מחקר זה הציע מודל רגרסיה מותאם לגיל תוך שימוש במורפולוגיה של אמצע הפנים ובסיס הגולגולת ככלי פוטנציאלי להערכה טרום ניתוחית ותכנון כירורגי פרטני לילדים עם קרניוסינוסטוזיס סינדרומי (SC).
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר מחקר
היפופלזיה של אמצע הפנים ומורפולוגיה של בסיס הגולגולת בקרניוסינוסטוזיס סינדרומי: מחקר ניתוח השוואתי באמצעות מודל רגרסיה חזויה
במאמר זה
סיכום
תקציר
היפופלזיה של אמצע הפנים היא אנומליה שכיחה בילדים עם הפרעות גולגולתיות כגון חיך שסוע וסינוסטוזיס סינדרומי. בעיה תפקודית מרכזית הקשורה למצב זה היא היצרות דרכי הנשימה של האף-לוע, מה שמוביל להפרעות נשימה. מחקר פיילוט שכלל 30 מערכי נתונים של סריקת טומוגרפיה ממוחשבת (CT) על פני שלוש קבוצות נפרדות (קרניוסינוסטוזיס סינדרומי רגיל, מופעל, וקרניוסינוסטוזיס סינדרומי לא מנותח) נערך כדי להעריך נוסחת אמצע שפורסמה, כלומר 'מודל רגרסיה חרירי-רוס-נור' למדידת בסיס גולגולת חזוי בקרניוסינוסטוזיס סינדרומי. התוצאות שהתקבלו הראו כי בעוד שתחזיות בסיס הגולגולת (NBa) היו עקביות יחסית, רוחב אמצע הפנים (ZMR-ZML) הראה פערים משמעותיים מהערכים החזויים, במיוחד בחולי קרניוסינוסטוזיס סינדרומי מנותחים. נמצא כי הגיל משפיע באופן משמעותי על דיוק המדידה ואמינות החיזוי. לסיכום, המחקר הנוכחי מציע כי מודלים מותאמים לגיל עשויים לשפר את דיוק החיזוי בהערכת הגולגולת. הוא מציע כלי פוטנציאלי להערכה טרום ניתוחית ותכנון כירורגי פרטני בקרניוסינוסטוזיס סינדרומי.
מבוא
קרניוסינוסטוזיס סינדרומי (SC) הוא מצב מולד מורכב הנגרם על ידי איחוי מוקדם של תפרי גולגולת, וכתוצאה מכך צמיחת גולגולת מוגבלת, עיוותים בבסיס הגולגולת והיפופלזיה באמצע הפנים שמובילה לעתים קרובות לסיבוכים תפקודיים ואסתטיים 1,2. חריגות אלו עלולות לפגוע בסבלנות דרכי הנשימה, שלמות הראייה ותוצאות נוירו-התפתחותיות, מה שמדגיש את החשיבות של זיהוי מוקדם והתערבות מדויקת 1,3. ניהול כירורגי ב-SC הוא רגיש במיוחד לזמן, שכן תיקון מושהה מגדיל את הסיכון ללחץ תוך גולגולתי מוגבר, דום נשימה חסימתי בשינה (OSA) וסיבוכים עיניים כגון פרופטוזיס וחשיפה לקרנית 1,3,4. לכן, קביעת התזמון האופטימלי של התקדמות הגולגולת ואמצע הפנים נותרה אחד ההיבטים הקריטיים והמאתגרים ביותר של ניהול קליני1.
שיטות הערכה קונבנציונליות לקרניוסינוסטוזיס סינדרומי מסתמכות לרוב על ניתוחי גדילה תיאוריים וסף תפקודי כדי להנחות התערבות כירורגית 5,6. בעוד שגישות אלו מספקות נקודות התייחסות כלליות, הן חסרות דיוק ניבוי ספציפי למטופל ומושפעות מסובייקטיביות קלינית 7,8. בשנים האחרונות גבר העניין בפיתוח מודלים כמותיים שיכולים לחזות מסלולי צמיחה גולגולתיים וליידע על תכנון כירורגי פרטני. בין אלה, מודל הרגרסיה של חרירי-רוס-נור מציע מסגרת ניתנת לשחזור וכמותית על ידי יצירת קשרי חיזוי בין ציוני דרך בבסיס הגולגולת לממדי אמצע הפנים, ומספק לרופאים כלי אובייקטיבי לחיזוי צמיחה ואופטימיזציה של תזמון כירורגי9.
