Waiting
Login processing...

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

Medicine

הדגמת ביאור ציון דרך צפלומטרית תלת מימדית על סריקות טומוגרפיה ממוחשבת של קרן חרוט אנושית

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

מוצג כאן פרוטוקול מפורט לביצוע ניתוח צפלומטרי תלת מימדי עם שימוש בסריקות טומוגרפיה ממוחשבת של קרן חרוט אנושית.

Abstract

ניתוח צפלומטרי Craniofacial הוא כלי אבחון המשמש להערכת היחסים של עצמות שונות ורקמות רכות בראש ובפנים. ניתוח צפלומטרי נערך באופן מסורתי תוך שימוש ברדיוגרפים דו-ממדיים וקבוצות ציון דרך והוגבל לגודל, מדידות ליניאריות וזוויתיות ויחסים דו-ממדיים. השימוש הגובר בסריקות טומוגרפיה ממוחשבת תלת-ממדית של קרן חרוט (CBCT) בתחום רפואת השיניים מכתיב את הצורך באבולוציה לאנליזה צפלומטרית תלת-ממדית, המשלבת צורה וניתוח מציאותי יותר של התפתחות אורכית בכל שלושת המישורים. מחקר זה הוא הדגמה של ניתוח צפלומטרי תלת ממדי עם שימוש בקבוצה מתוקפת של ציוני דרך של רקמת השלד על סריקות CBCT אנושיות. הוראות מפורטות לביאור של כל ציון דרך בכרך תלת-ממדי מסופקות כחלק מפרוטוקול שלב אחר שלב. ניתן לייצא את המדידות שנוצרו ואת הקואורדינטות התלת-ממדיות של ציוני הדרך ולהשתמש בהן למטרות קליניות ומחקריות. הכנסת אנליזה צפלומטרית תלת ממדית במחקרים קרניופלציאליים בסיסיים וקליניים תוביל להתקדמות עתידית בתחום הצמיחה וההתפתחות של הגולגולת.

Introduction

אנליזה צפלומטרית, הבוחנת את יחסי השיניים והשלד של גולגולת האדם, היא היישום הקליני של צפלומטריה. בנוסף לאנתרופולוגים, ביולוגים התפתחותיים, מומחים לזיהוי פלילי וחוקרי קרניופציאליות החוקרים את האבולוציה האנושית ואת התפתחות הגולגולת, הוא משמש אנשי מקצוע בתחום בריאות הפה, כולל רופאי שיניים, אורתודונטים ומנתחי פה ולסת, ככלי לתכנון טיפול. המוסדות הראשונים שהשתמשו באנליזה צפלומטרית באורתודונטיה היו Hofrath בגרמניה וברודבנט בארצות הברית בשנת 1931 1,2,3. המטרה העיקרית של הניתוח הייתה לספק משאב תיאורטי ומעשי להערכת הפרופורציות הגולגולתיות של הפרט ולהגדיר את המקור האנטומי של חסימה1. זה איפשר לעקוב אחר דפוס הצמיחה של המקסילה והלסת התחתונה, לעקוב אחר מיקומם היחסי בחלל, ולצפות בשינויים ברקמות רכות ובתזוזת שיניים. כתוצאה מכך, ניתן היה לעקוב אחר השינויים שנגרמו על ידי הטיפול האורתודונטי, וניתן היה לאפיין יחסי שלד ושיניים לצורך אבחון לצורך תכנון הטיפול. הערכת הקומפלקס הדנטופציאלי נעשתה על ידי השוואת המעקב הצפלומטרי של המטופל עם ערכי ייחוס המייצגים אוכלוסייה נורמלית בגיל, גזע ומוצא אתני דומים1.

שיטת הניתוח המסורתית כללה תיאור דו-ממדי (דו-ממדי) של מבנים תלת-ממדיים (תלת-ממדיים) 4,5. מכשול עיקרי של טכניקה זו הוא עיוות והגדלה של מבנים אנטומיים באמצעות הדמיית רנטגן קונבנציונלית על סרט רגיל או פורמטים דיגיטליים, אשר יכול להוביל למעקב ופרשנויות צפלומטריות לא מדויקות 6,7. ההקדמה הראשונית של הדמיה תלת ממדית בצורה של טומוגרפיה ממוחשבת צירית (CT) ו- CT ספירלי לא כללה יישומים דנטליים או לא רפואיים עקב עלות גבוהה ומינוני קרינה גבוהים. עם זאת, הופעתן של סריקות טומוגרפיה ממוחשבת של קרן חרוט (CBCT) מיתנה חששות אלה, שכן ההוצאות ומנות הקרינה היו נמוכות משמעותית מ- CT1. השינוי בנרטיב הדימות הזה עורר את השימוש הנרחב ב- CBCT באורתודונטיה לשיפור באבחון ובתכנון הטיפול. היתרון העיקרי של הדמיה תלת-ממדית על פני טכניקת התמונה הדו-ממדית הקונבנציונלית הוא שהתלת-ממד מאפשר לבוחן לראות מבנים אנטומיים ללא סופראימפוזיציות ועיוותים מרחביים (כלומר, מיקום הראש של הפרט). לכן, מיקום מדויק הרבה יותר של ציוני דרך אנטומיים המשמשים להולכה של ניתוח cephalometric אפשרי, במיוחד במקרים של אסימטריה הפנים. יתר על כן, שטח אנטומי הרבה יותר גדול ניתן לנתח.

