Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Medicine
Click here for the English version

Medicine

عرض توضيحي ثلاثي الأبعاد للمعالم الرأسية على التصوير المقطعي المحوسب للشعاع المخروطي البشري

Published: September 8, 2023 doi: 10.3791/65224
Automatic Translation
1,2, 2, 1, 1, *2,3,4, *1
1National Institute of Dental and Craniofacial Research, 2College of Dental Medicine, Roseman University of Health Sciences, 3University of Utah School of Medicine, 4George E. Wahlen VA Medical Center
* These authors contributed equally

Summary

يظهر هنا بروتوكول مفصل لإجراء تحليل قياس الرأس ثلاثي الأبعاد باستخدام التصوير المقطعي المحوسب بالحزمة المخروطية البشرية.

Abstract

تحليل قياس الرأس القحفي الوجهي هو أداة تشخيصية تستخدم لتقييم العلاقة بين مختلف العظام والأنسجة الرخوة في الرأس والوجه. تم إجراء تحليل قياس الرأس تقليديا باستخدام الصور الشعاعية ثنائية الأبعاد ومجموعات المعالم ويقتصر على الحجم والقياسات الخطية والزاوية والعلاقات ثنائية الأبعاد. إن الاستخدام المتزايد لمسح التصوير المقطعي المحوسب بالشعاع المخروطي ثلاثي الأبعاد (CBCT) في مجال طب الأسنان يملي الحاجة إلى التطور إلى تحليل قياس الرأس ثلاثي الأبعاد ، والذي يتضمن الشكل وتحليلا أكثر واقعية للتطور الطولي في جميع المستويات الثلاثة. هذه الدراسة هي عرض لتحليل قياس الرأس 3D مع استخدام مجموعة تم التحقق من صحتها من معالم الأنسجة الهيكلية في فحوصات CBCT البشرية. يتم توفير تعليمات مفصلة للتعليق التوضيحي لكل معلم على وحدة تخزين 3D كجزء من بروتوكول خطوة بخطوة. يمكن تصدير القياسات التي تم إنشاؤها وإحداثيات 3D للمعالم واستخدامها للأغراض السريرية والبحثية. إدخال تحليل قياس الرأس 3D في الدراسات القحفية الوجهية الأساسية والسريرية سيؤدي إلى التطورات المستقبلية في مجال النمو والتطور القحفي الوجهي.

Introduction

تحليل قياس الرأس ، الذي يفحص علاقات الأسنان والهيكل العظمي للجمجمة البشرية ، هو التطبيق السريري لقياس الرأس. بالإضافة إلى علماء الأنثروبولوجيا وعلماء الأحياء التنموية وخبراء الطب الشرعي والباحثين القحفيين الوجهيين الذين يدرسون التطور البشري والتطور القحفي الوجهي ، يتم استخدامه من قبل المتخصصين في صحة الفم ، بما في ذلك أطباء الأسنان وأخصائيي تقويم الأسنان وجراحي الفم والوجه والفكين ، كأداة لتخطيط العلاج. كانت أقدم المؤسسات التي استخدمت تحليل قياس الرأس في تقويم الأسنان هي Hofrath في ألمانيا و Broadbent في الولايات المتحدة الأمريكية في عام 19311،2،3. كان الهدف الأساسي من التحليل هو توفير مورد نظري وعملي لتقييم النسب القحفية الوجهية للفرد وتحديد المصدر التشريحي لسوء الإطباق1. سمح ذلك بتتبع نمط نمو الفك العلوي والفك السفلي ، ومراقبة مواقعهما العلائقية في الفضاء ، وملاحظة التغيرات في الأنسجة الرخوة وإزاحة الأسنان. نتيجة لذلك ، يمكن مراقبة التغييرات الناتجة عن علاج تقويم الأسنان ، ويمكن توصيف العلاقات بين الهيكل العظمي والأسنان لإجراء تشخيص لتخطيط العلاج. تم تقييم مجمع الوجه والأسنان من خلال مقارنة تتبع قياس الرأس للمريض بالقيم المرجعية التي كانت ممثلة للسكان الطبيعيين من نفس العمر والعرقوالعرق 1.

تتكون الطريقة التقليدية للتحليل من تصوير ثنائي الأبعاد (2D) للهياكل ثلاثية الأبعاد (3D) 4,5. تتمثل الانتكاسة الرئيسية لهذه التقنية في تشويه وتكبير الهياكل التشريحية عبر التصوير التقليدي بالأشعة السينية على فيلم عادي أو تنسيقات رقمية ، مما قد يؤدي إلى تتبع وتفسيرات غير دقيقة للسيفالومترية 6,7. لم يشمل الإدخال الأولي للتصوير ثلاثي الأبعاد 3D في شكل التصوير المقطعي المحوسب المحوري (CT) والتصوير المقطعي المحوسب الحلزوني تطبيقات طب الأسنان أو غير الطبية بسبب التكلفة العالية وجرعات الإشعاع العالية. ومع ذلك ، فإن ظهور التصوير المقطعي المحوسب بالشعاع المخروطي (CBCT) خفف من هذه المخاوف ، حيث كانت النفقات وجرعات الإشعاع أقل بكثير من CT1. حفز التحول في سرد التصوير هذا الاستخدام الواسع النطاق ل CBCT في تقويم الأسنان لتحسين التشخيص وتخطيط العلاج. الميزة الرئيسية للتصوير ثلاثي الأبعاد على تقنية الصورة 2D التقليدية هي أن 3D يسمح للفاحص بمشاهدة الهياكل التشريحية دون تراكبات وتشوهات مكانية (أي وضع رأس الفرد). لذلك ، من الممكن تحديد موضع أكثر دقة للمعالم التشريحية المستخدمة لإجراء تحليل قياس الرأس ، خاصة في حالات عدم تناسق الوجه. علاوة على ذلك ، يمكن تحليل منطقة تشريحية أكبر بكثير.

