ARTHUR: Planeamento Completo de Cirurgia Dento-Facial 3D
Enquadramento
O rosto desempenha um papel fundamental no reconhecimento humano, sendo a expressão facial crucial para compreender a identidade de uma pessoa e facilitar a comunicação e interação na sociedade. Quando essa expressão é restrita, não apenas afeta a funcionalidade do organismo, mas também tem repercussões significativas no aspecto psicológico e social.
O desfiguramento facial pode ter diversas origens, abrangendo uma ampla gama de anomalias, que podem ser de natureza congénita e / ou adquirida (doenças degenerativas, acidentes de viação, queimaduras, etc.).
O sucesso de uma cirurgia facial depende da técnica cirúrgica e da precisão do plano cirúrgico. Inicialmente este planeamento era realizado com base numa análise cefalométrica radiográfica e a cirurgia era simulada em modelos de gesso. O planeamento do modelo de gesso além de complexo, acarretava o risco de incorporar erros durante a transferência para a cirurgia podendo levar a erros no plano de tratamento. Por outro lado, este planeamento era realizado tendo por base valores médios estimados da posição do maxilar e da mandíbula. A equipa baseava-se em médias das medidas faciais da população, sem especificação de variabilidade racial pelo que a solução proposta não se encontrava ajustada as reais necessidades fisionómicas individuais.
Atualmente o cirurgião realiza osteotomias virtuais e simula cirurgias faciais ósseas no computador. As guias cirúrgicas ou modelos são então processados e gerados virtualmente por um equipamento de prototipagem rápida. Estas guias digitais são usadas durante a cirurgia para realizar a osteotomia reposicionar com precisão os segmentos ósseos com placas e parafusos podendo estas ser preformadas digitalmente.
Apesar da evolução técnica e tecnológica das abordagens para a realização de cirurgias na área de cabeça, face e pescoço, o cálculo do impacto da técnica cirúrgica no osso sobre a máscara facial do indivíduo ainda é realizado de forma empírica. Esta capacidade de previsão estética ainda se encontra muito dependente da experiência do especialista, podendo originar em resultados não desejados ou favoráveis do ponto de vista da estética facial, e consequentemente levar à necessidade de segundas cirurgias ou resultados não satisfatórios.
O Projeto
Face às lacunas ao nível de planeamento de cirurgias reconstrutivas da face, o projeto pretende desenvolver uma plataforma inovadora com capacidade de simular e prever o resultado final deste tipo de intervenção. Trata-se de uma ferramenta virtual destinada a auxiliar os profissionais de saúde no planeamento cirúrgico, que vai permitir comparar (determinar) a aparência final da face do paciente perante as várias opções cirúrgicas disponíveis.
Recorrendo a técnicas de processamento gráfico, modelação 3D e visão por computador, alicerçadas em modelos de simulação de comportamentos biológicos, o consórcio propõe-se a desenvolver um software de visualização tridimensional, com capacidade de avaliar qual é o impacto real na máscara facial do paciente, das possíveis alterações milimétricas a efetuar a nível de estrutura óssea e dentes. Através desta relação pretende-se disponibilizar ao médico uma ferramenta que permita planear toda a intervenção a efetuar sobre a estrutura rígida deformada, visualizando, com total realismo e em tempo real qual será o respetivo comportamento da máscara facial.
Pretende-se criar uma ferramenta baseada na cloud, que tenha capacidade para processar diferentes imagens 3D do osso (crânio), dentes e face e, com essa informação, devolver uma representação foto-realista e dinâmica do modelo tridimensional de toda a estrutura rígida (ossos e dentes) e tecidos moles do paciente. Combinando a digitalização tridimensional exterior da face ou cabeça com a digitalização tridimensional da estrutura dental e osso facial, espera-se alcançar um modelo devidamente parametrizado que possa garantir ao cirurgião um melhor resultado da previsão estética exterior do paciente face ao que já existe no mercado atualmente.
Esta ferramenta atuará em diferentes situações que necessitem de reconstrução facial, no entanto este projeto incide especificamente em dois tipos de casos de uso: desfiguramento congénito ósseo e desfiguramento adquirido como sejam o cancro oral com atingimento ósseo.
Pretende-se que seja uma ferramenta intuitiva e user friendly, que permita o uso da mesma por técnicos menos especializados e que possam demonstrar os resultados finais diretamente ao paciente no consultório. Com capacidade de prever o impacto visual com elevado realismo e grau de confiança, irá possibilitar aos pacientes uma participação mais ativa no processo de decisão terapêutica.
Resumindo, com este projeto o consórcio pretende facilitar a tomada de decisão do corpo clínico e do paciente, permitindo inclusivamente a escolha entre múltiplos cenários, tendo como input muitos detalhes como elasticidade da pele, a fim de poder simular, com um elevado grau de fiabilidade, a alteração morfológica da face do paciente, tanto a nível anatómico como estético. Facilitará também a preparação e planeamento da própria cirurgia, diminuindo o tempo da mesma e com isto os riscos de infeções, aumentando consequentemente a segurança do paciente. Através de planeamentos mais fidedignos eliminará também a necessidade de segundas cirurgias.
O Apoio do COMPETE 2030
O projeto ARTHUR foi promovido pela CODI – Comercio Design Industrial em copromoção com o Instituto Português da Face, a Universidade de Aveiro e a Universidade de Coimbra e contou com o apoio do COMPETE 2020 no âmbito do Sistema de Incentivos à Investigação e Desenvolvimento Tecnológico em Copromoção, envolvendo um investimento elegível FEDER de 731 mil euros o que resultou num incentivo FEDER de cerca de 480 mil euros.