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Démonstration d’annotation de repères céphalométriques tridimensionnels sur des tomodensitogrammes informatisés à faisceau conique humain

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

Un protocole détaillé pour la réalisation d’analyses céphalométriques tridimensionnelles à l’aide de tomodensitométrie à faisceau conique humain est présenté.

Abstract

L’analyse céphalométrique craniofaciale est un outil de diagnostic utilisé pour l’évaluation de la relation entre divers os et tissus mous de la tête et du visage. L’analyse céphalométrique a traditionnellement été menée à l’aide de radiographies 2D et d’ensembles de points de repère et limitée à la taille, aux mesures linéaires et angulaires et aux relations 2D. L’utilisation croissante de la tomodensitométrie à faisceau conique 3D (CBCT) dans le domaine dentaire dicte la nécessité d’évoluer vers l’analyse céphalométrique 3D, qui intègre la forme et une analyse plus réaliste du développement longitudinal dans les trois plans. Cette étude est une démonstration de l’analyse céphalométrique 3D avec l’utilisation d’un ensemble validé de points de repère des tissus squelettiques sur des scans CBCT humains. Des instructions détaillées pour l’annotation de chaque point de repère sur un volume 3D sont fournies dans le cadre d’un protocole étape par étape. Les mesures générées et les coordonnées 3D des points de repère peuvent être exportées et utilisées à des fins cliniques et de recherche. L’introduction de l’analyse céphalométrique 3D dans les études craniofaciales fondamentales et cliniques conduira à des progrès futurs dans le domaine de la croissance et du développement craniofaciaux.

Introduction

L’analyse céphalométrique, qui examine les relations dentaires et squelettiques du crâne humain, est l’application clinique de la céphalométrie. En plus des anthropologues, des biologistes du développement, des experts médico-légaux et des chercheurs craniofaciaux qui étudient l’évolution humaine et le développement craniofacial, il est utilisé par les professionnels de la santé buccodentaire, y compris les dentistes, les orthodontistes et les chirurgiens buccaux et maxillo-faciaux, comme outil de planification du traitement. Les premières institutions qui ont utilisé l’analyse céphalométrique en orthodontie ont été Hofrath en Allemagne et Broadbent aux États-Unis en 1931 1,2,3. L’objectif principal de l’analyse était de fournir une ressource théorique et pratique pour évaluer les proportions craniofaciales d’un individu et définir la source anatomique de la malocclusion1. Cela a permis de suivre le schéma de croissance du maxillaire et de la mandibule, de surveiller leurs positions relationnelles dans l’espace et d’observer les changements dans le déplacement des tissus mous et des dents. En conséquence, les changements apportés par le traitement orthodontique pourraient être surveillés et les relations squelettiques et dentaires pourraient être caractérisées pour qu’un diagnostic soit posé pour la planification du traitement. L’évaluation du complexe dentofacial a été effectuée en comparant le tracé céphalométrique d’un patient avec des valeurs de référence représentatives d’une population normale d’âge, de race et d’origine ethniquesimilaires 1.

La méthode traditionnelle d’analyse consistait en une représentation bidimensionnelle (2D) de structures tridimensionnelles (3D) 4,5. Un revers majeur de cette technique est la distorsion et le grossissement des structures anatomiques via l’imagerie radiographique conventionnelle sur film ordinaire ou les formats numériques, ce qui peut conduire à des tracés et des interprétations céphalométriques inexacts 6,7. L’introduction initiale de l’imagerie 3D sous forme de tomodensitométrie axiale (TDM) et de tomodensitométrie en spirale n’incluait pas les applications dentaires ou non médicales en raison du coût élevé et des doses élevées de rayonnement. Cependant, l’émergence de la tomodensitométrie à faisceau conique (CBCT) a atténué ces préoccupations, car les dépenses et les doses de rayonnement étaient significativement inférieures à celles de la TDM1. Le changement dans ce récit d’imagerie a galvanisé l’utilisation généralisée de CBCT en orthodontie pour améliorer le diagnostic et la planification du traitement. Le principal avantage de l’imagerie 3D par rapport à la technique d’image 2D conventionnelle est que la 3D permet à l’examinateur de visualiser les structures anatomiques sans superpositions ni distorsions spatiales (c’est-à-dire la position de la tête de l’individu). Par conséquent, un positionnement beaucoup plus précis des repères anatomiques utilisés pour la réalisation de l’analyse céphalométrique est possible, en particulier en cas d’asymétrie faciale. De plus, une zone anatomique beaucoup plus grande peut être analysée.

