Summary
여기에 제시된 것은 인간 원뿔 빔 컴퓨터 단층 촬영 스캔을 사용한 3차원 두부 분석의 전도에 대한 자세한 프로토콜입니다.
Abstract
두개 안면 두부 분석은 머리와 얼굴의 다양한 뼈와 연조직의 관계를 평가하는 데 사용되는 진단 도구입니다. 두부 분석은 전통적으로 2D 방사선 사진과 랜드마크 세트를 사용하여 수행되었으며 크기, 선형 및 각도 측정, 2D 관계로 제한되었습니다. 치과 분야에서 3D 콘빔 컴퓨터 단층 촬영(CBCT) 스캔의 사용이 증가함에 따라 세 평면 모두에서 모양과 종방향 발달에 대한 보다 사실적인 분석을 통합하는 3D 두부 분석으로의 진화가 필요합니다. 이 연구는 인간 CBCT 스캔에서 검증된 골격 조직 랜드마크 세트를 사용하여 3D 두부 분석을 시연합니다. 3D 볼륨의 각 랜드마크에 대한 주석에 대한 자세한 지침은 단계별 프로토콜의 일부로 제공됩니다. 랜드마크의 생성된 측정값 및 3D 좌표를 내보내고 임상 및 연구 목적으로 사용할 수 있습니다. 기초 및 임상 두개안면 연구에서 3D 두부 분석의 도입은 두개안면 성장 및 발달 분야의 미래 발전으로 이어질 것입니다.
Introduction
인간 두개골의 치아 및 골격 관계를 조사하는 두부 분석은 두부 측정의 임상 적용입니다. 인류 진화와 두개 안면 발달을 연구하는 인류 학자, 발달 생물 학자, 법의학 전문가 및 두개 안면 연구원 외에도 치과 의사, 치열 교정 의사, 구강 악안면 외과 의사를 포함한 구강 건강 전문가가 치료 계획 도구로 활용합니다. 치열 교정에서 두부 분석을 사용한 최초의 기관은 1931 년 독일의 Hofrath와 미국의 Broadbent였습니다 1,2,3. 분석의 주요 목적은 개인의 두개안면 비율을 평가하고 부정교합1의 해부학적 원인을 정의하기 위한 이론적, 실제적 자원을 제공하는 것이었다. 이를 통해 상악과 하악의 성장 패턴을 추적하고, 공간에서의 관계 위치를 모니터링하고, 연조직 및 치아 변위의 변화를 관찰할 수 있었습니다. 그 결과, 교정 치료로 인한 변화를 모니터링 할 수 있으며, 골격 및 치아 관계를 특성화하여 치료 계획을 진단 할 수 있습니다. 치안면 복합체의 평가는 환자의 두부 측정 추적을 유사한 연령, 인종 및 민족의 정상 인구를 대표하는 기준 값과 비교하여 수행되었습니다1.
전통적인 분석 방법은 3 차원 (3D) 구조 4,5의 2 차원 (2D) 묘사로 구성되었습니다. 이 기술의 주요 걸림돌은 일반 필름 또는 디지털 형식의 기존 X선 이미징을 통해 해부학적 구조의 왜곡 및 확대이며, 이는 부정확한 두부 추적 및 해석으로 이어질 수 있습니다 6,7. 축 방향 컴퓨터 단층 촬영(CT) 및 나선형 CT 형태의 3D 이미징의 초기 도입에는 높은 비용과 높은 방사선량으로 인해 치과 또는 비의료 응용 분야가 포함되지 않았습니다. 그러나 원뿔형 빔 컴퓨터 단층 촬영(CBCT) 스캔의 출현으로 비용과 방사선량이 CT1보다 현저히 낮았기 때문에 이러한 우려가 완화되었습니다. 이 이미징 내러티브의 변화는 진단 및 치료 계획의 개선을 위해 교정에서 CBCT의 광범위한 사용을 촉진했습니다. 기존의 2D 이미지 기술에 비해 3D 이미징의 주요 장점은 3D를 통해 검사자가 중첩 및 공간 왜곡(즉, 개인의 머리 위치) 없이 해부학적 구조를 볼 수 있다는 것입니다. 따라서, 특히 안면 비대칭의 경우 두부 분석의 전도에 사용되는 해부학 적 랜드 마크의 훨씬 더 정확한 위치 지정이 가능합니다. 또한 훨씬 더 큰 해부학적 영역을 분석할 수 있습니다.
두부 측정 분야에서 가장 최근의 발전 중 하나는 자동화된 랜드마크 감지를 위한 딥 러닝(DL)의 구현입니다(8,9,10,11). 이러한 연구의 결과는 유망하지만 랜드마크 배치의 정확도 수준은 아직 만족스럽지 않습니다. 또한, 이러한 연구의 대부분은 이전의 2D 두부 분석에서 파생된 상대적으로 작은 랜드마크 세트를 사용하여 두개안면 성장 및 발달 연구에 중요한 구조인 두개골 기저부의 불충분한 범위를 제공합니다. 이 데모 동영상은 CBCT 이미징과 관련된 임상 및 연구 연구에 사용하기 위해 얼굴, 두개골 기저부, 하악 및 치아 영역을 포괄하는 검증된 3D 골격 조직 랜드마크 세트를 사용하여 수동 고정밀 3D 두부 분석을 수행하는 방법론을 자세히 보여줍니다4. 완료된 3D 해석의 예는 그림 1에서 볼 수 있습니다.
