Artec Eva misura con precisione le variazioni nei tessuti molli del viso

In un recente studio della Università di Akdeniz ad Antalya, Turchia, lo scanner 3D di Artec Eva è stato fondamentale nello sviluppo di un metodo altamente accurato di tracciamento del comportamento dei tessuti molli facciali umani in base alla posizione del corpo.

Per anni, gli esperti in campo medico si sono basati su tecniche convenzionali di cefalometria per studiare le proporzioni della testa e del viso. Tra i punti fermi delle soluzioni di scansione ci sono l'imaging a risonanza magnetica (RM), la tomografia computerizzata (TC) e la tomografia computerizzata cone beam (CBCT). Ma come indica un caso di studio degli esperti turchi dell'Università di Akdeniz, i risultati derivanti da approcci tradizionali possono essere pieni di imprecisioni. Quando i dati biometrici sono presi da ognuno dei metodi, quindi combinati e analizzati in pratica clinica, emergono delle discrepanze di misura. Eppure, raramente se ne tiene conto, creando un vero e proprio Vaso di Pandora medico.

Accoppiato nello studio a metodi come la RM e il CBCT, lo scanner 3D a luce strutturata Artec Eva, acquistato dall'Università per il partner turco di Artec Teknodizayn, si è dimostrato un vero pioniere nel minimizzare le discrepanze di misura. Il suo design portatile e flessibile gli ha consentito di aggirare le limitazioni che affrontano le tecniche tradizionali. Al contrario di Eva, le attuali tecnologie mediche richiedono al paziente di stare in piedi, seduto oppure sdraiato per acquisire i dati biometrici. Queste imposizioni sul paziente e limiti sul medico sono quasi del tutto eliminati se invece si usa Eva. Essere in grado di scansire da quasi ogni angolo aumenta il volume di dati che si possono raccogliere e la cosa, se esaminata nel complesso da un medico, porta a risultati di precisione e affidabilità superiori.

Nello studio, intitolato “Effetti delle posture Seduta, Eretta e Supina sui Tessuti Molli Facciali: Analisi Dettagliata in 3D,” i membri del Dipartimento di Anatomia, Facoltà di Medicina dell'Università, U. Ozsoy, R. Sekerci, e E. Ogut hanno affrontato alcune questioni cruciali che riguardano sia le deformazioni dei tessuti biologici che i metodi di imaging medico.

Quali cambiamenti possono essere individuati nella posizione dei tessuti molli facciali attraverso variazioni nella posizione del corpo? E che rilevanza hanno questi spostamenti sulle analisi mediche e sulle procedure?​

Per prima cosa, gli sperimentatori hanno cercato di investigare la complessità del comportamento dei tessuti molli facciali umani. In particolare, si sono focalizzati sul grado di deformazione dei tessuti rispetto alle tre posizioni del corpo durante la scansione: eretta, seduta e supina. Quali cambiamenti possono essere individuati nella posizione dei tessuti molli facciali attraverso variazioni nella posizione del corpo? E che rilevanza hanno questi spostamenti sulle analisi mediche e sulle procedure?

Il secondo, forse più importante, quesito dello studio affronta la radice del problema che molti medici incontrano invariabilmente nella pratica della professione: il metodo. Le tecniche standard di misura facciale sono ostacolate da fattori esterni in base al metodo scelto. In procedure sensibili che richiedono dati accurati sui tessuti molli facciali, la capacità di minimizzare, se non eliminare interamente l'effetto dei fattori esterni determina il grado di affidabilità del metodo.

Lo studio effettuato dagli esperti turchi identifica nella gravità uno dei fattori.​

Lo studio effettuato dagli esperti turchi identifica nella gravità uno dei fattori. Benché eserciti la sua forza sul corpo, la sua importanza è in molti casi e per molti scopi insignificante. Quando però si tratta di tessuti molli facciali umani, la gravità può avere un impatto enorme. Lo studio è quindi giunto ad assumere che i dati resi dai metodi di scansione tradizionali debbano essere analizzati alla luce della variabilità di cambiamenti che la forza gravitazionale può creare per via della posizione del corpo che viene scansito.