חוזק הניבוי של מודל זה רלוונטי במיוחד לתת-הסוגים הסינדרומיים הנפוצים ביותר, כגון תסמונות אפרט וקרוזון, המציגים דפוסי גדילה ודרישות כירורגיות מובהקים9. על ידי שימוש בהדמיית CT גולגולתית סטנדרטית וציוני דרך אנטומיים הניתנים לשחזור, כלומר Sella, Nasion, Basion, ZMR ו-ZML, המודל יכול לכמת את צמיחת אמצע הפנים ביעילות ויכולת פרשנות, אפילו במסגרות קליניות שבהן ניתוחים מורפומטריים גיאומטריים או אלמנטים סופיים מתקדמים אינם זמינים9. הוא בעל ערך מיוחד בילדות המוקדמת עד אמצע הילדות (כ-4-12 שנים), כאשר צמיחת הפנים פעילה ולהחלטות תזמון כירורגיות יש השלכות התפתחותיות מתמשכות9. עם זאת, ישימות המודל מוגבלת על ידי הסתמכותו על הדמיית CT, תיקוף שלו בתוך קבוצה אחת ושונות פוטנציאלית בחולים צעירים מאוד או מתבגרים מאוחרים, מה שמדגיש את הצורך בשילובו לצד הערכה רב-תחומית10.
בהתבסס על בסיס זה, מודל הרגרסיה של חרירי-רוס-נור מספק גישה ניתנת לשחזור וספציפית למטופל לחיזוי צמיחת בסיס אמצע הפנים והגולגולת, תוך התייחסות למגבלות של מסגרות תיאוריות קיימות. כימות קשרים אנטומיים מאפשר זיהוי מוקדם יותר של חולים בסיכון להידרדרות תפקודית ותומך בתכנון כירורגי יזום ומונחה נתונים. ליכולות אלו יש משמעות מיוחדת במניעת סיבוכים בלתי הפיכים הקשורים להתערבות מושהית, כגון חסימת דרכי הנשימה, יתר לחץ דם תוך גולגולתי ותחלואה בעיניים. לכן, מחקר זה נועד להעריך את הדיוק והישימות הקלינית של מודל הרגרסיה Hariri-Ros-Nor בהערכת דפוסי גדילה של בסיס אמצע הפנים והגולגולת בקרב אוכלוסיות ילדים סינדרומיות ולא סינדרומיות.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרוטוקול
מחקר זה אושר על ידי ועדת האתיקה הרפואית, הפקולטה לרפואת שיניים, אוניברסיטת מלאיה, קואלה לומפור (DF OS1921/0082(P)). מכיוון שהמחקר כלל נתוני סריקת טומוגרפיה ממוחשבת (CT) רטרוספקטיבית ואנונימית ללא שימוש ברקמות ביולוגיות או נוזלים, לא נדרשה הסכמת המטופל. המתודולוגיה של מחקר זה עקבה אחר הנהלים שהותוו על ידי חרירי ואחרים.9 עם מספר שינויים. הציוד והתוכנה המשמשים מפורטים בטבלת החומרים.
1. בחירת נושא ואחזור נתוני סריקת CT
סריקות CT גולגולתיות רטרוספקטיביות של חולים ילדים שאובחנו עם קרניוסינוסטוזיס סינדרומי (SC) אוחזרו מארכיון ההדמיה הדיגיטלית של מרפאת הגולגולת במרכז הרפואי של אוניברסיטת מלאיה (UMMC), המכסים את התקופה מנובמבר 2015 עד דצמבר 2022. בנוסף, נכללו סריקות CT פרוספקטיביות שהתקבלו בין מאי 2023 לינואר 2024.
נבדקים פוטנציאליים זוהו מרשומות מרפאת הגולגולת והוקרנו באופן ידני על ידי החוקר על פי קריטריוני זכאות שהוגדרו מראש. קריטריוני ההכללה כללו (1) אבחנה מאושרת של קרניוסינוסטוזיס סינדרומי על ידי מנתחי גולגולת, (2) זמינות של רשומה רפואית מלאה, ו-(3) גיל <12 שנים. נבדקי הביקורת היו גם מתחת לגיל 12 ונדרשו לעבור סריקות CT גולגולתיות ופנים מלאות ללא כל היסטוריה של חריגות גולגולתיות. קריטריוני ההחרגה שהוחלו על כל הקבוצות כללו גיל ≥12 שנים, קרניוסינוסטוזיס לא סינדרומי או מבודד, תיעוד קליני או הדמיה לא שלם, היסטוריה של ניתוחי גולגולת פנים או היפופלזיה באמצע הפנים הקשורה לתסמונות אחרות. לאחר ההקרנה, הוגשה רשימה סופית של נבדקים מתאימים ליחידת המחקר של הדמיה ביו-רפואית כדי לקבל מערכי נתונים של גולגולת CT ללא ניגודיות. נתוני ההדמיה סופקו על גבי תקליטורים בפורמט Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM), עם פרוטוקולי רכישה מתוקננים בהתאם להנחיות המחלקתיות (עובי פרוסה צירית ≤1.00 מ"מ, כיסוי גולגולתי מלא ורזולוציית ווקסל עקבית). יחידת ההדמיה הביו-רפואית אימתה את שלמות מערך הנתונים, היעדר חפצים משמעותיים ועמידה בתקני DICOM לפני השחרור. כל מערכי הנתונים המאומתים אוחסנו בצורה מאובטחת ולאחר מכן הוכנו לייבוא לתוכנת עיבוד תמונה רפואית תלת מימדית לשחזור וניתוח תלת מימדיים. שלושים נבדקים נבחרו בסך הכל וחולקו באופן שווה לשלוש קבוצות: קבוצת SCgroup לא מופעלת (SCNO), קבוצת SC מופעלת (SCO) וקבוצת ביקורת רגילה (n = 10 לקבוצה).
