Protokół ilościowej oceny zmian objętościowych tkanek miękkich twarzy z wykorzystaniem stereofotogrametrii
9 grudnia 2025
Przedstawiamy szczegółowy protokół trójwymiarowej analizy zmian tkanek miękkich z wykorzystaniem stereofotogrametrii.
Nasz protokół zawiera metodologię przeprowadzania półautomatycznej, wysokiej dokładności i wysokiej powtarzalności 3D oceny zmiany objętościowej z wykorzystaniem obrazowania powierzchni twarzy. Obrazowanie 3D umożliwia ilościową i kompleksową ocenę morfologii czaszki twarzowej, wzrostu, rozwoju i patologii, przekraczając ograniczenia tradycyjnych technik 2D. Aby zacząć, otwórz zdjęcie twarzy 3D w oprogramowaniu obrazującym.
Pokaż siatki osi w widoku. Kliknij Snap View, aby ustawić obraz z najbliższym widokiem frontalnym pod kątem 90 stopni. W menu po lewej stronie wybierz ikonę Powierzchni Aktywnych Spinów i obróć obraz, aż będzie równomiernie przecięty przez pionową oś y.
Teraz użyj narzędzia Paint Area Selection i przeciągnij pędzel po przedniej powierzchni obrazu, aby podkreślić twarz. Po wybraniu regionu kliknij Znajdź symetrię, aby automatycznie wyrównać obraz wzdłuż osi pionowej przez jej środek. Użyj opcji Czyść obszar, aby odznaczać region po wybraniu.
Aby skorygować obrót obrazu i ustalić orientację od przodu do tyłu do rejestracji, zacznij od wyświetlania obrazu w dwóch oknach. Użyj narzędzia Spin i funkcji Snap w jednym widoku, aby uzyskać widok boczny. W bocznym widoku użyj Roll Active Surfaces, aby ustawić obraz tak, aby głowica była pionowo wyrównana z siatką.
Następnie użyj Pan Active Surfaces, aby wycentrować obraz na głównej osi pionowej. Zapisz zarejestrowany obraz. Aby oznaczać punkty orientacyjne, użyj opcji Landmark z lewego menu.
Oznacz przyśrodkowy kantus, boczny canthus oraz glabellę w tej samej kolejności dwustronnie, weryfikując prawidłowe umiejscowienie w ujęciu frontalnym. Zapisz zdjęcie zastrzeżone. Następnie w widoku frontalnym wybierz Wybieraj wiele punktów dla zamkniętej pętli i umieść punkty wzdłuż obwodu interesującego obszaru.
Po ukończeniu pętli wybierz Dodaj do obszaru. Teraz otwórz zarówno obraz bazowy, jak i następujący obraz do rejestracji lub rejestracji. Umieść punkty orientacyjne w tej samej kolejności co wcześniej.
Wybierz Powierzchnie rejestru, a następnie przesuń obraz rejestracyjny, aby dopasował się do linii bazowej powierzchni, używając punktów orientacyjnych o odpowiednich nazwach. Przełącz się na pojedynczy viewport i sprawdź rejestrację za pomocą narzędzia Color Surface by Distance. Wybierz Kolor całość i wybierz obraz rejestracyjny z opcji tej powierzchni oraz obraz bazowy z opcji odległości do powierzchni.
Kliknij na Calculating distance, aby wygenerować kolorową mapę ciepła opartą na odległości. Powrót do dwóch okien. Wyłącz synchronizację i ukryj obraz rejestracyjny.
Użyj Wybranego Obszaru Projektu, aby podkreślić odpowiadający mu region od linii bazowej na obraz rejestracyjny. Wybierz Odwrócony kolor powierzchni z menu Preferencji. Następnie wybierz Ukryj z menu Obszar, aby ukryć wybrany obszar na podstawie obrazu bazowego.
Kliknij na obraz rejestracyjny, a następnie wybierz opcję między dwoma powierzchniami w opcjach Measure Volume. Teraz wróć do jednego widoku i ukryj obraz rejestracyjny. Wybierz opcję Objętości w menu Powierzchnia, a następnie zmierz objętość między dwoma wybranymi obszarami, korzystając z opcji Objętość zamkniętej powierzchni w menu Pomiar.