Protocol
이 프로토콜은 국립 보건원(NIDCR IRB #16-D-0040) 및 Roseman University of Health Sciences의 기관 검토 위원회의 인간 연구 윤리 위원회의 지침을 따릅니다. 이 프로토콜에 사용된 소프트웨어와 관련된 자세한 내용은 재료 표를 참조하십시오. 특정 설정 및 기술 세부 사항에 따라 조정한 후 다른 소프트웨어를 사용하여 동일한 프로토콜을 따를 수 있습니다. 이 논문에 포함된 그림 생성에 사용된 CBCT 스캔과 비디오 데모는 사용 전에 익명으로 처리되었으며 피험자로부터 정보에 입각한 동의를 얻어 연구 관련 출판물에서 스캔을 사용할 수 있습니다. 두 피험자 모두 NIH 치과 진료소에서 검사를 받았고(Planmeca ProMax 3D 시스템, 저용량 모드, 400μm 해상도) NIH IRB 승인 프로토콜(NCT02639312)에 동의했습니다.
1. 3DAnalysis 모듈에서 CBCT 스캔 및 보기 업로드
- 참조 된 소프트웨어를 열고 파일 찾아보기를 클릭하십시오. 분석할 스캔을 선택하고 열기를 클릭합니다.
- 3DAnalysis 모듈로 이동합니다.
2. 랜드마크 구성 파일 업로드
- 3DAnalysis 모듈에서 플로피 디스크 정보 저장 아이콘을 클릭합니다. 그런 다음 구성 로드를 선택하고 구성 파일을 찾습니다.
참고: 작성자가 사용한 랜드마크를 포함한 구성 파일은 보충 파일 1로 포함되어 있습니다.
3. 좌표계 설정
- 방향 변경 아이콘을 클릭합니다.
- 창이 열리면 By picking landmarks 옵션을 선택합니다. 이를 통해 사용자는 모든 스캔의 방향을 동일한 방식으로 지정할 수 있으며, 이는 3D 좌표 값을 비교하는 데 중요합니다. 이 프로토콜에 대해 선택된 옵션은 N as the Origin Landmark, Three-point definition with the landmarks Or R, Or L, Po L 및 Define A-P Axis (Mid-Sagittal Plane) with Landmark N and Ba입니다.
4. CBCT 스캔 이미지 조정
- 밝기와 대비를 조정하여 화면 왼쪽 메뉴에서 이미지 노이즈를 줄입니다.
- Ctrl 키를 누른 상태에서 동시에 마우스 왼쪽 버튼을 클릭하고 화면을 밀어 확대 및 축소합니다. Shift 키를 누른 상태에서 동시에 마우스 왼쪽 버튼을 클릭하고 화면을 가로질러 슬라이딩하여 이미지를 물리적으로 이동합니다. 설정 메뉴에서 클리핑(Clipping)을 활성화하여 공간의 모든 평면에서 단면도를 생성합니다.
5. 새로운 랜드마크 추가
- 도구 아이콘이 있는 Settings(설정 ) 메뉴에서 landmarks(랜드마크)를 클릭하여 사용 가능한 랜드마크 옵션 목록을 표시한 다음 원하는 랜드마크를 선택합니다.
- 랜드마크에 대한 기본 보기를 설정하려면 추적 작업을 선택하고, 설정을 클릭하고, 랜드마크를 선택하고, 원하는 대로 보기를 설정하고, 현재 보기 설정 사용을 클릭합니다. 위의 단계를 반복하여 추가 랜드마크에 대한 기본 보기를 변경합니다.
6. 3D 해부학적 랜드마크의 주석
- 화면 왼쪽의 메뉴 상단에서 Create Tracing(추적 만들기)을 선택합니다. 창이 열리면 창의 왼쪽 하단 모서리에 있는 시작을 클릭합니다. 정의에 따라 랜드마크를 배치해야 하는 위치에서 3D 볼륨을 직접 클릭하여 3D 랜드마크에 주석을 달기 시작합니다.
- 화면 오른쪽의 섹션 보기를 사용하여 랜드마크의 위치를 확인하고 조정합니다. 표시되지 않는 경우 왼쪽의 레이아웃 선택 메뉴에서 슬라이스 로케이터를 선택합니다. 랜드마크의 배치를 확인하려면 중지 를 클릭하고 원하는 뷰를 선택하여 랜드마크를 시각화합니다. 확인되면 나머지 랜드 마크 배치를 진행합니다.
- 3D 볼륨을 사용하여 랜드마크의 위치를 변경하려면 추적 작업 메뉴의 맨 아래에 있는 중지를 클릭하여 분석을 중지하고 이동할 랜드마크 점을 클릭한 다음 원하는 새 위치로 끕니다.