L’une des avancées les plus récentes dans le domaine de la céphalométrie est la mise en œuvre de l’apprentissage profond (DL) pour la détection automatiséedes repères 8,9,10,11. Bien que les résultats de ces études soient prometteurs, les niveaux de précision dans l’emplacement des points de repère ne sont pas encore satisfaisants. De plus, la plupart de ces études utilisent des ensembles de repères relativement petits qui sont dérivés d’analyses céphalométriques 2D précédentes, fournissant une couverture insuffisante de la base crânienne, qui est une structure importante pour l’étude de la croissance et du développement craniofaciaux. Cette vidéo de démonstration présente en détail une méthodologie pour la réalisation d’analyses céphalométriques 3D manuelles de haute précision avec l’utilisation d’un ensemble validé de repères de tissus squelettiques 3D couvrant les zones du visage, de la base crânienne, de la mandibule et des dents pour une utilisation dans des études cliniques et de recherche impliquant l’imagerie CBCT4. Un exemple d’analyse 3D terminée peut être vu à la figure 1.

Protocol

Ce protocole suit les lignes directrices des comités d’éthique de la recherche humaine des comités d’examen institutionnels des National Institutes of Health (NIDCR IRB #16-D-0040) et de l’Université Roseman des sciences de la santé. Voir le tableau des matériaux pour plus de détails sur le logiciel utilisé dans ce protocole. Le même protocole peut être suivi avec l’utilisation de différents logiciels, après des ajustements en fonction de leurs paramètres spécifiques et des détails techniques. Les scans CBCT utilisés pour la création de la figure incluse dans cet article, ainsi que la démonstration vidéo, ont été anonymisés avant leur utilisation, et le consentement éclairé a été obtenu des sujets, permettant l’utilisation de leurs scans dans des publications liées à la recherche. Les deux sujets ont été vus à la clinique dentaire des NIH, où les scans ont été acquis (système Planmeca ProMax 3D; mode faible dose, résolution de 400 μm) et avaient été consentis à un protocole approuvé par l’IRB des NIH (NCT02639312).

1. Téléchargement de l’analyse et de la visualisation CBCT dans le module 3DAnalysis

  1. Ouvrez le logiciel référencé et cliquez sur parcourir le fichier. Sélectionnez l’analyse à analyser et cliquez sur Ouvrir.
  2. Accédez au module 3DAnalysis.

2. Téléchargement d’un fichier de configuration de point de repère

  1. Dans le module 3DAnalysis, cliquez sur l’icône Enregistrer les informations sur la disquette. Ensuite, sélectionnez Charger une configuration et recherchez le fichier de configuration.
    Remarque : Le fichier de configuration, y compris les points de repère utilisés par les auteurs, est inclus dans le fichier supplémentaire 1.

3. Configuration du système de coordonnées

  1. Cliquez sur l’icône Réorientation .
  2. Dans la fenêtre qui s’ouvre, sélectionnez l’option En choisissant des points de repère. Cela permet à l’utilisateur d’orienter tous les scans de la même manière, ce qui est important si leurs valeurs de coordonnées 3D doivent être comparées. Les options sélectionnées pour ce protocole sont : N comme point de repère O rigin, Définition en trois points avec points de repère Or R, Or L, Po L, et Define A-P Axis (Mid-Sagittal Plane) avec les points de repère N et Ba.

4. Ajustements de l’image de numérisation CBCT

  1. Ajustez la luminosité et le contraste pour réduire le bruit de l’image à partir du menu situé sur le côté gauche de l’écran.
  2. Effectuez un zoom avant et arrière en maintenant la touche Ctrl enfoncée, en cliquant simultanément avec le bouton gauche de la souris et en faisant glisser l’écran sur l’écran. Déplacez l’image de manière corporelle en maintenant la touche Maj enfoncée et en cliquant simultanément avec le bouton gauche de la souris et en faisant glisser l’écran sur l’écran. Activez l’option Découpage dans le menu Paramètres pour créer des vues en coupe dans tous les plans de l’espace.

5. Ajout de nouveaux points de repère

  1. Dans le menu Paramètres , qui comporte une icône d’outil, cliquez sur points de repère pour afficher la liste des options de point de repère disponibles, puis sélectionnez le point de repère de votre choix.
  2. Pour définir une vue par défaut pour les points de repère, sélectionnez la tâche de suivi, cliquez sur configurer, choisissez point de repère, définissez la vue comme vous le souhaitez et cliquez sur utiliser les paramètres d’affichage actuels. Répétez les étapes ci-dessus pour modifier l’affichage par défaut de tout point de repère supplémentaire.

