Neutrosophic Computing and Machine Learning, Vol. 25, 2023
Alía B. Otáñez H, Mónica S. Pallo S. Método de inferencia neutrosófico para la evaluación de la tecnología 3D
aplicada en reconstrucciones bucomaxilofaciales
University of New Mexico
Método de inferencia neutrosófico para la evaluación de
la tecnología 3D aplicada en reconstrucciones bucoma-
xilofaciales
Neutrosophic inference method for the evaluation of 3D
technology applied in buccoxillofacial reconstructions
Alía Belén Otáñez Herrera
1
, and Mónica Sofía Pallo Sarabia
2
1
Universidad Regional Autónoma de Los Andes, Ambato, Ecuador. E-mail: oa.aliaboh32@uniandes.edu.ec
2
Universidad Regional Autónoma de Los Andes, Ambato, Ecuador. E-mail: ua.monicaps83@uniandes.edu.ec
Resumen. La impresión 3D introducida en la cirugía bucomaxilofacial ha sido un logro que rebasa todas las fronteras en la
planificación de reconstrucciones del complejo maxilofacial. Los diferentes defectos óseos causados por traumatismos, patolo-
gías de desarrollo o infecciosas resultan ser el motivo más habitual para técnicas reconstructivas. A partir de la problemática
antes descrita la presente investigación tiene como objetivo desarrollar un método para la evaluación de la tecnología 3D apli-
cada en reconstrucciones bucomaxilofaciales. Para ello se decidió utilizar los conjuntos de números neutrosóficos de 2-tuplas,
que consiste en una evaluación basada en una escala lingüística como forma de Computación con Palabras. El uso de los con-
juntos neutrosóficos permite incluir la indeterminación provocada por la falta de información o por información contradictoria
e inconsistente que usualmente se encuentra en los problemas de la vida diaria.
Palabras Claves: Computación con Palabras, conjunto de números neutrosóficos, evaluación, tecnología 3D.
Abstract. 3D printing introduced in oral and maxillofacial surgery has been an achievement that goes beyond all borders in
the planning of reconstructions of the maxillofacial complex. The different bone defects caused by trauma, developmental or
infectious pathologies turn out to be the most common reason for reconstructive techniques. Based on the problem described
above, this research aims to develop a method for the evaluation of 3D technology applied in bu-comaxillofacial reconstruc-
tions. For this, it was decided to use the sets of neutrosophic numbers of 2-tuples, which consists of an evaluation based on a
linguistic scale as a form of Computation with Words. The use of the neutrosophic sets allows to include the indeterminacy
caused by the lack of information or by contradictory and inconsistent information that is usually found in the problems of dai-
ly life.
Keywords: Computing with Words, set of neutrosophic numbers, evaluation, 3D technology.
1 Introducción
Desde el siglo XVIII en donde se revolucionaron los procesos de producción por la inserción de los métodos
digitales, la industria ha dado un giro total en torno a los nuevos mecanismos de fabricación, mejorando así en
diseño, cantidad y especialmente en la automatización e individualización de los resultados, así también en el
adelanto tecnológico creando nuevas expectativas y objetivos sobre lo que era y no era posible cubrir bajo el sis-
tema analógico. Es en 1986 cuando Hull data su primera impresión 3D por solidificación de láminas resinosas
fotopolimerizables. Ya para finales del siglo XXI la Fabricación Aditiva y la Impresión 3D han tomado fuerza,
superando sus limitaciones al sector industrial [1] . En la actualidad la tecnología 3D ha ido ganando campo en
las ciencias médicas y odontológicas [1]. En el área de la cirugía bucomaxilofacial esta tecnología 3D ofrece la
posibilidad de cambiar la perspectiva alrededor de la planificación de reconstrucciones en el macizo facial, tor-
nando los tratamientos más seguros y confortables para el paciente y equipo profesional [2].
La corrección de defectos en la región maxilofacial exige un reto para el especialista, ya que generalmente
involucran gran pérdida de tejido óseo que tendrá que ser reconstruido o reemplazado, para esto el cirujano debe
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realizar un estudio meticuloso [3] sobre las estructuras relacionadas en busca de biocompatibilidad, buena adap-
tabilidad hacia las estructuras adyacentes, resultados funcionales y estéticos consiguientes al tratamiento recons-
tructivo [4].
