Name: Trójwymiarowa demonstracja cefalometrycznej adnotacji punktów orientacyjnych na skanach ludzkiej wiązki stożkowej (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-09-08T13:20:00.000+00:00
Duration: 10 min 23 s
Description: Poznaj metodologię trójwymiarowej analizy cefalometrycznej z adnotacją punktów orientacyjnych na skanach CBCT. Ta technika zapewnia dokładniejsze pomiary niż metody 2D w badaniach klinicznych.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

To badanie było wspierane przez Intramural Research Program Narodowego Instytutu Badań Stomatologicznych i Twarzoczaszkowych (NIDCR) National Institutes of Health (NIH) oraz program Advanced Education in Orthodontics and Dentofacial Orthopaedics Roseman University College of Dental Medicine.

3D Cephalometric Landmark Annotation Demonstration on Human CBCT Scans

<ol><li>Proffit, W. R., Fields, H. W., Larson, B., Sarver, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Contemporary+Orthodontics+-+E-Book%5BTitle%5D)+AND+%22Elsevier+Health+Sciences%22%5BJournal%5D)">Contemporary Orthodontics - E-Book.</a> Elsevier Health Sciences. , (2018).</li>
<li>Broadbent, B. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+x-ray+technique+and+its+application+to+orthodontia%5BTitle%5D)+AND+%22The+Angle+Orthodontist%22%5BJournal%5D)">A new x-ray technique and its application to orthodontia.</a> The Angle Orthodontist. 1 (2), 45-66 (1931).</li>
<li>Hans, M. G., Palomo, J. M., Valiathan, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((History+of+imaging+in+orthodontics+from+Broadbent+to+cone-beam+computed+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Orthodontics+and+Dentofacial+Orthopedics%22%5BJournal%5D)">History of imaging in orthodontics from Broadbent to cone-beam computed tomography.</a> American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 148 (6), 914-921 (2015).</li>
<li>Liberton, D. K., Verma, P., Contratto, A., Lee, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+and+validation+of+novel+three-dimensional+craniofacial+landmarks+on+cone-beam+computed+tomography+scans%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Craniofacial+Surgery%22%5BJournal%5D)">Development and validation of novel three-dimensional craniofacial landmarks on cone-beam computed tomography scans.</a> The Journal of Craniofacial Surgery. 30 (7), e611-615 (2019).</li>
<li>Pittayapat, P., Limchaichana-Bolstad, N., Willems, G., Jacobs, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+cephalometric+analysis+in+orthodontics%3A+a+systematic+review%5BTitle%5D)+AND+%22Orthodontics+%26+Craniofacial+Research%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional cephalometric analysis in orthodontics: a systematic review.</a> Orthodontics & Craniofacial Research. 17 (2), 69-91 (2014).</li>
<li>Lo Giudice, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+evolution+of+the+cephalometric+superimposition+techniques+from+the+beginning+to+the+digital+era%3A+a+brief+descriptive+review%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Dentistry%22%5BJournal%5D)">The evolution of the cephalometric superimposition techniques from the beginning to the digital era: a brief descriptive review.</a> International Journal of Dentistry. 2021, 6677133(2021).</li>
<li>Graf, C. C., Dritsas, K., Ghamri, M., Gkantidis, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reliability+of+cephalometric+superimposition+for+the+assessment+of+craniofacial+changes%3A+a+systematic+review%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Orthodontics%22%5BJournal%5D)">Reliability of cephalometric superimposition for the assessment of craniofacial changes: a systematic review.</a> European Journal of Orthodontics. 44 (5), 477-490 (2022).</li>
