Real-Time In Vivo Characterization of Primary Liver Tumors With Diffuse Optical Spectroscopy During Percutaneous Needle Interventions: Feasibility Study in Woodchucks

OBJECTIVE This study presents the first in vivo real-time optical tissue characterization during image-guided percutaneous intervention using near-infrared diffuse optical spectroscopy sensing at the tip of a needle. The goal of this study was to indicate transition boundaries from healthy tissue to tumors, namely, hepatic carcinoma, based on the real-time feedback derived from the optical measurements. MATERIALS AND METHODS Five woodchucks with hepatic carcinoma were used for this study. The woodchucks were imaged with contrast-enhanced cone beam computed tomography with a flat panel detector C-arm system to visualize the carcinoma in the liver. In each animal, 3 insertions were performed, starting from the skin surface toward the hepatic carcinoma under image guidance. In 2 woodchucks, each end point of the insertion was confirmed with pathologic examination of a biopsy sample. While advancing the needle in the animals under image guidance such as fluoroscopy overlaid with cone beam computed tomography slice and ultrasound, optical spectra were acquired at the distal end of the needles. Optical tissue characterization was determined by translating the acquired optical spectra into clinical parameters such as blood, water, lipid, and bile fractions; tissue oxygenation levels; and scattering amplitude related to tissue density. The Kruskal-Wallis test was used to study the difference in the derived clinical parameters from the measurements performed within the healthy tissue and the hepatic carcinoma. Kurtoses were calculated to assess the dispersion of these parameters within the healthy and carcinoma tissues. RESULTS Blood and lipid volume fractions as well as tissue oxygenation and reduced scattering amplitude showed to be significantly different between the healthy part of the liver and the hepatic carcinoma (P < 0.05) being higher in normal liver tissue. A decrease in blood and lipid volume fractions and tissue oxygenation as well as an increase in scattering amplitude were observed when the tip of the needle crossed the margin from the healthy liver tissue to the carcinoma. The kurtosis for each derived clinical parameter was high in the hepatic tumor as compared with that in the healthy liver indicating intracarcinoma variability. CONCLUSIONS Tissue blood content, oxygenation level, lipid content, and tissue density all showed significant differences when the needle tip was guided from the healthy tissue to the carcinoma and can therefore be used to identify tissue boundaries during percutaneous image-guided interventions.

Evaluation of the maxillary sinus in panoramic radiography—a comparative study

Background: The aim of this study was to evaluate the validity and the inter- and intra-examiner reliability of panoramic-radiograph-driven findings of different maxillary sinus anatomic variations and pathologies, which had initially been prediagnosed by cone beam computed tomography (CBCT). Methods: After pairs of two-dimensional (2D) panoramic and three-dimensional (3D) CBCT images of patients having received treatment at the outpatient department had been screened, the predefinition of 54 selected maxillary sinus conditions was initially performed on CBCT images by two blinded consultants individually using a questionnaire that defined ten different clinically relevant findings. Using the identic questionnaire, these consultants performed the evaluation of the panoramic radiographs at a later time point. The results were analyzed for inter-imaging differences in the evaluation of the maxillary sinus between 2D and 3D imaging methods. Additionally, two resident groups (first year and last year of training) performed two diagnostic runs of the panoramic radiographs and results were analyzed for inter- and intra-observer reliability. Results: There is a moderate risk for false diagnosis of findings of the maxillary sinus if only panoramic radiography is used. Based on the ten predefined conditions, solely maxillary bone cysts penetrating into the sinus were frequently detected differently comparing 2D to 3D diagnostics. Additionally, on panoramic radiographs, the inter-observer comparison demonstrated that basal septa were significantly often rated differently and the intra-observer comparison showed a significant lack in reliability in detecting maxillary bone cysts penetrating into the sinus. Conclusions: Panoramic radiography provides the most information on the maxillary sinus, and it may be an adequate imaging method. However, particular findings of the maxillary sinus in panoramic imaging may be based on a rather examiner-dependent assessment. Therefore, a persistent and precise evaluation of specific conditions of the maxillary sinus may only be possible using CBCT because it provides additional information compared to panoramic radiography. This might be relevant for consecutive surgical procedures; consequently, we recommend CBCT if a precise preoperative evaluation is mandatory. However, higher radiation dose and costs of 3D imaging need to be considered. Keywords: Panoramic radiography; Cone beam computed tomography; Maxillary sinus; Inter-imaging method differences; Inter-examiner reliability; Intra-examiner reliability