אחד החידושים האחרונים בתחום הצפלומטריה הוא יישום למידה עמוקה (DL) לזיהוי ציוני דרך אוטומטיים 8,9,10,11. למרות שתוצאות מחקרים אלה מבטיחות, רמות הדיוק במיקום ציוני הדרך עדיין אינן משביעות רצון. יתר על כן, רוב המחקרים הללו משתמשים בקבוצות ציון דרך קטנות יחסית הנגזרות מניתוחים צפלומטריים דו-ממדיים קודמים, ומספקים כיסוי לא מספיק של בסיס הגולגולת, שהוא מבנה חשוב לחקר צמיחה והתפתחות גולגולתית. סרטון הדגמה זה מציג בפירוט מתודולוגיה לביצוע ניתוח צפלומטרי תלת-ממדי ידני ומדויק עם שימוש במערך מאומת של ציוני דרך תלת-ממדיים של רקמת השלד המכסים את אזורי הפנים, בסיס הגולגולת, הלסת התחתונה והשיניים לשימוש במחקרים קליניים ומחקריים הכוללים הדמיית CBCT4. דוגמה לניתוח תלת-ממדי שהושלם ניתן לראות באיור 1.

Protocol

פרוטוקול זה עוקב אחר ההנחיות של ועדות האתיקה של המחקר האנושי של מועצות הסקירה המוסדיות של המכונים הלאומיים לבריאות (NIDCR IRB #16-D-0040) ואוניברסיטת רוזמן למדעי הבריאות. עיין בטבלת החומרים לקבלת פרטים הקשורים לתוכנה המשמשת בפרוטוקול זה. ניתן לעקוב אחר אותו פרוטוקול עם שימוש בתוכנות שונות, לאחר התאמות המבוססות על ההגדרות הספציפיות והפרטים הטכניים שלהן. סריקות CBCT ששימשו ליצירת הדמות הכלולה במאמר זה, כמו גם הדגמת הווידיאו, הפכו לאנונימיות לפני השימוש בהן, והסכמה מדעת התקבלה מהנבדקים, המאפשרת שימוש בסריקות שלהם בפרסומים הקשורים למחקר. שני הנבדקים נראו במרפאת השיניים של NIH, שם נרכשו הסריקות (מערכת Planmeca ProMax 3D; מצב מינון נמוך, רזולוציה של 400 מיקרומטר) וקיבלו הסכמה לפרוטוקול IRB שאושר על ידי NIH (NCT02639312).

1. העלאת סריקת CBCT ותצוגה במודול 3DAnalysis

  1. פתח את התוכנה המופנה ולחץ על קובץ עיון. בחר את הסריקה שברצונך לנתח ולחץ על פתח.
  2. עבור אל מודול 3DAnalysis.

2. העלאת קובץ תצורה ציון דרך

  1. במודול 3DAnalysis, לחץ על סמל התקליטון שמור מידע . לאחר מכן, בחר טען תצורה ואתר את קובץ התצורה.
    הערה: קובץ התצורה, כולל ציוני הדרך המשמשים את המחברים, כלול כקובץ משלים 1.

3. תיאום הגדרת המערכת

  1. לחץ על סמל Reorientation .
  2. בחלון שנפתח, בחר באפשרות על ידי בחירת ציוני דרך. זה מאפשר למשתמש לכוון את כל הסריקות באותו אופן, וזה חשוב אם יש להשוות את ערכי הקואורדינטות התלת-ממדיות שלהם. האפשרויות שנבחרו עבור פרוטוקול זה הן: Nכציון דרך O rigin, הגדרה תלת נקודתית עם ציוני דרך Or R, Or L, Po L והגדרת ציר A-P (מישור אמצע קשת) עם ציוני דרך N ו- Ba.

4. התאמות תמונה של סריקת CBCT

  1. כוונן את הבהירות והניגודיות כדי להפחית את רעשי התמונה מהתפריט בצד שמאל של המסך.
  2. הגדל והקטן את התצוגה על-ידי החזקת מקש Ctrl לחוץ ולחיצה באמצעות לחצן העכבר השמאלי בו-זמנית והחלקה על-פני המסך. הזז את התמונה באופן גופני על-ידי החזקת מקש Shift לחוץ ולחיצה שמאלית בו-זמנית והחלקה על-פני המסך. הפעל חיתוך מתפריט ההגדרות ליצירת תצוגות מקטעים בכל מישורי הרווח.

5. הוספת ציוני דרך חדשים

  1. בתפריט הגדרות , הכולל סמל כלי, לחץ על ציוני דרך כדי לחשוף רשימה של אפשרויות ציון דרך זמינות, ולאחר מכן בחר את ציון הדרך הנבחר.
  2. כדי להגדיר תצוגת ברירת מחדל עבור ציוני דרך, בחר משימת מעקב, לחץ על הגדר, בחר ציון דרך, הגדר את התצוגה כרצונך ולחץ על השתמש בהגדרות התצוגה הנוכחית. חזור על השלבים לעיל כדי לשנות את תצוגת ברירת המחדל עבור כל ציון דרך נוסף.