<li>Dot, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automatic+3-dimensional+cephalometric+landmarking+via+deep+learning%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Dental+Research%22%5BJournal%5D)">Automatic 3-dimensional cephalometric landmarking via deep learning.</a> Journal of Dental Research. 101 (11), 1380-1387 (2022).</li>
<li>Kang, S. H., Jeon, K., Kang, S. H., Lee, S. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+cephalometric+landmark+detection+by+multiple+stage+deep+reinforcement+learning%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">3D cephalometric landmark detection by multiple stage deep reinforcement learning.</a> Scientific Reports. 11 (1), 17509(2021).</li>
<li>Schwendicke, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deep+learning+for+cephalometric+landmark+detection%3A+systematic+review+and+meta-analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Clinical+Oral+Investigations%22%5BJournal%5D)">Deep learning for cephalometric landmark detection: systematic review and meta-analysis.</a> Clinical Oral Investigations. 25 (7), 4299-4309 (2021).</li>
<li>Yun, H. S., Jang, T. J., Lee, S. M., Lee, S. H., Seo, J. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Learning-based+local-to-global+landmark+annotation+for+automatic+3D+cephalometry%5BTitle%5D)+AND+%22Physics+in+Medicine+and+Biology%22%5BJournal%5D)">Learning-based local-to-global landmark annotation for automatic 3D cephalometry.</a> Physics in Medicine and Biology. 65 (8), 085018(2020).</li>
<li>Bookstein, F. L. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBookstein%2C+FL+%22Morphometric+Tools+for+Landmark+Data%3A+Geometry+and+Biology%22">Morphometric Tools for Landmark Data: Geometry and Biology</a>. , Cambridge University Press. (1992).</li>
<li>Almpani, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Loeys-Dietz+and+Shprintzen-Goldberg+syndromes%3A+analysis+of+TGF-%CE%B2-opathies+with+craniofacial+manifestations+using+an+innovative+multimodality+method%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Medical+Genetics%22%5BJournal%5D)">Loeys-Dietz and Shprintzen-Goldberg syndromes: analysis of TGF-β-opathies with craniofacial manifestations using an innovative multimodality method.</a> Journal of Medical Genetics. 59 (10), 938-946 (2022).</li>
<li>Liberton, D. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Craniofacial+analysis+may+indicate+co-occurrence+of+skeletal+malocclusions+and+associated+risks+in+development+of+cleft+lip+and+palate%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Developmental+Biology%22%5BJournal%5D)">Craniofacial analysis may indicate co-occurrence of skeletal malocclusions and associated risks in development of cleft lip and palate.</a> Journal of Developmental Biology. 8 (1), 2(2020).</li>
<li>Whitman, M. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((TUBB3+Arg262His+causes+a+recognizable+syndrome+including+CFEOM3%2C+facial+palsy%2C+joint+contractures%2C+and+early-onset+peripheral+neuropathy%5BTitle%5D)+AND+%22Human+Genetics%22%5BJournal%5D)">TUBB3 Arg262His causes a recognizable syndrome including CFEOM3, facial palsy, joint contractures, and early-onset peripheral neuropathy.</a> Human Genetics. 140 (12), 1709-1731 (2021).</li>
<li>Kidwai, F. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+craniofacial+analysis+and+generation+of+human+induced+pluripotent+stem+cells+for+Muenke+syndrome%3A+A+case+report%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Developmental+Biology%22%5BJournal%5D)">Quantitative craniofacial analysis and generation of human induced pluripotent stem cells for Muenke syndrome: A case report.</a> Journal of Developmental Biology. 9 (4), 39(2021).</li>
</ol>