La implementación de la impresión 3D asistida por un sistema computarizado de prototipaje replantea todo
el proceso antes, durante y posterior a una reconstrucción [5, 6]. En la mayoría de casos este mecanismo de fa-
bricación trabaja conjuntamente a un software de diseño asistido conocido como CAD/CAM el cual es capaz de
digitalizar en formato 3D exámenes de imagen como es la tomografía computarizada [2, 4].
Entre las técnicas más populares se encuentran: la técnica de inyección de aglutinante sobre un medio en
polvo; el modelado por deposición fundida (FDM); la técnica Polyjet (DOD) por inyección de polímeros foto-
sensibles; el método de inyección directa de metal (DMP) recurre a componentes como aleaciones de metales, ti-
tanio o elastómeros; el procesamiento de luz directa (DLP) que fotopolimeriza un polímero dentro de un conte-
nedor. [1, 7].
2 Definiciones
Definición 1. Sea un universo de discurso. Un Conjunto Neutrosófico (CN) está caracterizado por tres funcio-
nes de pertenencia, , que satisfacen la condición
-
0
3
+
para todo x X. y denotan las
funciones de pertenencia a verdadero, indeterminado y falso de x en A, respectivamente, y sus imágenes son
subconjuntos estándares o no estándares de , véase [8].
Definición 2. Sea un universo de discurso. Un Conjunto Neutrosófico de Valor Único (CNVU) A sobre es un
objeto de la forma:
(1)
Donde , satisfacen la condición 0 3 para todo x X.
y denotan las funciones de pertenencia a verdadero, indeterminado y falso de x en A,
respectivamente. Por cuestiones de conveniencia un Número Neutrosófico de Valor Único (NNVU) será expre-
sado como A = (a, b, c), donde a, b, c [0,1] y satisface 0 ≤ a + b + c ≤ 3, véase [8], [9-11].
El método neutrosófico de las 2-tuplas al que se hareferencia en este artículo, proviene originalmente del mar-
co de la lógica difusa, es por ello que primeramente se abordará el método original difuso [12], [13], [14].
Definición 3. Sea un conjunto de términos lingüísticos y un valor en el intervalo de
granularidad de S. La Traducción Simbólica de un término lingüístico, s
i
, es un número valorado en el intervalo
[−0,5; 0,5) que expresa la diferencia de información entre una cantidad de información expresada por el valor
, obtenido en una operación simbólica y el valor entero más próximo, que indica el índice
de la etiqueta lingüística s
i
más cercana en S.
Definición 4. Sea un conjunto de términos lingüísticos y un valor que representa el
resultado de una operación simbólica, entonces la 2-tupla lingüística (2TL) que expresa la información equiva-
lente a , se obtiene usando la siguiente función:
(2)
Donde round es el operador usual de redondeo, , es la etiqueta con índice más cercano a y es el valor de la
traslación simbólica.
Cabe señalar que se define como . De este modo, una 2-tupla lingüística
queda identificada con su valor numérico en .
Definición 5. Supóngase que es una 2TL con cardinalidad impar t + 1. Se definen
y a, b, c [0, t], donde expresan independientemente el
grado de verdad, grado de indeterminación y el grado de falsedad por 2TL, respectivamente, entonces un Con-
junto de Números Neutrosóficos Lingüísticos de 2-tuplas (CNNL2T) se define de la siguiente manera [15]:
(3)
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Donde , , y
.
La función de puntuación y precisión permiten clasificar los CNNL2T como se muestra a continuación:
Sea un CNNL2T en L, la función de puntuación y precisión en l
1
se define de la
siguiente manera:
(4)
(5)
(6)
Definición 6. Dado un conjunto de CNNL2T, (j = 1, 2,…, n) con vector de
pesos que satisface las condiciones y , entonces se tienen los dos
siguientes operadores de agregación, que son la Media Aritmética Ponderada de Números Neutrosóficos Lin-
güísticos de 2-tuplas (MAPNNL2T) y la Media Geométrica Ponderada de Números Neutrosóficos Lingüísticos
de 2-tuplas (MGPNNL2T), respectivamente [15-36-37-38-39].
3 Materiales y métodos
La presente sección describe la estructura y funcionamiento del método propuesto para la evaluación de la tecno-
logía 3D aplicada en reconstrucciones bucomaxilofaciales. El proceso de inferencia es desarrollado mediante la
modelación de conceptos de la neutrosofía y la Computación con Palabras (CCP).
En el contexto de la investigación se realiza el proceso de toma de decisiones. Este proceso puede ser abordado
de desde diferentes perspectivas, desde las más clásicas como la filosofía, las estadísticas, las matemáticas y las
más recientes como la inteligencia artificial, [16], [17], [18], [19], [20], [21].