6. ביאור ציוני דרך אנטומיים תלת ממדיים

  1. בחלק העליון של התפריט בצד שמאל של המסך, בחר צור מעקב. בחלון שנפתח, לחץ על התחל בפינה השמאלית התחתונה של החלון. התחל להוסיף ביאורים לציוני הדרך התלת-ממדיים על-ידי לחיצה שמאלית ישירות על אמצעי האחסון התלת-ממדי במיקום שבו ציון הדרך אמור להיות ממוקם בהתבסס על ההגדרה שלו.
  2. אשר והתאם את המיקום של ציון הדרך באמצעות תצוגות המקטע בצד ימין של המסך. במקרה שלא ניתן לראות אותם, מתפריט בחירת הפריסה משמאל, בחר מאתר פרוסות. כדי לאשר את המיקום של ציון דרך, לחץ על עצור ובחר את התצוגה הרצויה כדי להציג באופן חזותי את ציון הדרך. לאחר האישור, המשך להצבת ציוני הדרך הנותרים.
  3. כדי לשנות את המיקום של ציון הדרך עם השימוש באמצעי האחסון התלת-ממדי, עצור את הניתוח על ידי לחיצה על עצור בתחתית התפריט משימות מעקב , לחץ על נקודת ציון הדרך שיש להזיז וגרור אותה למיקום הרצוי החדש.
  4. כדי להוסיף הערות לציון דרך, לחץ פעמיים על הריבוע המסומן לצד ציון הדרך ולאחר מכן ענה כן לשאלת ההמשך.