أحد أحدث التطورات في مجال قياس الرأس هو تنفيذ التعلم العميق (DL) للكشف الآلي عن المعالم8،9،10،11. على الرغم من أن نتائج هذه الدراسات واعدة ، إلا أن مستويات الدقة في وضع المعالم ليست مرضية بعد. علاوة على ذلك ، تستخدم معظم هذه الدراسات مجموعات معلمية صغيرة نسبيا مشتقة من تحليلات قياس الرأس 2D السابقة ، مما يوفر تغطية غير كافية لقاعدة الجمجمة ، وهي بنية مهمة لدراسة النمو والتطور القحفي الوجهي. يعرض هذا الفيديو التوضيحي بالتفصيل منهجية لإجراء تحليل رأسي يدوي ثلاثي الأبعاد عالي الدقة باستخدام مجموعة تم التحقق من صحتها من معالم الأنسجة الهيكلية ثلاثية الأبعاد التي تغطي مناطق الوجه وقاعدة الجمجمة والفك السفلي والأسنان لاستخدامها في الدراسات السريرية والبحثية التي تتضمن تصوير CBCT4. يمكن رؤية مثال على تحليل 3D المكتمل في الشكل 1.

Protocol

يتبع هذا البروتوكول المبادئ التوجيهية للجان أخلاقيات البحوث البشرية التابعة لمجالس المراجعة المؤسسية للمعاهد الوطنية للصحة (NIDCR IRB # 16-D-0040) وجامعة روزمان للعلوم الصحية. راجع جدول المواد للحصول على التفاصيل المتعلقة بالبرنامج المستخدم في هذا البروتوكول. يمكن اتباع نفس البروتوكول باستخدام برامج مختلفة ، بعد التعديلات بناء على إعداداتها المحددة وتفاصيلها الفنية. تم إخفاء هوية عمليات مسح CBCT المستخدمة لإنشاء الشكل المدرج في هذه الورقة ، بالإضافة إلى عرض الفيديو ، قبل استخدامها ، وتم الحصول على موافقة مستنيرة من الأشخاص ، مما يسمح باستخدام عمليات المسح الضوئي الخاصة بهم في المنشورات ذات الصلة بالبحوث. شوهد كلا الموضوعين في عيادة الأسنان التابعة للمعاهد الوطنية للصحة ، حيث تم الحصول على عمليات المسح (نظام Planmeca ProMax 3D ؛ وضع الجرعة المنخفضة ، دقة 400 ميكرومتر) وتمت الموافقة على بروتوكول معتمد من NIH IRB (NCT02639312).

1. تحميل مسح CBCT وعرضه في وحدة 3Danalysis

  1. افتح البرنامج المشار إليه وانقر على تصفح الملف. حدد الفحص المراد تحليله وانقر فوق فتح.
  2. انتقل إلى وحدة تحليل 3D.

2. تحميل ملف تكوين معلم

  1. في وحدة 3DAnalysis ، انقر فوق رمز حفظ المعلومات القرص المرن. ثم حدد تحميل تكوين واستعرض للوصول إلى ملف التكوين.
    ملاحظة: يتم تضمين ملف التكوين بما في ذلك المعالم المستخدمة من قبل المؤلفين كملف تكميلي 1.

3. تنسيق إعداد النظام

  1. انقر على أيقونة إعادة التوجيه .
  2. في النافذة التي تفتح ، حدد خيار عن طريق اختيار المعالم. يتيح ذلك للمستخدم توجيه جميع عمليات المسح بنفس الطريقة ، وهو أمر مهم إذا تمت مقارنة قيم إحداثيات 3D الخاصة بهم. الخيارات المحددة لهذا البروتوكول هي: Nكمعلم O rigin ، تعريف ثلاثي النقاط مع معالم أو R ، أو L ، Po L ، وتحديد محور A-P (المستوى السهمي المتوسط) مع المعالم N و Ba.

4. تعديلات صورة المسح الضوئي CBCT

  1. اضبط السطوع والتباين لتقليل تشويش الصورة من القائمة الموجودة على الجانب الأيسر من الشاشة.
  2. قم بالتكبير والتصغير عن طريق الضغط باستمرار على مفتاح Ctrl والنقر بزر الماوس الأيسر في نفس الوقت والانزلاق عبر الشاشة. انقل الصورة بطريقة جسدية عن طريق الضغط باستمرار على مفتاح Shift والنقر بزر الماوس الأيسر في وقت واحد والانزلاق عبر الشاشة. قم بتمكين Clipping من قائمة الإعدادات لإنشاء طرق عرض مقطعية في جميع مستويات المساحة.

5. إضافة معالم جديدة

  1. من قائمة الإعدادات ، التي تحتوي على رمز أداة ، انقر فوق المعالم للكشف عن قائمة بخيارات المعالم المتاحة ، ثم حدد المعلم الذي تختاره.
  2. لتعيين عرض افتراضي للمعالم ، حدد مهمة التتبع ، وانقر فوق إعداد ، واختر معلما ، واضبط العرض حسب الرغبة ، وانقر فوق استخدام إعدادات العرض الحالية. كرر الخطوات المذكورة أعلاه لتغيير العرض الافتراضي لأي معلم إضافي.

