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沉浸式3D增强现实(AR)手术导航的新概念最近被引入医疗领域。这种方法允许外科医生直接关注手术目标,而不必看单独的监视器。在牙科领域,最近开发的AR辅助种植体导航系统(AR navigation)引起了人们的极大兴趣,该系统使用创新的图像技术直接可视化和跟踪实际手术部位的术前计划。
本研究是第一个系统回顾和荟萃分析研究,旨在评估AR导航放置牙种植体的准确性,并将其与广泛使用的种植体放置方法进行比较,包括徒手法(FH),基于模板的静态引导(TG)和传统导航(CN)。
在PubMed (MEDLINE)、Scopus、ScienceDirect、Cochrane Library和Google Scholar中使用个人搜索策略搜索2022年3月21日之前发表的文章。本研究按照PRISMA(系统评价和荟萃分析首选报告项目)指南进行,并在国际前瞻性系统评价登记册(PROSPERO)数据库中注册。同行评议的期刊文章评估使用ar辅助种植体导航系统放置牙种植体的位置偏差。科恩
在检索到的425篇文章中,15篇文章被认为符合叙事综述,8篇文章被认为适合单臂meta分析,4篇文章被纳入双臂meta分析。使用AR导航放置的种植体的平均横向、全局、深度和角度偏差分别为0.90 (95% CI 0.78-1.02) mm、1.18 (95% CI 0.95-1.41) mm、0.78 (95% CI 0.48-1.08) mm和3.96°(95% CI 3.45°-4.48°)。AR导航的精度显著高于FH方法(SMD=−1.01;95% CI为- 1.47 ~ - 0.55;
AR导航种植体放置的位置偏差在安全范围内,表明AR导航方法具有临床可接受的准确性。此外,AR种植体导航的准确性与强烈推荐的牙种植体引导手术方法TG相当,优于传统的FH和CN方法。这篇综述强调了使用AR导航作为牙种植体植入有效和准确的沉浸式手术指南的可能性。
牙种植体的临床成功需要正确的术前种植计划以及有效和准确的手术过程[
静态牙种植体引导手术在临床实践中得到了广泛的应用,因为它可以实现高度精确的种植体放置[
目前的动态牙种植引导系统通常由两个主要部分组成:一个光学跟踪装置,记录定位在患者和手术器械上的被动或主动跟踪阵列,以及一个导航系统,在CBCT图像上显示钻头的位置[
最近,增强现实(AR) -一种创新的图像技术,通过将数字数据与真实环境相结合,产生身临其境的手术环境-已被纳入动态牙科种植引导系统,帮助操作员直接可视化实际操作视野中的数字导航信息,以提高实时手术性能[
因此,我们以ar辅助导航系统的形式研究了创新成像技术的准确性,该系统可以在真实环境中合并数字图像,以帮助口腔外科医生可视化实际手术部位的虚拟计划种植体位置。本研究的主要目的是评估最近开发的AR辅助种植体导航系统(AR导航)在计划种植体和放置种植体之间的位置偏差方面的准确性。本研究的第二个目的是比较AR导航与其他种植体放置方法的准确性,包括FH方法、基于模板的静态引导(TG)方法和传统导航(CN)方法。
这项研究是按照PRISMA(系统评价和荟萃分析的首选报告项目)指南进行的[
人口(P):放置在人类或动物或模拟临床模型上的牙科种植体,种植钉,种植体钻孔通道
干预(一):AR导航引导种植体手术(AR导航组)
对比(C): FH法(FH组)、TG法(TG组)、CN法(CN组)等其他方法指导种植手术。
结果(O):放置的种植体或钻孔通道的位置偏差,由放置的种植体的计划位置与实际位置之间的差异所描述
研究(S):随机和非随机、观察性(分析性和描述性)、临床前或体外研究
检索了以下电子数据库:PubMed、Scopus、Web of Science、Cochrane Library和Google Scholar。此外,在全文引用的参考文献和相关文章在几个牙科期刊,如
用于自动搜索每个数据源的布尔运算符(Total N=425)。
数据库 | 布尔操作符 | 因此,n |
PubMed | (植入手术*[标题/文摘]或植入杂志*[标题/文摘]或牙科植体杂志*[标题/文摘]或口腔植入杂志*[标题/文摘]或牙科植体*[标题/文摘]或牙科植体prosthe *[标题/文摘]或术中植入杂志*[标题/文摘]或颌面部植入杂志*[标题/文摘]或颅面植入杂志*[标题/文摘]或导航植入杂志*[标题/文摘]或引导植入杂志*[标题/文摘]或implantoplasty *[标题/文摘])(增强现实[标题/文摘]或混合现实[标题/文摘]或混合现实技术[标题/文摘][标题/文摘]或头部安装显示[标题/文摘]或平视显示*[标题/文摘]或[标题/文摘]先生或浸入式技术[标题/文摘])和(精度*[标题/文摘]或真实*[标题/文摘]或精度*[标题/文摘]或再现性*[标题/文摘]*[标题/文摘]或尺寸精度可靠性[标题/文摘]或[标题/文摘]或比较评估*[标题/摘要]或验证*[标题/摘要]或有效*[标题/摘要]) | 43 |
斯高帕斯 | TITLE-ABS-KEY(“种植手术”或“义齿种植体”或“种植体放置”或“口腔种植手术”或“牙科种植体”或“牙科种植假体”或“术中种植手术”或“颌面种植手术”或“颅面种植手术”或“导航种植手术”或“引导种植手术”或“种植导航”或“虚拟种植手术计划”或“动态种植手术计划”或“种植成形术”)和TITLE-ABS-KEY(“增强现实”或“混合”)“现实”或“混合现实”或“增强现实”或“头戴式显示器”或“平视显示器”或“MR”或“沉浸式技术”)和TITLE-ABS-KEY(“准确性”或“精度”或“真实性”或“可靠性”或“尺寸精度”或“评估”或“验证”或“验证”) | 64 |
Cochrane图书馆 | (“种植手术”或“假牙种植体”或“种植体放置”或“口腔种植手术”或“牙科种植体修复”或“术中种植手术”或“颌面种植手术”或“颅面种植手术”或“导航种植手术”或“引导种植手术”或“种植导航”或“虚拟种植手术计划”或“动态种植手术计划”或“种植成形术”):ti,ab,kw和(“增强现实”或“混合现实”或“混合”)现实(或“AR”或“头戴式显示器”或“头戴式显示器”或“MR”或“沉浸式技术”):ti,ab,kw和(“精度”或“精度”或“真实性”或“可靠性”或“尺寸精度”或“评估”或“验证”或“验证”):ti,ab,kw | 15 |
Embase | (“植入手术”:ti, ab |
33 |
科学网 | (TS=(“种植手术”或“义齿种植体”或“种植体放置”或“口腔种植手术”或“牙科种植体”或“牙科种植体假体”或“术中种植手术”或“颌面种植手术”或“颅面种植手术”或“导航种植手术”或“引导种植手术”或“种植导航”或“虚拟种植手术计划”或“动态种植手术计划”或“种植成形术”)))和TS=[“增强现实”或“混合现实”或“混合”)“现实”或“AR”或“头戴式显示器”或“头戴式显示器”或“MR”或“沉浸式技术”])和TS=(“准确性”或“精度”或“真实性”或“可靠性”或“尺寸精度”或“评估”或“验证”或“验证”) | 41 |
谷歌学者 | “牙科种植手术”~“增强现实”~和“准确性”~ | 219 |
相关文章的参考文献 | 手动搜索 | 6 |
牙科杂志 | 手动搜索 | 4 |
本系统评价纳入了2022年3月21日前发表的所有原始研究(即临床试验;队列研究;病例对照研究;以及临床前、体外和离体研究),评估了没有任何语言限制的AR导航的准确性。没有公制测量报告种植体位置的研究和与种植体放置无关的研究被排除在外。同样,没有植入物放置准确性评估的系统或叙述性评论、给编辑的信、作者或编辑意见文章以及流行病学研究也被排除。灰色文献和未发表的资料未纳入本研究,以避免可能的研究偏倚。荟萃分析中仅包括计划植入物位置与执行植入物位置之间偏差值的研究。详细的纳入和排除标准列于
本研究的纳入和排除标准。
|
入选标准 | 排除标准 |
研究类型 | 随机或非随机对照临床试验;队列研究;病例对照研究;以及临床前、体外和离体研究 | 给编辑、作者或编辑意见文章、流行病学研究、灰色文献和未发表数据的信件 |
研究主题 | 牙种植体,种植钉,种植体钻孔通道放置在人或动物,临床模拟模型 | 非牙科用途的种植体 |
干预措施 | AR引导下种植体手术一个植入导航,徒手方法,基于模板的静态导航,和传统导航 | 无种植体放置的AR种植体导航研究 |
用于评估种植体放置方法准确性的测量 | 计划植入物与实际植入物之间的位置偏差用数值测量表示 | 没有公制测量的研究 |
结果 | 侧冠状偏移(mm)、侧根尖偏移(mm)、全局冠状偏移(mm)、全局根尖偏移(mm)、深度偏移(mm)、角度偏移(°) | 研究中植入物的位置无法确定 |
一个AR:增强现实。
在研究选择方面,两位审稿人(HNM和DHL)根据纳入和排除标准独立筛选和选择了符合条件的研究。使用Cohen κ系数计算审稿人之间的一致性。任何分歧通过审稿人之间的讨论或咨询专家(VVD)来解决。从符合条件的研究中提取相关信息,包括研究特征(即作者、发表年份和研究设计)、参与者特征(即参与者人数、颌口类型、颌口数量、牙槽类型、种植体在颌口的位置、种植体或钻孔通道数量)、AR系统特征(即投影在手术部位的数字图像类型、跟踪技术、用户界面和图像显示技术)、感兴趣的结果(即图像对配准的偏差和计划植入物与放置植入物之间的位置偏差),对照组(即FH方法,CN方法,TG方法和传统的动态引导系统),以及每个纳入研究的主要发现。如数据缺失或有歧义,联系通讯作者进行数据澄清。信息由2名审稿人独立提取,并记录在电子表格中(Microsoft Office Excel 2019;微软(msft . o:行情))。在初始数据提取后,最终数据表由两位审稿人重新评估,不一致的地方通过两位审稿人讨论或咨询第三审稿人(VVD)来纠正。
纳入研究的偏倚风险采用非随机干预研究的偏倚风险评估工具[
所有统计分析均使用R统计软件(版本为3.6.0;R Foundation for Statistical Computing),显著性水平设为0.05。使用加权条形图和交通灯图可视化偏倚风险评估结果,并生成漏斗图可视化报告发表偏倚。
使用6个结果变量分析计划种植体和放置种植体之间的位置偏差:冠状外侧偏差(LCD)、根尖外侧偏差(LAD)、冠状整体偏差(GCD)、根尖整体偏差(GAD)、深度偏差和角度偏差(
计划植入物与放置植入物之间的位置偏差。
为了获得使用AR导航进行植入物放置准确性的总体视图,使用单臂荟萃分析对连续数据进行数据分析,包括估计每个偏差变量的平均偏差。评估95% ci的加权平均值,并根据偏差结果变量(即横向、全局、深度和角度偏差)进行亚组分析。
为了比较AR导航(实验组)与其他种植体放置方法(对照组)的准确性,对连续数据进行两组meta分析。分析实验数据集和参考数据集之间具有95% CI的标准化平均差(SMD)以估计效应大小[
在维的意思是为实验组与对照组的平均值之差及测量值的标准差。进行亚组分析,比较AR导航组与FH、TG和CN导航组。
采用随机效应模型或固定效应模型进行meta分析,该模型基于Higgins评估的研究之间的异质性
在哪里
搜寻结果载于PRISMA流程图(
PRISMA(系统评价和荟萃分析首选报告项目)显示研究选择过程结果的流程图。
纳入研究的特点总结于
关于AR技术,大多数AR辅助植入物导航系统允许虚拟计划植入物的出现。一些系统提供额外的指导,如手术路径或钻孔轴与牙槽神经或下颌管。一些系统包括警告功能,提醒外科医生和帮助调整手术策略。特别是一项研究[
增强现实图像显示设备。(A) OST HMD设备。(b) VST hmd。(C) IV图像叠加装置。HMD:头戴式显示器;四:整体式摄像;OST:光学透视;VST:视频透视。
增强现实(AR)植牙导航系统。CBCT:锥束计算机断层扫描;HMD:头戴式显示设备;四:整体式摄像。
在纳入的研究中报告了增强现实辅助植入导航系统。
研究 | 基于“增大化现实”技术一个图像显示装置 | 光学跟踪装置 | 电脑及软件 |
Wanschitz等[ |
Varioscope AR正在开发一种基于Varioscope AF3 (Life Optics)的系统。 | 光学跟踪系统(闪点5000;影像引导科技有限公司 | HMD的控制计算机b是一款搭载英特尔Pentium III 933 mhz处理器的商用PC。Varioscope AR的显示器由华硕7100 GeForce 2双头显卡驱动;控制软件是在SuSE Linux 7.1 (SuSE GmbH)下使用GCC 2.71(自由软件基金会)开发的。 |
Yamaguchi等[ |
数据玻璃2 (SHIMAZU Inc) | Micron Tracker2 Sx60 (Claron Technology Inc .) | ThinkPad X32 (IBM Inc .) |
Tran等[ |
一个半镀银的镜子附在静脉注射器上c显示装置(NR)d) | 光学跟踪装置(NR) | CPU: Pentium core 2 Duo, 2.4 GHz GPU: NVIDIA Quadro Plex model 4 (Quadro FX 5600 × 2)元素IV图像大小:1024 × 768像素 |
山口( |
视网膜成像显示器(样机;兄弟工业有限公司 | 光学跟踪器(Micron跟踪器2 Sx60;Claron Technology Inc . | 笔记本电脑(Thinkpad X32, IBM)和最小中位数二乘法和作者开发的算法。 |
Vigh等人[ |
HMD nVisor SX60 (NVIS) | 北极星(北方数字公司) | NR |
katiki等[ |
头盔显示器(NR) | 北极星(北方数字公司) | NR |
Lin等[ |
1280 × 720分辨率显示器(索尼HMZ-T1个人3D显示器) | 不是必需的 | 笔记本电脑与英特尔酷睿i7-2760QM 2.4 GHz(英特尔公司)。 |
Jiang等[ |
不是必需的 | 北极星(北方数字公司) | 该软件是由可视化工具箱开发的 |
Matsuo等[ |
一个头戴式图像处理器单元(HMS-3000MT;索尼公司) | NR | NR |
Ma等人[ |
IV覆盖装置包括一个分辨率为1536 × 2048像素的9.7英寸3D显示器,该显示器由透镜间距为1.016 mm,焦距为3.0 mm (NR)的微透镜阵列覆盖。 | 北极星(北方数字公司) | 该电脑配备了高性能GPU (GTX950, Nvidia Corp .) |
Pellegrino等[ |
虚拟现实眼镜(HoloLens,微软) | 导航系统ImplaNav (BresMedical) | 这是由Fifthingenium开发的专用软件 |
Wang等[ |
不是必需的 | 一个定制的立体摄像头被用来跟踪病人的牙齿(形状跟踪;NR) | 数字场景可以使用OpenGL api进行AR手术导航(NR),并与相机的立体视图进行渲染和混合。 |
Shrestha等[ |
NR | NR | 该系统采用MATLAB R2019a实现;实验系统配置为Intel酷睿i5-3337U CPU@2.4 GHz,内存4.00 gb |
Kivovics等[ |
头戴式虚拟视网膜显示器(Magic Leap One, Magic Leap Inc) | 不是必需的 | Innooral (Innooral System, Innoimplant Ltd)、MagicLeap The Lab (Magic Leap One, MagicLeap Inc)、Net 4.6 (Microsoft Corp)和Microsoft Windows 10 (Microsoft Corp)操作系统 |
Ochandiano等[ |
IPhone 6(苹果公司)配有定制的AR智能手机应用(NR) | 北极星(北方数字公司) | 开发了定制的AR智能手机应用程序,将患者的数字模型投影到现实世界的图像(NR)上。 |
一个AR:增强现实。
b头戴式显示器。
c四:整体式摄像。
d尼科布:没有报道。
偏倚评估的风险见
漏斗图(
使用非随机干预研究中的偏倚风险(ROBINS-I)工具进行偏倚风险评估。(A)加权条形图显示了每个偏置域内的偏置风险判断的分布,(B)每个研究的域级判断的交通灯图。
发表偏倚评价漏斗图。(A)漏斗图。(B)等值线增强漏斗图。(C)采用修整填充法的轮廓增强漏斗图。注:虚线代表随机效应估计值和相应的95%置信限;阴影区域表示效应大小的不同显著性水平。填充圈为纳入研究中报告的观测数据,空圈为经Duval和Tweedie修整填充分析后的输入和添加数据。
共评估了346个种植体位置(181个种植体,59个钻孔通道和106个平行销)。在纳入的研究中使用的ar引导植入物放置系统的详细描述性特征在
森林图显示使用增强现实导航放置的植入物的位置偏差。(A)横向偏差(mm)。(B)全局偏差(mm)。(C)深度偏差(mm)。(D)角偏差(°)。Mx =上颌;Mn =下颌。
森林图表示AR导航组种植体位置偏差与对照组之间的SMD如图所示
森林图比较了使用增强现实(AR)导航与徒手(FH)、基于模板的静态制导(TG)和传统导航(CN)方法放置的植入物的位置偏差(mm)。AD:角偏差;DD:深度偏差;GAD:全球根尖偏差;GCD:全球日冕偏移;LAD:外侧根尖偏;LCD:侧冠状偏移。
森林图比较了使用增强现实(AR)导航与徒手(FH)、基于模板的静态引导系统(TG)和传统导航(CN)方法放置的植入物的位置偏差。(A)横向偏差(mm)。(B)全局偏差(mm)。(C)深度偏差(mm)。(D)角偏差(°)。GAD:全球根尖偏差;GCD:全球日冕偏移;LAD:外侧根尖偏;LCD:侧冠状偏移。
本系统综述旨在评估AR导航的准确性,并将其与FH、TG和CN方法进行比较。meta分析结果显示,AR导航种植体放置误差在安全范围内,建议在水平和垂直方向1-2 mm范围内[
TG植入手术的准确性优于FH方法[
与CN系统类似,AR导航涉及基于CBCT和患者口内数据的术前种植计划的同一阶段,并且需要导航系统来跟踪手术器械的实时位置。然而,它采用了AR形式的创新成像技术,将数字术前计划覆盖在实际手术部位上。一般来说,AR辅助种植体导航系统的设置包括3个部分:图像配准、图像跟踪和AR图像显示设备。
基于标记和无标记的方法是用于图像配准和跟踪的两种主要方法。对于基于标记的图像匹配,使用特定的人工标记附着在患者口腔和种植体钻孔器械的参考模板上,将数字手术计划与真实手术部位合并。相比之下,无标记方法使用基于点云的配准方法和齿形跟踪方法来合并真实环境中的数字图像。在这篇综述中,大多数报道的AR导航系统依赖于基于标记的图像配准和图像跟踪技术[
至于增强现实图像显示,透视式头戴式显示器是主要工具[
本系统综述存在一定的局限性,包括由于该新领域的研究有限和一些偏倚来源,纳入的研究数量相对较少。另一个限制是纳入的研究存在高度异质性的风险。纳入研究中的不一致是由于种植体放置误差测量的一致性,因为考虑了多个变量(侧冠状和根尖、整体冠状和根尖、深度和角度偏差)。对照组(FH组、TG组和CN组)和实验对象(人、尸体、人工模型和患者石膏)选择的多样性也导致了研究之间的高度异质性。因此,在本综述中,采用随机效应模型进行meta分析,并进行亚组分析以降低异质性。进一步的研究应考虑患者和外科相关因素,如用户满意度、便利性和舒适性,以进一步了解现有的ar辅助种植体导航系统。
本系统综述支持ar辅助植入物导航方法的相关性。meta分析显示,AR种植体导航的准确性与推荐的牙种植体引导手术方法TG相当,甚至优于传统的FH和CN方法。值得注意的是,虽然AR种植体导航可以被认为是一种有效的沉浸式牙科种植体植入手术指导,但关于临床应用的研究有限。进一步的研究应考虑患者和外科相关因素,如用户满意度、便利性和舒适性,以进一步了解现有的ar辅助种植体导航系统。
纳入研究的特点。
增强现实
计算机辅助植入手术
锥束计算机断层扫描
传统的导航
徒手画的
全球顶点偏差
全球日冕偏移
头戴显示设备
积分摄像
外侧根尖偏移
外侧冠状偏移
光学透明的
系统评价和荟萃分析的首选报告项目
标准化均差
基于模板的静态引导
视频透视
本研究由韩国政府资助的国家研究基金生物与医疗技术开发计划(2020R1I1A1A01062967)和韩国政府资助的韩国医疗器械开发基金资助(韩国科学和信息通信技术部,贸易,工业和能源部,大韩民国卫生福利部和食品药品安全部;项目数量:202011 a02)。
没有宣布。