6. Annotation de repères anatomiques 3D

  1. En haut du menu à gauche de l’écran, sélectionnez Créer un suivi. Dans la fenêtre qui s’ouvre, cliquez sur Démarrer dans le coin inférieur gauche de la fenêtre. Commencez à annoter les repères 3D en cliquant directement avec le bouton gauche de la souris sur le volume 3D à l’endroit où le repère doit être placé en fonction de sa définition.
  2. Confirmez et ajustez l’emplacement du point de repère à l’aide des vues de section à droite de l’écran. S’ils ne sont pas visibles, dans le menu de sélection de la mise en page sur la gauche, sélectionnez Localisateur de tranches. Pour confirmer l’emplacement d’un point de repère, cliquez sur Arrêter et sélectionnez la vue souhaitée pour visualiser le point de repère. Une fois confirmé, procédez à la mise en place des points de repère restants.
  3. Pour modifier la position du repère à l’aide du volume 3D, arrêtez l’analyse en cliquant sur Arrêter en bas du menu Tâches de traçage , cliquez sur le point de repère à déplacer et faites-le glisser vers la nouvelle position souhaitée.
  4. Pour réannoter un point de repère, double-cliquez sur le carré coché à côté du point de repère, puis répondez Oui à la question suivante.

7. Définition et instructions d’annotation spécifiques pour chaque point de repère 3D

  1. Basion (Ba)-le point médian sur le bord antérieur de la courbure antérieure du foramen magnum
    1. Pour la section axiale, recherchez l’extrémité la plus profonde de la courbure de la section du foramen magnum. Pour la section sagittale, recherchez le point le plus postérieur de la section médiane du foramen magnum. Pour la section coronale, recherchez le milieu inférieur de la courbure du foramen magnum.
  2. Porion (Po_R, Po_L) - le point le plus supérieur, postérieur et externe situé à la marge supérieure de chaque conduit auditif (méat auditif externe)
    1. Pour la section axiale, recherchez le bord de la marge du méat auditif externe. Pour la section sagittale , recherchez le point d’intersection de la trompe d’Eustache avec le canal osseux. Pour la section coronale, recherchez le point médian sur le bord inférieur de la courbure supérieure. La ligne verticale à travers la pointe coupe grossièrement le conduit auditif.
  3. Nasion (N)-l’intersection de la suture entre l’os frontal et les os nasaux (suture fronto-nasale)
    1. Pour la section axiale, recherchez le point médian/hauteur de courbure de la suture. Pour la section sagittale, recherchez le point antérieur de la suture où les os frontaux et nasaux se rencontrent. Pour la section coronale, recherchez le centre de la suture fronto-nasale. La ligne verticale qui le traverse coupe grossièrement le nez.
  4. Orbitale (Or_R, Or_L)-le point le plus antéro-inférieur sur le bord orbital inférieur
    1. Définissez la vue frontale (fenêtre osseuse) par défaut et coupez axialement de inférieur à supérieur jusqu’à ce que la courbure de la marge inférieure de l’orbite soit atteinte pour localiser le point le plus inférieur de la courbure inférieure de l’orbite.
    2. Utilisez des vues 2D pour confirmer que le point de repère est sur l’os. Ajustez les sections sagittales et coronales pour refléter le positionnement antérieur de l’orbitale. Assurez-vous que le point de repère est en position antérieure juste au point où le bord orbital commence à se courber.
  5. Supraorbitale (SOr_R, SOr_L)-le point le plus supérieur et antérieur du bord orbital supérieur
    1. Définissez la vue frontale par défaut dans le volume 3D et coupez progressivement axialement de supérieur à inférieur jusqu’à ce que la courbure de la marge supérieure de l’orbite soit atteinte pour localiser le point le plus supérieur de la bordure supérieure de l’orbite.
      REMARQUE: Évitez de marquer l’encoche supraorbitale en raison de son anatomie variable.
    2. Ajustez les sections sagittales et coronales pour refléter le positionnement antérieur du repère. Assurez-vous que le point de repère est en position antérieure juste au point où le bord orbital commence à se courber.
  6. Point médian de Sella (sella)
    1. Recherchez le centre de la sella turcica ou fosse hypophysaire, qui est une dépression en forme de selle dans le corps de l’os sphénoïde, où la glande pituitaire ou l’hypophyse est positionnée. Ajustez le point de repère au centre de la sella turcica dans tous les plans.
    2. Pour la section sagittale, placez le point de repère au centre de la sella turcica. Pour les sections axiale et coronale, ajustez les vues en conséquence.
  7. Sella inferior (Si) - le point le plus inférieur et central du contour de la sella turcica dans le même plan que la sella
    1. Pour la section sagittale, commencez par positionner le point de repère au point le plus inférieur de la section sagittale de la sella turcica. Pour les sections axiale et coronale, ajustez la position pour qu’elle soit au milieu de la section.
  8. Sella postérieure (Sp)-le point le plus postérieur et central du contour de la sella turcica dans le même plan que la sella