6. شرح المعالم التشريحية 3D

  1. من أعلى القائمة على يمين الشاشة، حدد إنشاء تتبع. في النافذة التي تفتح ، انقر فوق ابدأ في الزاوية السفلية اليسرى من النافذة. ابدأ في التعليق على المعالم ثلاثية الأبعاد بالنقر بزر الماوس الأيسر مباشرة على وحدة التخزين ثلاثية الأبعاد في الموقع الذي يجب وضع المعلم فيه بناء على تعريفه.
  2. قم بتأكيد موقع المعلم وضبطه باستخدام طرق عرض القسم على يمين الشاشة. في حالة تعذر رؤيتها، من قائمة تحديد التخطيط على اليسار، حدد محدد موقع الشريحة. لتأكيد موضع معلم، انقر فوق إيقاف وحدد طريقة العرض المطلوبة لتصور المعالم. بمجرد التأكيد ، انتقل إلى وضع المعالم المتبقية.
  3. لتغيير موضع المعلم باستخدام وحدة تخزين 3D ، أوقف التحليل بالنقر فوق إيقاف في أسفل قائمة مهام التتبع ، وانقر فوق نقطة المعلم المراد نقلها ، واسحبها إلى الموضع الجديد المطلوب.
  4. لإعادة التعليق التوضيحي على معلم، انقر نقرا مزدوجا فوق المربع المحدد بجوار المعلم ثم أجب بنعم على سؤال المتابعة.

