir de imagens de TCFC permitindo a visualização dos resultados do planeamento cirúrgico-ortognático.

Orthognathic surgery is a surgical procedure that is used to correct the intermaxillary discrepancy, promoting a significant improvement in chewing and breathing, which contribute to the patient’s well-being and psychological condition. During the surgery planning, orthodontists often use two-dimensional imaging techniques. However, these techniques had some disadvantages compared to three-dimensional ones, namely non-detection of facial asymmetries and distortion of cephalometric points outside the medial-sagittal plane. The evaluation based on CBCT images and dental cast models tries to overcome these limitations, but the evaluation of soft tissue remains complex. Both orthodontists and maxillofacial surgeons make an effort to mentally merge the photographic and CBCT images to predict the outcome of the treatment.The objective of the work was to develop a co-registration method of CBCT and photo images that would allow a realistic image reconstruction.From the CBCT images, a three-dimensional rendering was performed followed by a segmentation of the soft tissues, which allowed obtaining the cranial external surface. A co-registration between the obtained surface and a frontal photo of the subject was then carried out. From this mapping, a photo-realistic model capable of replicating the features of the face was generated.To assess the quality of this procedure, seven orthodontists were asked to fill in a survey on the models obtained.The developed method was automatically applied to eight cases, and four were randomly chosen for the survey. The survey results show that orthodontists consider the three-dimensional model obtained to be of high quality and realistic.This process can automatically obtain a three-dimensional model from CBCT images allowing the visualization of the results of surgical-orthognathic planning.