2023年9月8日
本文介绍了一种利用人类锥形束计算机断层扫描影像进行三维头影测量分析的详细操作方案。
本项目旨在提供一种详细的方法,用于利用一组经过验证的三维骨骼标志点进行三维头影测量分析。这些标志点涵盖了颅底、面部上颌和下颌区域,可用于临床及科研研究。对于初次在三维容积图像上标注这些标志点的操作者而言,存在一定的学习曲线,强烈建议进行大量练习,以在将这些标志点应用于临床和科研研究之前获得更丰富的经验与一致性。
与二维头影测量分析相比,三维头影测量分析能够提供更精确的测量结果。由于传统X光片和二维数字格式中解剖结构存在失真和放大现象,二维头影测量分析可能导致描记和解释不准确。
此外,三维标志点的坐标可被导出并用于进行几何形态测量分析,以研究形态特征。在颅面畸形的研究中,三维标志点数据分析可作为深入的定量表型分析方法的一部分。同时,将形态测量分析与功能分析及遗传信息相结合,将为健康人群以及疾病群体的颅面发育研究提供新的认知。
首先,打开 Invivo6 软件,点击“从本设备浏览文件”,选择要分析的扫描文件,然后点击打开。进入 3D 分析模块,点击保存信息的软盘图标。随后选择“加载配置”,并浏览以找到配置文件。
单击重新定向图标。在打开的窗口中,选择“通过选取标志点”选项。此功能允许用户以相同的方式对所有扫描进行定向。
本方案选择鼻根点作为原始标志点。然后利用标志点进行三点定义,包括右侧眶点、右侧耳点和左侧耳点,并利用鼻根点和贝叶点(bayesian)定义前后轴及正中矢状面。从屏幕左侧菜单中调整亮度和对比度,以降低锥形束CT扫描图像的噪声。
通过按住控制键并同时左键单击,然后在屏幕上滑动,以实现放大和缩小。通过按住 Shift 键并同时左键单击,然后在屏幕上滑动,以整体移动图像。从设置菜单中启用裁剪功能,可在空间的所有平面上创建截面视图。
在设置菜单中添加新标记点时,点击“landmarks”以显示可用的标记点选项列表,然后选择所需的标记点。要为标记点设置默认视图,请选择追踪任务,点击“edit”,然后选择标记点。
根据需要设置视图,然后点击使用当前视图设置。重复这些步骤,以更改任何其他解剖标志点的默认视图。要标注三维解剖标志点,请从菜单顶部选择“创建追踪”并点击开始。
根据解剖标志的定义,通过在三维容积数据上直接左键单击相应位置来开始标注三维解剖标志点。利用屏幕右侧的断层视图调整标志点的位置。如果断层视图不可见,可从布局选择菜单中选择“slice locator”以显示。
为确认标志点的位置,请单击“停止”并选择所需的视图以查看该标志点,然后继续放置其余的标志点。若需在3D容积图像中调整标志点位置,请在追踪任务菜单底部单击“停止”以暂停分析,然后单击要移动的标志点并将其拖动至新的目标位置。若要重新标注某个标志点,请双击该标志点旁已勾选的方框,然后在弹出的后续问题中回答“是”。
首先标注预选的原点解剖标志。枕骨大孔前曲度前缘的中点称为 bayesian。标注 bayesian 时,在轴向断面上找到枕骨大孔断面曲度最深的末端。
对于矢状切面,需寻找枕骨大孔中段最靠后方的点。对于冠状切面,需寻找枕骨大孔弯曲处下方的中点。位于每侧耳道上缘最上方、最后方及最外侧的点称为porion(耳点)。
在轴向切面上标注耳点时,寻找外耳道口边缘的界限。在矢状切面上,寻找咽鼓管与骨性外耳道相交的点。在冠状切面上,寻找上曲度下缘的中点。
通过该点的垂直线大致平分耳道。解剖标志鼻根位于额骨与鼻骨之间缝合线的交点处。对于轴向切面,应寻找该缝合线弯曲高度处的中点。
对于矢状切面,寻找额骨与鼻骨相接处缝合线的前部点位。对于冠状切面,寻找额鼻缝合线的中心位置。通过该点的垂直线大致将鼻子分为左右两部分。
眶下点是眶下缘最前下方的点。标注该点时,以冠状面或骨窗为默认视图,从下至上进行轴向切割,直至达到眼眶下缘的弯曲处,定位眼眶下缘弯曲部分最下方的点。使用二维视图确认骨性标志点,并调整矢状面和冠状面切片,以反映眶下点的前部位置。
确保该标志点位于眼眶开始向外弯曲处的前方位置。上眼眶缘最上方且最靠前的点称为supraorbitale。标注该点时,先将三维容积的默认视图设为额面观,然后从上至下逐渐进行轴向切割,直至到达眼眶上缘的弯曲处,从而确定眼眶上边界最上方的点。
调整矢状面和冠状面,以反映解剖标志点的前部位置。确保该标志点位于前方,恰好处于眼眶开始向外弯曲的位置。对于蝶鞍中点,应寻找蝶鞍(垂体窝)的中心,即蝶骨体上呈马鞍状的凹陷区域,垂体或脑下垂体即位于此处。
在所有平面上将标记点调整至蝶鞍中心。对于矢状面,将标记点置于蝶鞍中心;对于轴向面和冠状面,相应地调整视图。
接下来,用一系列点描记右侧下颌轮廓。然后以相同方法描记左侧下颌轮廓。完成下颌轮廓描记后,髁突点、下颌角点和下颌前角点将自动标注。
将髁突点确定为下颌骨髁突上最靠后且最靠上的点,将下颌角点确定为下颌支与下颌体交界处所形成角度中最向外突出的点。然后将前下颌角点确定为下颌支下缘凹面与下颌体连接处的最高点。本图展示了一个人类头颅的全头锥形束CT(CBCT)扫描图像的正面及¾侧面视图,其中包含了当前配置中的所有标注三维解剖标志点。
本文介绍了一种利用人类锥形束计算机断层扫描影像进行三维头影测量分析的详细方法。该方案强调了在临床和科研应用中精确标注三维骨骼标志点的重要性。
在锥形束CT扫描图像上进行三维头影测量标志点标注,可实现精确的定量颅面表型分析,这对于骨骼生物学领域的转化研究和早期发现至关重要。该方案经过验证的标志点集合及可导出的三维坐标,支持可重复且高保真的测量工作流程,减少形态测量分析中的模糊性。这一能力有助于增强颅面及骨骼研发项目中靶点验证和机制风险评估的预测可靠性。
该3D注释方案整合了发现生物学与转化研究的交叉领域,架起了早期表型筛选与临床前模型验证之间的桥梁。