{"id":7800,"date":"2026-04-03T08:09:13","date_gmt":"2026-04-03T08:09:13","guid":{"rendered":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/portfolio\/jeroen-liebregts\/"},"modified":"2026-04-23T09:14:11","modified_gmt":"2026-04-23T09:14:11","slug":"jeroen-liebregts","status":"publish","type":"us_portfolio","link":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/portfolio\/jeroen-liebregts\/","title":{"rendered":"Jeroen Liebregts"},"content":{"rendered":"","protected":false},"excerpt":{"rendered":"","protected":false},"author":8,"featured_media":14312,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"us_portfolio_category":[45],"class_list":["post-7800","us_portfolio","type-us_portfolio","status-publish","has-post-thumbnail","hentry","us_portfolio_category-new-template"],"acf":{"naam_van_het_proefschift":"3D Surgical Planning in Orthognathic Surgery","samenvatting":"Talloze technologische ontwikkelingen hebben de afgelopen decennia de moderne geneeskunde be\u00efnvloed. Een van de belangrijkste ontwikkelingen binnen de orthognatische chirurgie is de mogelijkheid om het gehele hoofd, in verschillende lagen, in 3D te visualiseren. Deze technologie brengt een aantal voordelen met zich mee, waarvan 3D preoperatieve planning en 3D postoperatieve evaluatie de meest relevante zijn. Het hoofddoel van deze thesis is om te onderzoeken hoe 3D planningen binnen orthognatische chirurgie de voorspelbaarheid en chirurgische resultaten hiervan kunnen verbeteren.\n\nIn hoofdstuk 1 worden in een algemene introductie de klinische en technologische aspecten binnen de huidige 3D orthognatische planning besproken. Om een virtueel 3D hoofd te cre\u00ebren moeten benige structuren, weke delen en dentitie gevisualiseerd worden. Hiervoor worden verschillende 3D beeldvormingstechnieken gebruikt. De verkregen informatie wordt gecombineerd met image fusion techniques in orthognate softwareprogramma\u2019s. De basis van het virtuele model wordt gelegd met cone-beam computed tomography (CBCT), deze techniek geeft informatie over de benige structuren en de dikte van de weke delen. Wanneer CBCT gecombineerd wordt met stereophotogrammetry - een 3D kleurenfoto van de weke delen - en een eventuele intra-orale scan van de tanden, kan een virtueel 3D hoofd gecre\u00eberd worden. Op dit virtuele hoofd kunnen virtuele osteotomie\u00ebn (Le Fort 1, bilaterale sagittale splijtings-osteotomie (BSSO), genioplastiek) uitgevoerd worden waarin alle segmenten van de kaken in elke richting verplaatst kunnen worden. Met het gebruik van verschillende biomechanische modellen kunnen deze virtuele osteotomieen en de gevolgen ervan op de weke delen real-time gesimuleerd worden.\n\nIn hoofdstuk 2 wordt de nauwkeurigheid van het Mass Tensor Model (MTM) algoritme, dat gebruikt wordt in Maxilim\u00ae software (Medicim NV, Mechelen, Belgi\u00eb) onderzocht. Van 100 pati\u00ebnten die behandeld zijn met een BSSO zijn pre- en postoperatieve CBCT-scans verzameld. 3D distance-maps en 3D cephalometrische analyses zijn gebruikt om verschillen tussen de simulatie en de werkelijk behaalde postoperatieve uitkomsten van de weke delen te berekenen. Voor het volledige gezicht werd een gemiddeld absolute fout van 0.9\u00b10.3 mm gevonden, het gemiddelde absolute 90e percentiel was 1.9 mm. Het meest voorspelbare deel van het gezicht was de kin met een gemiddelde absolute fout van 0.8\u00b10.5 mm. De onderlip is het minst voorspelbare gebied van het gezicht, met een gemiddelde absolute fout van 1.2\u00b10.5 mm. Zoals ook blijkt uit eerdere studies zijn de lippen het gebied dat het moeilijkst te voorspellen is.\n\nDe aan- of afwezigheid van orthodontische apparatuur en de moeilijkheid om bij de pre- en postoperatieve CBCT\u2019s dezelfde hoeveelheid lipspanning te krijgen bij pati\u00ebnten, kunnen een verklaring zijn voor de pre- en postoperatieve verschillen.\n\nIn hoofdstuk 3 wordt een vergelijkbare studie beschreven. Bij 60 pati\u00ebnten die een bimaxillaire osteotomie ondergingen werd de nauwkeurigheid van het voorspellen van de weke delen verplaatsing met het MTM-algoritme ten opzichte van de postoperatieve resultaten onderzocht. De methodologie van hoofdstuk 2 volgend, werd voor het volledige gezicht een gemiddelde absolute fout van 0.81\u00b10.22 mm gevonden. De simulatie van de weke delen bleek het meest nauwkeurig in de regio van de bovenlip (1.2\u00b10.6 mm) en het minst nauwkeurig in de regio van de onderlip (1.4\u00b10.5 mm). Een belangrijke conclusie van de studie was dat bij een grotere verplaatsing de uitkomsten minder voorspelbaar zijn.