7. تعريف وتعليمات التعليق التوضيحي المحددة لكل معلم ثلاثي الأبعاد

  1. Basion (Ba) - نقطة المنتصف على الحد الأمامي للانحناء الأمامي للثقبة العظمى
    1. بالنسبة للمقطع المحوري ، ابحث عن أعمق نهاية انحناء قسم الثقبة العظمى. بالنسبة للقسم السهمي ، ابحث عن أقصى نقطة خلفية للقسم الأوسط من الثقبة العظمى. بالنسبة للقسم الإكليلي ، ابحث عن نقطة المنتصف السفلية لانحناء الثقبة العظمى.
  2. بوريون (Po_R ، Po_L) - النقطة الأكثر تفوقا وخلفية وخارجية تقع في الهامش العلوي لكل قناة أذن (الصماخ السمعي الخارجي)
    1. بالنسبة للقسم المحوري ، ابحث عن حافة هامش الصماخ السمعي الخارجي. بالنسبة للقسم السهمي ، ابحث عن نقطة تقاطع قناة استاكيوس مع القناة العظمية. بالنسبة للقسم الإكليلي ، ابحث عن نقطة المنتصف على الحد السفلي للانحناء العلوي. الخط العمودي عبر النقطة يقسم قناة الأذن تقريبا.
  3. Nasion (N) - تقاطع الخيط بين العظم الجبهي وعظام الأنف (خياطة الأنف الجبهي)
    1. بالنسبة للقسم المحوري ، ابحث عن نقطة المنتصف / ارتفاع انحناء الخيط. بالنسبة للقسم السهمي ، ابحث عن النقطة الأمامية للخياطة حيث تلتقي العظام الأمامية والأنفية. بالنسبة للقسم الإكليلي ، ابحث عن مركز الخيط الجبهي الأنفي. الخط العمودي من خلاله يقسم الأنف تقريبا.
  4. Orbitale (Or_R ، Or_L) - النقطة الأكثر انخفاضا في الحافة المدارية السفلية
    1. اضبط المنظر الأمامي (النافذة العظمية) كافتراضي وقم بقصه محوريا من الأدنى إلى الأعلى حتى يتم الوصول إلى انحناء الهامش السفلي للمدار لتحديد النقطة السفلية للانحناء السفلي للمدار.
    2. استخدم طرق عرض 2D للتأكد من أن المعلم على العظم. اضبط المقاطع السهمية والإكليلية لتعكس الموضع الأمامي للمدار. تأكد من أن المعلم أمامي في موضعه فقط إلى النقطة التي تبدأ فيها الحافة المدارية في الانحناء.
  5. فوق الحجاج (SOr_R ، SOr_L) - النقطة الأكثر تفوقا وأمامية للحافة المدارية العليا
    1. قم بتعيين العرض الأمامي كافتراضي في حجم 3D وقم بقص محوريا تدريجيا من الأعلى إلى الأدنى حتى يتم الوصول إلى انحناء الهامش العلوي للمدار لتحديد النقطة الأكثر تفوقا في الحد العلوي للمدار.
      ملاحظة: تجنب وضع علامة على الشق فوق الحجاج بسبب تشريحه المتغير.
    2. اضبط المقاطع السهمية والإكليلية لتعكس الموضع الأمامي للمعلم. تأكد من أن المعلم أمامي في موضعه فقط إلى النقطة التي تبدأ فيها الحافة المدارية في الانحناء.
  6. سيلا نقطة المنتصف (سيلا)
    1. ابحث عن مركز سيلا تورسيكا أو الحفرة النخامية ، وهو انخفاض على شكل سرج في جسم العظم الوتدي ، حيث يتم وضع الغدة النخامية أو الغدة النخامية. اضبط المعلم على مركز سيلا تورسيكا في جميع الطائرات.
    2. بالنسبة للقسم السهمي ، ضع المعلم في وسط سيلا تورسيكا. بالنسبة للأقسام المحورية والإكليلية ، اضبط طرق العرض وفقا لذلك.
  7. سيلا الأدنى (Si) - النقطة الأكثر شأنا ومركزية على محيط سيلا تورسيكا في نفس المستوى مثل سيلا
    1. بالنسبة للقسم السهمي ، ابدأ بوضع المعلم في النقطة الأدنى من القسم السهمي من سيلا تورسيكا. بالنسبة للأقسام المحورية والإكليلية ، اضبط الموضع ليكون في منتصف القسم.
  8. Sella posterior (Sp) - النقطة الخلفية والمركزية الأكثر على محيط سيلا تورسيكا في نفس مستوى سيلا
    1. بالنسبة للقسم السهمي ، ابدأ بوضع المعلم في أقصى نقطة خلفية من القسم السهمي من سيلا تورسيكا. بالنسبة للأقسام المحورية والإكليلية ، اضبط الموضع ليكون في منتصف القسم.
  9. عملية Clinoid (Cl) - النقطة الأمامية المتفوقة على محيط عملية clinoid الأمامية في نفس المستوى مثل sella
    1. بالنسبة للقسم السهمي ، ابدأ بوضع المعلم في النقطة الأمامية الأكثر تفوقا في محيط العملية الكلينية. بالنسبة للأقسام المحورية والإكليلية ، اضبط الموضع ليكون في منتصف القسم.
  10. القوس الوجني (ZygArch_R ، ZygArch_L)
    1. ابحث عن النقطة الأكثر انخفاضا في الخطوط العريضة للقوس الوجني. تأكد من أن الجمجمة موجهة بشكل صحيح وأن الأقواس الوجنية ترى بوضوح و "عمودي" من المنظر الفرعي.
      ملاحظة: إذا كانت الجمجمة مائلة، اختراق التعليق التوضيحي الدقيق للمعلم.
    2. بالنسبة للمقطع المحوري ، ضع المعلم في أقصى نقطة جانبية وأدنى من انحناء القوس الوجني. بالنسبة للقسم السهمي ، ضع المعلم في النقطة الأدنى من القسم. بالنسبة للقسم الإكليلي ، ضع المعلم في أقصى نقطة جانبية من القسم.
  11. خياطة جبهية (FronZyg_R ، FronZyg_L) - النقطة الأمامية الجانبية على خياطة الجبهة.
    1. بالنسبة للقسم السهمي ، تأكد من أن الخيط مرئي بوضوح في القسم. ضع المعلم على النقطة الأمامية لقسم العظم الجبهي بجوار الخيط. بالنسبة للأقسام المحورية والإكليلية ، ابحث عن النقطة الأكثر تفوقا في القسم.
  12. تجويف الأنف (NasCav_R ، NasCav_L) - تقاطع الجدار الجانبي للأنف ، وحافة pyriform / أرضية الأنف ، والحد العلوي من الفك العلوي
    1. من الأفضل عرض التقاطع الثلاثي في القسم الإكليلي. ابدأ بوضع المعلم على الجانب المتوسط من التقاطع. بالنسبة للمقطع المحوري، ضع المعلم في نقطة نهاية القسم. بالنسبة للقسم السهمي ، ضع المعلم في أقصى نقطة جانبية من الخيط على حدود الفك العلوي.
  13. نقطة جوجال (J_R ، J_L)
    1. ابحث عن أعمق نقطة منتصف لعملية الفك العلوي. قم بالتعليق على المعلم بحيث يتماشى في الغالب مع الضرس الأول الفكي.
    2. بالنسبة للقسم الإكليلي ، ابدأ بضبط موضع المعلم على أعمق نهاية انحناء قسم العملية jugal. بالنسبة للمقطع المحوري ، ابحث عن النقطة الجانبية الأكثر في القسم ، عند النقطة التي تتغير فيها كثافة العظام. بالنسبة للقسم السهمي ، ابحث عن النقطة الأكثر سهما في القسم ، عند النقطة التي تتغير فيها كثافة العظام.