La solución de un problema de toma de decisiones consta de los siguientes pasos [22-24-33-34-35]:
Definir el problema de toma de decisiones.
Analizar el problema e identificar las alternativas de solución: .
Establecer los criterios de evaluación.
Seleccionar los expertos.
Evaluar las alternativas.
Ordenar y seleccionar la mejor alternativa.
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Implementar y dar seguimiento.
Cuando el número de criterios satisface , se considera un problema de toma de deci-
siones multicriterio. Cuando el número de expertos es tal que se considera un pro-
blema de decisión grupal.
La figura 1 muestra una representación del método propuesto para la evaluación de la tecnología 3D aplicada en
reconstrucciones bucomaxilofaciales.
Figura 1: representación del método propuesto para la evaluación de la tecnología 3D aplicada en reconstrucciones bucomaxilofaciales.
A continuación se realiza una descripción del método propuesto:
1. Se seleccionarán los expertos necesarios que realizarán la evaluación de la tecnología 3D aplicada en re-
construcciones bucomaxilofaciales. , a cada uno se le asigna un peso
.
2. Se seleccionarán los criterios que permitan realizar la evaluación de la tecnología 3D aplicada en recons-
trucciones bucomaxilofaciales, .
3. Se especificará la escala lingüística que se utilizará para evaluar, Conjunto de Números Neutrosóficos
Lingüísticos de 2-tuplas (CNNL2T) tal como expresa la tabla 1.
4. Se agregará el resultado por cada criterio para todos los expertos, usando la Ecuación 6 con los pesos
asignados a cada experto. Esto da la evaluación por criterio.
Además, se tendrá la agregación total de todos los criterios y expertos para dar una evaluación total, utili-
zándose otra vez la Ecuación 6 con pesos iguales a 1/m sobre los resultados agregados de cada criterio.
5. Se aplica la función de puntuación o la de precisión para valorar los resultados a partir de un valor numé-
rico.
Tabla 1: Términos lingüísticos empleados.
S
2-tuplas Lingüísticos
Números SVN
S
1
Extremadamente bien (EB)
[1,0,0]
S
2
Muy muy bien (MMB)
[0.9, 0.1, 0.1 ]
S
3
Muy bien (MB)
[0.8,0,15,0.20 ]
S
4
Bien (B)
[0.70,0.25,0.30 ]
S
5
Medianamente bien (MDB)
[0.60,0.35,0.40 ]
S
6
Media (M)
[0.50,0.50,0.50 ]
S
7
Medianamente mal (MDM)
[ 0.40,0.65,0.60 ]
S
8
Mala (MA)
[ 0.30,0.75,0.70 ]
S
9
Muy mal (MM)
[ 0.20,0.85,0.80 ]
S
10
Muy muy mal (MMM)
[ 0.10,0.90,0.90 ]
S
11
Extremadamente mal (EM)
[ 0,1,1]
A partir de la aplicación de la secuencia de pasos definidos es posible la evaluación de la tecnología 3D aplicada
en reconstrucciones bucomaxilofaciales. En la inferencia del método propuesto la experticia de los expertos es
fundamental porque son especialistas en el tema y tienen un acceso amplio a las opiniones, lo que les permite di-
lucidar con más exactitud cuál es el verdadero estado de opinión de los encuestados.
4 Resultados
La presente sección describe la implementación del método para la evaluación de la tecnología 3D aplicada
Método para la evaluación de la tecnología 3D aplicada en reconstrucciones bucomaxilofaciales
Entradas
Gestión
Entradas
Selección de los expertos
Selección de los criterios
Definición de la escala lingüística a em-
plear
Agregación de los resultados
Aplicación de función de puntuación
Evaluación de tecnología 3D
aplicada en reconstrucciones
bucomaxilofaciales
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en reconstrucciones bucomaxilofaciales. La corrida del método comienza con la selección de 5 expertos del área
del conocimiento en el que se enmarca la investigación y de gran prestigio dentro del ramo y con una actitud in-
dependiente.
Los expertos son denotados con las variables del conjunto 𝐸 = 𝑒
1
, 𝑒
2
, 𝑒
3
, 𝑒
4
, 𝑒
5
, 𝑒
6
, 𝑒
7
. A cada uno se le asig-
nó igual peso, por tanto, se tiene que w
i
= 1/5, para i = 1, 2, 3, 4, 5.