Autorzy deklarują brak konfliktu interesów.

Medycyna i stomatologia wkroczyły już w erę obrazowania 3D. W dyscyplinach obrazowania twarzoczaszki i zębów skany CBCT są coraz częściej stosowane ze względu na niskie promieniowanie i obniżone koszty zmodernizowanych systemów w porównaniu z tradycyjnymi tomografami komputerowymi, łatwą kalibrację użycia personelu, stosunkowo szybką i łatwą akwizycję przy minimalnej współpracy pacjenta, a także możliwość generowania wielu innych obrazów diagnostycznych i analiz z jednego skanu. Dlatego ważne jest, aby klinicyści i badacze wiedzieli, jak czytać, diagnozować i analizować te obrazy 3D, a także nauczyć się badać wzrost i rozwój twarzoczaszki w 3D.
Aby pomóc klinicystom i badaczom w tej dziedzinie, przedstawiamy protokół krok po kroku i demonstrację wideo do przeprowadzania analizy cefalometrycznej 3D z wykorzystaniem skanów CBCT u ludzi. Te punkty orientacyjne zostały wcześniej zdefiniowane i zweryfikowane w poprzedniej publikacji, w której potwierdzono ich dokładność i powtarzalność4. Szczegółowe instrukcje dotyczące doprecyzowywania każdego punktu orientacyjnego pomagają również użytkownikom w prawidłowym dodawaniu adnotacji do każdego punktu orientacyjnego. Proces adnotacji punktów orientacyjnych jest dodatkowo uproszczony dzięki zastosowaniu wstępnie ustawionych widoków skanu, które odpowiadają obszarowi, w którym każdy punkt orientacyjny powinien być umieszczony. Ta funkcja oszczędza użytkownikowi znaczną ilość czasu i wysiłku. Niemniej jednak wiąże się to z krzywą uczenia się, a użytkownicy wymagają praktyki, aby uzyskać dokładne adnotacje dotyczące punktów orientacyjnych.
Zwalidowana konfiguracja punktu orientacyjnego 3D zastosowana w tym protokole zapewnia wystarczające pokrycie tkanki szkieletowej twarzy, szczęki, żuchwy i podstawy czaszki. W ten sposób prawdziwa morfologia struktur twarzoczaszki jest dokładniej odwzorowana dla oceny wymiarów, konfiguracji i orientacji kompleksu twarzoczaszki i jego struktur składowych. Punkty orientacyjne tkanek miękkich nie są uwzględniane w tym protokole, ale użytkownicy mogą dodawać wybrane punkty orientacyjne do podanej konfiguracji, zgodnie z opisem w protokole. Ponadto, ze względów praktycznych, protokół ten nie może zawierać szczegółowych instrukcji dla innych programów do analizy 3D, ale może być odpowiednio dostosowany przez każdego użytkownika.
Oprócz wartości diagnostycznej generowanych standardowych pomiarów cefalometrycznych, głównie dla klinicystów, swoboda, jaką daje wykorzystanie tej analizy do obliczania kątów i odległości liniowych między dowolnymi punktami orientacyjnymi 3D, pozwoli na ustanowienie nowych analiz cefalometrycznych, które zapewnią bardziej szczegółowe i kompletne oceny. Niemniej jednak nasz przyszły kierunek obejmuje ustanowienie nowych odpowiednich wartości normatywnych, w taki sam sposób, w jaki w przeszłości tworzono wartości normatywne 2D.
Co więcej, zastosowania GMA na bazie punktów orientacyjnych w dziedzinie klinicznej i badawczej twarzoczaszki rozwijają się w szybkim tempie. Naukowcy zajmujący się biologią ewolucyjną i rozwojową oraz antropologią korzystają z tej analizy od ponad dekady, ale ostatnio zaprezentowano również nowe zastosowania kliniczne w dziedzinie ortodoncji, ortopedii zębowo-twarzowej i chirurgii twarzoczaszki. GMA może być również stosowany jako część ilościowego fenotypowania w przypadku chorób wrodzonych z objawami twarzoczaszki, a także do wykrywania subtelnych różnic morfologicznych przypisywanych mutacjom genów 13,14,15,16. Ponadto integracja różnych podejść ilościowych poprzez powiązanie danych morfometrycznych z analizą funkcjonalną, a także danymi genetycznymi może dostarczyć nowej wiedzy na temat rozwoju twarzoczaszki zarówno w grupach zdrowych, jak i chorych.
Ze względu na ostatnie postępy w obliczeniach i wizualizacji, przeprowadzanie tego typu analiz jest obecnie możliwe na komputerach osobistych, z kilkoma dostępnymi już pakietami oprogramowania, w tym Checkpoint, Geomorph (pakiet oprogramowania statystycznego R), Amira-Aviso i SlicerMorph. Programy te mogą pomóc naukowcom z dziedzin medycyny, którzy mogą nie być zaznajomieni z wielowymiarowymi analizami statystycznymi, w przeprowadzaniu GMA z dostępnością wbudowanych funkcji automatycznych.