\n\nIn hoofdstuk 4 wordt een ander centraal esthetisch deel van het gezicht, de alar basis, beoordeeld in hetzelfde studie cohort. Ondanks het gebruik van verschillende sluitingstechnieken - de VY closure and alar cinch technique - werd bij alle pati\u00ebnten de alar basis breder, met een absoluut gemiddelde van 1.6\u00b11.1 mm. De gemiddelde absolute fout van de 3D cephalometrische simulatie ten opzichte van de postoperatieve resultaten bedroeg 1.0\u00b10.9 mm. Dit lijkt erop te wijzen dat het in deze studie toegepaste MTM algoritme niet in staat is om de relatie te leggen tussen de postoperatieve verandering van de alar basis en de maxillaire verplaatsing. Het is daarmee ongeschikt om de verandering van de weke delen in het gebied van de neus te voorspellen.\n\nIn 2014 werd op de afdeling Mond-, Kaak- en Aangezichtschirurgie van het Radboudumc een nieuwe methode ontwikkeld voor het kwantificeren van variaties in het weke delen profiel van het gezicht op basis van 3D-fotografie. In deze methode wordt principal component analysis (PCA) gebruikt om complexe data te reduceren naar versimpelde gestructureerde patronen, dit wordt veelvuldig toegepast in moderne data-analyse. PCA is gebaseerd op statistische simulatie, in plaats van op biomechanische modellen, zoals bijvoorbeeld het eerder gebruikte MTM. In hoofdstuk 5 wordt dit model gepresenteerd. Het effect van BSSO-chirurgie op het profiel van het gezicht in klasse II pati\u00ebnten wordt vergeleken met een controlegroep van klasse I proefpersonen middels PCA. 3D foto\u2019s van 25 vrouwelijke pati\u00ebnten die een BSSO hadden ondergaan en van 70 vrouwelijke controles zijn gemaakt. Het effect van BSSO-chirurgie op het gezichtsprofiel werd ge\u00ebvalueerd en gekwantificeerd met behulp van PCA. De methode was in staat de behandelde pati\u00ebnten te onderscheiden van de controlegroep. Op basis van deze toegepaste PCA-methode werd zichtbaar dat pati\u00ebnten die een BSSO hadden ondergaan in de meeste gevallen slechts een suboptimale verbetering van het gezichtsprofiel hadden gekregen.\n\nCephalometrische ori\u00ebntatiepunten zijn voorheen het meetinstrument geweest waarmee de geplande benige verplaatsing postoperatief kon worden ge\u00ebvalueerd ten opzichte van het werkelijk behaalde resultaat. Deze methode is gebaseerd op het meerdere keren identificeren van hetzelfde ori\u00ebntatiepunt, waarna het ori\u00ebntatiepunt wordt bepaald op basis van het gemiddelde hiervan, wat ruimte laat voor onnauwkeurigheid binnen de methode zelf. Het hindert de correcte analyse van het daadwerkelijke verschil tussen preoperatieve (3D) planning en postoperatieve uitkomsten. In hoofdstuk 6 wordt de OrthoGnathic Analyser (OGA) gepresenteerd; een nieuwe tool om de verplaatsing van benige structuren in orthognatische chirurgie te kwantificeren. Van tien pati\u00ebnten welke een bimaxillaire osteotomie ondergingen, werden pre- en postoperatieve CBCT-scans vergaard. De kaken werden gesegmenteerd en gesuperponeerd op postoperatieve maxillaire en mandibulaire segmenten, gebruik makend van voxel-based registration, om de benige verschillen tussen 3D planning en werkelijke chirurgische uitkomst te berekenen. Deze innovatieve methode van het kwantificeren van chirurgische verplaatsingen in six degrees of freedom (sagitaal, verticaal en transversale translaties, en pitch, roll en jaw) heeft een hoge intraclass-correlation coefficient van >0.97. De hoge reproduceerbaarheid van OGA maakt het een betrouwbare manier om benige verschillen tussen 3D planning en chirurgische uitkomsten te objectiveren en maakt hiermee het gebruik van cephalometrische ori\u00ebntatiepunt identificatie overbodig.