    1. Pour la section sagittale, commencez par positionner le point de repère au point le plus postérieur de la section sagittale de la sella turcica. Pour les sections axiale et coronale, ajustez la position pour qu’elle soit au milieu de la section.
  9. Processus clinoïde (Cl)-le point antéro-supérieur sur le contour du processus clinoïde antérieur dans le même plan que la sella.
    1. Pour la section sagittale, commencez par positionner le repère au point le plus antéro-supérieur du contour du processus clinoïde. Pour les sections axiale et coronale, ajustez la position pour qu’elle soit au milieu de la section.
  10. Arc zygomatique (ZygArch_R, ZygArch_L)
    1. Recherchez le point le plus latéro-inférieur sur le contour de l’arc zygomatique. Assurez-vous que le crâne est correctement orienté et que les arcs zygomatiques sont vus clairement et « perpendiculairement » à partir de la vue sous-mentale.
      REMARQUE: Si le crâne est incliné, l’annotation précise du point de repère sera compromise.
    2. Pour la section axiale, placez le repère au point le plus latéral et inférieur de la courbure de l’arc zygomatique. Pour la section sagittale, placez le point de repère au point le plus inférieur de la section. Pour la section coronale, placez le point de repère au point le plus latéral de la section.
  11. Suture frontozygomatique (FronZyg_R, FronZyg_L)-le point antéro-latéral sur la suture frontozygomatique.
    1. Pour la section sagittale, assurez-vous que la suture est clairement visible dans la section. Placez le repère sur le point le plus antérieur de la section de l’os frontal à côté de la suture. Pour les sections axiale et coronale, recherchez le point le plus supérieur de la section.
  12. Cavité nasale (NasCav_R, NasCav_L) - jonction de la paroi latérale du nez, du bord pyriforme/plancher nasal et du bord supérieur du maxillaire
    1. La triple jonction est mieux vue dans la section coronale. Commencez par positionner le point de repère du côté mésial de la jonction. Pour la section axiale, placez le repère à l’extrémité de la section. Pour la section sagittale, placez le point de repère au point le plus latéral de la suture sur le bord maxillaire.
  13. Jugal point (J_R, J_L)
    1. Recherchez le milieu le plus profond du processus jugal du maxillaire. Annoter le repère de manière à ce qu’il soit principalement aligné avec la première molaire maxillaire.
    2. Pour la section coronale, commencez par ajuster la position du repère à l’extrémité la plus profonde de la courbure de la section du processus jugal. Pour la section axiale, recherchez le point le plus latéral de la section, au point où la densité osseuse change. Pour la section sagittale, recherchez le point le plus inférieur de la section, au point où la densité osseuse change.
  14. Articulare (Ar_R, Ar_L) - le point le plus postérieur de la tête condylienne, plus proche de la fosse glénoïde
    1. Pour la section axiale, recherchez le point le plus postérieur autour du centre de la courbure postérieure du condyle. Pour la section sagittale, recherchez le point le plus postérieur sur la courbure postérieure du condyle. Pour la section coronale, recherchez la petite zone radio-opaque indiquant que le point de repère est sur l’os.
  15. Processus coronoïde (Cor_R, Cor_L) - le point le plus supérieur du processus coronoïde
    1. Pour les sections sagittales et coronales, placez le repère sur le dessus du processus coronoïde. Pour la section axiale, recherchez la petite zone radio-opaque indiquant que le point de repère est sur l’os.
  16. Fosse glénoïde (G_Fos_R, G_Fos_L)
    1. Cherchez un point sur la fosse glénoïde où la tête condylienne est en articulation maximale avec la fosse. C’est le centre approximatif de la fosse en forme de dôme.
    2. En 3D, choisissez la section coronale pour obtenir une vue qui montre les deux condyles raisonnablement bien. Choisissez un point sur le bord inférieur de la fosse dans cette vue de telle sorte qu’une ligne verticale passant par ce point coupe approximativement le condyle; Notez que cela peut ne pas sembler être le centre exact de la fosse. Ciblez le point d’articulation maximale (c.-à-d. à peu près près du centre ou du centre exact dans certains cas).
    3. Pour la section coronale, recherchez le point le plus approximatif de la section du dôme de la fosse glénoïde. Pour la section sagittale, recherchez le point le plus supérieur de la section du dôme de la fosse glénoïde. Pour la section axiale, n’appliquez pas de réglage fin spécifique si les deux autres vues ont été ajustées.
  17. Profil de la mandibule (droite et gauche) : condylion (Co_R, Co_L), gonion (Go_R, Go_L), antegonion (Ag_R, Ag_L)
    REMARQUE: Les repères sont annotés automatiquement après traçage du profil mandibulaire.
    1. Identifier le condylion comme le point le plus postérieur et le plus supérieur du condyle . Identifier le gonion comme le point le plus extérieur de l’angle formé par la jonction du ramus et du corps de la mandibule. Identifier l’antegonion comme le point le plus élevé de la concavité du bord inférieur du ramus où il rejoint le corps de la mandibule.
