AVALIAÇÃO DA REGIÃO MAXILAR EM IMAGENS DE TC POR RAIOS X PARA O USO EM IMPLANTODONTIA E CIRURGIA BUCOMAXILOFACIAL

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1 AVALIAÇÃO DA REGIÃO MAXILAR EM IMAGENS DE TC POR RAIOS X PARA O USO EM IMPLANTODONTIA E CIRURGIA BUCOMAXILOFACIAL Prof. Drª. Helena Willhelm de Oliveira - Faculdade de Odontologia / PUCRS Eduardo Diebold Faculdade de Física - NIMED/ PUCRS Prof. Drª. Ana M. Marques da Silva - Faculdade de Física - NIMED/ PUCRS Resumo O objetivo deste trabalho foi analisar as estruturas da região maxilar de interesse na implantodontia por meio de imagens de tomografia computadorizada (TC) buscando uma avaliação qualitativa e quantitativa da densidade óssea, valendo-se de novas formas de visualização com o uso de um programa de domínio publico (ImageJ). Foram analisadas imagens de TC de 31 pacientes (15 femininos e 8 masculinos). As regiões maxilares analisadas foram delimitadas manualmente e também com a ferramenta de crescimento de regiões (Cell Outliner). A partir da delimitação das regiões de interesse (ROI) foram determinados os valores médios e desvio padrão do número CT em HU (Hounsfield). Os resultados obtidos mostraram que as estruturas maxilares analisadas apresentaram diferenças estatisticamente significativas entre as mesmas. Os valores do número CT constituem-se em uma informação importante tanto para a avaliação quantitativa das densidades ósseas como para a produção de uma metodologia de realce das estruturas de interesse em implantodontia. O uso do programa de domínio público ImageJ amplia as possibilidades do uso de imagens de TC em planejamento cirúrgico e de implantes. Palavras-chave: Implantodontia, tomografia computadorizada, maxilar, Hounsfield. Abstract The objective of this paper was to analyze the structures of the maxillary region of interest to implant dentistry by means of computerized tomography (CT) seeking a qualitative and quantitative evaluation of the bone density using new forms of visualization using a public domain program (ImageJ). CT images from 31 patients (15 female and 8 male) were analyzed. The maxillary regions analyzed were delineated manually as well as with a region growing tool (Cell Outliner). Based on the delineation of Regions of Interest (ROI), the mean values and standard deviation of the CT number in HUs (Hounsfield Units) were determined. The results obtained show that the maxillary structures analyzed present statistically significant differences between them. The levels of the CT number provide an important piece of information both for the quantitative evaluation of the bone densities as well as for highlighting the structures of interest in implant dentistry. Using the public domain program ImageJ expands the possibilities of using the CT images in planning for surgery and implants. Key Words: Implant dentistry, computerized tomography, maxillary, Hounsfield

2 Introdução O uso de implantes na substituição de dentes perdidos tem sido uma prática convencional na odontologia dos tempos modernos. A colocação de implantes na maxila pode ocasionar a perfuração da região do seio maxilar, pela base do implante ou mesmo a penetração do implante no conduto naso-alveolar, o que poderá provocar desconforto ao paciente e comprometimento da integração do implante com o osso do maxilar. Isto leva à rejeição da prótese dentária devido à falta da fixação primária e o insucesso cirúrgico. Com relação aos fatores etiológicos, a abertura do seio maxilar freqüentemente é realizada acidentalmente durante implantes dentários [12]. Tal perfuração geralmente envolve implantes na região edêntula, situação em que o seio maxilar invagina-se sobre o trabeculado ósseo, enfraquecendo o alvéolo e levando o ápice dentário a uma íntima relação com a cavidade sinusal [17]. A prática da implantodontia envolve o planejamento do local quanto a sua morfologia, medida das distâncias, ângulos necessários para a adaptação do implante e a determinação da densidade do osso onde será feita a prótese dentária. A densidade óssea é um dos parâmetros importante para a fixação inicial do implante e ausência de movimento durante o primeiro estágio de cicatrização cirúrgica [13]. O planejamento deve ser feito através de técnicas radiográficas exatas que permitam avaliar claramente a região de interesse para o implante dentário. As radiografias periapicais, oclusais e panorâmicas são usadas em procedimentos pré-operatórios para avaliação da região receptadora, mas devido à baixa resolução da imagem, não possibilitam a medida da densidade óssea [8]. A tomografia computadorizada por raios X (TC) fornece a imagem de estruturas vasculo-nervosas e ósseas com alta resolução, tornando-a o método mais preciso na prática implantodológica. Pesquisadores têm publicado inúmeros trabalhos científicos demonstrando a utilização clínica da TC no que se refere à qualidade da imagem e a sua avaliação quantitativa, medindo a acurácia e a precisão de medidas lineares relativas à mandíbula e maxila [4]. No entanto, tais programas computacionais para visualização e reconstrução especialmente projetados para implantodontia são proprietários e possuem alto custo. A proposta deste trabalho foi utilizar o programa de domínio público ImageJ [6], obtido pela internet, para a segmentação das imagens e obtenção dos números CT das estruturas maxilares analisadas. O número CT de uma imagem tomográfica representa o valor de cada pixel que compõe a imagem, esta relacionada com o coeficiente de atenuação linear dos tecidos contidos em um voxel correspondente [16]. As imagens usadas neste estudo foram armazenadas em CD e DVD. O avanço da radiologia e dos programas computacionais mostra que, cada vez mais, as imagens médicas adquiridas em TC serão armazenadas em mídias digitais para substituir as gravadas em filmes radiográficos. Essas imagens podem ser visualizadas em diferentes programas, permitindo ao usuário a escolha de acordo com a necessidade do momento, o conhecimento dos programas que serão manipulados e a afinidade do usuário aos mesmos.