- 랜드마크에 다시 주석을 달려면 랜드마크 옆에 있는 체크 표시를 두 번 클릭한 다음 후속 질문에 예 라고 답합니다.
7. 각 3D 랜드마크에 대한 정의 및 특정 주석 지침
- Basion (Ba)-구멍 매그넘의 전방 곡률의 전방 경계의 중간 점
- 축 방향 단면의 경우 매그넘 구멍 단면의 곡률의 가장 깊은 끝을 찾으십시오. 시상 부분의 경우 구멍 매그넘 중간 부분의 가장 뒤쪽 지점을 찾으십시오. 관상 섹션의 경우 구멍 매그넘 곡률의 아래쪽 중간점을 찾으십시오.
- Porion(Po_R, Po_L)-각 외이도의 위쪽 가장자리에 위치한 가장 상부, 후방 및 외부 지점(외이도)
- 축 방향 부분의 경우 외이 비도의 가장자리 가장자리를 찾으십시오. 시상 부분의 경우 유스타키오관과 뼈관의 교차점을 찾으십시오. 관상 단면의 경우 상부 곡률의 아래쪽 경계에서 중간점을 찾습니다. 점을 통과하는 수직선은 외이도를 대략적으로 이등분합니다.
- Nasion (N)-전두골과 비강 뼈 사이의 봉합사의 교차점 (전두엽-비강 봉합사)
- 축 부분의 경우 봉합사의 곡률 중간점/높이를 찾습니다. 시상 부분의 경우 전두엽과 비강 뼈가 만나는 봉합사의 앞쪽 지점을 찾으십시오. 관상 섹션의 경우 전두비강 봉합사의 중심을 찾으십시오. 그것을 통과하는 수직선은 대략 코를 이등분합니다.
- Orbitale (Or_R, Or_L)-하부 안와 림에서 가장 앞쪽에서 열등한 지점
- 정면 뷰(뼈 창)를 기본값으로 설정하고 궤도 아래쪽 여백의 곡률에 도달할 때까지 아래쪽에서 위쪽으로 축 방향으로 클리핑하여 궤도 아래쪽 곡률의 가장 아래쪽 지점을 찾습니다.
- 2D 뷰를 사용하여 랜드마크가 뼈대에 있는지 확인합니다. 시상 및 관상 부분을 조정하여 안와선의 전방 위치를 반영합니다. 랜드마크가 궤도 림이 구부러지기 시작하는 지점까지 앞쪽에 있는지 확인합니다.
- Supraorbitale (SOr_R, SOr_L)-상부 안와 림의 가장 상부 및 전방 지점
- 3D 볼륨에서 정면 뷰를 기본값으로 설정하고 궤도 위쪽 가장자리의 곡률에 도달할 때까지 위쪽에서 아래쪽으로 축 방향으로 점진적으로 클리핑하여 궤도 위쪽 경계의 가장 위쪽 점을 찾습니다.
알림: 가변 해부학적 구조로 인해 안와상 노치를 표시하지 마십시오. - 랜드마크의 전방 위치를 반영하도록 시상 및 관상 섹션을 조정합니다. 랜드마크가 궤도 림이 구부러지기 시작하는 지점까지 앞쪽에 있는지 확인합니다.
- 3D 볼륨에서 정면 뷰를 기본값으로 설정하고 궤도 위쪽 가장자리의 곡률에 도달할 때까지 위쪽에서 아래쪽으로 축 방향으로 점진적으로 클리핑하여 궤도 위쪽 경계의 가장 위쪽 점을 찾습니다.
- 셀라 미드 포인트 (셀라)
- 뇌하수체 또는 뇌하수체가 위치하는 접형골 몸체의 안장 모양의 함몰부인 sella turcica 또는 hypophyseal fossa의 중심을 찾으십시오. 모든 평면에서 랜드마크를 sella turcica의 중앙으로 조정합니다.
- 시상 섹션의 경우 sella turcica의 중앙에 랜드 마크를 배치합니다. 축 및 관상 단면의 경우 그에 따라 뷰를 조정합니다.
- Sella inferior(Si) - sella와 같은 평면에 있는 sella turcica의 윤곽에서 가장 열등하고 중심적인 점
- 시상 섹션의 경우 sella turcica의 시상 섹션의 가장 열등한 지점에 랜드마크를 배치하는 것으로 시작합니다. 축 방향 및 관상 단면의 경우 단면의 중간에 위치하도록 위치를 조정합니다.
- Sella posterior(Sp) - sella와 같은 평면에 있는 sella turcica의 윤곽에서 가장 뒤쪽 및 중심점
- 시상 섹션의 경우 sella turcica의 시상 섹션의 가장 뒤쪽 지점에 랜드마크를 배치하는 것으로 시작합니다. 축 방향 및 관상 단면의 경우 단면의 중간에 위치하도록 위치를 조정합니다.