    2. Tracez le profil mandibulaire avec une série de points (double-cliquez ou cliquez avec le bouton droit pour terminer le traçage). Commencez par l’encoche mandibulaire et incluez les profils de condyle et de ramus. Suivez la courbe à l’angle pour inclure le gonion en utilisant plusieurs points tous les quelques millimètres. Assurez-vous de choisir des points sur la marge inférieure ou latérale de la bordure mandibulaire.
  18. Prosthion (Pr)
    1. Recherchez le point le plus antérieur du processus alvéolaire maxillaire dans la ligne médiane. Choisissez une coupe sagittale coupant en deux les incisives centrales maxillaires. En vue latérale, sélectionnez Prosthion et confirmez les vues 2D.
    2. Pour la coupe axiale, identifier le milieu des sections racinaires des incisives centrales maxillaires sur l’os alvéolaire labial. Pour la section sagittale, recherchez le point le plus antérieur du processus alvéolaire maxillaire. Pour la section coronale, recherchez la ligne médiane entre les incisives centrales maxillaires.
  19. Point A - le point médian le plus profond du prémaxillaire de la courbure entre l’épine nasale antérieure et le point prosthion
    1. En 3D, choisissez une coupe sagittale coupant en deux les incisives centrales maxillaires. Ce plan aura le prosthion (déjà marqué). En vue latérale, sélectionnez Point A et confirmez les vues 2D.
    2. Pour la section axiale, identifiez l’extrémité de la section. Pour la section sagittale, identifier le point le plus profond de la courbure du prémaxillaire entre la colonne nasale antérieure et le processus alvéolaire. Pour la section coronale, assurez-vous que le point se trouve dans la ligne médiane.
  20. Nez antérieur Colonne vertébrale (SNA)
    1. Recherchez le point le plus antérieur de la colonne vertébrale nasale. Choisissez une coupe sagittale coupant en deux les incisives centrales maxillaires. Ce plan aura le prosthion et le point A (déjà marqué). En vue latérale, sélectionnez ANS et confirmez les vues 2D.
    2. Pour la section axiale, recherchez la pointe de la section. Pour la section sagittale, recherchez le point le plus antérieur de la colonne nasale. Pour la section coronale, recherchez le milieu de la petite section osseuse.
  21. Épine nasale postérieure (SNP) - le point médian de la base des os du palatin au bord postérieur du palais dur
    1. En 3D, choisissez une coupe sagittale coupant en deux les incisives centrales maxillaires. Ce plan aura le prosthion, le point A et l’ANS déjà marqués. En vue latérale, sélectionnez PNS et confirmez les vues 2D.
    2. Pour la section axiale, recherchez le point le plus inférieur de la ligne médiane de la base palatine. Pour la section sagittale, recherchez le point le plus postérieur de la section médiane de l’os palatin. Pour la section coronale, recherchez le point médian de la section de la section médiane de l’os palatin.
  22. Infradentale (Id)
    1. Identifier le point de transition entre la couronne/dent de l’incisive médiale mandibulaire la plus proéminente et la projection alvéolaire.
    2. En 3D, choisissez une coupe sagittale coupant en deux l’incisive centrale mandibulaire. En vue latérale, sélectionnez Id et confirmez les vues 2D. Si trois incisives sont présentes, assurez-vous que le plan coupe en deux la dent du milieu.
    3. Pour la section axiale, confirmez que le point d’annotation du repère est le point le plus antérieur de l’os alvéolaire de l’incisive sélectionnée. Pour la section sagittale, identifier le point le plus antérieur du processus alvéolaire mandibulaire. Pour la section coronale, assurez-vous que la ligne médiane coupe en deux l’incisive sélectionnée.
  23. Point B (B) - le point médian le plus profond de la mandibule entre l’infradentale et le pogonion
    1. En 3D, choisissez une coupe sagittale coupant en deux les incisives centrales mandibulaires. En vue latérale, sélectionnez Point B et confirmez les vues 2D.
    2. Pour la section axiale, regardez entre les incisives centrales mandibulaires, ou au milieu de la section de l’incisive médiane si une incisive est manquante. Pour la section sagittale, identifier le point de la concavité la plus profonde antérieurement sur la symphyse mandibulaire. Pour la section coronale, regardez entre les incisives centrales mandibulaires ou la ligne de grille verticale qui coupe l’incisive centrale.
  24. Pogonion (Pog)
    1. Identifier le point le plus antérieur de la symphyse de la mandibule.
    2. En 3D, choisissez une coupe sagittale coupant en deux les incisives centrales mandibulaires. En vue latérale, sélectionnez Pogonion et confirmez les vues 2D.
    3. Pour la section axiale , identifiez la ligne de grille verticale qui coupe la section mandibulaire. Pour la section sagittale, recherchez le point le plus antérieur de la symphyse. Pour la section coronale, recherchez la petite zone osseuse indiquant que le repère est placé sur la surface osseuse.
  25. Gnathion anatomique (Gn) - le point le plus bas sur la marge antérieure de la mâchoire inférieure dans le plan sagittal moyen
    1. En 3D, choisissez une coupe sagittale coupant en deux les incisives centrales mandibulaires. En vue latérale, sélectionnez Gn et confirmez les vues 2D.