7. הגדרות והוראות ביאור ספציפיות לכל ציון דרך תלת ממדי

  1. בציון (Ba) - נקודת האמצע בגבול הקדמי של העקמומיות הקדמית של הפורמן מגנום
    1. עבור החלק הצירי, חפש את הקצה העמוק ביותר של העקמומיות של החלק של המגנום foramen. עבור החלק הסגיטלי, חפש את הנקודה האחורית ביותר של החלק האמצעי של המגנום foramen. עבור החלק העטרתי, חפש את נקודת האמצע הנחותה של העקמומיות של מגנום הפורמן.
  2. פוריון (Po_R, Po_L) - הנקודה העליונה, האחורית והחיצונית ביותר הממוקמת בשוליים העליונים של כל תעלת אוזן (External Auditory meatus)
    1. עבור החלק הצירי, חפש את קצה השוליים של הבשר השמיעתי החיצוני. עבור החלק הסגיטלי , חפש את נקודת ההצטלבות של צינור האוסטאצ'יאן עם התעלה הגרמית. עבור החלק העטרתי, חפש את נקודת האמצע על הגבול התחתון של העקמומיות העליונה. הקו האנכי דרך הנקודה חוצה בערך את תעלת האוזן.
  3. Nasion (N)-הצטלבות התפר בין עצם האף הקדמית לעצמות האף (תפר קדמי-אף)
    1. עבור החלק הצירי, חפש את נקודת האמצע/גובה העקמומיות של התפר. עבור החלק הסגיטלי, חפש את הנקודה הקדמית של התפר שבו נפגשות עצמות החזית והאף. עבור החלק העטרתי, לחפש את מרכז התפר הקדמי-אף. הקו האנכי דרכו חוצה בערך את האף.
  4. אורביטל (Or_R, Or_L) - הנקודה האנטרו-נחותה ביותר על שפת המסלול הנחותה
    1. הגדר את התצוגה הקדמית (חלון גרמי) כברירת מחדל וגזור באופן אקסיאלי מנחות לעליון עד שמגיעים לעקמומיות השוליים התחתונים של המסלול כדי לאתר את הנקודה הנחותה ביותר של העקמומיות התחתונה של המסלול.
    2. השתמש בתצוגות דו-ממדיות כדי לאשר שציון הדרך נמצא על העצם. התאם את קטעי הקשת והעטרה כך שישקפו את המיקום הקדמי של האורביטל. ודא שנקודת הציון קדמית במקומה בדיוק עד לנקודה שבה שפת המסלול מתחילה להתעקל החוצה.
  5. Supraorbitale (SOr_R, SOr_L) - הנקודה העליונה והקדמית ביותר של שפת המסלול העליונה
    1. הגדר את התצוגה הקדמית כברירת מחדל בנפח התלת-ממדי וגזור בהדרגה באופן אקסיאלי מעליון לנחות, עד שתגיע העקמומיות של השוליים העליונים של המסלול כדי לאתר את הנקודה העליונה ביותר של הגבול העליון של המסלול.
      הערה: הימנע מסימון החריץ העל-אורביטלי בשל האנטומיה המשתנה שלו.
    2. התאם את קטעי הקשת והעטרה כך שישקפו את המיקום הקדמי של ציון הדרך. ודא שנקודת הציון קדמית במקומה בדיוק עד לנקודה שבה שפת המסלול מתחילה להתעקל החוצה.
  6. נקודת אמצע סלע (סלע)
    1. חפש את המרכז של sella turcica או hypophyseal fossa, שהוא שקע בצורת אוכף בגוף העצם הספנואידית, שבו בלוטת יותרת המוח או hypophysis ממוקם. התאימו את ציון הדרך למרכז ה-sella turcica בכל המישורים.
    2. עבור החלק sagittal, למקם את ציון הדרך במרכז sella turcica. עבור החלק הצירי והעטרה, התאם את התצוגות בהתאם.
  7. סלע נחותה (Si) - הנקודה הנחותה והמרכזית ביותר בקווי המתאר של הסלע טורצ'יקה באותו מישור כמו הסלה
    1. עבור החלק הסגיטלי, התחל על ידי מיקום ציון הדרך בנקודה הנחותה ביותר של החלק sagittal של sella turcica. עבור החתכים הציריים והעטרתיים, התאימו את המיקום כך שיהיה באמצע הקטע.
  8. Sella posterior (Sp) - הנקודה האחורית והמרכזית ביותר בקווי המתאר של ה-sella turcica באותו מישור כמו ה-sella
    1. עבור החלק הסגיטלי, התחל על ידי מיקום ציון הדרך בנקודה האחורית ביותר של החלק sagittal של sella turcica. עבור החתכים הציריים והעטרתיים, התאימו את המיקום כך שיהיה באמצע הקטע.
  9. תהליך קלינואידי (Cl) - הנקודה האנטרו-עליונה על קווי המתאר של התהליך הקלינואיד הקדמי באותו מישור כמו הסלה
    1. עבור החלק הסגיטלי, התחל על ידי מיקום ציון הדרך בנקודה האנטרו-עליונה ביותר של קווי המתאר של התהליך הקלינואיד. עבור החתכים הציריים והעטרתיים, התאימו את המיקום כך שיהיה באמצע הקטע.
  10. קשת זיגומטית (ZygArch_R, ZygArch_L)
    1. חפשו את הנקודה הנחותה ביותר בקווי המתאר של הקשת הזיגומטית. ודא שהגולגולת מכוונת כראוי והקשתות הזיגומטיות נראות בבירור ו"במאונך" מנקודת המבט התת-שכלית.
      הערה: אם הגולגולת מוטה, ביאור ציוני דרך מדויק ייפגע.
    2. עבור החלק הצירי, מקם את ציון הדרך בנקודה הרוחבית והנחותה ביותר של עקמומיות הקשת הזיגומטית. עבור החלק הסגיטלי, מקם את ציון הדרך בנקודה הנחותה ביותר של הקטע. עבור החלק העטרתי, מקם את ציון הדרך בנקודה הצידית ביותר של הקטע.
  11. תפר פרונטוזיגומטי (FronZyg_R, FronZyg_L)-הנקודה האנטרו-לטרלית בתפר הקדמי.
    1. עבור החלק הסגיטלי, ודא כי התפר נראה בבירור בקטע. מקם את ציון הדרך בנקודה הקדמית ביותר של החלק של העצם הקדמית ליד התפר. עבור החתכים הציריים והעטרתיים, חפש את הנקודה העליונה ביותר של הקטע.
  12. חלל האף (NasCav_R, NasCav_L)-צומת הדופן הצידית של האף, שפת הפיריפורם/רצפת האף, והגבול העליון של המקסילה
    1. הצומת המשולש נראה בצורה הטובה ביותר בקטע העטרה. התחל על ידי מיקום ציון הדרך בצד mesial של הצומת. עבור המקטע הצירי, מקם את נקודת הציון בנקודת הסיום של המקטע. עבור החלק הסגיטלי, מקם את ציון הדרך בנקודה הצידית ביותר של התפר על הגבול המקסילרי.
  13. נקודת יגאל (J_R, J_L)
    1. חפשו את נקודת האמצע העמוקה ביותר של התהליך הג'וגאלי של המקסילה. הוסף הערות לציון הדרך כך שהוא יהיה בעיקר בקו אחד עם הטוחנת הראשונה המקסילרית.
