Development of a Virtual Simulator for Planning Mandible Osteotomies in Orthognathic Surgeries



Document title: Development of a Virtual Simulator for Planning Mandible Osteotomies in Orthognathic Surgeries
Journal: Revista mexicana de ingeniería biomédica
Database: PERIÓDICA
System number: 000404602
ISSN: 0188-9532
Authors: 1
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3
4
4
Institutions: 1Universidad Autónoma de San Luis Potosí, Facultad de Ingeniería, San Luis Potosí. México
2Heriot-Watt University, Innovative Manufacturing Research Centre, Edimburgo. Reino Unido
3University of Glasgow, Dental School, Glasgow, Lanark. Reino Unido
4Instituto Tecnológico de Canarias, Las Palmas de Gran Canaria. España
Year:
Season: Dic
Volumen: 33
Number: 2
Pages: 147-158
Country: México
Language: Español
Document type: Artículo
Approach: Experimental, aplicado
Spanish abstract El conocimiento y entrenamiento quirúrgico normalmente se transmite por el método maestro-alumno. En particular, el proceso de entrenamiento se lleva a cabo durante las intervenciones quirúrgicas reales y bajo la supervisión de un cirujano experimentado. Los recientes avances en la tecnología computacional y la interacción con entornos virtuales han permitido que una amplia variedad de intervenciones quirúrgicas puedan ser simuladas. Las aplicaciones de la realidad virtual (VR) abarcan desde el arte hasta la ingeniería, ciencia y medicina. En medicina, los simuladores virtuales están siendo desarrollados con propósitos de planeación y entrenamiento pre-operatorio. De esta manera el proceso de transferencia de conocimiento y entrenamiento quirúrgico puede mejorarse y acelerarse. Los simuladores médicos de realidad virtual se caracterizan por sus grandes demandas visuales y comportamiento físico, y más recientemente la demanda por el sentido del tacto, que es un aspecto esencial en la cirugía. Con respecto a la cirugía maxilofacial, una de las procedimientos quirúrgicos más comunes es la 'Osteotomía Sagital Bilateral de Rama Mandibular' (OSBRM), la cual se utiliza para relocalizar la mandíbula en la posición correcta, corregir deformidades de la mandíbula, conseguir un mejor funcionamiento de la mandíbula y mejorar la estética del paciente. En este artículo se presenta el desarrollo de un simulador virtual 3D para planeación de cirugías de osteotomía mandibular ortognática, en particular este trabajo se enfoca en el procedimiento OSBRM. El sistema propuesto ha sido desarrollado en una plataforma de código abierto y ofrece un sistema más realista e interactivo, en donde los cirujanos pueden cortar hueso de una manera libre y en 3D, mejorando así el enfoque tradicional de la osteotomía virtual basada en planos de corte. Algunas de las funcionalidades principales del sistema son: un ento
English abstract Surgery knowledge and training is typically transmitted by the teacher-student method. In particular, the training process is carried out during real surgical interventions and under supervision of an experienced surgeon. Recent advancements in computer interaction technology and virtual environments allow a wide variety of surgical procedures to be simulated. Virtual reality (VR) applications range from art to engineering, science and medicine. In medicine, virtual simulators are being developed for pre-operative planning and training purposes. In this way, the transferring process of surgery knowledge and training can be enhanced and speed up. Medical VR simulators are characterized by their large demands on visual and physical behavior, and more recently the demand for the sense of touch, which is an essential aspect in surgery. Regarding the maxillofacial surgery, one of the most common surgical procedures is the 'Bilateral Sagittal Split Ramus Osteotomy Mandibular" (BSSROM), which is used to relocate the jaw at the correct position, fix jaw deformities, get better functionality of the jaw and improve the patient aesthetic. In this paper the development of a 3D virtual simulator for planning mandible osteotomies in orthognathic surgeries is presented; in particular the work is focused on the BSSROM procedure. The proposed system has been developed in an open-source platform that provides a high level of realism and interaction, and where the surgeons are able to cut bone in a 3D free-form way; thus enhancing the traditional virtual osteotomy approach which is based on cutting planes. Some of the main functionalities of the system include: virtual reality environment and real-time response; 3D visualization of anatomical models and tools; free-form manipulation and interaction of cutting tool, bone, and bone fragments; simulation of single and multiple osteotomies; cutting planes osteotomies and free-form cut ost
Disciplines: Medicina,
Ciencias de la computación
Keyword: Cirugía,
Odontología,
Ingeniería biomédica,
Cirugía dental,
Planeación preoperatoria,
Simulación virtual,
Osteotomía,
Mandíbula
Keyword: Medicine,
Computer science,
Dentistry,
Surgery,
Biomedical engineering,
Dental surgery,
Preoperative planning,
Virtual simulation,
Osteotomy,
Jaw
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