Una vez seleccionados los expertos del proceso se realiza a la identificación de los criterios para la evalua-
ción de la tecnología 3D aplicada en reconstrucciones bucomaxilofaciales
Se seleccionaron los siguientes criterios de evaluación:
C
1
: Regeneración de tejidos
C
2
: Regeneración de cartílago y tendón
C
3
: Tiempo de la fabricación por impresión 3D
C
4
: Calidad de las piezas fabricadas
C
5
: Capacidad de impresión 3D
Se seleccionó una escala lingüística tal como expresa la tabla 1.
En la Tabla 2 aparecen las evaluaciones de cada experto por cada criterio, siguiendo la escala lingüística S.
Se puede apreciar que el uso de términos lingüísticos que significan la indeterminación y la falsedad de manera
independiente, brindan mayor fidelidad a los resultados finales.
Tabla 2. Evaluación según la escala lingüística S y Números Neutrosóficos Lingüísticos de 2-tuplas, sobre los criterios por parte de cada uno
de los tres expertos
Criterio/
Experto
E
1
E
2
E
3
E
4
E
5
C
1
Extremadamente
bien (EB)
Muy muy bien
(MMB)
Extremadamente
bien (EB)
Muy muy bien
(MMB)
Extremadamente
bien (EB)
C
2
Muy muy bien
(MMB)
Muy bien (MB)
Muy muy bien
(MMB)
Muy muy bien
(MMB)
Muy bien (MB)
C
3
Buena (B)
Muy bien (MB)
Muy bien (MB)
Buena (B)
Bien (B)
C
4
Extremadamente
bien (EB)
Muy muy bien
(MMB)
Muy muy bien
(MMB)
Muy muy bien
(MMB)
Bien (B)
C
5
Muy muy bien
(MMB)
Muy bien (MB)
Muy bien (MB)
Bien (B)
Extremadamente
bien (EB)
En la Tabla 3 se muestran los resultados de la agregación de las evaluaciones por los expertos, fijando cada crite-
rio.
Tabla 3. Evaluación según la escala lingüística S y Números Neutrosóficos Lingüísticos de 2-tuplas, sobre los criterios anteriores agregados
con respecto a las evaluaciones de los expertos
Criterio
Resultado de la agregación de las evaluaciones de los tres expertos
Criterio 1
[1,0,0], [0.9, 0.1, 0.1], [1,0,0], [0.9, 0.1, 0.1], [1,0,0]
Criterio 2
[0.9, 0.1, 0.1 ], [0.8,0,15,0.20 ] , [0.9, 0.1, 0.1 ], [0.9, 0.1, 0.1 ], [0.8,0,15,0.20 ]
Criterio 3
[0.70,0.25,0.30 ], [0.8,0,15,0.20 ] , [0.8,0,15,0.20 ] , [0.70,0.25,0.30 ], [0.70,0.25,0.30 ]
Criterio 4
[1,0,0], [0.9, 0.1, 0.1], [0.9, 0.1, 0.1 ], [0.9, 0.1, 0.1 ], [0.70,0.25,0.30 ]
Criterio 5
[1,0,0], [0.8,0,15,0.20 ] , [0.8,0,15,0.20 ] , [0.70,0.25,0.30 ], [1,0,0]
A partir de los valores mediante el uso de la Computación con Palabras a partir de los CNNL2T, permite llegar a
resultados fácilmente comprensibles por parte de los decisores, expertos y usuarios, en escalas lingüísticas de
evaluación.
Para tener un resultado más exacto, se aplica la función de puntuación, véase Ecuación 4, para ordenar los crite-
rios, esto aparece en la Tabla 4.
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Tabla 4. Evaluación de la función de puntuación, sobre los criterios.
Criterio
Función de puntuación
Criterio 1
[0.96, 0.1, 0.1 ]
Criterio 2
[0.86,0,15,0.20 ]
Criterio 3
[0.74,0.25,0.30 ],
Criterio 4
[0.88,0,15,0.20 ]
Criterio 5
[0.86,0,15,0.20 ]
Índice general
[0.86,0,16,0.24 ]
Según los resultados de la Tabla 4, se pueden ordenar los criterios desde el que tiene mejores resultados al
que tiene el peor de la siguiente manera:
𝑐
1
> 𝑐
4
> 𝑐
2
𝑐
5
> 𝑐
3
, a partir de la inferencia general se puede determinar el índice de la evaluación de la
tecnología 3D aplicada en reconstrucciones bucomaxilofaciales es considerado como 0.86 lo que se puede inter-
pretar como Muy bien (MB) en general.