2. 3D שחזור וזיהוי אתרים
כל מערכי הנתונים המיובאים הוצגו במישורים ציריים, סגיטליים ועטרתיים, יחד עם תצוגה מקדימה תלת מימדית. מטא-נתונים בקובצי DICOM אפשרו חילוץ אוטומטי של פרמטרי רכישה (עובי פרוסה, רזולוציית ווקסל ומספר פרוסות). כדי ליצור את המודל הנפחי התלת מימדי, נוצרה תחילה מסכת עצם ולאחר מכן שוחזרה על ידי בחירה בסגמנטציה → חישוב תלת מימד בחיקויים. הפילוח שוכלל עוד יותר באמצעות פונקציית הסף, הנגישה באמצעות סגמנטציה → סף בסרגל הכלים הראשי. ניתן להבחין בשונות בהגדרת העצם או בנוכחות רעש מוגזם כאשר יושמו טווחי יחידת הונספילד (HU) לא מתאימים במהלך הפילוח. ניתן לפתור בעיה זו על ידי החלת הסף הסטנדרטי "עצם (CT)" הזמין בתוכנת הדמיה רפואית תלת מימדית ושכלול מסכות הפילוח באמצעות פונקציית עריכת מסכה כדי לא לכלול חפצים ולשפר את ההמשכיות המבנית. תהליך זה הבטיח שרק מבנים עצמותיים יודגשו במסכה, ובכך לא יכלול רקמות רכות סמוכות והפחית רעשי תמונה או חפצים.
ציוני דרך אנטומיים זוהו וסומנו באמצעות כלי יצירת הנקודות, הממוקם תחת מדידות → יצירת נקודה. עבור כל ציון דרך, החוקר סובב והגדיל את השחזור התלת-ממדי כדי לייעל את הנראות ולאחר מכן הציב נקודה ישירות על האתר האנטומי בלחיצת עכבר אחת. ציוני הדרך הבאים נרשמו: הסלה (S) בנקודת האמצע של הסלה טורציקה, הנסיון (N) בצומת התפר הפרונטונזאלי, הבסיס (Ba), המוגדר כנקודת האמצע הקדמית של העצם העורפית בסינכרונדרוזיס הספנו-עורפי, והתפרים הזיגומטיקומקסילאריים הימניים והשמאליים (ZMR, ZML) בשפה האינפרא-אורביטלית. שונות קלה במיקום ציון הדרך עשויה להתרחש כאשר נקודות מוגדרות מנקודת מבט אחת של view. כדי לשפר את הדיוק, כל ציון דרך אושר על פני זוויות צפייה מרובות על ידי סיבוב השחזור התלת מימדי והצלבה עם מישורים ציריים, סגיטליים ועטרתיים לפני המיקום הסופי. כל ציון דרך נשמר אוטומטית בתוך עץ הפרויקט תחת רשימת "מדידות". הערכה המלאה של קואורדינטות ותוויות ציוני דרך יוצאה באמצעות הפונקציה Export Measurements , והפיקה ערכות נתונים בפורמט .csv או .xls. ציוני דרך אלה שימשו לאחר מכן כנקודות ייחוס למדידות ליניאריות של בסיס הגולגולת ושלד אמצע הפנים.