- Clinoid process (Cl) - sella와 동일한 평면에서 전방 클리노이드 과정의 윤곽에 있는 전방-상부 점
- 시상 섹션의 경우 클리노이드 돌기 윤곽의 가장 앞쪽에 있는 지점에 랜드마크를 배치하는 것으로 시작합니다. 축 방향 및 관상 단면의 경우 단면의 중간에 위치하도록 위치를 조정합니다.
- 광대뼈 아치 (ZygArch_R, ZygArch_L)
- 광대뼈의 윤곽에서 가장 열등한 지점을 찾으십시오. 두개골의 방향이 적절하고 접합 아치가 턱밑 보기에서 명확하고 "수직으로" 보이는지 확인하십시오.
알림: 두개골이 기울어지면 정확한 랜드마크 주석이 손상됩니다. - 축 방향 단면의 경우, 접합체 아치 곡률의 가장 측면 및 열등한 지점에 랜드마크를 배치합니다. 시상 섹션의 경우 섹션의 가장 열등한 지점에 랜드마크를 배치합니다. 관상 단면의 경우 단면의 가장 측면 지점에 랜드마크를 배치합니다.
- 광대뼈의 윤곽에서 가장 열등한 지점을 찾으십시오. 두개골의 방향이 적절하고 접합 아치가 턱밑 보기에서 명확하고 "수직으로" 보이는지 확인하십시오.
- 전두엽 봉합사(FronZyg_R, FronZyg_L)-전두엽 봉합사의 전외측 점.
- 시상 섹션의 경우 봉합사가 섹션에서 명확하게 보이는지 확인하십시오. 봉합사 옆 정면 뼈 부분의 가장 앞쪽 지점에 랜드 마크를 배치하십시오. 축 방향 및 관상 단면의 경우 단면의 가장 우월한 지점을 찾으십시오.
- 비강(NasCav_R, NasCav_L)-코의 측벽, pyriform rim/nasal floor 및 상악의 상부 경계의 접합부
- 삼중 접합부는 관상 섹션에서 가장 잘 보입니다. 교차점의 근심 쪽에 랜드마크를 배치하여 시작합니다. 축 단면의 경우 단면의 끝점에 랜드마크를 배치합니다. 시상 섹션의 경우 상악 경계에서 봉합사의 가장 측면 지점에 랜드 마크를 배치합니다.
- 주갈 포인트 (J_R, J_L)
- 상악의 jugal 과정의 가장 깊은 중간 지점을 찾으십시오. 랜드마크에 주석을 달아 대부분 상악 제1대구치와 일치하도록 합니다.
- 관상 섹션의 경우 랜드마크 위치를 jugal process 섹션의 곡률의 가장 깊은 끝으로 조정하는 것으로 시작합니다. 축 방향 단면의 경우 골밀도가 변하는 지점에서 단면의 가장 측면 지점을 찾습니다. 시상 부분의 경우 골밀도가 변하는 지점에서 섹션의 가장 열등한 지점을 찾으십시오.
- 관절 (Ar_R, Ar_L)-관절와에 더 가까운 과두 머리의 가장 뒤쪽 지점
- 축 단면의 경우 과두의 후방 곡률 중심 주위에서 가장 뒤쪽 점을 찾습니다. 시상 섹션의 경우 과두의 뒤쪽 곡률에서 가장 뒤쪽 지점을 찾습니다. 관상 섹션의 경우 랜드마크가 뼈에 있음을 나타내는 작은 방사선 불투과성 영역을 찾으십시오.
- 코로노이드 공정(Cor_R, Cor_L) - 코로노이드 공정의 가장 우수한 지점
- 시상 및 관상 섹션의 경우 코로노이드 돌기 상단에 랜드마크를 배치합니다. 축 방향 단면의 경우 랜드마크가 뼈에 있음을 나타내는 작은 방사선 불투과성 영역을 찾습니다.
- 글레노이드 포사 (G_Fos_R, G_Fos_L)
- 관절와에서 과두가 포사와 최대 관절에 있는 지점을 찾으십시오. 이것은 돔 모양의 fossa의 대략적인 중심입니다.
- 3D에서 관상 단면을 선택하여 두 과두를 합리적으로 잘 보여주는 뷰를 얻습니다. 이 관점에서 포사의 아래쪽 경계에 있는 점을 선택하여 이 점을 통과하는 수직선이 과두를 대략적으로 이등분하도록 합니다. 이것은 FOSSA의 정확한 중심이 아닌 것처럼 보일 수 있습니다. 최대 관절 지점(즉, 중심에 대략적으로 가깝거나 경우에 따라 정확한 중심)을 목표로 합니다.
- 관상 섹션의 경우 관절와와 돔 섹션에 가장 가까운 지점을 찾으십시오. 시상 섹션의 경우 관절와와 돔 섹션의 가장 우수한 지점을 찾으십시오. 축 단면의 경우 다른 두 뷰가 조정된 경우 특정 미세 조정을 적용하지 마십시오.