    2. עבור החלק העטרתי, התחל על ידי התאמת מיקום ציון הדרך לקצה העמוק ביותר של העקמומיות של החלק של תהליך jugal. עבור החלק הצירי, חפש את הנקודה הצידית ביותר של המקטע, בנקודה שבה צפיפות העצם משתנה. עבור החלק הסגיטלי, חפש את הנקודה הנחותה ביותר של המקטע, בנקודה שבה צפיפות העצם משתנה.
  14. Articulare (Ar_R, Ar_L) - הנקודה האחורית ביותר בראש הקונדילרי, קרובה יותר לפוסה הגלנואידית
    1. עבור החלק הצירי, חפש את הנקודה האחורית ביותר סביב מרכז העקמומיות האחורית של הקונדיל. עבור החלק הסגיטלי, חפש את הנקודה האחורית ביותר על העקמומיות האחורית של הקונדיל. עבור החלק העטרתי, חפשו את אזור הרדיופאק הקטן המציין כי נקודת הציון נמצאת על העצם.
  15. תהליך קורונואיד (Cor_R, Cor_L) - הנקודה העליונה ביותר בתהליך הקורונואיד
    1. עבור קטעי הקשת והעטרה, מקם את ציון הדרך על גבי התהליך הקורונואידי. עבור החלק הצירי, חפש את אזור הרדיופאק הקטן המציין כי ציון הדרך נמצא על העצם.
  16. גלנואיד פוסה (G_Fos_R, G_Fos_L)
    1. חפשו נקודה על הפוסה הגלנואידית שבה הראש הקונדילרי נמצא בביטוי מקסימלי עם הפוסה. זהו המרכז המשוער של הפוסה בצורת הכיפה.
    2. בתלת-ממד, בחר את החלק העטרתי כדי לקבל תצוגה שמציגה את שני הקונדילים בצורה סבירה. בחר נקודה על הגבול התחתון של הפוסה בתצוגה זו כך שקו אנכי דרך נקודה זו חוצה בערך את הקונדיל; שים לב שייתכן שזהו לא נראה כמרכז המדויק של הפוסה. מקדו את נקודת הביטוי המקסימלית (כלומר, קרוב בערך למרכז או למרכז המדויק במקרים מסוימים).
    3. עבור החלק העטרתי, חפש את הנקודה המשוערת ביותר לקטע כיפת הפוסה הגלנואידית. עבור החלק הסגיטלי, חפש את הנקודה העליונה ביותר של קטע כיפת הפוסה הגלנואידית. עבור המקטע הצירי, אל תחיל כוונון עדין ספציפי אם שתי התצוגות האחרות הותאמו.
  17. פרופיל מנדלי (מימין ומשמאל): קונדיליון (Co_R, Co_L), גוניון (Go_R, Go_L), אנטגוניון (Ag_R, Ag_L)
    הערה: ציוני הדרך מבוארים באופן אוטומטי לאחר מעקב אחר הפרופיל המנדיבולרי.
    1. זהה את הקונדיליון כנקודה האחורית והעליונה ביותר על הקונדיל . זהה את הגוניון כנקודה החיצונית ביותר בזווית הנוצרת על ידי צומת הרמוס וגוף הלסת התחתונה. זהה את האנטגוניון כנקודה הגבוהה ביותר של קערת הגבול התחתון של הרמוס שם הוא מצטרף לגוף הלסת התחתונה.
    2. עקוב אחר הפרופיל המנדיבולרי באמצעות סידרה של נקודות (לחץ פעמיים או לחץ באמצעות לחצן העכבר הימני כדי לסיים את העקיבה). התחילו מהחריץ המנדיבולרי וכללו את פרופילי הקונדילר והרמוס. עקוב אחר העקומה בזווית כדי לכלול את הגוניון באמצעות נקודות מרובות כל כמה מילימטרים. הקפד לבחור נקודות בשוליים הנחותים או הרוחביים של הגבול המנדיבולרי.
  18. Prosthion (יח"צ)
    1. חפש את הנקודה הקדמית ביותר של תהליך מכתשית מקסילרי בקו האמצע. בחר קטע sagittal חוצה את החותכות המרכזיות המקסילריות. בתצוגה רוחבית, בחר Prosthion ואשר את התצוגות הדו-ממדיות.
    2. עבור החלק הצירי, זהה את אמצע חלקי השורש של החותכות המרכזיות המקסילריות על עצם מכתשית השפתיים. עבור החלק sagittal, לחפש את הנקודה הקדמית ביותר של תהליך alveolar maxillary. עבור החלק העטרתי, חפש את קו האמצע בין החותכות המרכזיות המקסילריות.
  19. נקודת A - נקודת קו האמצע העמוקה ביותר בפרמקסילה של העקמומיות בין עמוד השדרה הקדמי של האף לנקודת הפרוסתיון
    1. ב 3D, לבחור קטע sagittal חוצה את החותכות המרכזיות המקסילריות. מטוס זה יהיה prosthion (כבר מסומן). בתצוגה רוחבית, בחר נקודת A ואשר את התצוגות הדו-ממדיות.
    2. עבור החלק הצירי, זהה את קצה המקטע. עבור החלק הסגיטלי, זהה את הנקודה העמוקה ביותר של העקמומיות של premaxilla בין עמוד השדרה האף הקדמי לבין תהליך alveolar. עבור החלק העטרתי, ודא כי הנקודה היא בקו האמצע.
  20. האף הקדמיעמוד השדרה (ANS)
    1. חפש את הנקודה הקדמית ביותר של עמוד השדרה האף. בחר קטע sagittal חוצה את החותכות המרכזיות המקסילריות. מטוס זה יהיה prosthion ואת נקודת A (כבר מסומן). בתצוגה רוחבית, בחר ANS ואשר את התצוגות הדו-ממדיות.
    2. עבור החלק הצירי, חפש את קצה המקטע. עבור החלק הסגיטלי, חפש את הנקודה הקדמית ביותר של עמוד השדרה האף. עבור החלק העטרתי, חפש את אמצע קטע העצם הקטן.
  21. עמוד השדרה האחורי של האף (PNS) - נקודת האמצע של בסיס עצמות הפלטין בשוליים האחוריים של החיך הקשה
    1. ב 3D, לבחור קטע sagittal חוצה את החותכות המרכזיות המקסילריות. מטוס זה יהיה prosthion, A-point, ו ANS כבר מסומן. בתצוגה רוחבית, בחר PNS ואשר את התצוגות הדו-ממדיות.
    2. עבור החלק הצירי, חפש את הנקודה הנחותה ביותר של קו האמצע של בסיס הפלטין. עבור החלק הסגיטלי, חפש את הנקודה האחורית ביותר של החלק האמצעי של עצם הפלטין. עבור החלק העטרתי, חפש את נקודת האמצע של החלק האמצעי של עצם הפלטין.
  22. אינפרא דנטלי (ID)
    1. זהה את נקודת המעבר מהכתר/שן של החותכת המדיאלית המנדיבולרית הבולטת ביותר להקרנה הנאדית.
    2. בתלת-ממד, בחר קטע סגיטלי החוצה את החתך המרכזי המנדיבולרי. בתצוגה רוחבית, בחר מזהה ואשר את התצוגות הדו-ממדיות. אם קיימות שלוש חותכות, ודא שהמישור חותך את השן האמצעית.
    3. עבור החלק הצירי, יש לאשר כי נקודת הביאור היא הנקודה הקדמית ביותר על עצם הנאדית של החותך שנבחר. עבור החלק sagittal, לזהות את הנקודה הקדמית ביותר של תהליך alveolar mandibular. עבור החלק העטרתי, ודא כי קו האמצע חוצה את החותך שנבחר.
  23. נקודת B (B) - נקודת האמצע העמוקה ביותר בלסת התחתונה בין אינפרא דנטלי לפוגוניון