3. מדידה ליניארית של משתנים גולגולתיים ואמצע פנים
מדידות גולגולת ליניאריות בוצעו בתוכנת עיבוד תמונה רפואית תלת מימדית, תוך שימוש בפונקציית מדידת המרחק. לאחר שחזור תלת מימדי ומיקום ציוני דרך, הגישה לכלי המדידה הייתה דרך תפריטי ניתוח מדידות → → מרחק בין נקודות . בפונקציה זו, שני ציוני דרך אנטומיים נבחרו ידנית בשחזור התלת מימדי, והתוכנה חישבה אוטומטית את המרחק האוקלידי בין הקואורדינטות שנבחרו והתוצאות הוצגו בחלון תוצאות המדידות.
התקבלו המדידות הליניאריות הבאות: SN (אורך בסיס גולגולת קדמי), המוגדר כמרחק בין הסלה (S) לנזיון (N); SBa (אורך בסיס הגולגולת האחורי), המוגדר כמרחק בין הסלה (S) לבסיס (Ba); NBa (אורך בסיס הגולגולת הכולל), המוגדר כמרחק בין הנזיון (N) לבסיס (Ba); ו - ZMR - ZML (רוחב מקסילרי), המוגדר כמרחק הבין-זיגומטי בין התפרים הזיגומטיים הימניים והשמאליים. כל מדידה בוצעה ישירות על המודל התלת-ממדי עם כלי זום וסיבוב שיושמו לפי הצורך כדי להבטיח מיקום מדויק של נקודות.
עם השלמתה, רשימת המדידה עודכנה אוטומטית בתוך עץ הפרויקטים של התוכנה. מערך הנתונים המלא יוצא באמצעות הפונקציה Export Measurements ונשמר בפורמט .xls, כולל כל תוויות ציון הדרך עם הערכים הליניאריים המתאימים להן. ערכים מיוצאים אלה שימשו לאחר מכן לניתוח סטטיסטי.
4. יישום מודל רגרסיה
המדידות המיוצאות יובאו לתוכנית גיליון אלקטרוני להמשך ניתוח. באמצעות נוסחת הרגרסיה Hariri-Ros-Nor, חושבו ערכים חזויים הן עבור אורך בסיס הגולגולת הכולל והן עבור רוחב הלסת העליונה. המשוואות הבאות יושמו:
לאחר מכן הושוו הערכים החזויים הנגזרים מנוסחאות אלה לערכים הנמדדים המתאימים עבור כל נבדק כדי להעריך עקביות וסטייה במורפולוגיה של הגולגולת על ידי חישוב סטיית התקן של מערך הנתונים. לאחר מכן, מערך הנתונים מוכן כעת לניתוח סטטיסטי.
5. ניתוח סטטיסטי
כל הערכים הנמדדים והחזויים קובצו למערך נתונים יחיד ונותחו באמצעות תוכנת ניתוח סטטיסטי. סטטיסטיקה תיאורית חושבה תחילה כדי לסכם את הפרמטרים של בסיס הגולגולת ואמצע הפנים בכל הקבוצות. הבדלים בין קבוצות הוערכו באמצעות מבחן Mann-Whitney U הלא פרמטרי. בנוסף, ניתוח מתאם פירסון נערך כדי להעריך את הקשר בין גיל למדידות גולגולת בכל קבוצה. ייצוגים חזותיים של הנתונים, כולל תרשימי קופסה להשוואה בין קבוצות וגרפים קוויים למגמות מתאם, נוצרו כדי לתמוך ולהבהיר פרשנויות סטטיסטיות.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
תוצאות
על פי טבלה 1, ערכי ה-NBa שנמדדו היו גבוהים באופן עקבי מעמיתיהם החזויים בכל הקבוצות, כאשר הסטייה הגדולה ביותר נצפתה בעוקבת הקרניוסינוסטוזיס הסינדרומית המנותחת (SCO). לעומת זאת, ערכי ZMR-ZML (רוחב מקסילרי) היו נמוכים משמעותית מהצפוי בכל הקטגוריות, מה שמדגים שונות ניכרת.
בעקבות ניתוח מתאם פירסון (טבלה 2) והתפלגות עלילת פיזור מטריצה (איור 1) בתוך העוקבה הנורמלית, זוהה מתאם חיובי חזק במיוחד בין NBa ל-Z...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
דיון
מחקר פיילוט זה מדגים פרוטוקול הדמיה מובנה וניתן לשחזור המשלב ניתוח מבוסס ציוני דרך עם מודלים חזויים להערכה כמותית. הפרוטוקול מדגיש צעדים מתודולוגיים קריטיים כגון פילוח סטנדרטי, מיקום מדויק של ציוני דרך ונהלי מדידה עקביים כדי להבטיח דיוק ושחזור. פילוח תמונה ושחזור תלת מימדי בוצעו בתוכנת עיבוד התמונה הרפואית התלת מימדית תוך שימוש בפרמטרי סף עקביים לבידוד רקמת עצם ויצירת מודלים נפחיים. דיוק המיקום של ציוני הדרך עבר אופטימיזציה באמצעות כלי זום, סיבוב וצפייה רב-מישורית, המאפשרים לאמת כל נקודה...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
גילויים
למחברים אין אינטרסים מתחרים להצהיר עליהם.