- 하악골 (오른쪽 및 왼쪽) : condylion (Co_R, Co_L), gonion (Go_R, Go_L), antegonion (Ag_R, Ag_L)
참고: 랜드마크는 하악 프로필을 추적한 후 자동으로 주석이 추가됩니다.- 과두를 과두에서 가장 뒤쪽에 있고 우월한 지점으로 식별합니다. gonion을 가지와 하악의 몸체의 접합부에 의해 형성된 각도에서 가장 바깥 쪽 지점으로 식별하십시오. 전조를 하악의 몸체와 연결되는 가지(ramus)의 아래쪽 경계 오목한 부분의 가장 높은 지점으로 식별합니다.
- 일련의 점으로 하악 프로파일을 추적합니다(추적을 완료하려면 두 번 클릭하거나 마우스 오른쪽 버튼을 클릭). 하악 노치에서 시작하여 과두 및 가지(ramus) 프로파일을 포함합니다. 몇 밀리미터마다 여러 점을 사용하여 고니온을 포함하는 각도로 곡선을 따릅니다. 하악 경계의 아래쪽 또는 측면 가장자리에있는 점을 선택하십시오.
- 프로스티온 (Pr)
- 정중선에서 상악 폐포 과정의 가장 앞쪽 지점을 찾으십시오. 상악 중심 절치를 이등분하는 시상 섹션을 선택하십시오. 측면 뷰에서 Prostion 을 선택하고 2D 뷰를 확인합니다.
- 축 방향 부분의 경우, 음순 폐포 뼈의 상악 중앙 절치의 뿌리 부분의 중간을 확인하십시오. 시상 부분의 경우 상악 폐포 과정의 가장 앞쪽 지점을 찾으십시오. 관상 절편의 경우 상악 중앙 앞니 사이의 정중선을 찾으십시오.
- A-point - 전방 비강 척추와 prosthion point 사이의 곡률의 상악 전치에서 가장 깊은 정중선 점
- 3D에서 상악 중심 절치를 이등분하는 시상 섹션을 선택합니다. 이 비행기에는 prostion(이미 표시되어 있음)이 있습니다. 측면 뷰에서 A-Point를 선택하고 2D 뷰를 확인합니다.
- 축 단면의 경우 단면의 끝을 식별합니다. 시상 섹션의 경우, 전방 비강 척추와 폐포 돌기 사이의 상악 전치 곡률의 가장 깊은 지점을 확인하십시오. 관상 단면의 경우 점이 정중선에 있는지 확인하십시오.
- 전방 비강척추(ANS)
- 비강 척추의 가장 앞쪽 지점을 찾으십시오. 상악 중심 절치를 이등분하는 시상 섹션을 선택하십시오. 이 평면에는 prostion과 A-point(이미 표시됨)가 있습니다. 측면 뷰에서 ANS 를 선택하고 2D 뷰를 확인합니다.
- 축 방향 단면의 경우 단면의 끝을 찾습니다. 시상 부분의 경우 비강 척추의 가장 앞쪽 지점을 찾으십시오. 관상 동맥 부분의 경우 작은 뼈 부분의 중간을 찾으십시오.
- 후방 비강 척추(PNS) - 경구개의 뒤쪽 가장자리에 있는 구개 뼈 기저부의 중간점
- 3D에서 상악 중심 절치를 이등분하는 시상 섹션을 선택합니다. 이 평면에는 prosthion, A-point 및 ANS가 이미 표시되어 있습니다. 측면 뷰에서 PNS를 선택하고 2D 뷰를 확인합니다.
- 축 방향 단면의 경우 구개 기저부 정중선의 가장 열등한 지점을 찾으십시오. 시상 부분의 경우 구개 뼈 중간 부분의 가장 뒤쪽 지점을 찾으십시오. 관상 동맥 부분의 경우 구개 뼈의 중간 부분 부분의 중간 지점을 찾으십시오.
- Infradentale (ID)
- 가장 두드러진 하악 내측 앞니의 크라운/치아에서 폐포 돌출부로의 전환 지점을 식별합니다.
- 3D에서 하악 중심 앞니를 이등분하는 시상 부분을 선택합니다. 측면 보기에서 ID를 선택하고 2D 보기를 확인합니다. 세 개의 앞니가 있는 경우 평면이 중간 치아를 이등분하는지 확인하십시오.
- 축 단면의 경우 랜드마크 주석 점이 선택한 앞니의 치조골에서 가장 앞쪽 지점인지 확인합니다. 시상 섹션의 경우 하악 폐포 과정의 가장 앞쪽 지점을 식별합니다. 관상 절편의 경우 정중선이 선택한 앞니를 이등분하는지 확인하십시오.
- B-point (B) - 하악과 pogonion 사이의 하악에서 가장 깊은 정중선 점
- 3D에서 하악 중심 앞니를 이등분하는 시상 부분을 선택합니다. 측면 뷰에서 B-Point를 선택하고 2D 뷰를 확인합니다.