Analiza cefalometryczna, która bada relacje między zębami a szkieletem ludzkiej czaszki, jest klinicznym zastosowaniem cefalometrii. Oprócz antropologów, biologów rozwojowych, ekspertów sądowych i badaczy twarzoczaszki, którzy badają ewolucję człowieka i rozwój twarzoczaszki, jest on wykorzystywany przez specjalistów ds. zdrowia jamy ustnej, w tym dentystów, ortodontów oraz chirurgów jamy ustnej i szczękowo-twarzowej, jako narzędzie planowania leczenia. Najwcześniejszymi instytucjami, które stosowały analizę cefalometryczną w ortodoncji, były Hofrath w Niemczech i Broadbent w USA w 1931 roku1,2,3. Głównym celem analizy było dostarczenie teoretycznych i praktycznych zasobów do oceny proporcji twarzoczaszki u danej osoby oraz zdefiniowanie anatomicznego źródła wad zgryzu1. Pozwoliło to na śledzenie wzorca wzrostu szczęki i żuchwy, monitorowanie ich pozycji relacyjnych w przestrzeni oraz obserwowanie zmian w tkankach miękkich i przemieszczeniach zębów. W rezultacie można monitorować zmiany spowodowane leczeniem ortodontycznym, a relacje między układem kostnym a zębami można scharakteryzować w celu postawienia diagnozy w celu zaplanowania leczenia. Ocenę kompleksu zębowo-twarzowego przeprowadzono poprzez porównanie śladów cefalometrycznych pacjenta z wartościami referencyjnymi, które były reprezentatywne dla normalnej populacji w podobnym wieku, rasie i pochodzeniu etnicznym1.
Tradycyjna metoda analizy polegała na dwuwymiarowym (2D) przedstawieniu trójwymiarowych (3D) struktur4,5. Główną wadą tej techniki jest zniekształcanie i powiększanie struktur anatomicznych za pomocą konwencjonalnego obrazowania rentgenowskiego na zwykłym filmie lub w formatach cyfrowych, co może prowadzić do niedokładnych śladów i interpretacji cefalometrycznych6,7. Początkowe wprowadzenie obrazowania 3D w postaci osiowej tomografii komputerowej (CT) i spiralnej tomografii komputerowej nie obejmowało zastosowań dentystycznych ani niemedycznych ze względu na wysokie koszty i wysokie dawki promieniowania. Jednak pojawienie się tomografii komputerowej wiązki stożkowej (CBCT) złagodziło te obawy, ponieważ wydatki i dawki promieniowania były znacznie niższe niż CT1. Zmiana w tej narracji obrazowania pobudziła powszechne stosowanie CBCT w ortodoncji w celu poprawy diagnostyki i planowania leczenia. Główną przewagą obrazowania 3D nad konwencjonalną techniką obrazowania 2D jest to, że 3D pozwala badającemu oglądać struktury anatomiczne bez nakładania się i zniekształceń przestrzennych (tj. pozycji głowy danej osoby). Dzięki temu możliwe jest znacznie dokładniejsze pozycjonowanie anatomicznych punktów orientacyjnych wykorzystywanych do przeprowadzania analizy cefalometrycznej, zwłaszcza w przypadku asymetrii twarzy. Co więcej, można analizować znacznie większy obszar anatomiczny.
Jednym z najnowszych osiągnięć w dziedzinie cefalometrii jest implementacja głębokiego uczenia (DL) do automatycznego wykrywania punktów orientacyjnych8,9,10,11. Chociaż wyniki tych badań są obiecujące, poziomy dokładności w rozmieszczeniu punktów orientacyjnych nie są jeszcze zadowalające. Co więcej, większość tych badań wykorzystuje stosunkowo małe zestawy punktów orientacyjnych, które pochodzą z poprzednich analiz cefalometrycznych 2D, zapewniając niewystarczające pokrycie podstawy czaszki, która jest ważną strukturą dla badania wzrostu i rozwoju twarzoczaszki. Ten film demonstracyjny szczegółowo przedstawia metodologię przeprowadzania ręcznej, bardzo dokładnej analizy cefalometrycznej 3D z wykorzystaniem zatwierdzonego zestawu punktów orientacyjnych 3D tkanki szkieletowej obejmujących obszary twarzy, podstawy czaszki, żuchwy i zębów do wykorzystania w badaniach klinicznych i naukowych obejmujących obrazowanie CBCT4. Przykład zakończonej analizy 3D można zobaczyć w Rysunek 1.

<table><tbody><tr><td>Invivo6 Dental Software</td><td>Anatomage</td><td>N/A</td><td>Oprogramowanie do obrazowania 3D (w tym moduł analizy 3D)</td></tr></tbody></table>

trójwymiarowa demonstracja cefalometrycznej adnotacji punktów orientacyjnych na skanach ludzkiej wiązki stożkowej

Three-Dimensional Cephalometric Landmark Annotation Demonstration on Human Cone Beam Computed Tomography Scans

Analiza cefalometryczna twarzoczaszki jest narzędziem diagnostycznym używanym do oceny relacji między różnymi kośćmi i tkankami miękkimi w głowie i twarzy. Analiza cefalometryczna była tradycyjnie przeprowadzana przy użyciu zdjęć rentgenowskich 2D i zestawów punktów orientacyjnych i ograniczała się do rozmiaru, pomiarów liniowych i kątowych oraz relacji 2D. Rosnące wykorzystanie skanów tomografii komputerowej 3D wiązki stożkowej (CBCT) w stomatologii dyktuje potrzebę ewolucji do analizy cefalometrycznej 3D, która obejmuje kształt i bardziej realistyczną analizę rozwoju podłużnego we wszystkich trzech płaszczyznach. Badanie to jest demonstracją analizy cefalometrycznej 3D z wykorzystaniem zwalidowanego zestawu punktów orientacyjnych tkanki szkieletowej na skanach CBCT u ludzi. Szczegółowe instrukcje dotyczące adnotacji każdego punktu orientacyjnego na woluminie 3D są dostępne jako część protokołu krok po kroku. Wygenerowane pomiary i współrzędne 3D punktów orientacyjnych mogą być eksportowane i wykorzystywane zarówno do celów klinicznych, jak i badawczych. Wprowadzenie analizy cefalometrycznej 3D do podstawowych i klinicznych badań twarzoczaszki doprowadzi do przyszłych postępów w dziedzinie wzrostu i rozwoju twarzoczaszki.

