Dental Tribune Italian Edition

10 Ortho Digitale Ortho Tribune Italian Edition - Marzo 2014 Rosamaria Fastuca L’ortodonzia digitale… a portata di click Rosamaria Fastuca, Piero Antonio Zecca << pagina<1 L’ortodonzianoncambia,mapuòcam- biare il nostro modo di approcciarsi a essa. La quantità di specialisti che uti- lizzano records tridimensionali (3D) per la diagnosi e la pianificazione del trattamento è in continua crescita. L’abbassamento delle dosi radiogene che ha favorito la diffusione delle cone beam computed tomography (CBCT), associato agli scanner intraorali ed extraorali per la scansione delle arca- te e del volto, ha permesso di ottenere informazioni prima impensabili con possibilità molteplici di pianificazio- ni accurate di trattamento sul nuovo paziente “virtuale”. Le conoscenze necessarie all’utilizzo delle nuove tec- nologie richiedono un training di ag- giornamento dal punto di vista non solo dell’hardware ma anche dei sof- tware, da parte soprattutto dei clinici che hanno ricevuto la loro formazione nell’era del 2D1 . Nei primi anni Ottan- ta l’American College of Radiology e la National Electrical Manufacturers Association hanno insieme standar- dizzato le codifiche delle immagini ot- tenute da tutte le apparecchiature per tomografia computerizzata e risonan- za magnetica. Poi, nel 1993, è stata per la prima volta adottata l’espressione “digital imaging and communications in medicine” (DICOM)2 . L’immagine DICOM consiste in un file DICOMDIR, che include tutte le informazioni ana- grafichedelpazienteespecificheinfor- mazioni sul protocollo di acquisizione dell’esame,eunalistadiimmaginiche corrispondonoallescansioniassialidel paziente, le quali sono ottenute in post processing dall’acquisizione del volu- menellaCBCT.Lapossibilitàdiesplora- re le informazioni contenute in questi file di acquisizione è strettamente le- gata al corretto utilizzo di appropriati software. Questi ultimi sono spesso limitati nel loro impiego da parte de- gli utenti da elevati costi di licenza e di attivazione, da un lato, dalla novità di approccio e necessità di aggiornamen- tospecifico,dall’altro. Alcune aziende tendono a promuo- vere la diffusione di software open source, spesso multipiattaforma, che potrebbero favorire l’approcciar- si alle tecnologie 3D, con l’adeguato training, e che non richiedono un immediato investimento in termini economici. Molti di questi software inoltre sono accompagnati da guide dettagliate con video online, fruibili dagli stessi siti da cui viene effettuato il loro download. Le parole d’ordine sono “open system” e “sharing” come dal progetto di Lucia Cevidanes (DDS, MS, PhD, Assistant Professor, Dep. of Orthodontics & Ped. Dentistry, Uni- versity of Michigan, Ann Arbor, MI) che, tra i maggiori esperti internazio- naliincampodidigitalorthodonticse sovrapposizioni 3D in ortodonzia3 , ha creatoun“laboratoriovirtualediima- ging” per promuovere informazioni e innovazioniscientifiche,basatosull’u- tilizzo dei software open source e con- sultabile al seguente link: https://sites. google.com/a/umich.edu/dentistry- image-computing/home-1. Nostro scopo sarà presentare le princi- pali funzioni di alcuni dei più diffusi software open source partendo dai più semplici e arrivando a quelli che presentano un maggiore numero di funzionalitàestrumenti. Isoftwareopensource: ImageJ,OsiriXe3DSLicer ImageJ (Research Services Branch, National Institute of Mental Health, Bethesda, Maryland, USA) è un soft- ware nativo su Mac OS ma disponibile anche per piattaforma Windows e Li- nux.Inoltre,èpossibilelanciarloanche come applicazione online senza dover necessariamente scaricare il program- ma, il che lo rende fruibile da qualsiasi postazione che abbia un browser e un collegamento a internet. Esistono dei plugin “ad hoc” per il software che fa- voriscono l’acquisizione e il processa- mento delle immagini. Queste ultime possono essere acquisite, modificate e salvate in un unico file come “stacks”, cioè slice impilate in una sezione cu- bica. Permette la visualizzazione delle im- magini in serie e in contemporanea su più finestre su proiezioni assiale, sagittale e coronale. ImageJ non acqui- sisce solo il formato DICOM, ma altri formati di immagine inclusi TIFF, GIF, JPEG, PNG, BMP. L’operatore può effet- tuare funzioni di base come calcolare aree e statistiche sulle densità delle zone e dei pixel di interesse, selezio- nandoli a piacimento. Possibilità an- che di eseguire misurazioni sia lineari sia angolari, regolazione di luminosità e contrasto, incremento della nitidez- za, smooothing e riconoscimento dei contorni. Di semplice utilizzo e buona riuscita la funzione che permette di creare una teleradiografia in proiezio- ne latero-laterale del cranio a partenza da una CBCT o una TC che abbia un field of view (FOV) adeguato. Quando si esegue questa operazione bisogna prima ruotare e posizionare il capo del pazientetramitefunzionidiresliceche il software consente di applicare. Tra gli altri software è abbastanza basilare, ma proprio per questa ragione si può annoverare tra i suoi vantaggi l’essere semplice e intuitivo, oltreché con una buonarapiditàdiutilizzo. Nato per Mac OS e diffusissimo ormai anche in ambito di ricerca scientifica4 il software OsiriX (Pixmeo, Geneva, Switzerland). Al contrario del prece- dente ImageJ, che può acquisire im- magini anche in formato TIFF e JPEG, OsiriX importa solo DICOM con acqui- sizione non solo di immagini da CBCT ma anche altre fonti di imaging (RMN, TC, PET, PET-TC, SPECT-CT, ultrasuoni). Il software è stato progettato per la na- vigazione e l’esplorazione di immagini multidimensionali. Presenta infatti viewer 2D con possibilità di proiezioni ortogonali e inclinate. Le prime per- mettono di visualizzare le scansioni sui tre piani, le seconde sono utilizzate per proiezioni d’interesse particolare come per esempio nella costruzione di una immagine PANOREX o di una immagine simil teleradiografica e creazione di cross sections. Su queste visualizzazioni è possibile effettuare misurazionilinearieangolari,oltreché processi di segmentazione e selezione di regioni di interesse specifico (ROIs). Le serie di immagini possono essere aperteinsimultaneae,seappartenenti allo stesso paziente, vengono automa- ticamente sincronizzate dal software con la possibilità di effettuare registra- zioni tridimensionali su punti scelti dall’utente e sovrapporre una serie sull’altra impostandone le trasparenze al fine di rendere visibili le eventuali differenze. Particolarmente scenografici, semplici da utilizzare e d’immediata fruibilità e comprensione sono i tool 3D del sof- tware, che permettono di effettuare volumerenderingconcontrastipreim- postati per i diversi tessuti e possibilità di segmentazione automatica con vo- lume rendering delle vie aeree (Fig. 1). Possibilità anche di surface rendering ma con minore personalizzazione da parte dell’utente. Capacità di registrare ed esportare immagini e filmati an- che dal viewer 3D. Il volume rendering offre un’immediata visualizzazione delle possibili anomalie anatomiche e deilororapportipermettendounadia- gnosi rapida e precisa per le agenesie, anomalie di numero in eccesso, mal- posizionidentarieeanomaliediforma (Fig.2).Tuttelesovraelencatesituazioni patologiche o para-fisiologiche posso- no essere diagnosticate con metodiche tradizionali, ma con una precisione meno elevata e spesso con la necessità dieseguireradiografieindiverseproie- zioni aumentando quindi, comunque, la dose radiogena e il rischio biologico per il paziente. La possibilità inoltre di visualizzare tridimensionalmente gli elementi dentari inclusi, quali per esempio i canini, fornisce al clinico informazioni preziose sia per l’even- tuale intervento di chirurgia orale di sbrigliamento sia per la direzione di trazione ortodontica nell’eventuale di- sinclusione.Unicitàegrandepeculiari- tà del software OsiriX la possibilità di un viewer 4D e 5D che alle precedenti caratteristiche uniscono rispettiva- mente le dimensioni tempo (impiego nella TC cardiaca) e funzione (impiego nella PET-TC cardiaca). Strumento utile e molto scenografico che presenta il softwareèanchel’endoscopiavirtuale, che permette una simulazione endo- scopica utile, per esempio, nell’analisi delle ostruzioni nasali e delle vie aeree superiori. OsiriX è disponibile nella versioneopensourcea32biteunaver- sione di upgrade a pagamento a 64 bit cheoffredelleperformancemigliorate rispetto alla versione freeware. Slicer o 3D SLicer5 è, come ImageJ, multipiatta- formaecompatibileconsistemiopera- tivi Windows, Linux e Mac OS X. È un software molto completo per il 3D, pur essendo un freeware. Permette tutte le funzioni base come visualizzazione dellescansionisuitrepiani,misurazio- ni, segmentazioni, volume rendering e surface rendering. Il data set può es- sere analizzato contemporaneamente con uno scrolling simultaneo sulle scansioni assiali, coronali e sagittali. 3DSlicerpermetteinoltrediconfronta- re due o più serie di immagini di uno stesso soggetto, per determinare se è apparsa una lesione, se sono apparse nuove lesioni, oppure se queste si sono ingrandite o ridotte con lo strumento di co-registering. Questo può risulta- re utile anche nel campo della ricerca scientifica per confrontare i dati pre e post trattamento. Presenta numerosi tool di segmentazione. Quest’ultima è il processo che permette di separare le strutture sulle singole slice e poi nel surface rendering. Può essere effettua- ta manualmente segnando le strut- ture di interesse slice by slice o sfrut- tando le differenze di livelli di grigio dei pixel con una procedura definita “threshold-based”. Il software presenta numerosissimi menu di tool a disposi- zionedell’utenteequestacaratteristica richiede un grado di esperienza mag- giore per un corretto utilizzo del 3DSli- cer rispetto ad altri software più sem- plici e meno performanti. È in grado di importare non solo DICOM ma an- che file 3D come stereolitografic (STL). Permette di studiare le coordinate come degrees of freedom (DOF) degli oggetti nella scena e di poterle espor- tare utilizzandole come riferimento per registrazioni 3D. Gli strumenti di colore e controllo d’immagine per il surface rendering sono inoltre molto più completi rispetto ad altri software, permettendo anche giochi di traspa- renze utilissimi nella visualizzazione dellesovrapposizioni3D(Fig.3). Fig. 1 - Vie aeree segmentate automaticamente con il software OsiriX. Fig. 2 - Reperto di mesiodens in dentatura decidua. 2a, 2c, ricostruzioni volume rendering. 2b, rapporti del mesiodens in visione assiale, coronale e sagittale. Fig. 3 - Visualizzazione con 3DSlicer di modelli di surface rendering sovrapposti di paziente prima e dopo espansione palatale (3a) e della crescita mandibolare e condilare a un anno di distanza (3b). WEB ARTICLE WWW.DENTAL-TRIBUNE.COM