  14. مفصلية (Ar_R ، Ar_L) - النقطة الخلفية الأكثر على رأس اللقمة ، أقرب إلى الحفرة الحقانية
    1. بالنسبة للمقطع المحوري، ابحث عن النقطة الخلفية حول مركز الانحناء الخلفي لللقمة. بالنسبة للقسم السهمي ، ابحث عن النقطة الخلفية على الانحناء الخلفي لللقمة. بالنسبة للقسم الإكليلي ، ابحث عن المنطقة المشعة الصغيرة التي تشير إلى أن المعلم موجود على العظم.
  15. عملية الإكليل (Cor_R ، Cor_L) - النقطة الأكثر تفوقا في عملية الإكليل
    1. بالنسبة للأقسام السهمية والإكليلية ، ضع المعلم في الجزء العلوي من عملية الإكليل. بالنسبة للقسم المحوري ، ابحث عن المنطقة المشعة الصغيرة التي تشير إلى أن المعلم موجود على العظم.
  16. الحفرة الحقانية (G_Fos_R ، G_Fos_L)
    1. ابحث عن نقطة في الحفرة الحقانية حيث يكون الرأس اللقمي في أقصى تعبير مع الحفرة. هذا هو المركز التقريبي للحفرة على شكل قبة.
    2. في 3D ، اختر القسم الإكليلي للحصول على عرض يظهر كلا اللقمات بشكل جيد. اختر نقطة على الحد السفلي للحفرة في هذا المنظر بحيث يقسم الخط الرأسي عبر هذه النقطة اللقمة تقريبا ؛ لاحظ أن هذا قد لا يبدو أنه المركز الدقيق للحفرة. استهدف نقطة الحد الأقصى للتعبير (أي بالقرب من المركز أو المركز الدقيق في بعض الحالات).
    3. بالنسبة للقسم الإكليلي ، ابحث عن النقطة الأكثر تقريبية لقسم قبة الحفرة الحقانية. بالنسبة للقسم السهمي ، ابحث عن النقطة الأكثر تفوقا في قسم قبة الحفرة الحقانية. بالنسبة للمقطع المحوري، لا تقم بتطبيق أي ضبط دقيق محدد إذا تم ضبط العرضين الآخرين.
  17. ملف تعريف الفك السفلي (اليمين واليسار): condylion (Co_R ، Co_L) ، gonion (Go_R ، Go_L) ، antegonion (Ag_R ، Ag_L)
    ملاحظة: يتم تعليق المعالم تلقائيا بعد تتبع ملف تعريف الفك السفلي.
    1. حدد اللقمة باعتبارها النقطة الخلفية والأكثر تفوقا في اللقمة. حدد gonion باعتباره النقطة الخارجية الأكثر على الزاوية التي يشكلها تقاطع الراموس وجسم الفك السفلي. حدد أنتيجوبونيون على أنه أعلى نقطة في تقعر الحد السفلي للراموس حيث ينضم إلى جسم الفك السفلي.
    2. تتبع ملف تعريف الفك السفلي بسلسلة من النقاط (انقر نقرا مزدوجا أو انقر بزر الماوس الأيمن لإنهاء التتبع). ابدأ من الشق الفك السفلي وقم بتضمين ملامح اللقمة والراموس. اتبع المنحنى بالزاوية لتضمين gonion باستخدام نقاط متعددة كل بضعة ملليمترات. تأكد من اختيار النقاط على الهامش السفلي أو الجانبي لحدود الفك السفلي.
  18. بروسثيون (العلاقات العامة)
    1. ابحث عن النقطة الأمامية للعملية السنخية الفكية في خط الوسط. اختر قسما سهميا يقسم القواطع المركزية الفكية. في العرض الجانبي، حدد Prosthion وقم بتأكيد طرق عرض 2D.
    2. بالنسبة للمقطع المحوري، حدد منتصف أقسام جذر القواطع المركزية الفكية على العظم السنخي الشفوي. بالنسبة للقسم السهمي ، ابحث عن النقطة الأمامية للعملية السنخية الفكية. بالنسبة للقسم الإكليلي ، ابحث عن خط الوسط بين القواطع المركزية الفكية.
  19. A-point - أعمق نقطة خط الوسط على الفك العلوي للانحناء بين العمود الفقري الأنفي الأمامي ونقطة الأطراف الاصطناعية
    1. في 3D ، اختر قسما سهميا يقسم القواطع المركزية الفكية. سيكون لهذه الطائرة الأطراف الاصطناعية (ملحوظ بالفعل). في العرض الجانبي ، حدد A-Point وقم بتأكيد طرق عرض 2D.
    2. بالنسبة للقسم المحوري ، حدد طرف القسم. بالنسبة للقسم السهمي ، حدد أعمق نقطة في انحناء الفك العلوي بين العمود الفقري الأنفي الأمامي والعملية السنخية. بالنسبة للقسم الإكليلي ، تأكد من أن النقطة في خط الوسط.
  20. الأنف الأماميالعمود الفقري (ANS)
    1. ابحث عن النقطة الأمامية للعمود الفقري الأنفي. اختر قسما سهميا يقسم القواطع المركزية الفكية. سيكون لهذه الطائرة الأطراف الاصطناعية والنقطة A (تم وضع علامة عليها بالفعل). في العرض الجانبي، حدد ANS وقم بتأكيد طرق عرض 2D.
    2. بالنسبة للقسم المحوري ، ابحث عن طرف القسم. بالنسبة للقسم السهمي ، ابحث عن النقطة الأمامية للعمود الفقري الأنفي. بالنسبة للقسم الإكليلي ، ابحث عن منتصف قسم العظام الصغيرة.
  21. العمود الفقري الأنفي الخلفي (PNS) - نقطة المنتصف لقاعدة العظام الحنكية عند الهامش الخلفي للحنك الصلب
    1. في 3D ، اختر قسما سهميا يقسم القواطع المركزية الفكية. ستحتوي هذه الطائرة على prostheon و A-point و ANS تم تمييزها بالفعل. في العرض الجانبي ، حدد PNS وقم بتأكيد طرق العرض 2D.
    2. بالنسبة للقسم المحوري ، ابحث عن النقطة الأكثر سفلية في خط الوسط للقاعدة الحنكية. بالنسبة للقسم السهمي ، ابحث عن النقطة الخلفية للجزء الأوسط من العظم الحنكي. بالنسبة للقسم الإكليلي ، ابحث عن نقطة منتصف قسم الجزء الأوسط من العظم الحنكي.
  22. Infradentale (معرف)
    1. تحديد نقطة الانتقال من تاج / سن القاطعة الإنسية الأبرز في الفك السفلي إلى الإسقاط السنخي.
    2. في 3D ، اختر قسما سهميا يقسم القاطعة المركزية للفك السفلي. في العرض الجانبي، حدد معرف وقم بتأكيد طرق عرض 2D. في حالة وجود ثلاثة قواطع ، تأكد من أن الطائرة تقسم السن الأوسط.
    3. بالنسبة للقسم المحوري ، تأكد من أن نقطة التعليق التوضيحي التاريخية هي النقطة الأمامية على العظم السنخي للقاطعة المحددة. بالنسبة للقسم السهمي ، حدد النقطة الأمامية للعملية السنخية للفك السفلي. بالنسبة للقسم الإكليلي ، تأكد من أن خط الوسط يقسم القاطعة المحددة.
  23. النقطة B (B) - أعمق نقطة خط وسط على الفك السفلي بين infradentale و pogonion
    1. في 3D ، اختر قسما سهميا يقسم القواطع المركزية للفك السفلي. في العرض الجانبي، حدد B-Point وقم بتأكيد طرق عرض 2D.