    2. Pour les sections axiale et coronale, recherchez la ligne de grille verticale qui coupe la section mandibulaire. Pour la section sagittale, identifiez le point le plus bas sur la marge antérieure de la mâchoire inférieure.
  26. Menton (Me) - le point le plus bas de la symphyse mandibulaire.
    1. En 3D, choisissez une coupe sagittale coupant en deux les incisives centrales mandibulaires. Dans la vue latérale, sélectionnez Moi et confirmez les vues 2D.
    2. Pour la section axiale, identifiez la petite zone osseuse indiquant que le repère est placé sur la surface osseuse. Pour la section sagittale, identifier le point le plus bas de la section de symphyse. Pour la section coronale, recherchez le point médian le plus bas de la section de symphyse.
  27. Profil d’incisive supérieure/inférieure droite/gauche
    NOTE: Trois points sont nécessaires: la racine de l’incisive supérieure/inférieure; Axial : le milieu de la section de l’apex ; Sagittal, coronal: la pointe de l’apex.
    1. Dans la couronne de l’incisive supérieure/inférieure: dans les sections axiale et coronale, recherchez le point médian du bord incisif; et dans la section sagittale, identifiez la pointe du bord incisif.
    2. Dans le point labial de l’incisive supérieure/inférieure: dans la section axiale, identifier le point médian de la section dentaire; dans la section sagittale, recherchez le point le plus proéminent de la surface labiale; et dans la section coronale, assurez-vous que le point est dans la ligne verticale qui coupe la dent.
  28. Profil molaire supérieur/inférieur droit/gauche
    NOTE: Les trois points suivants sont requis.
    1. Racine de la molaire supérieure/inférieure: dans la section axiale, recherchez le point médian de la section de l’apex de la racine mésiale; et dans les sections sagittales et coronales, identifier l’extrémité de l’apex de la racine mésiale.
    2. Cuspide antérieure de la molaire supérieure/inférieure : dans la section axiale, identifier la cuspide mésiale-buccale de la première molaire maxillaire/mandibulaire ; Dans les sections sagittales et coronales, recherchez la cuspide mésiale-buccale de la première molaire maxillaire / mandibulaire.
    3. Cuspide postérieure de la molaire supérieure: dans la section axiale, recherchez la cuspide buccale distale de la première molaire maxillaire / mandibulaire; Dans les sections sagittales et coronales, identifier la cuspide buccale distale de la première molaire maxillaire/mandibulaire.
  29. Plaque cribriforme (Cr) - le point supérieur moyen sur la crista galli
    1. Dans la section sagittale, choisissez le point le plus inférieur de la crista galli. Dans la section axiale, cherchez le point le plus inférieur de la petite section de la crista galli. Dans la section coronale, choisissez le point le plus supérieur de la crista galli.
  30. Foramen ovale (ForOval_R, ForOval_L) - le point le plus antéro-médian et supérieur du foramen ovale
    1. Dans la section axiale, assurez-vous que ce point se trouve approximativement sur un plan divisant le foramen dans la direction antéro-médiale. Dans les sections sagittales et coronales, regardez au bas de l’entrée du canal.
  31. Opisthion (Opi) - le point médian sur la marge postérieure de la courbure postérieure du foramen magnum dans la section axiale
    1. Dans la section sagittale, recherchez le point le plus inférieur de la section sagittale du foramen magnum. Dans les sections axiale et coronale, placez le point de repère dans la ligne médiane.
  32. Fosse crânienne antérieure (AntCF_R, AntCF_L) - le point supérieur le plus antérieur sur la frontière séparant la fosse crânienne antérieure et moyenne
    1. En 3D, utilisez la section axiale, allant de l’antérieur au postérieur jusqu’à ce que la courbure de la fosse soit atteinte. Si plus d’une bordure est présente, choisissez la bordure la plus antérieure.
    2. Dans la section axiale, identifiez le point le plus antérieur de la section de la fosse crânienne antérieure. Dans la section sagittale, recherchez le point le plus supérieur de la bordure de la fosse crânienne antérieure. Dans la section coronale, identifiez le point le plus inférieur de la section de la fosse crânienne antérieure.
  33. Méat acoustique interne (AcM_R, AcM_L) - le point latéral le plus postérieur du méat acoustique interne sur la partie pétreuse de l’os temporal
    1. Dans la section axiale, cherchez le point reflétant le début du canal où se termine la courbure. Dans la section sagittale, recherchez le point postérieur sur la courbure. Dans la section coronale, identifiez le point le plus profond de la courbure.
  34. Canal hypoglosse (Hypog_R, Hypog_L)
    NOTE: C’est le point le plus antéro-médian du canal. Dans le cas où il y a deux canaux, choisissez la partie postérieure des deux canaux et marquez le point sur le bord antérieur du canal postérieur.
    1. Dans la section axiale, identifiez le point reflétant le début du canal où se termine la courbure. Dans la section sagittale, cherchez l’extrémité la plus profonde de la courbure. Dans la section coronale, assurez-vous que le point se trouve approximativement sur l’axe divisant le canal dans la direction antéro-médiale.