תודות
עבודה זו נתמכה על ידי קבוצת המחקר והכירורגיה של אוניברסיטת מלאיה אורו-קרניו-לסת (OCReS), הפקולטה לרפואת שיניים, אוניברסיטת מלאיה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
חומרים
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| Compact Dics (CD) | |||
| תוכנה רפואית של Materialise מחקה | Materialise NV | גרסה 21 | תוכנת עיבוד תמונה רפואית תלת-ממדית |
| מיקרוסופט אקסל | מיקרוסופט בע"מ. | תוכנת גיליונות אלקטרוניים | |
| מחשב אישי עם קורא CD | |||
| חבילת סטטיסטיקה למדעי החברה (SPSS) | IBM | G06TFML | תוכנת ניתוח סטטיסטי |
מקורות
- Derderian, C., Seaward, J. Syndromic craniosynostosis. Semin Plast Surg. 26 (2), 64-75 (2012).
- Rostamzad, P., et al. Prevalence of ocular anomalies in craniosynostosis: A systematic review and meta-analysis. J Clin Med. 11 (4), 1060(2022).
- Chen, K., Kondra, K., Nagengast, E., Hammoudeh, J. A., Urata, M. M. Syndromic synostosis: Frontofacial surgery. Oral Maxillofac Surg Clin North Am. 34 (3), 459-466 (2022).
- Bruce, W. J., et al. Age at time of craniosynostosis repair predicts increased complication rate. Cleft Palate Craniofac J. 55 (5), 649-654 (2018).
- Katouni, K., et al. Syndromic craniosynostosis: A comprehensive review. Cerus. 15 (12), e50448(2023).
- Lun, K., et al. Assessment of pediatric head shape and management of craniosynostosis. Aus J General Prac. 51, 51-58 (2022).
- Mathijssen, I. M. Guideline for care of patients with the diagnoses of craniosynostosis: Working group on craniosynostosis. J Craniofac Surg. 26 (6), 1735-1807 (2015).
- O'hara, J., et al. Syndromic craniosynostosis: Complexities of clinical care. Mol Syndromol. 10 (1-2), 83-97 (2019).
- Hariri, F., Malek, R. A., Abdullah, N. A., Hassan, S. F. Midface hypoplasia in syndromic craniosynostosis: Predicting craniofacial growth via a novel regression model from anatomical morphometric analysis. Int J Oral Maxillofac Surg. 53 (4), 293-300 (2024).
- Blum, J. D., et al. Machine learning in metopic craniosynostosis: Does phenotypic severity predict long-term esthetic outcome. J Craniofac Surg. 34 (1), 58-64 (2023).
- Wahlquist, Y., Soltesz, K. Automated covariate modeling using efficient simulation of pharmacokinetics. IFAC J Sys Con. 27, 100252(2024).
- Kasai, K., Moro, T., Kanazawa, E., Iwasawa, T. Relationship between cranial base and maxillofacial morphology. Eur J Orthod. 17 (5), 403-410 (1995).
- Zheng, L., et al. Enhancing predictive tools for skeletal growth and craniofacial morphology in syndromic craniosynostosis: A focus on cranial base variables. Diagnostics (Basel). 15 (13), 1640(2025).
- Patel, K. B., Skolnick, G. B., Mulliken, J. B. Anthropometric outcomes following fronto-orbital advancement for metopic synostosis. Plast Reconstr Surg. 137 (5), 1539-1547 (2016).
- Richtsmeier, J. T., Deleon, V. B. Morphological integration of the skull in craniofacial anomalies. Orthod Craniofac Res. 12 (3), 149-158 (2009).
- Tonello, C., Cevidanes, L. H. S., Ruellas, A. C. O., Alonso, N. Midface morphology and growth in syndromic craniosynostosis patients following frontofacial monobloc distraction. J Craniofac Surg. 32 (1), 87-91 (2021).
- Skolnick, G. B., et al. Long-term characterization of cranial defects after surgical correction for single-suture craniosynostosis. Ann Plast Surg. 82 (6), 679-685 (2019).
- Chufei, H., et al. Comparison of different 3d reconstruction software tools in preoperative modeling for cranio-maxillofacial surgery. Plastic Aesthetic Res. 12, 10(2025).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הדפסות חוזרות והרשאות