    2. بالنسبة للقسم المحوري ، انظر بين القواطع المركزية للفك السفلي ، أو في منتصف قسم القاطعة الوسطى إذا كانت القاطعة مفقودة. بالنسبة للقسم السهمي ، حدد نقطة أعمق تقعر أمامي على ارتفاق الفك السفلي. بالنسبة للقسم الإكليلي ، انظر بين القواطع المركزية للفك السفلي أو خط الشبكة الرأسي الذي يتقاطع مع القاطعة الوسطى.
  24. بوج (بوج)
    1. تحديد النقطة الأمامية على الارتفاق من الفك السفلي.
    2. في 3D ، اختر قسما سهميا يقسم القواطع المركزية للفك السفلي. في العرض الجانبي ، حدد Pogonion وقم بتأكيد طرق عرض 2D.
    3. بالنسبة للمقطع المحوري ، حدد خط الشبكة الرأسي الذي يتقاطع مع قسم الفك السفلي. بالنسبة للقسم السهمي ، ابحث عن النقطة الأمامية للارتفاق . بالنسبة للقسم الإكليلي ، ابحث عن المنطقة العظمية الصغيرة التي تشير إلى وضع المعلم على سطح العظم.
  25. غناثيون تشريحي (Gn) - أدنى نقطة على الهامش الأمامي للفك السفلي في المستوى السهمي الأوسط
    1. في 3D ، اختر قسما سهميا يقسم القواطع المركزية للفك السفلي. في العرض الجانبي، حدد Gn وقم بتأكيد طرق عرض 2D.
    2. بالنسبة للأقسام المحورية والإكليلية ، ابحث عن خط الشبكة الرأسي الذي يتقاطع مع قسم الفك السفلي. بالنسبة للقسم السهمي ، حدد أدنى نقطة على الهامش الأمامي للفك السفلي.
  26. مينتون (أنا) - أدنى نقطة في ارتفاق الفك السفلي.
    1. في 3D ، اختر قسما سهميا يقسم القواطع المركزية للفك السفلي. في طريقة العرض الجانبية، حدد Me وقم بتأكيد طرق عرض 2D.
    2. بالنسبة للقسم المحوري ، حدد المنطقة العظمية الصغيرة التي تشير إلى وضع المعلم على سطح العظم. بالنسبة للقسم السهمي ، حدد أدنى نقطة في قسم الارتفاق . بالنسبة للقسم الإكليلي ، ابحث عن أدنى نقطة منتصف لقسم الارتفاق .
  27. ملف تعريف القاطعة العلوية / السفلية اليمنى / اليسرى
    ملاحظة: ثلاث نقاط مطلوبة: جذر القاطعة العلوية / السفلية. محوري: نقطة منتصف قسم القمة ؛ القوس ، الإكليلي: طرف القمة.
    1. في تاج القاطعة العلوية / السفلية: في المقاطع المحورية والإكليلية ، ابحث عن نقطة منتصف الحافة القاطعة ؛ وفي القسم السهمي ، حدد طرف الحافة القاطعة.
    2. في النقطة الشفوية للقاطعة العلوية / السفلية: في القسم المحوري ، حدد نقطة منتصف قسم السن ؛ في القسم السهمي ، ابحث عن أبرز نقطة في السطح الشفوي ؛ وفي القسم الإكليلي ، تأكد من أن النقطة في الخط العمودي الذي يقسم السن.
  28. الملف الشخصي المولي العلوي / السفلي الأيمن / الأيسر
    ملاحظة: النقاط الثلاث التالية مطلوبة.
    1. جذر الضرس العلوي / السفلي: في القسم المحوري ، ابحث عن نقطة المنتصف لقسم قمة الجذر المتوسط ؛ وفي القسمين السهمي والإكليلي ، حدد طرف قمة الجذر المتوسط.
    2. الأعتاب الأمامية للضرس العلوي / السفلي: في القسم المحوري ، حدد الأعتاب الشدقية المتوسطة للضرس الأول الفكي العلوي / الفك السفلي. في القسمين السهمي والإكليلي ، ابحث عن أعتاب الشدق المتوسطة للضرس الأول الفكي العلوي / الفك السفلي.
    3. الأعتاب الخلفية للضرس العلوي: في القسم المحوري ، ابحث عن الأعتاب الشدقية البعيدة للضرس الأول الفكي العلوي / الفك السفلي. في القسمين السهمي والإكليلي ، حدد الأعتاب الشدقية البعيدة للضرس الأول الفكي العلوي / الفك السفلي.
  29. لوحة Cribriform (Cr) - النقطة الوسطى المتفوقة على crista galli
    1. في القسم السهمي ، اختر النقطة الأكثر شأنا في crista galli. في القسم المحوري ، ابحث عن النقطة الأكثر شأنا في القسم الصغير من crista galli. في القسم التاجي ، اختر النقطة الأكثر تفوقا في crista galli.
  30. الثقبة البيضاوية (ForOval_R ، ForOval_L) - النقطة الأكثر أمامية وسطية ومتفوقة في الثقبة البيضاوية
    1. في القسم المحوري ، تأكد من أن هذه النقطة تقع تقريبا على مستوى يقسم الثقبة في الاتجاه الأمامي الإنسي. في الأقسام السهمية والإكليلية ، انظر إلى الجزء السفلي من مدخل القناة.
  31. Opisthion (Opi) - نقطة المنتصف على الهامش الخلفي للانحناء الخلفي للثقبة العظمى في القسم المحوري
    1. في القسم السهمي ، ابحث عن النقطة الأكثر سهما في القسم السهمي من الثقبة العظمى. في القسمين المحوري والإكليلي ، ضع المعلم في خط الوسط.
  32. الحفرة القحفية الأمامية (AntCF_R ، AntCF_L) - النقطة الأكثر تفوقا الأمامية على الحدود التي تفصل بين الحفرة القحفية الأمامية والوسطى
    1. في 3D ، استخدم القسم المحوري ، وانتقل من الأمامي إلى الخلفي حتى يتم الوصول إلى انحناء الحفرة. في حالة وجود أكثر من حد واحد، اختر الحد الأمامي.
    2. في القسم المحوري ، حدد النقطة الأمامية لقسم الحفرة القحفية الأمامية. في القسم السهمي ، ابحث عن النقطة الأكثر تفوقا في حدود الحفرة القحفية الأمامية. في القسم الإكليلي ، حدد النقطة الأكثر سندا في قسم الحفرة القحفية الأمامية.
  33. الصماخ الصوتي الداخلي (AcM_R ، AcM_L) - النقطة الجانبية الخلفية على الصماخ الصوتي الداخلي على الجزء الصخري من العظم الصدغي
    1. في القسم المحوري ، ابحث عن النقطة التي تعكس بداية القناة حيث ينتهي الانحناء. في القسم السهمي ، ابحث عن النقطة الخلفية على الانحناء. في القسم الإكليلي ، حدد أعمق نقطة في الانحناء.
  34. قناة تحت اللسان (Hypog_R ، Hypog_L)
    ملاحظة: هذه هي النقطة الأكثر أمامية وسطية للقناة. في حالة وجود قناتين ، اختر الجزء الخلفي من القناتين وحدد النقطة على الحد الأمامي للقناة الخلفية.
    1. في القسم المحوري ، حدد النقطة التي تعكس بداية القناة حيث ينتهي الانحناء. في القسم السهمي ، ابحث عن أعمق نهاية للانحناء. في القسم الإكليلي ، تأكد من أن النقطة تقع تقريبا على المحور الذي يقسم القناة في الاتجاه الأمامي الإنسي.