Adnotacja zweryfikowanej konfiguracji punktów orientacyjnych 3D została szczegółowo opisana przy użyciu protokołu krok po kroku oraz demonstracji wideo. Przedstawiono konkretne instrukcje dotyczące adnotacji każdego punktu orientacyjnego w wolumenie 3D, a także doprecyzowania ich początkowych pozycji z pomocą widoków przekrojów 2D odpowiadających każdej płaszczyźnie przestrzeni. Postępując zgodnie ze szczegółową metodologią zawartą w protokole oraz instrukcjami wideo, użytkownik może nauczyć się przeprowadzania analizy cefalometrycznej z wykorzystaniem skanów CBCT człowieka.
Rysunek 1 przedstawia widok frontalny oraz widoki w trzech czwartych pełnego skanu CBCT głowy ludzkiej czaszki z naniesionymi w obecnej konfiguracji adnotacjami punktów orientacyjnych 3D. Wszystkie opisane punkty orientacyjne należą do typu 1 i typu 2. Punkty typu 1 to wyraźnie rozpoznawalne punkty, zazwyczaj obserwowane na przecięciu odrębnych struktur anatomicznych. Punkty typu 2 to punkty maksymalnej krzywizny na konturze rozpoznawalnych struktur anatomicznych12. W niniejszej analizie nie uwzględniono punktów typu 3 ani półpunktów orientacyjnych.
Po zakończeniu adnotacji punktów orientacyjnych użytkownik może wyeksportować i poddać dalszej analizie dwa rodzaje danych: pomiary cefalometryczne oraz wartości współrzędnych 3D. Dostarczane są wartości kluczowych pomiarów cefalometrycznych niezbędnych do diagnozy i oceny wad zgryzu i szkieletu. Pomiary te umożliwiają szczegółową ocenę relacji szkieletowych i zębowych we wszystkich trzech płaszczyznach przestrzeni: strzałkowej, pionowej i poprzecznej. Wartości współrzędnych 3D (x, y, z) każdego punktu orientacyjnego mogą zostać wyeksportowane i wykorzystane do obliczenia kątów i odległości liniowych. Wartości tych samych współrzędnych mogą być wykorzystane do przeprowadzenia wielowymiarowej analizy morfometrii geometrycznej (GMA). GMA to metoda badania kształtu, która pozwala uchwycić morfologicznie odmienne zmienne kształtu z wykorzystaniem kartezjańskich współrzędnych punktów orientacyjnych i/lub półpunktów orientacyjnych. Można zastosować kilka technik statystycznych do badania kształtu bez uwzględniania wielkości, położenia lub orientacji badanych struktur. Morfometria geometryczna jest obecnie najbardziej ugruntowaną teorią morfometryczną w zakresie przetwarzania danych opartych na punktach orientacyjnych.
<img alt="Analiza obrazowania czaszki 3D; widoki boczne i czołowe z oznakowanymi punktami anatomicznymi do badania." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65224/65224fig01.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rycina 1"> 
Rycina 1: Widok czołowy i trzyczwarte pełnego skanu CBCT głowy ludzkiej czaszki z uwzględnionymi w obecnej konfiguracji adnotacjami punktów orientacyjnych 3D. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65224/65224fig01large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tej ryciny.</a>
Plik uzupełniający 1: Plik konfiguracyjny zawierający punkty charakterystyczne użyte w tym protokole, który można bezpośrednio przesłać do oprogramowania w celu przeprowadzenia analizy. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65224/AnalysisCFGUser.zip" target="_blank">Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.</a>

Prezentowany tutaj jest szczegółowy protokół przeprowadzania trójwymiarowej analizy cefalometrycznej z wykorzystaniem skanów ludzkiej tomografii komputerowej wiązki stożkowej.

Trójwymiarowa demonstracja cefalometrycznej adnotacji punktów orientacyjnych na skanach ludzkiej wiązki stożkowej

Craniofacial cephalometric analysis is a diagnostic tool used for the assessment of the relationship of various bones and soft tissues in the head and ...