    1. ב 3D, לבחור קטע sagittal חוצה את החותכות המרכזיות mandibular. בתצוגה רוחבית, בחר B-Point ואשר את התצוגות הדו-ממדיות.
    2. עבור החלק הצירי, הסתכל בין החותכות המרכזיות המנדיבולריות, או באמצע החלק של החותכת האמצעית אם חסרה חותכת. עבור החלק הסגיטלי, זהה את הנקודה של הקערה העמוקה ביותר קדמית על סימפיזת המנדיבולרי. עבור החלק העטרתי, הסתכלו בין החותכות המרכזיות של המנדיבולרית או קו הרשת האנכי החוצה את החותך האמצעי.
  24. פוגוניון (פוג)
    1. זהה את הנקודה הקדמית ביותר על הסימפיזיס של הלסת התחתונה.
    2. ב 3D, לבחור קטע sagittal חוצה את החותכות המרכזיות mandibular. בתצוגה רוחבית, בחר Pogonion ואשר את התצוגות הדו-ממדיות.
    3. עבור החלק הצירי , זהה את קו הרשת האנכי החוצה את החלק המנדיבולרי. עבור החלק הסגיטלי, חפש את הנקודה הקדמית ביותר של הסימפיזה. עבור החלק העטרתי, חפש את האזור הקטן osseous המציין כי ציון הדרך ממוקם על פני העצם.
  25. גנתיון אנטומי (Gn) - הנקודה הנמוכה ביותר בשוליים הקדמיים של הלסת התחתונה במישור האמצע הסגיטלי
    1. ב 3D, לבחור קטע sagittal חוצה את החותכות המרכזיות mandibular. בתצוגה רוחבית, בחר Gn ואשר את התצוגות הדו-ממדיות.
    2. עבור החתכים הציריים והעטרתיים, חפש את קו הרשת האנכי החוצה את החלק המנדיבולרי. עבור החלק הסגיטלי, זהה את הנקודה הנמוכה ביותר בשוליים הקדמיים של הלסת התחתונה.
  26. מנטון (אני) - הנקודה הנמוכה ביותר של סימפיזת המנדיבולרית.
    1. ב 3D, לבחור קטע sagittal חוצה את החותכות המרכזיות mandibular. בתצוגה רוחבית, בחר אני ואשר את התצוגות הדו-ממדיות.
    2. עבור החלק הצירי, זהה את האזור הקטן osseous המציין כי ציון הדרך ממוקם על פני העצם. עבור החלק הסגיטלי, זהה את הנקודה הנמוכה ביותר של קטע הסימפיזיס. עבור החלק העטרתי, חפש את נקודת האמצע הנמוכה ביותר של קטע הסימפיזיס.
  27. פרופיל חותך ימני/שמאלי עליון/תחתון
    הערה: נדרשות שלוש נקודות: שורש החתך העליון/תחתון; צירית: נקודת האמצע של קטע הקודקוד; קשת, קורונל: קצה הקודקוד.
    1. בכתר של החתך העליון/תחתון: בחתך הצירי והעטרתי, חפש את נקודת האמצע של הקצה החתך; ובקטע הסגיטלי, זהה את קצה הקצה החתך.
    2. בנקודת השפתיים של החתך העליון/תחתון: בחתך הצירי, זהה את נקודת האמצע של קטע השן; בקטע הסגיטלי, חפש את הנקודה הבולטת ביותר של משטח השפתיים; ובקטע העטרה, ודא שהנקודה נמצאת בקו האנכי החוצה את השן.
  28. פרופיל טוחנת ימני/שמאלי עליון/תחתון
    הערה: שלוש הנקודות הבאות נדרשות.
    1. שורש הטוחנת העליונה/התחתונה: בחתך הצירי חפשו את נקודת האמצע של קטע קודקוד השורש המזיאלי; ובחתך הקשת והעטרה, זהה את קצה קודקוד השורש המזיאלי.
    2. הפיתול הקדמי של הטוחנת העליונה/התחתונה: בחתך הצירי יש לזהות את הפיתול המזיאלי-בוקאלי של הטוחנת הראשונה המקסילרית/מנדיבולרית; בחתך הקשת והעטרה, חפש את הקצה המזיאלי-בוקאלי של הטוחנת הראשונה המקסילרית/מנדיבולרית.
    3. הקצה האחורי של הטוחנת העליונה: בחתך הצירי יש לחפש את הקצה הדיסטלי-בוקאלי של הטוחנת הראשונה המקסילרית/מנדיבולרית; בחתכים הסגיטליים והקורונליים יש לזהות את הקצה הדיסטלי-בוקאלי של הטוחנת הראשונה המקסילרית/מנדיבולרית.
  29. צלחת Cribriform (Cr) - הנקודה העליונה האמצעית על crista galli
    1. בקטע sagittal, לבחור את הנקודה הנחותה ביותר של crista galli. בחלק הצירי, חפש את הנקודה הנחותה ביותר של החלק הקטן של crista galli. בחלק העטרה, בחר את הנקודה הטובה ביותר של crista galli.
  30. Foramen ovale (ForOval_R, ForOval_L) - הנקודה האנטרו-מדיאלית והעליונה ביותר של ה- foramen ovale
    1. בחתך הצירי יש לוודא שנקודה זו נמצאת בערך על מישור החוצה את הפתח בכיוון האנטרו-מדיאלי. בקטעים הקשת והעטרה, התבוננו בתחתית פתח התעלה.
  31. Opisthion (Opi) - נקודת האמצע בשוליים האחוריים של העקמומיות האחורית של הפורמן מגנום בחתך הצירי
    1. בחלק הסגיטלי, חפש את הנקודה הנחותה ביותר של החלק הסגיטלי של המגנום foramen. בחתכים הציריים והעטרתיים, מקמו את נקודת הציון בקו האמצע.
  32. פוסה גולגולתית קדמית (AntCF_R, AntCF_L) - הנקודה העליונה הקדמית ביותר בגבול המפרידה בין פוסת הגולגולת הקדמית והאמצעית
    1. ב 3D, להשתמש בחלק הצירי, הולך מן הקדמי האחורי עד העקמומיות של fossa הוא הגיע. אם קיים יותר מגבול אחד, בחר את הגבול הקדמי ביותר.
    2. בחלק הצירי, לזהות את הנקודה הקדמית ביותר של החלק של fossa גולגולת הקדמית. בחלק הסגיטלי, חפש את הנקודה העליונה ביותר של הגבול של פוסה גולגולתית קדמית. בחלק העטרה, לזהות את הנקודה הנחותה ביותר של החלק של fossa גולגולת הקדמית.
  33. Internal acoustic meatus (AcM_R, AcM_L) - הנקודה הצידית האחורית ביותר על המיטוס האקוסטי הפנימי בחלק הפטרוסי של העצם הטמפורלית
    1. בקטע הצירי חפשו את הנקודה המשקפת את תחילת התעלה שבה מסתיימת העקמומיות. בחלק הסגיטלי, חפש את הנקודה האחורית על העקמומיות. בקטע העטרה, זהה את הנקודה העמוקה ביותר על העקמומיות.
  34. תעלה היפוגלוסאלית (Hypog_R, Hypog_L)
    הערה: זוהי הנקודה האנטרו-מדיאלית ביותר של התעלה. במקרה שיש שתי תעלות, בחרו את האחורית מבין שתי התעלות וסמנו את הנקודה בגבול הקדמי של התעלה האחורית.
    1. בחתך הצירי יש לזהות את הנקודה המשקפת את תחילת התעלה בה מסתיימת העקמומיות. בחלק הסגיטלי, חפש את הקצה העמוק ביותר של העקמומיות. בקטע העטרה, יש לוודא שהנקודה נמצאת בערך על הציר החוצה את התעלה בכיוון האנטרו-מדיאלי.