8. حفظ مسح CBCT مع المعالم المشروحة

  1. من القائمة ملف ، حدد حفظ أو حفظ باسم للحفظ كملف منفصل ثم اختر نوع الملف المفضل.

9. تصدير القياسات و / أو إحداثيات 3D معلم

  1. انقر فوق رمز حفظ المعلومات / القرص المرن من شريط الأدوات ثم حدد إما قياسات التصدير أو تصدير المعالم. تصدير النتائج بتنسيق ملف .csv.

Representative Results

يتم وصف التعليق التوضيحي لتكوين معلم 3D تم التحقق من صحته بالتفصيل باستخدام بروتوكول خطوة بخطوة وعرض فيديو. يتم توفير تعليمات محددة للتعليق التوضيحي لكل معلم على مجلد 3D ، بالإضافة إلى تحسين مواقعها الأولية بمساعدة طرق عرض قسم 2D التي تتوافق مع كل مستوى من الفضاء. باتباع المنهجية التفصيلية الواردة في البروتوكول بالاقتران مع تعليمات الفيديو ، يمكن للمستخدم تعلم كيفية إجراء تحليل قياس الرأس باستخدام فحوصات CBCT البشرية.

يمثل الشكل 1 مناظر أمامية وثلاثة أرباع لمسح CBCT كامل الرأس لجمجمة بشرية مع معالم 3D المشروحة المدرجة في التكوين الحالي. جميع المعالم الموصوفة هي النوع 1 والنوع 2. تمثل معالم النوع 1 نقاطا يمكن التعرف عليها بوضوح والتي يتم ملاحظتها عادة عند تقاطع الهياكل التشريحية المتميزة. تمثل معالم النوع 2 نقاط الانحناء الأقصى على محيط الهياكل التشريحية التي يمكن التعرف عليها12. لم يتم تضمين أي نوع 3 أو شبه معالم في هذا التحليل.

بعد الانتهاء من التعليق التوضيحي للمعالم ، هناك نوعان من البيانات التي يمكن تصديرها وتحليلها من قبل المستخدم: قياس رأسي وقيم إحداثيات 3D. يتم توفير قيم قياسات الرأس الرئيسية المطلوبة لتشخيص وتقييم سوء إطباق الهيكل الهيكلي. توفر هذه القياسات تقييما مفصلا للعلاقات الهيكلية والأسنان في جميع مستويات الفضاء الثلاثة: السهمية والعمودية والمستعرضة. يمكن تصدير قيم إحداثيات 3D (x ، y ، z) لكل معلم واستخدامها لحساب الزوايا والمسافات الخطية. يمكن استخدام قيم نفس الإحداثيات لإجراء التحليل المورفومتري الهندسي متعدد المتغيرات (GMA). GMA هي طريقة لدراسة الشكل يمكنها التقاط متغيرات الشكل المختلفة شكليا باستخدام معلم ديكارتي و / أو إحداثيات شبه معلم. يمكن استخدام العديد من التقنيات الإحصائية لفحص الشكل ، دون مراعاة حجم أو موقع أو اتجاه الهياكل التي تم فحصها. تعد القياسات الشكلية الهندسية حاليا أكثر مجموعات النظرية المورفومترية رسوخا للتعامل مع البيانات المستندة إلى المعالم.

Figure 1
الشكل 1: مناظر أمامية وثلاثة أرباع لمسح CBCT كامل الرأس لجمجمة بشرية مع معالم 3D المشروحة المدرجة في التكوين الحالي. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

الملف التكميلي 1: ملف التكوين بما في ذلك المعالم المستخدمة في هذا البروتوكول والتي يمكن تحميلها مباشرة إلى البرنامج للتحليل. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الملف.

Discussion

لقد دخل الطب وطب الأسنان بالفعل عصر التصوير 3D. في تخصصات التصوير القحفي الوجهي وتصوير الأسنان ، يتم استخدام فحوصات CBCT بشكل متزايد ، بسبب انخفاض الإشعاع وانخفاض تكلفة الأنظمة المحدثة مقارنة بأجهزة التصوير المقطعي المحوسب التقليدية ، ومعايرة استخدام الموظفين بسهولة ، والحصول السريع والسهل نسبيا مع الحد الأدنى من تعاون المريض ، فضلا عن القدرة على توليد صور وتحليلات تشخيصية أخرى متعددة من مسح واحد. لذلك ، من الضروري للأطباء والباحثين معرفة كيفية قراءة وتشخيص وتحليل هذه الصور ثلاثية الأبعاد ، وكذلك تعلم كيفية دراسة النمو والتطور القحفي الوجهي في 3D.