Podstawowe trójwymiarowe obrazy twarzy zostały wykonane rok po operacji i zarejestrowane na podstawie anatomicznych punktów orientacyjnych, w tym obustronnej przyśrodkowej i bocznej canthi oraz gruchi. Zdjęcia pooperacyjne wykonane tydzień po operacji zostały zarejestrowane na tej samej siatce osi, a na nie rzutowano obszar bazowy zainteresowania. Obrazy bazowe i pooperacyjne zostały nałożone na siebie, aby potwierdzić dokładność ustawienia.
Maski wolumetryczne z obu punktów czasowych zostały wygenerowane na podstawie obszaru zainteresowania i użyte do obliczenia objętości w milimetrach sześciennych. Sporządzono mapę cieplną, aby porównać różnice w objętości masek pokazującą zwiększoną objętość w niebieskim i zielonym oraz zmniejszoną w żółtym i pomarańczowym. Wcześniejsze metody oceny tkanek miękkich twarzy wymagają intensywnego szkolenia i specjalistycznej analizy obrazów, wielu metod obrazowania i oprogramowania lub rozległego określania punktów orientacyjnych.
Przedstawiamy tutaj proste podejście, które nie wymaga wiedzy specjalistycznej w dziedzinie analizy obrazów. To praktyczny przewodnik do oceny klinicznej i badań mających na celu ocenę wpływu interwencji terapeutycznych na estetykę twarzy i tkanki miękkie. Tego typu ocena ma zastosowanie w dziedzinach stomatologii, a szczególnie w prostodoncji stałej i usuwanej, ortodontycznej oraz ortognatycznej.
Oczekuje się, że ta metoda będzie wykorzystywana w przyszłości do głębszego zrozumienia odpowiedzi tkanek miękkich na różne metody leczenia. Ta wiedza umożliwi spersonalizowane podejścia terapeutyczne oraz optymalizację wyników leczenia.
Przegląd
Niniejszy artykuł przedstawia szczegółowy protokół przeprowadzania trójwymiarowej analizy zmian tkanek miękkich z wykorzystaniem stereofotogrametrii. Zastosowana metodologia zapewnia wysoką dokładność i powtarzalność w ocenie morfologii oraz patologii kraniomaksylofacialnej.
Kluczowe komponenty badania
Dziedzina nauki
- Neuronauka
- Biologia
- Obrazowanie kraniofacjalne
Wprowadzenie
- Tradycyjne techniki obrazowania 2D mają ograniczenia w ocenie zmian kraniofacjalnych.
- Obrazowanie 3D zapewnia kompleksową ocenę zmian w tkankach miękkich.
- Obrazowanie powierzchni twarzy może usprawnić oceny kliniczne oraz badania.
- Protokół ma na celu uproszczenie procesu bez konieczności posiadania rozległej wiedzy w zakresie analizy obrazu.
Cel badania
- Opracowanie półautomatycznej metody oceny zmian objętościowych.
- Poprawa dokładności ocen morfologii kraniofacjalnej.
- Ułatwienie badań nad interwencjami terapeutycznymi wpływającymi na estetykę twarzy.
Zastosowane metody
- Zdjęcia twarzy 3D są analizowane przy użyciu specjalistycznego oprogramowania do obrazowania.
- Punkty charakterystyczne są naniesione w celu dokładnej rejestracji obrazów.
- Generowane są maski wolumetryczne służące do obliczenia różnic w objętości.
- Tworzona jest mapa ciepła w celu wizualizacji zmian objętości w czasie.
Główne wyniki
- Obrazy wyjściowe i pooperacyjne zostały dokładnie dopasowane z wykorzystaniem punktów orientacyjnych anatomicznych.
- Ilościowo określono różnice w objętości, wykazując obszary zwiększenia i zmniejszenia objętości.
- Zastosowana metodologia wykazała wysoką powtarzalność i łatwość użycia.
- Podejście to znajduje zastosowanie w różnych dziedzinach, w tym w ortodoncji i chirurgii.
Wnioski
- Protokół stanowi praktyczny przewodnik do oceny zmian w tkankach miękkich.
- Umożliwia on lepsze zrozumienie wpływu leczenia na estetykę twarzy.
- Metodologia ta może prowadzić do stosowania spersonalizowanych podejść terapeutycznych w praktyce klinicznej.