- 축 절편의 경우 하악 중심 앞니 사이를 보거나 앞니가 없는 경우 중간 앞니 부분의 중간을 봅니다. 시상 부분의 경우 하악 symphysis에서 앞쪽에 있는 가장 깊은 오목한 지점을 식별합니다. 관상 절편의 경우 하악 중심 앞니 또는 중간 앞니와 교차하는 수직 격자 선 사이를 살펴보십시오.
- 포고니온(Pog)
- 하악의 symphysis에서 가장 앞쪽 지점을 확인하십시오.
- 3D에서 하악 중심 앞니를 이등분하는 시상 부분을 선택합니다. 측면 뷰에서 Pogonion을 선택하고 2D 뷰를 확인합니다.
- 축 단면의 경우 하악 단면과 교차하는 수직 격자선을 식별합니다. 시상 부분의 경우 symphysis의 가장 앞쪽 지점을 찾으십시오. 관상 섹션의 경우 랜드마크가 뼈 표면에 배치되었음을 나타내는 작은 골 영역을 찾습니다.
- 해부학 적 gnathion (Gn) - 중간 시상 평면에서 아래턱의 앞쪽 가장자리에서 가장 낮은 지점
- 3D에서 하악 중심 앞니를 이등분하는 시상 부분을 선택합니다. 측면 뷰에서 Gn을 선택하고 2D 뷰를 확인합니다.
- 축 및 관상 단면의 경우 하악 단면과 교차하는 수직 격자선을 찾으십시오. 시상 부분의 경우 아래턱의 앞쪽 가장자리에서 가장 낮은 지점을 확인하십시오.
- Menton (Me) - 하악 symphysis의 가장 낮은 지점.
- 3D에서 하악 중심 앞니를 이등분하는 시상 부분을 선택합니다. 측면 뷰에서 Me를 선택하고 2D 뷰를 확인합니다.
- 축 방향 단면의 경우 랜드마크가 뼈 표면에 배치되었음을 나타내는 작은 골 영역을 식별합니다. 시상 섹션의 경우 symphysis 섹션의 가장 낮은 지점을 식별합니다. 관상 절편의 경우 symphysis 절편의 가장 낮은 중간점을 찾으십시오.
- 위/아래 오른쪽/왼쪽 앞니 프로파일
참고: 세 가지 사항이 필요합니다: 상악절치/하악절치의 뿌리; 축 방향 : 정점 단면의 중간 점; Sagittal, Coronal : 정점의 끝.- 상악/하악 절치의 크라운에서: 축 방향 및 관상 섹션에서 절개 가장자리의 중간점을 찾습니다. 그리고 시상 부분에서 절개 가장자리의 끝을 확인하십시오.
- 상악 / 하악 절치의 순순 점 : 축 방향 섹션에서 치아 부분의 중간 점을 식별합니다. 시상 섹션에서 순순 표면의 가장 두드러진 지점을 찾으십시오. 그리고 관상 섹션에서 점이 치아를 이등분하는 수직선에 있는지 확인하십시오.
- 상/하/좌측 어금니 프로파일
참고: 다음 세 가지 사항이 필요합니다.- 상부/하부 어금니의 뿌리: 축 부분에서 근심근 정점 부분의 중간점을 찾습니다. 그리고 시상 및 관상 섹션에서 근심근 정점의 끝을 확인하십시오.
- 상/하부 어금니의 전방 교두: 축 섹션에서 상악/하악 제1대구치의 근심-협측 교두를 식별합니다. 시상 및 관상 섹션에서 상악/하악 제1대구치의 근심-협측 교두를 찾습니다.
- 상부 어금니의 후방 교두: 축 부분에서 상악/하악 제1대구치의 원위-협측 교두를 찾습니다. 시상 및 관상 섹션에서 상악/하악 제1대구치의 원위-협측 교두를 식별합니다.
- Cribriform plate (Cr) - crista galli의 중간 상부 지점
- 시상 섹션에서 크리스타 갈리의 가장 열등한 지점을 선택하십시오. 축 방향 섹션에서 crista galli의 작은 부분의 가장 열등한 지점을 찾으십시오. 관상 섹션에서 크리스타 갈리의 가장 우수한 지점을 선택하십시오.
- 난원공(ForOval_R, ForOval_L) - 난원공의 가장 앞쪽 내측 및 상부 지점
- 축 방향 단면에서이 점이 전방 - 내측 방향으로 구멍을 이등분하는 평면에 대략 놓여 있는지 확인하십시오. 시상 및 관상 섹션에서 운하 입구의 바닥을 보십시오.
- Opisthion (Opi) - 축 방향 단면에서 구멍 매그넘의 후방 곡률의 후방 가장자리의 중간 점
- 시상 섹션에서 구멍 매그넘의 시상 부분의 가장 열등한 지점을 찾으십시오. 축 방향 및 관상 단면에서 랜드마크를 정중선에 배치합니다.
- 전방 두개골 포사 (AntCF_R, AntCF_L)-전방 및 중간 두개골을 분리하는 경계에서 가장 전방 상부 지점
- 3D에서는 포사의 곡률에 도달할 때까지 전방에서 후방으로 이동하는 축 단면을 사용합니다. 테두리가 두 개 이상 있는 경우 가장 앞쪽 테두리를 선택합니다.
