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A proof-of-concept augmented reality system in oral and maxillofacial surgery - 17/09/21

Doi : 10.1016/j.jormas.2021.05.012 
Nathalie Pham Dang a, b, c, , Kilian Chandelon b, Isabelle Barthélémy a, c, Laurent Devoize c, d, Adrien Bartoli b
a Department of Oral and Maxillofacial surgery, NHE – CHU de Clermont-Ferrand, Université d'Auvergne, Clermont-Ferrand 63003, France 
b EnCoV, Institut Pascal, UMR 6602, CNRS/UBP/SIGMA, EnCoV, 63000, Clermont-Ferrand, France 
c UMR Inserm/UdA, U1107, Neuro-Dol, Trigeminal Pain and Migraine, Université d'Auvergne, Clermont-Ferrand 63003, France 
d Department of Odontology, CHU de Clermont-Ferrand, Université d'Auvergne, Clermont-Ferrand 63003, France 

Corresponding author at: Department of Oral and Maxillofacial surgery, Université d'Auvergne, NHE – CHU de Clermont-Ferrand, 1 place Lucie Aubrac, Clermont-Ferrand 63000, France.Department of Oral and Maxillofacial surgeryUniversité d'AuvergneNHE – CHU de Clermont-Ferrand, 1 place Lucie AubracClermont-Ferrand63000France

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Abstract

Background

The advent of digital medical imaging, medical image analysis and computer vision has opened the surgeon horizons with the possibility to add virtual information to the real operative field. For oral and maxillofacial surgeons, overlaying anatomical structures to protect (such as teeth, sinus floors, inferior and superior alveolar nerves) or to remove (such as cysts, tumours, impacted teeth) presents a real clinical interest.

Material and methods

Through this work, we propose a proof-of-concept markerless augmented reality system for oral and maxillofacial surgery, where a virtual scene is generated preoperatively and mixed with reality to reveal the location of hidden anatomical structures intraoperatively. We devised a computer software to process still video frames of the operating field and to display them on the operating room screens.

Results

Firstly, we give a description of the proposed system, where virtuality aligns with reality without artificial markers. The dental occlusion plan analysis and cusps detection allow us to initialise the alignment process. Secondly, we validate the feasibility with an experimental approach on a 3D printed jaw phantom and an ex-vivo pig jaw. Thirdly, we evaluate the potential clinical benefit on a patient.

Conclusion

this proof-of-concept highlights the feasibility and the interest of augmented reality for hidden anatomical structures visualisation without artificial markers.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Maxillofacial surgery, Augmented reality, Computer-assisted surgery, Dental, Jaw cyst


Plan


 Knowledge Transfer Statement: This proof of concept has the objective to show the feasability of augmented reality in oral and maxillofacial surgery. The next step concerns the amelioration of graphical interface and patient inclusions.


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Vol 122 - N° 4

P. 338-342 - septembre 2021 Retour au numéro
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