Często zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Ilościowa stereofotogrametria 3D do oceny objętościowej tkanek miękkich twarzy odpowiada na potrzebę powtarzalnego, nieinwazyjnego pomiaru morfologicznych zmian wywołanych leczeniem. Niniejszy protokół umożliwia wysokodawczowską ocenę wpływu terapii na struktury kraniofacjalne, wspierając podejmowanie decyzji w oparciu o dane w badaniach i rozwoju (R&D) w dziedzinie stomatologii, ortodoncji oraz chirurgii. Zwalidowana powtarzalność oraz łatwość zastosowania czynią tę metodę skalowalnym narzędziem dla badań translacyjnych i innowacji klinicznych.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne Etapy Odkrywania i Walidacja Celu
- Umożliwia obiektywną kwantyfikację reakcji tkanek miękkich na interwencje terapeutyczne.
- Wspiera ograniczanie ryzyka mechanistycznego poprzez wyjaśnienie wpływu leczenia na morfologię kraniofacjalną.
- Ułatwia opartą na hipotezach ocenę wyników interwencji w systemach istotnych dla danej choroby.
Przesiewy i opracowanie analizy
- Zapewnia standaryzowane, powtarzalne pomiary objętościowe do badań porównawczych.
- Dostarcza ilościowe wyniki odpowiednie do wysokoprzepustowego przesiewu urządzeń lub metod leczenia.
- Umożliwia ponowne wykorzystanie platformy w wielu scenariuszach badawczych i oceny klinicznej.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Wspiera rozwój biomarkerów translacyjnych poprzez powiązanie zmian morfologicznych z efektywnością terapeutyczną.
- Zapewnia ciągłość procesu od etapu odkrycia po walidację przedkliniczną w badaniach nad tkankami miękkimi i obszarem twarzoczaszki.
- Zmniejsza ryzyko związane z wdrażaniem kandydatów na leki poprzez dostarczenie wiarygodnych, ilościowych punktów końcowych.
Integracja potoków i przepływów pracy
Niniejszy protokół wpisuje się w kontinuum od etapu odkryć do badań przedklinicznych, umożliwiając ilościową ocenę od wczesnego testowania hipotez po walidację translacyjną.
- Biologia odkrywcza: Wspiera weryfikację hipotez i wyjaśnianie szlaków poprzez kwantyfikację wyników morfologicznych.
- Screening: Oferuje powtarzalne, ilościowe odczyty do oceny wpływu interwencji.
- Analityka: Generuje dane wolumetryczne oraz mapy ciepła dla rzetelnego porównania statystycznego.
- Badania translacyjne: Łączy badania przedkliniczne i kliniczne poprzez zapewnienie standaryzowanych punktów końcowych w zakresie morfologii.
- Wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Służy jako możliwość ponownego wykorzystania w różnorodnych badaniach nad tkaniami miękkimi i kraniomaksylofacialnymi.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorczy
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność prognostyczną i zmniejsza niejednoznaczność w ocenie odpowiedzi na leczenie.
- Wartość operacyjna: Zapewnia zestandaryzowaną, skalowalną i powtarzalną analizę wolumetryczną.
- Wartość strategiczna: Wspiera podejmowanie decyzji o kontynuacji lub przerwaniu badań (go/no-go) oraz optymalizuje alokację zasobów poprzez dostarczanie rzetelnych danych ilościowych.
- Wpływ na portfolio: Umożliwia priorytetyzację i rozwój kandydatów terapeutycznych w oparciu o analizę ryzyka.
Wskazówki dotyczące implementacji
- Wymagana jest podstawowa biegłość w obsłudze oprogramowania do obrazowania 3D oraz wyznaczania punktów orientacyjnych anatomii.
- Wymagany jest dostęp do sprzętu do stereofotogrametrii oraz kompatybilnych platform analitycznych.
- Niezbędne jest uzgodnienie między zespołami w zakresie wyboru obszaru zainteresowania oraz protokołów rejestracji.
- Metoda jest możliwa do adaptacji w systemach modeli stomatologicznych, ortodontycznych i chirurgicznych przy minimalnym przeszkoleniu.
- Otrzymanie optymalnej powtarzalności zależy od jakości obrazów oraz spójności adnotacji punktów orientacyjnych.