8. Sauvegarde de l’analyse CBCT avec des repères annotés

  1. Dans le menu Fichier , sélectionnez Enregistrer ou Enregistrer sous pour enregistrer en tant que fichier séparé, puis optez pour le type de fichier préféré.

9. Exporter des mesures et/ou des coordonnées 3D de repère

  1. Cliquez sur l’icône Enregistrer les informations/disquette dans la barre d’outils, puis sélectionnez Exporter les mesures ou Exporter les repères. Exportez les résultats dans .csv format de fichier.

Representative Results

L’annotation d’une configuration de repère 3D validée est décrite en détail à l’aide d’un protocole étape par étape et d’une démonstration vidéo. Des instructions spécifiques sont fournies pour l’annotation de chaque repère sur le volume 3D, ainsi que pour l’affinement de leurs positions initiales à l’aide des vues en coupe 2D qui correspondent à chaque plan d’espace. En suivant la méthodologie détaillée fournie dans le protocole en combinaison avec les instructions vidéo, l’utilisateur peut apprendre à effectuer une analyse céphalométrique à l’aide de scanners CBCT humains.

La figure 1 représente des vues frontales et des trois quarts d’un balayage CBCT complet d’un crâne humain avec les repères 3D annotés inclus dans la configuration actuelle. Tous les points de repère décrits sont de type 1 et de type 2. Les repères de type 1 représentent des points clairement reconnaissables habituellement observés à l’intersection de structures anatomiques distinctes. Les repères de type 2 représentent des points de courbure maximale sur le contour de structures anatomiques reconnaissables12. Aucun point de repère de type 3 ou semi-repère n’a été inclus dans cette analyse.

Une fois l’annotation des points de repère terminée, deux types de données peuvent être exportées et analysées par l’utilisateur: la mesure céphalométrique et les valeurs de coordonnées 3D. Les valeurs des principales mesures céphalométriques requises pour le diagnostic et l’évaluation de la malocclusion dentaire sont fournies. Ces mesures fournissent une évaluation détaillée des relations squelettiques et dentaires dans les trois plans de l’espace: sagittal, vertical et transversal. Les valeurs de coordonnées 3D (x, y, z) de chaque point de repère peuvent être exportées et utilisées pour le calcul des angles et des distances linéaires. Les valeurs des mêmes coordonnées peuvent être utilisées pour la conduction de l’analyse morphométrique géométrique multivariée (GMA). GMA est une méthode d’étude de la forme qui peut capturer des variables de forme morphologiquement différentes en utilisant des coordonnées cartésiennes et / ou semi-repères. Plusieurs techniques statistiques peuvent être utilisées pour examiner la forme, sans tenir compte de la taille, de l’emplacement ou de l’orientation des structures examinées. La morphométrie géométrique est actuellement le corps le plus établi de la théorie morphométrique pour le traitement des données basées sur des points de repère.

Figure 1
Figure 1 : Vue frontale et trois quarts d’un scan CBCT complet d’un crâne humain avec les repères 3D annotés inclus dans la configuration actuelle. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Fichier supplémentaire 1: Fichier de configuration comprenant les points de repère utilisés dans ce protocolequi peut être directement téléchargé sur le logiciel pour analyse. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.