Celem niniejszego projektu jest opracowanie szczegółowej metodyki przeprowadzania analizy cefalometrycznej 3D z wykorzystaniem zwalidowanego zestawu 3D szkieletowych punktów orientacyjnych. Te punkty orientacyjne obejmują obszary podstawy czaszki, szczęki twarzowej i żuchwy i mogą być wykorzystywane zarówno w badaniach klinicznych, jak i naukowych. Istnieje krzywa uczenia się dla tych, którzy po raz pierwszy opisują punkty orientacyjne na woluminie 3D, i zdecydowanie zaleca się dużo praktyki, aby zdobyć więcej doświadczenia i spójności przed zastosowaniem tych punktów orientacyjnych w badaniach klinicznych i badawczych.Analiza cefalometryczna 3D oferuje dokładniejsze pomiary w porównaniu z analizą cefalometryczną 2D. Ze względu na zniekształcenie i powiększenie struktur anatomicznych w konwencjonalnych kliszach rentgenowskich i formatach cyfrowych 2D. Analiza cefalometryczna 2D może prowadzić do niedokładnych śladów i interpretacji.Co więcej, współrzędne punktów orientacyjnych 3D można eksportować i wykorzystywać do przeprowadzania geometrycznej analizy morfometrycznej w celu badania kształtu. Wykorzystanie analizy danych 3D może być częścią dogłębnego ilościowego podejścia fenotypowego w przypadku deformacji twarzoczaszki. Ponadto integracja analizy morfometrycznej z analizą funkcjonalną i informacją genetyczną dostarczy nowej wiedzy w przypadku rozwoju twarzoczaszki zarówno w kohortach zdrowych, jak i chorych.Aby rozpocząć, otwórz oprogramowanie Invivo6 i kliknij przeglądaj plik"z tego urządzenia wybierz skan do analizy i kliknij otwórz. Przejdź do modułu analizy 3D i kliknij na ikonę zapisu informacji na dyskietce. Następnie wybierz załaduj konfigurację"i wyszukaj plik konfiguracyjny.Kliknij ikonę zmiany orientacji. W oknie, które zostanie otwarte, wybierz opcję przez wybranie punktów orientacyjnych. Dzięki temu użytkownik może zorientować wszystkie skany w ten sam sposób.W przypadku tego protokołu nasion jest wybierany jako oryginalny punkt orientacyjny. Następnie wybiera się definicję trzech punktów z punktami orientacyjnymi, prawy orbital, prawy porion, lewy porion i definiuje przednio-tylną płaszczyznę środkową osi z punktami orientacyjnymi, nasion i bayesowskimi. Dostosuj jasność i kontrast, aby zredukować szumy obrazu skanowania CBCT z menu po lewej stronie ekranu.Powiększaj i pomniejszaj, przytrzymując Control i klikając lewym przyciskiem myszy jednocześnie i przesuwając po ekranie. Przesuwaj obraz w sposób cielesny, przytrzymując jednocześnie Shift i klikając lewym przyciskiem myszy oraz przesuwając się po ekranie. Włącz przycinanie z menu ustawień, aby utworzyć widoki przekrojów we wszystkich płaszczyznach przestrzeni.Aby dodać nowe punkty orientacyjne w menu ustawień, kliknij punkty orientacyjne", aby wyświetlić listę dostępnych opcji punktów orientacyjnych, a następnie wybierz wybrany punkt orientacyjny. Aby ustawić domyślny widok dla punktów orientacyjnych, wybierz zadanie śledzenia. Kliknij edytuj"wybierz punkt orientacyjny.Ustaw widok zgodnie z potrzebami i kliknij użyj bieżących ustawień widoku. Powtórz te kroki, aby zmienić domyślny widok dla dowolnego dodatkowego punktu orientacyjnego. Aby dodać adnotacje do anatomicznych punktów orientacyjnych 3D, wybierz utwórz obrys" u góry menu i kliknij start.Rozpocznij dodawanie adnotacji do punktów orientacyjnych 3D, klikając lewym przyciskiem myszy bezpośrednio wolumin 3D w miejscu, w którym punkt orientacyjny powinien zostać umieszczony na podstawie jego definicji. Dostosuj położenie punktu orientacyjnego, korzystając z widoków przekroju po prawej stronie ekranu. W przypadku, gdy nie są one widoczne, z menu wyboru układu wybierz lokalizator plasterków.Aby potwierdzić położenie punktu orientacyjnego, kliknij przycisk "stop" i wybierz żądany widok, aby zwizualizować punkt orientacyjny, a następnie przejdź do umieszczania pozostałych punktów orientacyjnych. Aby zmienić położenie punktu orientacyjnego za pomocą objętości 3D, zatrzymaj analizę, klikając stop"u dołu menu