8. שמירת סריקת CBCT עם ציוני דרך מבוארים

  1. בתפריט קובץ, בחר שמור או שמור בשם כדי לשמור כקובץ נפרד ולאחר מכן בחר בסוג הקובץ המועדף.

9. ייצוא מדידות ו/או קואורדינטות תלת-ממדיות פורצות דרך

  1. לחץ על סמל שמור מידע / תקליטון מסרגל הכלים ולאחר מכן בחר יצא מדידות או יצא ציוני דרך. יצא את התוצאות בתבנית קובץ .csv.

Representative Results

הביאור של תצורת ציון דרך תלת-ממדית מאומתת מתואר בפירוט באמצעות פרוטוקול שלב אחר שלב והדגמת וידאו. הוראות ספציפיות מסופקות עבור ביאור של כל ציון דרך על נפח 3D, כמו גם חידוד של המיקום הראשוני שלהם בעזרת תצוגות סעיף 2D המתאימים לכל מישור של חלל. על ידי ביצוע המתודולוגיה המפורטת המסופקת בפרוטוקול בשילוב עם הוראות הווידאו, המשתמש יכול ללמוד כיצד לבצע ניתוח צפלומטרי עם שימוש בסריקות CBCT אנושיות.

איור 1 מייצג מבט חזיתי ושלושה רבעים של סריקת CBCT בראש מלא של גולגולת אנושית עם ציוני דרך תלת-ממדיים מבוארים הכלולים בתצורה הנוכחית. כל ציוני הדרך המתוארים הם סוג 1 וסוג 2. ציוני דרך מסוג 1 מייצגים נקודות זיהוי ברורות הנצפות בדרך כלל בהצטלבות של מבנים אנטומיים נפרדים. ציוני דרך מסוג 2 מייצגים נקודות של עקמומיות מקסימלית על קווי המתאר של מבנים אנטומיים מוכרים12. לא נכללו סוג 3 או ציוני דרך למחצה בניתוח זה.

לאחר השלמת הביאור של ציוני הדרך, ישנם שני סוגים של נתונים שניתן לייצא ולנתח עוד יותר על ידי המשתמש: מדידה צפלומטרית וערכי קואורדינטות תלת ממדיות. הערכים של מדידות צפלומטריות מפתח הנדרשות לאבחון והערכה של חסימת שלד שיניים מסופקים. מדידות אלה מספקות הערכה מפורטת של יחסי השלד והשיניים בכל שלושת מישורי החלל: קשת, אנכי ורוחבי. ניתן לייצא את ערכי הקואורדינטות התלת-ממדיות (x, y, z) של כל ציון דרך ולהשתמש בהם לחישוב זוויות ומרחקים ליניאריים. הערכים של אותן קואורדינטות יכולים לשמש להולכה של אנליזה מורפומטרית גיאומטרית רב-משתנית (GMA). GMA היא שיטה לחקר צורה שיכולה ללכוד משתני צורה שונים מורפולוגית באמצעות קואורדינטות ציון דרך קרטזיות ו / או ציון דרך למחצה. ניתן להשתמש במספר טכניקות סטטיסטיות כדי לבחון צורה, מבלי לקחת בחשבון את הגודל, המיקום או הכיוון של המבנים שנבדקו. מורפומטריה גיאומטרית היא כיום הגוף המבוסס ביותר של התאוריה המורפומטרית לטיפול בנתונים מבוססי ציוני דרך.

Figure 1
איור 1: מבט חזיתי ושלושה רבעים של סריקת CBCT בראש מלא של גולגולת אנושית עם ציוני דרך תלת-ממדיים מבוארים הכלולים בתצורה הנוכחית. לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

קובץ משלים 1: קובץ תצורה הכולל את ציוני הדרך המשמשים בפרוטוקול זהאשר ניתן להעלות ישירות לתוכנה לניתוח. אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.