Per studiare il notevole effetto della gravità sui tessuti molli facciali umani, i ricercatori hanno formato un gruppo di test di 35 donne e 35 uomini in una fascia d'età tra i 19 e 24 anni. Per determinare in che misura la gravità deforma e altera la forma e il volume dei tessuti molli facciali in base alla posizione del corpo, era necessario tracciarli in qualche modo. Usando una penna, gli sperimentatori hanno marcato 35 punti direttamente sulla faccia di ogni partecipante come modo di dividerne la superficie in settori. Gli scienziati li hanno chiamati “landmark”. Con la superficie del viso “mappata” ordinatamente, il team medico ha quindi potuto monitorare i loro cambiamenti attraverso scansioni della testa del paziente in varie posizioni. Eva ha svolto il lavoro con un livello di precisione fino a 0,1mm e una risoluzione 3D fino a 0,5mm. Questi numeri hanno svolto un ruolo fondamentale per rispondere alle domande poste dallo studio.

Scansione di un soggetto con Artec Eva in posizione (A) seduta, (B) eretta e (C) supina)

Una volta che le immagini 3D sono state ottenute e caricate in Artec Studio, il set di scansioni per ogni posizione è stato soggetto ad allineamento manuale. Gli scienziati hanno avuto bisogno di trovare un modo per allineare i set di scansioni facciali che appartenevano a ogni paziente. Si sono quindi basati sul cosiddetto punto “mid-endocanthion” Ritenuto il “punto più statisticamente stabile del viso”, è situato nello spazio tra i due angoli interni degli occhi (endocanthion). Questo ha aiutato gli scienziati ad ancorare gli assi x, y e z, designazioni che corrispondono rispettivamente ai piani trasverso, frontale e sagittale della testa.

Dopo che tutti i punti sono stati coordinati per compilare una “maschera facciale” digitale, gli sperimentatori hanno fatto uso dell'algoritmo di mappatura delle superfici di Artec Studio per unire il set di scansioni. I landmark hanno portato le scansioni in modo uniforme in una singola posizione e orientamento. A quel punto gli esperti hanno potuto tracciare le differenze nelle deformazioni tra le posizioni seduta, eretta e supina analizzando gli assi x, y e z. Le maschere facciali sono state sovrapposte digitalmente al fine di mostrare gli spostamenti dei landmark che indicano i cambiamenti nella posizione e nei parametri dei tessuti.

Mappe a colori della deviazione da maschera a maschera derivate dalla sovrapposizione delle maschere facciali nelle posizioni (A) seduta ed eretta, (B seduta e supina e (C) eretta e supina. La mappa cambia di colore dal blu, che corrisponde a distanze negative, al rosso, che corrisponde a distanze positive; verde indica che la distanza tra le superfici in quel particolare punto è prossima a zero.

Con l'aiuto di GraphPad Prism versione 6.05, gli scienziati hanno iniziato ad effettuare le analisi statistiche necessarie. I landmark sono stati esaminati per deviazione standard (SD) per quantificare le deformazioni della superficie. Nel frattempo, dati numericamente significativi quali la media quadratica (RMS), la deviazione media assoluta (MAD), e la distanza media con segno (MSD) sono stati calcolati in modo da determinare “la variabilità in forma e volume delle superfici,” Questo ha fornito agli scienziati prove numeriche delle trasformazioni dei tessuti molli facciali che le forze gravitazionali causano, ma che gli strumenti medici di scansione individuano in modo inadeguato.

L'analisi 3D dei tessuti molli facciali ha rivelato differenze significative tra le posizioni seduta-supina e le posizioni eretta-supina. Per contro, comparando la posizione seduta e quella eretta, la differenza era molto limitata lungo tutti gli assi. Inoltre, l'analisi dei landmark ha mostrato diverse suscettibilità dei landmark per ogni posizione del corpo.

La portata di applicazione dell'esperimento si estende alla consultazione medica e alla pratica, in particolare – anche se non solo – al campo della chirurgia orale e maxillofacciale.

La portata di applicazione dell'esperimento si estende alla consultazione medica e alla pratica, in particolare – anche se non solo – al campo della chirurgia orale e maxillofacciale, dove il più piccolo errore di calcolo può risultare in un errore di proporzioni enormi e dannose. Dunque, la valutazione accurata dei tessuti molli facciali in esami pre e post operatori può influenzare direttamente il risultato complessivo.