zadań śledzenia kliknij punkt orientacyjny, który chcesz przesunąć, i przeciągnij go w nowe żądane miejsce. Ponownie dodaj adnotację do punktu orientacyjnego, klikając dwukrotnie zaznaczony kwadrat obok punktu orientacyjnego, a następnie odpowiadając tak"na pytanie uzupełniające.Rozpocznij od opisania wstępnie wybranych punktów orientacyjnych. Punkt środkowy na przedniej granicy przedniej krzywizny otworu wielkiego nazywa się bayesowskim. Aby dokonać adnotacji bayesowskiej, dla przekroju osiowego zlokalizuj najgłębszy koniec krzywizny przekroju otworu wielkiego.W przypadku odcinka strzałkowego poszukaj najbardziej wysuniętego do tyłu punktu środkowej części otworu wielkiego. W przypadku przekroju koronalnego poszukaj dolnego punktu środkowego krzywizny otworu wielkiego. Najbardziej górny, tylny i zewnętrzny punkt znajdujący się na górnym brzegu każdego kanału słuchowego nazywa się porionem.Aby oznaczyć porion dla przekroju osiowego, poszukaj krawędzi brzegu zewnętrznego przewodu słuchowego. W przypadku przekroju strzałkowego poszukaj punktu przecięcia trąbki Eustachiusza z kanałem kostnym. W przypadku przekroju koronalnego poszukaj punktu środkowego na dolnej granicy górnej krzywizny.Pionowa linia przechodząca przez punkt z grubsza przecina przewód słuchowy. Punkt orientacyjny nasion znajduje się na przecięciu szwu między kością czołową a kośćmi nosowymi. W przypadku przekroju osiowego poszukaj punktu środkowego na wysokości krzywizny szwu.W przypadku odcinka strzałkowego poszukaj przedniego punktu szwu, w którym spotykają się kości czołowe i nosowe. W przypadku przekroju koronalnego poszukaj środka szwu czołowego nosa. Pionowa linia przechodząca przez nią z grubsza przecina nos na pół.Orbitale jest najbardziej przednio-dolnym punktem na dolnej krawędzi oczodołu. Aby to oznaczyć, ustaw widok z przodu lub okno kostne jako domyślne i przycinaj osiowo od dolnego do górnego, aż do osiągnięcia krzywizny dolnego marginesu orbity, aby zlokalizować najniższy najbardziej wysunięty punkt dolnej krzywizny orbity. Użyj widoków 2D, aby potwierdzić, że punkty orientacyjne na kości dostosowują sekcje strzałkowy i czołowy, aby odzwierciedlić przednie położenie oczodołu.Upewnij się, że punkt orientacyjny znajduje się z przodu aż do punktu, w którym pomieszczenie oczodołu zaczyna się zakrzywiać. Najbardziej górny i przedni punkt górnego brzegu oczodołu nazywa się nadoczodołowym. Aby dodać adnotację, ustaw widok z przodu jako domyślny w objętości 3D i stopniowo przycinaj osiowo od górnego do dolnego, aż do osiągnięcia krzywizny górnego marginesu orbity, aby zlokalizować najwyższy punkt górnej granicy orbity.Dostosuj sekcje strzałkową i czołową, aby odzwierciedlić przednie położenie punktu orientacyjnego. Upewnij się, że punkt orientacyjny znajduje się z przodu aż do punktu, w którym pomieszczenie oczodołu zaczyna się zakrzywiać. W przypadku punktu środkowego piwnicy poszukaj środka siodła turcica lub dołu przysadkowego, który jest wgłębieniem w kształcie siodła w ciele kości klinowej, gdzie znajduje się przysadka mózgowa lub hipoteza.Dostosuj punkt orientacyjny do środka sella turcica we wszystkich płaszczyznach. W przypadku sekcji strzałkowej umieść punkt orientacyjny pośrodku siodła turcica. W przypadku przekrojów osiowych i koronalnych odpowiednio dostosuj widoki.Następnie prześledź prawy profil żuchwy za pomocą serii punktów. Następnie zrób to samo dla profilu lewej żuchwy. Po prześledzeniu profilu żuchwy punkty orientacyjne kłykci, gonion i antegonon są automatycznie opisywane.Zidentyfikuj kłykieć jako najbardziej tylny i górny punkt kłykcia, a gonion jako najbardziej zewnętrzny punkt w kącie utworzonym przez połączenie ramusa i korpusu żuchwy. Następnie zidentyfikuj antegonon jako najwyższy punkt wklęsłości dolnej granicy ramusa, gdzie łączy się z ciałem żuchwy. Na rysunku przedstawiono widok z przodu i w trzech czwartych skanu CBCT całej głowy ludzkiej czaszki ze wszystkimi opisanymi punktami orientacyjnymi 3D zawartymi w obecnej konfiguracji.

three-dimensional-cephalometric-landmark-annotation-demonstration-on

Research

JoVE Journal

Medicine

Medycyna

Przeanalizowaliśmy kinematykę stawów na podstawie danych z czterowymiarowej tomografii komputerowej. Sekwencyjna metoda rejestracji 3D-3D półautomatycznie zapewnia kinematykę poruszającej się kości w stosunku do kości przedmiotowej na podstawie danych z czterowymiarowej tomografii komputerowej.

Czterowymiarowa analiza TK z wykorzystaniem sekwencyjnej rejestracji 3D-3D

To badanie przedstawia niezbędne narzędzia do wykorzystania niskodawkowych, trójwymiarowych obrazów zębów szczęki i szczęki pacjenta opartych na wiązce stożków w celu uzyskania modeli elementów skończonych. Te modele pacjenta są następnie wykorzystywane do dokładnego zlokalizowania CRES wszystkich zębów szczęki.

Metoda elementów skończonych do lokalizacji środka oporu zębów szczęki

Przepływ pracy do tworzenia trójwymiarowych (3D) wirtualnych modeli hybrydowych został zaprojektowany na podstawie zestawu danych tomografii komputerowej wiązki stożkowej i wewnątrzustnych skanów optycznych, wykorzystujących metody segmentacji obrazów radiograficznych i modelowanie powierzchni o dowolnym kształcie. Modele cyfrowe są wykorzystywane do wirtualnego planowania zabiegów chirurgicznych rekonstrukcyjnych zębodołu zębodołowego.

Przygotowanie cyfrowego modelu hybrydowego do wirtualnego planowania zabiegów chirurgicznych rekonstrukcyjnych zębodołu zębodołowego

Endodoncja prowadzona opisuje wspomagane szablonem podejście do przygotowania ubytków dostępowych. Procedura wymaga tomografii komputerowej wiązki stożkowej i skanowania powierzchni w celu wytworzenia szablonu. Wbudowana tuleja prowadzi wiertło do punktu docelowego. Pozwala to na opracowanie małoinwazyjnych ubytków dostępu endodontycznego w zębach zwapniałych.

Endodoncja sterowana: trójwymiarowe planowanie i wspomagane szablonem przygotowanie ubytków dostępu endodontycznego

Proces rejestracji skanów tomografii komputerowej wiązki stożkowej i cyfrowych obrazów stomatologicznych został przedstawiony przy użyciu wspomaganej sztuczną inteligencją (AI) identyfikacji punktów orientacyjnych i łączenia. Porównanie z rejestracją powierzchniową pokazuje, że digitalizacja i integracja oparta na sztucznej inteligencji jest niezawodna i powtarzalna.

Niezawodność integracji tomografii komputerowej wiązki stożkowej opartej na sztucznej inteligencji z cyfrowymi obrazami stomatologicznymi

Badanie zaproponowało modelowanie regresji dostosowane do wieku, wykorzystujące morfologię śródbłoni i podstawy czaszki jako potencjalne narzędzie do oceny przedoperacyjnej oraz indywidualnego planowania chirurgicznego u dzieci z syndromową kraniosynostozą (SC).

Hipoplazja śródtwarzy i morfologia podstawy czaszki w syndromowej kraniosynostozie: badanie porównawcze z wykorzystaniem modelu regresji predykcyjnej

Przedstawiamy szczegółowy protokół trójwymiarowej analizy zmian tkanek miękkich z wykorzystaniem stereofotogrametrii.

Protokół ilościowej oceny zmian objętościowych tkanek miękkich twarzy z wykorzystaniem stereofotogrametrii

Dyfuzyjna tomografia fluorescencyjna oferuje stosunkowo niskokosztowe i potencjalnie wysokoprzepustowe podejście do przedklinowego obrazowania guzów in vivo. Przedstawiono metodologię zbierania danych optycznych, kalibracji i rekonstrukcji obrazu dla bezkontaktowego systemu w dziedzinie czasu sterowanego tomografią komputerową, z wykorzystaniem fluorescencyjnego celowania w biomarker nowotworowy – receptor Epidermal Growth Factor Receptor w modelu glejaka u myszy.

Tomografia dyfuzyjna fluorescencji w dziedzinie czasu sterowana tomografią komputerową u małych zwierząt w celu lokalizacji biomarkerów nowotworowych

Przedstawiamy prostą platformę z nakładką z agarozy do hodowli trójwymiarowych wielokomórkowych sferoidów z wykorzystaniem linii komórkowych raka neuroendokrynnego. Metoda ta stanowi bardzo wygodny sposób badania wpływu leków terapeutycznych na komórki nowotworów neuroendokrynnych. Może ona również pomóc w tworzeniu ludzkich sferoidów nowotworów neuroendokrynnych do celów terapii antynowotworowej.

Linie komórkowe ludzkich guzów neuroendokrynnych jako trójwymiarowy model do badania terapii ludzkich guzów neuroendokrynnych

W celu zbadania zmian nocyceptywnych wewnątrznaskórkowych włókien nerwowych (IENF) w bolesnych neuropatiach (PN), opracowaliśmy protokoły, które mogłyby bezpośrednio badać trójwymiarowe zmiany morfologiczne obserwowane w nocyceptywnych IENFach.  Trójwymiarowa analiza IENF ma potencjał do oceny zmian morfologicznych IENF w PN.

Trójwymiarowe obrazowanie nocyceptywnych śródnaskórkowych włókien nerwowych w biopsjach ludzkiej skóry

Poznaj metodologię trójwymiarowej analizy cefalometrycznej z adnotacją punktów orientacyjnych na skanach CBCT. Ta technika zapewnia dokładniejsze pomiary niż metody 2D w badaniach klinicznych.

Trójwymiarowa demonstracja cefalometrycznej adnotacji punktów orientacyjnych na skanach ludzkiej wiązki stożkowej

Przeglądaj więcej filmów