5 Discusión
Actualmente la gran evolución tecnológica en el área de la salud ofrece grandes beneficios. Por la especifici-
dad de este método al desarrollar prototipaje dependiendo del tratamiento que se vaya efectuar se acomoda con
la estrategia y elementos adecuados. Los avances en el sistema 3D hacen posible la replicación de complejos te-
jidos craneofaciales conservando su funcionalidad a diferencia de 2D, con un pronóstico favorable, popularizan-
do su persistencia en importantes decisiones quirúrgicas [25]. [4] En su estudio ejecutó la corrección de un de-
fecto cráneo-maxilo-facial por medio de un implante que cubrió toda la región de interés, para eso la técnica de
fusión selectiva por láser permitió la impresión de una pieza de titanio biocompatible, con la posibilidad de ser
esterilizado y de bajo costo tomando en cuenta su larga durabilidad sin alteraciones en la armonía de la recons-
trucción.
Antúnez Conde y colegas, en un estudio comparativo entre planificación virtual y cirugía estándar para co-
rrección de una malformación venosa intraósea en el hueso cigomático observó una reducción promedio de 67.7
minutos en la cirugía con CAD CAM respecto a la cirugía estándar, así mismo observaron una variación media
de 3 días en la hospitalización post quirúrgica siendo 1.75 días la media de estancia hospitalaria en cirugía pla-
neada virtualmente. La diferencia más llamativa en este estudio habla de la conformidad del paciente posterior a
la cirugía, el 75% de los pacientes intervenidos bajo la cirugía convencional manifestaron resultados entre bue-
nos (50%) y excelentes (25%), no obstante, los primeros presentaron incomodidad en la región del injerto. Por
otro lado, en aquellos individuos intervenidos bajo planificación con software se notó mejor adaptación de la re-
construcción a la anomalía lo que se traduce directamente disminución del dolor posterior a la cirugía [26].
Es frecuente la adopción de la impresión 3D en cirugía ortognática; aquella que busca corregir las relaciones
maxilomandibulares y armonizar el perfil facial mediante cortes o avances en el maxilar o la mandíbula depen-
diendo del trastorno que padezca el sujeto [1, 27]. La impresión 3D en la cirugía ortognática no solo se destina
para la confección de férulas oclusales si no también en creación de guías quirúrgicas, espaciadores y placas de
fijación [28]. La creación de una férula oclusal por este medio reduce el tiempo y materiales empleados normal-
mente de forma manual [29], los estudios confirman su confiabilidad y exactitud a la hora de reestablecer las re-
laciones oclusales en la intervención quirúrgica.
Por otra parte, las guías de osteotomía y posicionamiento evitan desajuste de los segmentos al proyectar es-
tructuras idénticas que orienten la intervención y la disposición de la reconstrucción con un margen de error mí-
nimo [30]. La rentabilidad de esta tecnología radica más allá de la nueva perspectiva en planeación de un proce-
so reconstructivo si no en el entendimiento del paciente respecto al procedimiento que le será realizado [31]. A
pesar de la inversión más o menos alta que involucra instaurar esta tecnología en cirugía maxilofacial, los auto-
res reconocen la eficiencia en la etapa de intervención al reducir los tiempos quirúrgicos y por tanto la morbili-
dad [31, 32].
Conclusión
Con el desarrollo del método fue posible la evaluación de la tecnología 3D aplicada en reconstrucciones bu-
comaxilofaciales. Sin duda la tecnología 3D es un método innovador en áreas de la salud, en cirugía maxilofacial
su uso ha sido relevante por ser de gran ayuda en reconstrucciones de las estructuras faciales y del aparato esto-
matognático. El protagonismo que este sistema llega a tener alrededor de una cirugía reconstructiva se debe a su
precisión, rapidez y fidelidad para replicar segmentos anatómicos.
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El software de asistencia que acompaña a las impresiones 3D es el encargado de digitalizar toda la informa-
ción necesaria para que el prototipaje sea lo más similar posible a la anatomía del individuo. A medida que la
tecnología 3D se ha ido desarrollando, han surgido una diversidad de técnicas de impresión de acuerdo a las ne-
cesidades de los operadores, en el sector de salud, la impresión por inyección directa de metal es probablemente
la más factible por su capacidad para imprimir implantes con larga vida útil y biocompatibles.
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Recibido: Octubre 05, 2022. Aceptado: Diciembre 18, 2022