لمساعدة الأطباء والباحثين في هذا المجال ، نقدم بروتوكولا خطوة بخطوة وعرضا توضيحيا بالفيديو لإجراء تحليل قياس الرأس 3D باستخدام فحوصات CBCT البشرية. تم تحديد هذه المعالم مسبقا والتحقق من صحتها في منشور سابق ، حيث تم تأكيد دقتها وتكرارها4. تساعد تعليمات التحسين التفصيلية لكل معلم المستخدمين أيضا في التعليق التوضيحي الصحيح لكل معلم. يتم تبسيط عملية التعليقات التوضيحية للمعالم بشكل أكبر باستخدام طرق العرض المحددة مسبقا للفحص والتي تتوافق مع المنطقة التي يجب وضع كل معلم فيها. توفر هذه الوظيفة وقتا وجهدا كبيرين للمستخدم. ومع ذلك ، هناك منحنى تعليمي متضمن ، والممارسة مطلوبة من قبل المستخدمين لتحقيق تعليق توضيحي دقيق للمعلم.

يوفر التكوين التاريخي 3D الذي تم التحقق من صحته المستخدم في هذا البروتوكول تغطية كافية للأنسجة الهيكلية للوجه والفك العلوي والفك السفلي وقاعدة الجمجمة. وبهذه الطريقة ، يتم تمثيل التشكل الحقيقي للهياكل القحفية الوجهية بشكل أكثر دقة لتقييم أبعاد وتكوين واتجاه المجمع القحفي الوجهي وهياكله المكونة. لا يتم تضمين معالم الأنسجة الرخوة في هذا البروتوكول ، ولكن يمكن للمستخدمين إضافة معالم من اختيارهم إلى التكوين المقدم ، كما هو موضح في البروتوكول. بالإضافة إلى ذلك ، لأسباب عملية ، لا يمكن أن يتضمن هذا البروتوكول تعليمات محددة لبرامج تحليل 3D الأخرى ، ولكن يمكن تكييفها وفقا لذلك من قبل كل مستخدم.

بصرف النظر عن القيمة التشخيصية لقياسات قياس الرأس القياسية التي تم إنشاؤها ، خاصة للأطباء ، فإن الحرية المقدمة مع استخدام هذا التحليل لحساب الزوايا والمسافات الخطية بين أي معالم 3D ستسمح بإنشاء تحليلات جديدة لقياس الرأس من شأنها أن توفر تقييمات أكثر تفصيلا واكتمالا. ومع ذلك ، فإن اتجاهنا المستقبلي يتضمن إنشاء قيم معيارية جديدة ذات صلة ، بنفس الطريقة التي تم بها إنشاء القيم المعيارية 2D في الماضي.

علاوة على ذلك ، فإن تطبيقات GMA القائمة على المعالم البارزة في المجال السريري والبحثي القحفي الوجهي تتطور بوتيرة سريعة. يستخدم الباحثون في علم الأحياء التطوري والتنموي والأنثروبولوجيا هذا التحليل لأكثر من عقد من الزمان ، ولكن تم تقديم تطبيقات سريرية جديدة مؤخرا في مجالات تقويم الأسنان وجراحة عظام الوجه والأسنان وجراحة الوجه والقحف. يمكن أيضا استخدام GMA كجزء من التنميط الظاهري الكمي في حالة الأمراض الخلقية ذات المظاهر القحفية الوجهية ، وكذلك للكشف عن الاختلافات المورفولوجية الدقيقة المنسوبة إلى طفرات الجينات13،14،15،16. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يوفر تكامل الأساليب الكمية المختلفة من خلال ربط البيانات المورفومترية بالتحليل الوظيفي وكذلك البيانات الجينية معرفة جديدة فيما يتعلق بالتطور القحفي الوجهي في المجموعات الصحية وكذلك المرضية.

نظرا للتطورات الحديثة في الحساب والتصور ، أصبح إجراء هذا النوع من التحليل ممكنا الآن على أجهزة الكمبيوتر الشخصية ، مع توفر العديد من حزم البرامج بالفعل ، بما في ذلك Checkpoint و Geomorph (حزمة من البرامج الإحصائية R) و Amira-Avizo و SlicerMorph. يمكن أن تساعد هذه البرامج الباحثين في المجالات الطبية التي قد لا تكون على دراية بالتحليلات الإحصائية متعددة المتغيرات لإجراء GMA مع توفر الوظائف الآلية المدمجة.

Disclosures

يعلن أصحاب البلاغ عدم وجود تضارب في المصالح.

Acknowledgments

تم دعم هذا البحث من قبل برنامج الأبحاث الداخلية التابع للمعهد الوطني لأبحاث الأسنان والقحف الوجهي (NIDCR) التابع للمعاهد الوطنية للصحة (NIH) ، وبرنامج التعليم المتقدم في تقويم الأسنان وجراحة عظام الوجه والأسنان في كلية طب الأسنان بجامعة روزمان.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Invivo6 Dental Software Anatomage N/A 3D Imaging Software (including 3D analysis module)

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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

Tags

الطب، العدد 199،
عرض توضيحي ثلاثي الأبعاد للمعالم الرأسية على التصوير المقطعي المحوسب للشعاع المخروطي البشري
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Almpani, K., Adjei, A., Liberton, D. … More

Almpani, K., Adjei, A., Liberton, D. K., Verma, P., Hung, M., Lee, J. S. Three-Dimensional Cephalometric Landmark Annotation Demonstration on Human Cone Beam Computed Tomography Scans. J. Vis. Exp. (199), e65224, doi:10.3791/65224 (2023).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter