Utilizzo clinico della scansione facciale in ambito odontoiatrico

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Utilizzo clinico
della scansione facciale
in ambito odontoiatrico
Autori_Massimiliano Politi, Giovanna Perrotti & Tiziano Testori, Italia
_Introduzione
oggigiorno, con l’avanzare delle nuove tecnologie digitali e 3D (tridimensionali), al clinico non è
solo richiesto di essere bravo tecnicamente, ma è
necessario che abbia nel suo know-how la capacità
di saper utilizzare mezzi di comunicazione e di pianiicazione appropriati. La realtà è strutturalmente
tridimensionale ma in ambito diagnostico, ino a
una decina di anni fa, le immagini venivano riportate in due dimensioni, sia che si trattasse di un esame
radiograico osseo sia di un esame su tessuto molle.
La visualizzazione tridimensionale delle ossa
mascellari e delle altre strutture che compongono lo
splancnocranio è stata da tempo raggiunta con l’avvento dei software d’imaging dedicati, che permettono delle ricostruzioni 3D a partire da ile DICoM.
Mentre nella documentazione del caso ci si afida
ancora a semplici fotograie bidimensionali eseguite
in visione frontale, di proilo e di tre quarti.
È proprio in questo ambito che la moderna
odontoiatria deve fare un passo in avanti.
Poter gestire il volto del paziente, associando
un’analisi che permetta di eseguire una fase diagnostica preliminare, così da rendere subito evidenti le
problematiche che dovranno essere affrontate, può
essere considerato un tool strategico a disposizione di ogni clinico. L’articolo affronterà l’argomento
della scansione 3D del volto grazie all’utilizzo di uno
scanner facciale e verranno analizzati i vantaggi dal
punto di vista comunicativo e diagnostico che questo tipo di acquisizione può fornire.
Fig. 1_Visualizzazione di un soggetto
con singola scansione: il risultato è
certamente più realistico rispetto a
delle semplici foto bidimensionali.
Fig. 1
Fig. 2_Sono state eseguite 3
scansioni del volto del soggetto:
questo ha permesso successivamente
al software di unirle insieme creando
un unico ile 3D da poter manipolare e
gestire liberamente.
_Tecnologia
Lo scanner facciale utilizzato è il Face Hunter
(Zirkonzahn, Brunico, Italia), che permette di otte-
Fig. 2
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nere, in maniera rapida e accurata, il volto del paziente nelle tre dimensioni come ile .oBJ (Fig. 1).
Il ile sarà possibile utilizzarlo, come vedremo nel
resto dell’articolo, accoppiandolo con altri oggetti
.StL, ad esempio modelli delle arcate, progettazioni
protesiche ecc.
Lo scanner adoperato utilizza il sistema della
luce strutturata e non la tecnologia laser. Questa
tipologia di scanner proietta un pattern di luce sul
modello, analizza la deformazione del pattern di
luce proiettato sulla supericie dell’oggetto e grazie a questa ricava la geometria dell’oggetto. Il
modello di scanner che sfrutta la luce strutturata
è inoltre più adatto, rispetto a quello laser, nella
rilevazione dei volti.
La luce emessa da un dispositivo laser possiede
una forte intensità ed è molto concentrata, rappresentando una certa pericolosità, in particolar modo
per la retina. L’utilizzo di dispositivi a luce strutturata permette inoltre di accedere facilmente a zone
in sottosquadro, maggiore velocità di esecuzione,
accuratezza e sicurezza per il paziente evitando potenziali danni alla retina.
_Metodica d’utilizzo
Utilizzare lo scanner facciale è molto intuitivo
e rapido, infatti per eseguire una singola scansione
tale strumento impiega < 0,3 secondi. Questo permette di avere una manovra diagnostica in più con
un dispendio di tempo minimo.
Se si vuole ottenere una ricostruzione completa del volto del soggetto devono essere eseguite 3
scansioni: una centrale e una per ognuno dei due
proili. È preferibile eseguire più scansioni così da
avere la possibilità di scegliere le migliori.
Il software associato allo scanner, attraverso
algoritmi matematici, riesce ad accoppiare (anche
deinito “matchare” o “fare il matching” nuovo neologismo di derivazione anglosassone) le 3 scansioni
in un unico ile .StL/.oBJ, accorpandone due alla volta (Fig. 2). Le scansioni possono essere eseguite con
il paziente a bocca rilassata, oppure mentre sorride
con/senza esposizione dei denti.
È inine fondamentale che la posizione della
testa del soggetto, durante la scansione, sia in naturale vera (natural head position) (Fig. 3), quindi né
ruotata né inclinata, con lo sguardo del paziente rivolto verso l’orizzonte1.
_Inquadramento preliminare
Fig. 3
Fig. 3_Illustrazione che mostra la
corretta posizione della testa del
soggetto quando deve essere eseguita
la scansione evitando inclinazioni
scorrette (mostrate in trasparenza).
Fig. 4_La lettera “A” indica l’analisi
eseguita su rendering 3D a partenza
da ile DICOM, mentre la lettera “B”
mostra la stessa analisi eseguita su
una scansione facciale
(priva di raggi X).
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Fig. 4
La scansione 3D del volto può essere utilizzata
in prima visita come strumento di valutazione preliminare del paziente da un punto di vista prettamente diagnostico, perché solo attraverso un’analisi
globale del soggetto possono essere evidenziate le
problematicità che dovranno essere affrontate in
seguito, stilando un piano di trattamento adeguato
e ottimizzato per le caratteristiche del paziente2.
La valutazione da scansione è un’analisi estetica dei tessuti molli, che prevede l’utilizzo del protocollo già codiicato con la sistematica total Face
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Approach Soft tissue (tFA -Softtissue)3, a cui sono
stati aggiunti punti-piani. La metodica è costituita
da un’analisi multiplanare, comparabile a quella
che viene utilizzata nel rendering 3D dei tessuti
molli (Fig. 4) ed è ottenuta dalla presa di misurazioni lineari tra piani e punto-piano.
L’analisi prevede l’utilizzo di 9 landmark e 10 piani qui elencati (con il simbolo * vengono identiicate
le parti modiicate).
_ Landmark (Fig. 5): 1) glabella; 2) colummella;
3) sub-nasale; 4) sub-spinale; 5) punto labiale superiore; 6) punto interlabiale; 7) pogonion molle (pog molle); 8) mentone molle;
9) punto tiroideo.
_ Piani: piano verticale vero (PVV); piano
facciale superiore (SFP); piano sub-nasale
(PSn); piano inter-labiale (PIb); piano mentale (PMe); piano nasale basale (PNb); piano
labiale superiore (PLs)*; piano facciale anteriore (PFA); piano del pogonion molle (PPm);
piano tiroideo (Pti).
La sistematica si suddivide in un inquadramento
sul piano verticale e sul piano sagittale del soggetto.
Valutando le dimensioni verticali è possibile
comprendere se, in caso di soggetto edentulo o parzialmente edentulo, ci sia bisogno di ripristinare la
dimensione verticale corretta e in quale arcata (Figg.
6-7). Mentre per quanto riguarda le dimensioni sagittali, permette di comprendere se ci siano problemi di supporto labiale o ipotizzare delle possibili
problematiche scheletriche sottostanti (Figg. 8-9).
Il software associato al face-scan permette inoltre di unire la scansione dei modelli della arcate del
soggetto con il face-scan con predicibilità e accuratezza, grazie a un dispositivo, simile a una forchetta
da articolatore, che viene riconosciuto durante la
scansione attraverso dei reperi esterni su lui posti.
La disposizione nei tre piani dello spazio della
maxilla, registrata con la presa dell’arco facciale,
può essere riprodotta fedelmente grazie alla scansione dell’intero articolatore con i modelli su di esso
montati attraverso l’utilizzo dello scanner da laboratorio (Fig. 10a).
Questo offre al clinico la possibilità di poter
osservare in una singola volta i modelli montati in
articolatore all’interno del face-scan, e visualizzare il
rapporto esistente tra le arcate e il volto del paziente
sfruttando l’opzione di trasparenza della scansione
del volto (Fig. 10b).
La rivalutazione del caso può essere eseguita
in qualsiasi momento, avendo questo esame costo
biologico pari a zero, permettendo quindi di comprendere meglio, anche attraverso le sovrapposizioni delle scansioni precedenti, l’andamento del
trattamento sia che sesso sia protesico/implantoprotesico che ortodontico.
Fig. 5_Illustrazione dei punti scelti per
eseguire l’analisi dei tessuti molli.
Fig. 6_Analisi verticali 1. Sono stati
costruiti i piani PFS(1), PSn(2), PMe(3)
e attraverso questi piani sono stati
misurati i valori del terzo medio e del
terzo inferiore del volto.
Fig. 5
Fig. 7_Analisi verticali 2. Sono stati
utilizzati i piani PSn(1), PIb(2), PMe(3)
e attraverso questi piani sono state
misurate le lunghezze del labbro
superiore e inferiore.
Fig. 6
Fig. 7
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_Conclusioni
L’introduzione del face-scan e la sua perfetta
integrazione in un work-low completo ed esaustivo
per il clinico permettono una gestione più accurata
del paziente. Lo scan del volto ha potenziali vantaggi che sono in corso di validazione con studi clinici
comparativi multicentrici. I potenziali vantaggi per il
paziente e per il clinico sono:
_ costo biologico nullo;
_ utile strumento di comunicazione con il paziente;
_ miglior comprensione da parte del paziente
del piano di trattamento proposto;
_ fornire al clinico importanti informazioni
nell’inquadramento preliminare del soggetto analizzato, al ine di impostare una corretta pianiicazione del trattamento;
_ possibilità di sovrapposizione dello scan iniziale con quelli successivi, per monitorare la
progressione del trattamento.
Il potenziale svantaggio è rappresentato dal costo dell’apparecchiatura.
La scansione facciale è un valido strumento di
diagnosi e di monitoraggio del trattamento che presenta inoltre il vantaggio di rendere più eficiente la
comunicazione medico-paziente.
Fig. 8
Figg. 8-9_Analisi sagittale. La
valutazione si suddivide per le due
ossa mascellari. Mascellare superiore:
è stato calcolato l’angolo naso-labiale
(a), individuato dall’intersezione
dai piani PNs(1) e PLs(2). Inoltre è
stata misurata la distanza (b) tra il
punto sub-spinale e il piano PFA(3).
Mandibola: viene calcolata la distanza
(c) tra il PPm(4) e il PFA(3) e la
distanza (d) tra il PTi(5) e il PPm(4).
Fig. 10a_Visualizzazione del volto del
paziente con l’articolatore virtuale.
Fig. 10b_Visualizzazione del
face-scan in trasparenza così da
permettere la visione dei modelli
montati e “matchati” in articolatore
virtuale, riproducendo esattamente
la posizione delle arcate all’interno
del volto.
_autori
Fig. 9
Massimiliano Politi, DDS, IRCCS
Istituto Ortopedico Galeazzi, Servizio
di Odontostomatologia (direttore prof.
R.L. Weinstein), Reparto di Ortodonzia e
Odontoiatria infantile (responsabile
Dott.ssa Giovanna Perrotti).
E-mail: [email protected].
Giovanna Perrotti, DDS, IRCCS
Istituto Ortopedico Galeazzi, Servizio di
Odontostomatologia (direttore prof. R.L.
Weinstein), Responsabile del reparto di
Ortodonzia e Odontoiatria infantile.
Tiziano Testori, MD,DDS, IRCCS
Istituto Ortopedico Galeazzi, Servizio di
Odontostomatologia (direttore prof. R.L.
Weinstein), Responsabile del reparto di
Implantologia e riabilitazione orale.
Fig. 10
_bibliograia
1. Peng, L. Cooke, MS.: Fifteen-year reproducibility of natural head posture: A longitudinal
study. Am J orthod Dentofacial orthop 116 (1)
1999: 82-85.
2. Perrotti G, De Vecchi L, testori t, Weinstein RL.
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Analisi facciale globale: approccio diagnosticoterapeutico multidisciplinare alla riabilitazione implantare complessa.Italian oral Surgery
2012; 11(5)(S1): S108-S116.
3. Perrotti G, testori t, Nowakowska Jk, Del Fab-
bro M, Weinstein RL. Measurement comparison
between data obtained with 3-D reconstruction from Ct and cephalometric radiogram and
direct anthropometry and 2D norms. It J Maxillofac Surg 2014; 25:1-15.