Discussion

הרפואה ורפואת השיניים כבר נכנסו לעידן הדימות התלת-ממדי. בתחומי ההדמיה הגולגולתית והדנטלית, סריקות CBCT נמצאות בשימוש הולך וגובר, בשל הקרינה הנמוכה והעלות המופחתת של המערכות המעודכנות בהשוואה למכשירי CT מסורתיים, כיול קל לשימוש בכוח אדם, רכישה מהירה וקלה יחסית עם שיתוף פעולה מינימלי של המטופל, כמו גם היכולת להפיק מספר רב של תמונות אבחון וניתוחים אחרים מסריקה אחת בודדת. לכן, חיוני שקלינאים וחוקרים ידעו כיצד לקרוא, לאבחן ולנתח תמונות תלת-ממדיות אלה, כמו גם ללמוד כיצד לחקור צמיחה והתפתחות גולגולתית בתלת-ממד.

כדי לסייע לקלינאים ולחוקרים בתחום זה, אנו מציגים פרוטוקול שלב אחר שלב והדגמת וידאו לביצוע אנליזה צפלומטרית תלת ממדית תוך שימוש בסריקות CBCT אנושיות. ציוני דרך אלה הוגדרו ואומתו בעבר בפרסום קודם, שם אושרו דיוקם וחזרתם4. הוראות החידוד המפורטות עבור כל ציון דרך גם מסייעות למשתמשים בביאור הנכון של כל ציון דרך. תהליך ביאור ציון הדרך מפושט עוד יותר באמצעות שימוש בתצוגות מוגדרות מראש של הסריקה התואמות לאזור שיש למקם כל ציון דרך. פונקציה זו חוסכת זמן ומאמץ משמעותיים עבור המשתמש. עם זאת, יש עקומת למידה מעורבת, ותרגול נדרש על ידי המשתמשים כדי להשיג ביאור ציון דרך מדויק.

תצורת ציון הדרך התלת-ממדית המאומתת המשמשת בפרוטוקול זה מספקת כיסוי מספיק של רקמת השלד של הפנים, המקסילה, הלסת התחתונה ובסיס הגולגולת. בדרך זו, המורפולוגיה האמיתית של מבני הגולגולת מיוצגת בצורה מדויקת יותר להערכת הממדים, התצורה והכיוון של קומפלקס הגולגולת והמבנים המרכיבים אותו. ציוני דרך של רקמות רכות אינם כלולים בפרוטוקול זה, אך משתמשים יכולים להוסיף ציוני דרך לפי בחירה לתצורה שסופקה, כמתואר בפרוטוקול. בנוסף, מסיבות מעשיות, פרוטוקול זה לא יכול לכלול הוראות ספציפיות עבור תוכנות ניתוח תלת מימד אחרות, אך ניתן להתאים אותו בהתאם על ידי כל משתמש.

מלבד הערך האבחנתי של המדידות הצפלומטריות הסטנדרטיות שנוצרו, בעיקר עבור קלינאים, החופש המוצע עם השימוש בניתוח זה לחישוב זוויות ומרחקים ליניאריים בין כל ציוני דרך תלת-ממדיים יאפשר הקמת ניתוחים צפלומטריים חדשים שיספקו הערכות מפורטות ומלאות יותר. עם זאת, הכיוון העתידי שלנו כולל קביעת ערכים נורמטיביים חדשים, בדומה לערכים נורמטיביים דו-ממדיים שנוצרו בעבר.

יתר על כן, היישומים של GMA מבוסס ציון דרך בתחום הקליני והמחקר craniofacial מתפתחים בקצב מהיר. חוקרים בביולוגיה אבולוציונית והתפתחותית ואנתרופולוגיה משתמשים בניתוח זה כבר יותר מעשור, אך לאחרונה הוצגו יישומים קליניים חדשים גם בתחומי אורתודונטיה, אורתופדיה דנטופציאלית וכירורגיה קרניופציאלית. GMA יכול לשמש גם כחלק מפנוטיפ כמותי במקרה של מחלות מולדות עם ביטויים גולגולתיים, כמו גם לזיהוי הבדלים מורפולוגיים עדינים המיוחסים למוטציות גנטיות13,14,15,16. בנוסף, שילוב של גישות כמותיות שונות על ידי קישור נתונים מורפומטריים עם ניתוח פונקציונלי, כמו גם נתונים גנטיים יכול לספק ידע חדש לגבי התפתחות גולגולת בקבוצות בריאות, כמו גם מחלות.

בגלל ההתקדמות האחרונה בחישוב והדמיה, ביצוע סוג זה של ניתוח אפשרי כעת במחשבים אישיים, עם מספר חבילות תוכנה שכבר זמינות, כולל צ'קפוינט, Geomorph (חבילה של תוכנה סטטיסטית R), Amira-Avizo, ו SlicerMorph. תוכניות אלה יכולות לסייע לחוקרים בתחומים רפואיים שאולי אינם מכירים ניתוחים סטטיסטיים רב-משתניים לבצע GMA עם זמינות של פונקציות אוטומטיות מובנות.

Disclosures

המחברים מצהירים כי אין ניגודי עניינים.

Acknowledgments

מחקר זה נתמך על ידי תוכנית המחקר Intramural של המכון הלאומי למחקר שיניים וקרניופציאליות (NIDCR) של המכונים הלאומיים לבריאות (NIH), והתוכנית לחינוך מתקדם באורתודונטיה ואורתופדיה דנטופציאלית של המכללה לרפואת שיניים של אוניברסיטת רוזמן.

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

רפואה גיליון 199
הדגמת ביאור ציון דרך צפלומטרית תלת מימדית על סריקות טומוגרפיה ממוחשבת של קרן חרוט אנושית
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