\n\nDoor gebruik van deze nieuwe methode kon het effect van volgorde van kaakverplaatsing (maxilla eerst versus mandibula eerst) in bimaxillaire chirurgie objectief onderzocht worden. Een cohort van 116 pati\u00ebnten (58 maxilla-eerst, 58 mandibula-eerst geopereerd) dat bimaxillaire chirurgie onderging wordt onderzocht met OGA in hoofdstuk 7. De haalbaarheid van de anterieure verplaatsing van de maxilla bleek significant hoger te zijn in de maxilla-eerst groep ten opzichte van de mandibula-eerst groep, 0.45\u00b12.52 mm versus 1.97\u00b11.86 mm (p<0.01). In hoofdstuk 8 wordt hetzelfde cohort \u00e9\u00e9n jaar postoperatief met OGA geanalyseerd om de verschillen in benige stabiliteit te onderzoeken. Er werden geen significante verschillen gevonden in stabiliteit tussen de mandibula-eerst en de maxilla-eerst groep. De studie liet een gemiddelde sagittale, verticale en transversale terugval zien van minder dan 1.8 mm, wat een vergelijkbare uitkomst is met eerdere studies.\n\nHoofdstuk 9 beschrijft de effecten van volgorde van kaakverplaatsing in bimaxillaire osteotomie\u00ebn van de gebruikte data in hoofdstukken 7 en 8, samengevoegd met vergelijkbare data van de afdeling Mond-, Kaak- en Aangezichtschirurgie van de Odense Universiteit in Denemarken. Een belangrijke conclusie van het artikel is dat het postoperatieve resultaat van maxilla-eerst verplaatsen over het algemeen dichter bij de geplande repositie lag dan wanneer mandibula-eerst werd geopereerd. De mandibula-eerst benadering is echter significant beter in anterieure en posterieur positie van de maxilla wanneer impactie van de maxilla gepland werd. Wanneer een mandibula-eerst of maxilla-eerst benadering gekozen moet worden, moet dit altijd besloten worden op basis van de geplande verplaatsing.\n\nIn deze thesis is de toegevoegde waarde van 3D preoperatieve planning en postoperatieve 3D evaluatie op basis van uitkomsten van uitgevoerde ingrepen onderzocht. Met de komst van 3D simulatie is orthognatische chirurgie nauwkeuriger en voorspelbaarder geworden en dit biedt de pati\u00ebnt betere functionele en esthetische chirurgische uitkomsten. Gedurende de totstandkoming van deze thesis werd steeds duidelijker dat 3D simulatie onmisbaar zal worden in orthognatische chirurgie en ondertussen eigenlijk al geldt als de gouden standaard.","summary":"In the past decades, numerous technological advances have had their influence on modern medicine. In orthognathic surgery, evolution in digital imaging technology has brought us the capability to visualize soft tissue, bony tissue, and dentition of a patient\u2019s head in 3D. With this ability come many advantages, most substantially regarding 3D preoperative planning and 3D postoperative evaluation. In this thesis, the main objective is to investigate how 3D planning in orthognathic surgery can optimize the surgical outcome and predictability. In Chapter 1, a general introduction to the clinical and technical fundamentals of contemporary 3D orthognathic planning is provided. In order to create a virtual 3D head model, bony structures, soft tissue, and dentition need to be visualized. Different 3D imaging techniques are being used and the information from separate imaging modalities are combined using image fusion algorithms in dedicated software programs. Cone-beam computed tomography (CBCT) serves as the basis of a 3D virtual head model, as it provides information about the bone structures and thickness of overlying soft tissue. Combined with stereophotogrammetry, a 3D color photo of the soft tissue, an intra-oral scan of the dentition, an augmented 3D virtual head can be rendered. Virtual osteotomies can be performed (Le Fort I, bilateral sagittal split-osteotomy (BSSO), genioplasty) upon this 3D augmented head model, in which all jaw segments can be moved in any desired direction. The soft tissue outcome of a virtual osteotomy can be simulated in real-time by using different biomechanical models.\n\nIn Chapter 2, the accuracy of the Mass Tensor Model (MTM) algorithm in Maxilim software \u00ae (Medicim NV, Mechelen, Belgium) is assessed. Pre- and postoperative CBCT scans of 100 patients that were treated with a BSSO were registered on the anterior cranial base. 3D distance maps and 3D cephalometric analyses were used to calculate the differences between the soft tissue simulation and the actual postoperative soft tissue results. For the entire face, the mean absolute error was found to be 0.9\u00b10.3 mm and the mean absolute 90th percentile was 1.9 mm. The chin area was the most predictable area, with a mean absolute error of 0.8\u00b10.5 mm, whereas the lower lip area was the least predictable, with a mean absolute error of 1.2\u00b10.5 mm. It is important to realize that the lip area may be the most difficult area to predict. The presence of orthodontic appliances, or absence thereof, and the difficulty in maintaining the same amount of tension in patients\u2019 lips in pre- and postoperative CBCTs might have a role in the pre- and postoperative discrepancy.