3 Materiais e métodos Foram utilizadas imagens de tomográfia computadorizada por raios X obtidas da região maxilar de 31 pacientes avaliados para a colocação de implantes. Para a delimitação das regiões de interesse da maxila analisadas e o cálculo do número CT médio destas estruturas foi usado o programa de domínio público ImageJ. As regiões de interesse analisadas (seio maxilar, fossa nasal, tuberosidade maxilar e foramem naso-alveolar) foram delimitadas de modo semi-automático, com o auxílio da ferramenta Cell Outliner, em cada imagem analisada (Figura 1), acompanhando o contorno característico de sua estrutura. Essas regiões foram analisadas nos cortes axiais, que foram obtidos pelo aparelho de TC, e cortes sagitais e coronais obtidos com o programa ImageJ (Figura 2), que nos permite realizar tais reconstruções. Figura 1 - Imagens com as regiões de interesse selecionadas. O Seio Maxilar é delimitado com a ferramenta Cell Outliner usada para segmentação por crescimento de regiões. Figura 2 - Projeção ortogonal da imagem para localização do canal incisivo.

4 A partir da delimitação de regiões de interesse (ROI), foram determinados os valores médios e desvios-padrão do número CT em HU (Hounsfield) utilizando-se a ferramenta Analyse/Measure que calcula o número CT dentro da região, o desvio padrão e a área total analisada. Para evidenciar diferenças de densidades entre tecidos duros e moles, foi utilizada a reconstrução 3D do tipo MIP (Maximum Intensity Projection) conforme a figura 3. Figura 3 - Reconstrução 3D MIP evidenciando as diferenças entre densidades da estrutura óssea da maxila. Outro recurso pesquisado foi a renderização 3D que permite uma visualização volumétrica com proporcionalidade e nitidez da anatomia externa da região de interesse (figura 4). Esta ferramenta possibilita alterações do limiar (threshold) que permitem a escolha dos tecidos a serem visualizados. Figura 4- Renderização 3D da maxila, evidenciando os tecidos duros em uma visão em perspectiva. Foi analisada cada estrutura separadamente (seio maxilar, fossa nasal, tuberosidade maxilar e canal incisivo), subdivididas em pacientes masculinos e pacientes femininos.

5 De forma a analisar as variabilidades dos valores dos números CT entre os pacientes, foi a análise do tipo ANOVA que analisa a variância dos dados obtidos. Resultados Os dados obtidos das imagens dos 31 pacientes analisados totalizaram 746 imagens, foi possível analisar estatisticamente os resultados obtidos. De posse destes resultados foi possível calcular a média do número CT para cada região de interesse para posteriormente ser usado na prática da implantodontia, como é apresentado na Tabela 1. Tabela 1: N CT médio de todas as estruturas analisadas para todos os pacientes Região Maxilar N CT Desvio Padrão Seio Maxilar -954,106 18,444 Fossa Nasal -934,348 34,327 Foramem Naso-Alveolar 111,816 50,740 Tuberosidade 371,754 94,479 Com análise dos dados obtidos para cada paciente, nas quatro estruturas analisadas (seio maxilar, fossa nasal, foramem naso-alveolar e tuberosidade maxilar), foi observado que as regiões do seio maxilar e a fossa nasal são semelhantes, mas estatisticamente diferentes. Estas são regiões pneumáticas que, em conseqüência da presença do ar, possuem medidas de número CT semelhantes, a fossa nasal apresenta uma estrutura mais irregular e obteve-se uma diferença estatisticamente significativa entre estas duas regiões estudadas. O foramem naso-alveolar e a tuberosidade são regiões distintas, porque a tuberosidade é um osso trabecular, de densidades heterogêneas, que possui a média do número CT maior que a média do foramen naso-alveolar que se trata de uma estrutura tubular, de densidade homogênea para passagem do feixe vasculo-nervoso. Evidenciouse que a região da tuberosidade maxilar apresentou um grande desvio padrão por ser uma estrutura com variabilidade na composição da estrutura óssea que pode ter espaços trabeculares de tamanho, formato e calcificação variável para cada indivíduo. Essas diferenças são de alta importância para a implementação da ferramenta de realce que pretende se desenvolver futuramente. Com a comparação das estruturas analisadas (seio maxilar, fossa nasal, foramem naso-alveolar e tuberosidade maxilar), pelo método ANOVA, entre pacientes masculinos e femininos evidenciou-se que não existe diferença estatisticamente significativa (p<0,05). As estruturas analisadas não se diferenciam por sexo (tabela 2).