Discussion

La médecine et la dentisterie sont déjà entrées dans l’ère de l’imagerie 3D. Dans les disciplines de l’imagerie craniofaciale et dentaire, les scanners CBCT sont de plus en plus utilisés, en raison du faible rayonnement et du coût réduit des systèmes mis à jour par rapport aux appareils de tomodensitométrie traditionnels, de l’étalonnage facile de l’utilisation du personnel, de l’acquisition relativement rapide et facile avec une coopération minimale du patient, ainsi que de la possibilité de générer plusieurs autres images et analyses diagnostiques à partir d’un seul scan. Par conséquent, il est essentiel que les cliniciens et les chercheurs sachent lire, diagnostiquer et analyser ces images 3D, ainsi qu’apprendre à étudier la croissance et le développement craniofaciaux en 3D.

Pour aider les cliniciens et les chercheurs dans ce domaine, nous présentons un protocole étape par étape et une démonstration vidéo pour la réalisation d’analyses céphalométriques 3D à l’aide de scans CBCT humains. Ces repères ont déjà été définis et validés dans une publication précédente, où leur exactitude et leur répétabilité ont été confirmées4. Les instructions d’affinement détaillées pour chaque point de repère aident également les utilisateurs à l’annotation correcte de chaque point de repère. Le processus d’annotation des points de repère est encore simplifié grâce à l’utilisation de vues prédéfinies de la numérisation qui correspondent à la zone où chaque point de repère doit être positionné. Cette fonction permet à l’utilisateur d’économiser beaucoup de temps et d’efforts. Néanmoins, il y a une courbe d’apprentissage impliquée, et la pratique est requise par les utilisateurs pour obtenir une annotation de point de repère précise.

La configuration de repère 3D validée utilisée dans ce protocole fournit une couverture suffisante du tissu squelettique du visage, du maxillaire, de la mandibule et de la base crânienne. De cette façon, la morphologie réelle des structures craniofaciales est représentée plus précisément pour l’évaluation des dimensions, de la configuration et de l’orientation du complexe craniofacial et de ses structures composantes. Les points de repère des tissus mous ne sont pas inclus dans ce protocole, mais les utilisateurs peuvent ajouter des points de repère de choix à la configuration fournie, comme décrit dans le protocole. De plus, pour des raisons pratiques, ce protocole ne pourrait pas inclure d’instructions spécifiques pour d’autres logiciels d’analyse 3D, mais peut être adapté en conséquence par chaque utilisateur.

Outre la valeur diagnostique des mesures céphalométriques standard générées, principalement pour les cliniciens, la liberté offerte par l’utilisation de cette analyse pour calculer des angles et des distances linéaires entre tous les repères 3D permettra la mise en place de nouvelles analyses céphalométriques qui fourniront des évaluations plus détaillées et complètes. Néanmoins, notre orientation future comprend l’établissement de nouvelles valeurs normatives respectives, de la même manière que les valeurs normatives 2D ont été créées dans le passé.

De plus, les applications de l’GMA à base de points de repère dans le domaine clinique et de la recherche craniofaciale se développent à un rythme rapide. Les chercheurs en biologie évolutive et du développement et en anthropologie utilisent cette analyse depuis plus d’une décennie, mais de nouvelles applications cliniques ont également été récemment présentées dans les domaines de l’orthodontie, de l’orthopédie dento-faciale et de la chirurgie craniofaciale. L’GMA peut également être utilisé dans le cadre d’un phénotypage quantitatif dans le cas de maladies congénitales avec manifestations craniofaciales, ainsi que pour la détection de différences morphologiques subtiles attribuées à des mutations génétiques13,14,15,16. En outre, l’intégration de différentes approches quantitatives en reliant les données morphométriques à l’analyse fonctionnelle ainsi qu’aux données génétiques peut fournir de nouvelles connaissances sur le développement craniofacial chez les groupes sains, ainsi que dans les maladies.

En raison des progrès récents dans le calcul et la visualisation, la réalisation de ce type d’analyse est maintenant réalisable sur les ordinateurs personnels, avec plusieurs logiciels déjà disponibles, y compris Checkpoint, Geomorph (un logiciel statistique R), Amira-Avizo et SlicerMorph. Ces programmes peuvent aider les chercheurs dans les domaines médicaux qui ne sont peut-être pas familiers avec les analyses statistiques multivariées à effectuer une évaluation mondiale avec la disponibilité de fonctions automatisées intégrées.

Disclosures

Les auteurs ne déclarent aucun conflit d’intérêts.

Acknowledgments

Cette recherche a été soutenue par le programme de recherche intra-muros de l’Institut national de recherche dentaire et craniofaciale (NIDCR) des National Institutes of Health (NIH) et le programme d’enseignement avancé en orthodontie et orthopédie dentofaciale du Roseman University College of Dental Medicine.

Materials

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

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Médecine numéro 199
Démonstration d’annotation de repères céphalométriques tridimensionnels sur des tomodensitogrammes informatisés à faisceau conique humain
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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).

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