\n\nIn Chapter 3, a similar study was conducted on the accuracy of soft tissue prediction in bimaxillary osteotomies. Sixty patients who underwent bimaxillary surgery were enrolled in this study. Using a similar methodology, a mean absolute error of 0.81\u00b10.22 mm was found for the face as a whole. The accuracy of the soft tissue simulation in the upper lip region was the highest (1.2 \u00b1 0.6 mm), whereas the lower lip region was found to be the least predictable (1.4 \u00b1 0.5 mm). In general, the accuracy of the soft tissue simulation decreased in patients when a larger surgical advancement was planned.\n\nIn Chapter 4, the influence of Le Fort I osteotomy on the width of the nose at the alar base was assessed in 60 patients that underwent bimaxillary surgery. Despite using different closing sutures, the VY closure and alar cinch technique, widening of the alar base width was perceived, with an absolute mean of 1.6 \u00b1 1.1 mm. The 3D cephalometric analysis of the simulation versus the actual postoperative results showed a mean absolute error of 1.0 \u00b1 0.9 mm. A lack of correlation between the simulation error of alar widening and maxillary advancement was found, which seems to indicate that the MTM model used in this study was unable to simulate the correct relationship between postoperative alar changes and maxillary displacement and is therefore unsuitable for soft tissue prediction of the nasal region.\n\nIn 2014, a new 3D photogrammetry-based automated method for quantifying variations in soft tissue facial profiling using principal component analysis (PCA) was developed in the department of oral and maxillofacial surgery at Radboudumc to evaluate surgical related facial soft tissue changes. PCA is applied to reduce complex data in simplified structured patterns and is a commonly used tool in modern data analysis. It is based on statistical simulation rather than biomechanical models. The model is presented in Chapter 5. The PCA model can automatically quantify the facial appearance of the chin region of dysgnathic patients compared to a large group of controls. In this way, the effects of orthognathic surgery on the soft tissue facial profile can be evaluated. The effect of BSSO advancement surgery on the facial profile of Class II patients in comparison to a control sample of the Dutch population with a Class I facial profile was assessed using PCA. 3D photographs of 25 female patients that underwent a BSSO and 70 female controls were acquired. The specific facial variations were defined as unique variations and the effect of each unique variation (UV) on the soft tissue facial profile was investigated. The UVs that described the variations in the retrusion of the mandible were used to distinguish patients with mandibular hypoplasia from the control population. A clockwise rotation of the mandible and a shortening of the lower part of the face were the most prominent differences between the two groups (UVN). A protrusion of the upper lip and a retrusion of the mandible were observed among the preoperative BSSO patients compared to the control group. Consequently, an over-accentuation of the labial-mental fold was present in the preoperative BSSO patient group compared to the control group. This morphological variation was defined as UV2. For all subjects the scores for UVN and UV2 were calculated, the effect of BSSO advancement surgery was evident. The postoperative group of BSSO patients had shifted towards the control group compared to the preoperative situation. However, the postoperative group did not overlap the control group completely, indicating that many BSSO patients maintained some characteristics of Class II facial profile despite having had the surgery.