6 Tabela 2: N CT médio de todas as estruturas analisadas para todos os pacientes subdivididos em masculinos e femininos Masculinos Femininos Região Maxilar N CT Desvio Padrão N CT Desvio Padrão Seio Maxilar -953,778 18, ,500 18,844 Fossa Nasal -938,725 18, ,202 29,575 Foramen Naso-Alveolar 110,156 33, ,625 64,674 Tuberosidade 297, , , ,584 Discussão e Conclusões O objetivo deste trabalho foi utilizar um programa de domínio público, ImageJ, para análise das imagens de TC com o intuito de realizar planejamento cirúrgico de implantes dentários na região da maxila, substituindo os programas proprietários de custo elevado. As imagens usadas neste estudo foram gravadas em CD e DVD na clínica, facilitando a manipulação das imagens que poderiam ser analisadas em qualquer sistema computacional. A possibilidade de obter, por meio de um programa livre imagens de renderização 3D, reconstrução 3D tipo MIP (Maximum Intention Projection) contribue para o planejamento cirúrgico enriquecendo a visualização do cirurgião sobre a área a ser tratada. O programa permite a manipulação das imagens adquiridas em perspectiva tridimensional que pode ser feito pelo implantodontista ultrapassando as limitações das imagens gravadas em filme. Na comparação entre todas as estruturas da região maxilar analisada havia uma dúvida, quanto à diferenciação da fossa nasal e seio maxilar. Estas duas estruturas maxilares são de características estruturais muito semelhantes, preenchidas em quase sua totalidade por ar. Mas como a fossa nasal apresenta uma estrutura muito detalhada obteve-se uma diferença estatisticamente significativa entre estas duas regiões estudadas. Esta diferença é de alta importância para a implementação da ferramenta de realce que pretende se desenvolver. A área do foramen naso-alveolar possui uma densidade uniforme, e a tuberosidade maxilar, que possue uma estrutura de densidade heterogênea, também apresentaram diferença estatisticamente significativa, conforme já era previsto antes de se obter as medidas das médias dos números CT analisados. Evidenciou-se que a região da tuberosidade maxilar apresentou um grande desvio padrão por ela ter espaços trabeculares de tamanho, formato e calcificação variável para cada indivíduo. Esta análise compreendeu a compilação das características de diferentes regiões da maxila através da determinação do número CT das mesmas. Com estas medidas será possível desenvolver uma ferramenta computacional que permitira o realce das regiões de interesses analisadas neste trabalho. Esta ferramenta poderá ser aplicada no planejamento

7 de implantes dentários e cirúrgicos, propiciando uma contribuição para se obter sucesso na fixação dos implantes. As conclusões obtidas neste trabalho mostraram que o número CT é uma medida eficiente para caracterizar estruturas do corpo humano. Os dados obtidos com a análise das médias do número CT de cada região estudada nos permite caracterizar separadamente cada região. Referências 1. AJZEN, S.A.et al. Análise por Tomografia Computadorizada do enxerto autógeno na cirurgia de Sinus Lift. Radiologia Brasileira, v.38, n.38, p.25-31, BENTO, R.F. et al. Complicação nasal dos implantes dentários. Apresentação de um caso clínico. Revista Brasileira de Otorrinolaringologia, v.66, ed.6, p , nov EKESTUBBE, K., et al. The use of tomography for dental implant planning. Dentomaxillofacial Radiology, n.26, p , FREITAS, A; ROSA, J. E.; SOUZA, I. F. Radiologia odontológica. 5. ed. São Paulo: Artes Médicas, p. 5. GANZ, S.D. Presurgical planning of CT-derived fabrication of surgical guides. Journal Oral Maxillofacial Surgery, n. 63, p , IMAGEJ, Internet site address: acessado em 12/04/ KRAUT, R. A. Interactive CT diagnostics, planning and preparation for dental implants. Implant Dentistry, v.7, n.1, p , KRAUT, R.A.; BOYDEN, D. K. Location of Incisive Canal in Relation to Central Incisor Implants. Implant Dentistry, v.7, n.3, p , LINDH, C., et al. Quantitative computed tomography of trabecular bone in the mandible. Dentomaxillofacial Radiology, v.25, n. 3, p , jun LINDH, C., et al. Trabecular bone volume and bone mineral density in the mandible. Dentomaxillofacial Radiology, v.26, n. 2, p , mar LOBREGT, S.;SCHILLINGS, J.J.; VURBERG, E. Dental implant surgery: planning and guidance. Medicamundi, v.45, n.4, p , MARZOLA, C. Acidentes e complicações da exodontia profilaxia e tratamento: Técnica exodôntica. 2ª ed. São Paulo: Pancast; p MISCH, C.E. Bone character- Second vital implant criterion. Dent Today, p.39-40, MRAIWA, N. et al. The nasopalatine canal revisited using 2D and 3D CT imaging. Dentomaxillofacial Radiology, v.33, n.6, p , nov. 2004

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