- 축 방향 섹션에서 전방 두개골 부분의 가장 앞쪽 지점을 식별하십시오. 시상 섹션에서 전두개골 포사 경계의 가장 우월한 지점을 찾으십시오. 관상 섹션에서 전방 두개골 부분의 가장 열등한 지점을 확인하십시오.
- 내부 음향 비도 (AcM_R, AcM_L)-측두골의 작은 부분에있는 내부 음향 비도의 가장 뒤쪽 측면 지점
- 축 단면에서 곡률이 끝나는 운하의 시작을 반영하는 점을 찾습니다. 시상 섹션에서 곡률의 뒤쪽 지점을 찾습니다. 관상 섹션에서 곡률의 가장 깊은 지점을 식별합니다.
- 설하관 (Hypog_R, Hypog_L)
참고: 이것은 운하의 가장 앞쪽 내측 지점입니다. 두 개의 운하가 있는 경우 두 운하의 뒤쪽을 선택하고 뒤쪽 운하의 앞쪽 경계에 점을 표시하십시오.- 축 단면에서 곡률이 끝나는 운하의 시작을 반영하는 점을 식별합니다. 시상 섹션에서 곡률의 가장 깊은 끝을 찾으십시오. 관상 섹션에서 점이 전내측 방향으로 운하를 이등분하는 축에 대략 놓여 있는지 확인하십시오.
8. 주석이 달린 랜드마크가 있는 CBCT 스캔 저장
- 파일 메뉴에서 저장 또는 다른 이름으로 저장을 선택하여 별도의 파일로 저장한 다음 원하는 파일 형식을 선택합니다.
9. 측정값 및/또는 랜드마크 3D 좌표 내보내기
- 도구 모음에서 Save Information/floppy disk(정보 저장/플로피 디스크) 아이콘을 클릭한 다음 Export Measurements(측정값 내보내기) 또는 Export Landmarks(랜드마크 내보내기)를 선택합니다. 결과를 .csv 파일 형식으로 내보냅니다.
Representative Results
검증된 3D 랜드마크 구성의 주석은 단계별 프로토콜 및 비디오 데모를 사용하여 자세히 설명됩니다. 3D 볼륨의 각 랜드 마크에 대한 주석과 각 공간 평면에 해당하는 2D 단면도를 사용하여 초기 위치를 구체화하는 방법에 대한 구체적인 지침이 제공됩니다. 비디오 지침과 함께 프로토콜에 제공된 자세한 방법론을 따르면 사용자는 인간 CBCT 스캔을 사용하여 두부 분석을 수행하는 방법을 배울 수 있습니다.
그림 1 은 현재 구성에 포함된 주석이 달린 3D 랜드마크가 있는 인간 두개골의 전체 머리 CBCT 스캔의 정면 및 3/4 보기를 나타냅니다. 설명 된 모든 랜드 마크는 유형 1과 유형 2입니다. 유형 1 랜드마크는 일반적으로 뚜렷한 해부학적 구조의 교차점에서 관찰되는 명확하게 인식할 수 있는 지점을 나타냅니다. 유형 2 랜드마크는 인식 가능한 해부학적 구조의 윤곽에 대한 최대 곡률 지점을 나타냅니다12. 이 분석에는 유형 3 또는 세미 랜드 마크가 포함되지 않았습니다.
랜드마크의 주석이 완료된 후 사용자가 내보내고 추가로 분석할 수 있는 두 가지 유형의 데이터(두부 측정 및 3D 좌표 값)가 있습니다. 치아골격계 부정교합의 진단 및 평가에 필요한 주요 두부 측정 값이 제공됩니다. 이러한 측정은 공간의 세 가지 평면(시상면, 수직 및 횡단면) 모두에서 골격 및 치아 관계에 대한 자세한 평가를 제공합니다. 각 랜드마크의 3D 좌표 값(x, y, z)을 내보내 각도 및 선형 거리 계산에 사용할 수 있습니다. 동일한 좌표의 값을 다변량 기하학적 형태 분석 (GMA)의 전도에 사용할 수 있습니다. GMA는 데카르트 랜드마크 및/또는 세미 랜드마크 좌표를 사용하여 형태학적으로 다른 모양 변수를 캡처할 수 있는 모양을 연구하는 방법입니다. 몇 가지 통계 기법을 사용하여 검사된 구조물의 크기, 위치 또는 방향을 고려하지 않고 모양을 검사할 수 있습니다. 기하학적 형태 측정은 현재 랜드마크 기반 데이터를 처리하기 위한 형태 측정 이론의 가장 확립된 본문입니다.