\n\nIn the past, cephalometric landmarks were used to evaluate the accurate transfer of 2D and 3D planned bony movements to the actual postoperative result. However, this method is based on identifying the same landmarks multiple times which leaves room for error. It therefore impedes a correct interpretation of the analysis and the actual difference between the preoperative (3D) planning and postoperative outcome. Chapter 6 presents the OrthoGnathicAnalyser (OGA), a novel tool to quantify the displacement of bony segments in orthognathic surgery. Pre- and postoperative CBCT scans of ten patients who underwent bimaxillary surgery were acquired. To calculate the skeletal discrepancies between the 3D planning and the actual surgical outcome, the jaws were segmented and superimposed upon the postoperative maxillary and mandibular segments using voxel-based registration. This innovative method of quantifying the surgical displacement of jaw segments in six degrees of freedom (sagittal, vertical, and transverse translations, and pitch, roll, and yaw) was highly reproducible (intraclass correlation coefficients > 0.97). By using the OGA, the skeletal discrepancies between 3D planning and the surgical outcome can be objectified, which eliminates the need to identify cephalometric landmarks multiple times.\n\nUsing the OGA, the effect of sequencing on the predictability of bimaxillary surgery could be objectively assessed. In Chapter 7, 116 patients undergoing bimaxillary surgery were appraised, where 58 patients were operated on with a maxilla-first approach, and 58 patients had the mandible surgical procedure before the maxillary surgical procedure. It was found that the achievability of the anterior displacement of the maxilla was significantly higher in the maxilla-first group (0.5\u00b12.5 mm) than in the mandible-first group (2.0\u00b11.9 mm, p<0.01). Chapter 8 evaluates the postoperative skeletal stability one year following bimaxillary surgery in the same study cohort between the maxilla-first and mandible-first approaches. No significant differences were found in relapse between the maxilla-first or mandible-first groups. The study showed that the mean sagittal, vertical, and transverse relapse was less than 1.8 mm, which is consistent with previous findings.\n\nChapter 9 evaluates the effects of sequencing in bimaxillary osteotomies in the study population of chapters 7 and 8 pooled with similar data from the Oral and Maxillofacial Surgery Research Unit at the University of Southern Denmark in Odense. The main conclusions of the chapter were that the maxilla-first sequencing was generally centered closer around the planned reposition than the mandible-first, while the mandible-first approach resulted in a significantly better AP position of the maxilla when an impaction of the maxilla was planned. Surgical accuracy of the maxilla for CCW or CW rotation was not statistically significantly influenced by sequencing.\n\nThis thesis investigates the additional value of 3D preoperative planning and the postoperative 3D evaluation of the achieved surgical results. With 3D simulation, orthognathic surgery has become more accurate and predictable. Throughout this thesis, it became more and more clear that 3D simulation has become indispensable in orthognathic surgery, and indeed has now become the gold standard.","auteur":"Jeroen Liebregts","auteur_slug":"jeroen-liebregts","publicatiedatum":"14 februari 2022","taal":"EN","url_flipbook":"https:\/\/ebook.proefschriftmaken.nl\/ebook\/jeroenliebregts?iframe=true","url_download_pdf":"","url_epub":"","ordernummer":"FTP-202604030805","isbn":"978-94-6423-630-9","doi_nummer":"","naam_universiteit":"Radboud Universiteit","afbeeldingen":14312,"naam_student:":"","binnenwerk":"","universiteit":"Radboud Universiteit","cover":"","afwerking":"","cover_afwerking":"","design":""},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/7800","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/us_portfolio"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/8"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=7800"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/7800\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":7803,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/7800\/revisions\/7803"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media\/14312"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=7800"}],"wp:term":[{"taxonomy":"us_portfolio_category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio_category?post=7800"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}