그림 1: 현재 구성에 주석이 달린 3D 랜드마크가 있는 인간 두개골의 전체 머리 CBCT 스캔의 정면 및 3/4 보기. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
보충 파일 1: 이 프로토콜에 사용된 랜드마크를 포함하는 구성 파일분석을 위해 소프트웨어에 직접 업로드할 수 있습니다. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
Discussion
의학과 치의학은 이미 3D 이미징 시대에 접어들었습니다. 두개안면 및 치과 영상 분야에서는 기존 CT 기계에 비해 방사선이 적고 업데이트된 시스템의 비용이 절감되고, 인력 사용이 용이하며, 환자 협력을 최소화하면서 비교적 빠르고 쉽게 획득할 수 있으며, 한 번의 스캔으로 여러 개의 다른 진단 이미지 및 분석을 생성할 수 있기 때문에 CBCT 스캔이 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 따라서 임상의와 연구자는 이러한 3D 이미지를 읽고, 진단하고, 분석하는 방법을 알고 3D로 두개안면 성장과 발달을 연구하는 방법을 배우는 것이 중요합니다.
이 분야의 임상의와 연구원을 지원하기 위해 우리는 인간 CBCT 스캔을 사용하여 3D 두부 분석 수행을 위한 단계별 프로토콜 및 비디오 데모를 제시합니다. 이러한 랜드마크는 이전 간행물에서 정의되고 검증되었으며, 정확성과 반복성이 확인되었습니다4. 각 랜드마크에 대한 자세한 개선 지침은 사용자가 각 랜드마크의 올바른 주석을 작성하는 데도 도움이 됩니다. 랜드마크 주석 프로세스는 각 랜드마크가 위치되어야 하는 영역에 대응하는 스캔의 사전 설정 뷰의 사용으로 더욱 단순화된다. 이 기능은 사용자의 상당한 시간과 노력을 절약합니다. 그럼에도 불구하고 학습 곡선이 관련되어 있으며 사용자가 정확한 랜드마크 주석을 달성하려면 연습이 필요합니다.
이 프로토콜에 사용된 검증된 3D 랜드마크 구성은 얼굴, 상악, 하악 및 두개골 기저부의 골격 조직에 대한 충분한 커버리지를 제공합니다. 이러한 방식으로, 두개 안면 구조의 진정한 형태는 두개 안면 복합체 및 그 구성 요소 구조의 치수, 구성 및 방향의 평가를 위해보다 정확하게 표현됩니다. 연조직 랜드마크는 이 프로토콜에 포함되지 않지만 사용자는 프로토콜에 설명된 대로 제공된 구성에 원하는 랜드마크를 추가할 수 있습니다. 또한 실용적인 이유로 이 프로토콜에는 다른 3D 해석 소프트웨어에 대한 특정 지침이 포함될 수 없지만 각 사용자가 그에 따라 조정할 수 있습니다.
주로 임상의를 위해 생성된 표준 두부 측정 측정의 진단적 가치 외에도 이 분석을 사용하여 3D 랜드마크 사이의 각도와 선형 거리를 계산할 때 제공되는 자유는 보다 상세하고 완전한 평가를 제공하는 새로운 두부 분석을 설정할 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 우리의 미래 방향은 과거에 2D 규범 가치가 창출 된 것과 같은 방식으로 새로운 규범 적 가치를 수립하는 것을 포함합니다.
또한, 두개 안면 임상 및 연구 분야에서 획기적인 기반 GMA의 적용은 빠른 속도로 발전하고 있습니다. 진화 및 발달 생물학 및 인류학 연구자들은 10년 이상 이 분석을 사용해 왔지만 최근에는 치열 교정, 치아 안면 정형 외과 및 두개 안면 수술 분야에서도 새로운 임상 적용이 제시되었습니다. GMA는 또한 두개 안면 증상이있는 선천성 질환의 경우 정량적 표현형의 일부로서 유전자 돌연변이13,14,15,16에 기인 한 미묘한 형태 학적 차이의 검출에도 사용될 수 있습니다. 또한, 형태학적 데이터를 기능 분석 및 유전자 데이터와 연결하여 다양한 정량적 접근 방식을 통합하면 건강한 그룹과 질병 그룹의 두개안면 발달에 관한 새로운 지식을 제공할 수 있습니다.
최근 계산 및 시각화의 발전으로 인해 이러한 유형의 분석을 개인용 컴퓨터에서 수행할 수 있게 되었으며, Checkpoint, Geomorph(R 통계 소프트웨어 패키지), Amira-Avizo 및 SlicerMorph를 비롯한 여러 소프트웨어 패키지를 이미 사용할 수 있습니다. 이러한 프로그램은 다변량 통계 분석에 익숙하지 않은 의료 분야의 연구원이 내장된 자동화 기능을 사용하여 GMA를 수행하는 데 도움이 될 수 있습니다.
Disclosures
저자는 이해 상충을 선언하지 않습니다.
Acknowledgments
이 연구는 국립 보건원 (NIH)의 국립 치과 및 두개 안면 연구소 (NIDCR)의 교내 연구 프로그램과 Roseman University College of Dental Medicine의 교정 및 치과 안면 정형 외과 고급 교육 프로그램의 지원을 받았습니다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Invivo6 Dental Software | Anatomage | N/A | 3D Imaging Software (including 3D analysis module) |
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