The virtual patient in dental medicine

OBJECTIVES The aim of this Short Communication was to present a workflow for the superimposition of intraoral scan (IOS), cone-beam computed tomography (CBCT), and extraoral face scan (EOS) creating a 3D virtual dental patient. MATERIAL AND METHODS As a proof-of-principle, full arch IOS, preoperative CBCT, and mimic EOS were taken and superimposed to a unique 3D data pool. The connecting link between the different files was to detect existing teeth as constant landmarks in all three data sets. RESULTS This novel application technique successfully demonstrated the feasibility of building a craniofacial virtual model by image fusion of IOS, CBCT, and EOS under 3D static conditions. CONCLUSIONS The presented application is the first approach that realized the fusion of intraoral and facial surfaces combined with skeletal anatomy imaging. This novel 3D superimposition technique allowed the simulation of treatment planning, the exploration of the patients' expectations, and the implementation as an effective communication tool. The next step will be the development of a real-time 4D virtual patient in motion.

Radiographic volume analysis as a novel tool to determine nasopalatine duct cyst dimensions and its association with presenting symptoms and postoperative complications

OBJECTIVES The aims of the study were to use cone beam computed tomography (CBCT) images of nasopalatine duct cysts (NPDC) and to calculate the diameter, surface area, and 3D-volume using a custom-made software program. Furthermore, any associations of dimensions of NPDC with age, gender, presence/absence of maxillary incisors/canines (MI/MC), endodontic treatment of MI/MC, presenting symptoms, and postoperative complications were evaluated. MATERIAL AND METHODS The study comprised 40 patients with a histopathologically confirmed NPDC. On preoperative CBCT scans, curves delineating the cystic borders were drawn in all planes and the widest diameter (in millimeter), surface area (in square millimeter), and volume (in cubic millimeter) were calculated. RESULTS The overall mean cyst diameter was 15 mm (range 7-47 mm), the mean cyst surface area 566 mm(2) (84-4,516 mm(2)), and the mean cyst volume 1,735 mm(3) (65-25,350 mm(3)). For 22 randomly allocated cases, a second measurement resulted in a mean absolute aberration of ±4.2 % for the volume, ±2.8 % for the surface, and ±4.9 % for the diameter. A statistically significant association was found for the CBCT determined cyst measurements and the need for preoperative endodontic treatment to MI/MC and for postoperative complications. CONCLUSION In the hands of a single experienced operator, the novel software exhibited high repeatability for measurements of cyst dimensions. Further studies are needed to assess the application of this tool for dimensional analysis of different jaw cysts and lesions including treatment planning. CLINICAL RELEVANCE Accurate radiographic information of the bone volume lost (osteolysis) due to expansion of a cystic lesion in three dimensions could help in personalized treatment planning.

Accuracy of linear measurements using three imaging modalities: two lateral cephalograms and one 3D model from CBCT data

BACKGROUND The aim of this study was to evaluate the accuracy of linear measurements on three imaging modalities: lateral cephalograms from a cephalometric machine with a 3 m source-to-mid-sagittal-plane distance (SMD), from a machine with 1.5 m SMD and 3D models from cone-beam computed tomography (CBCT) data. METHODS Twenty-one dry human skulls were used. Lateral cephalograms were taken, using two cephalometric devices: one with a 3 m SMD and one with a 1.5 m SMD. CBCT scans were taken by 3D Accuitomo® 170, and 3D surface models were created in Maxilim® software. Thirteen linear measurements were completed twice by two observers with a 4 week interval. Direct physical measurements by a digital calliper were defined as the gold standard. Statistical analysis was performed. RESULTS Nasion-Point A was significantly different from the gold standard in all methods. More statistically significant differences were found on the measurements of the 3 m SMD cephalograms in comparison to the other methods. Intra- and inter-observer agreement based on 3D measurements was slightly better than others. LIMITATIONS Dry human skulls without soft tissues were used. Therefore, the results have to be interpreted with caution, as they do not fully represent clinical conditions. CONCLUSIONS 3D measurements resulted in a better observer agreement. The accuracy of the measurements based on CBCT and 1.5 m SMD cephalogram was better than a 3 m SMD cephalogram. These findings demonstrated the linear measurements accuracy and reliability of 3D measurements based on CBCT data when compared to 2D techniques. Future studies should focus on the implementation of 3D cephalometry in clinical practice.

Avaliação e correlação clínica/tomográfica dos biótipos periodontais

O biótipo gengival, definido como a espessura da gengiva no sentido vestíbulo-lingual, desempenha importante papel na homeostasia dos tecidos periodontais, podendo ser considerado um preditor no sucesso em longo prazo das terapias periodontais e periimplantares. Assim sendo, é de suma importância reconhecer as dimensões do tecido gengival e as diferentes formas de qualificá-lo e principalmente quantificá-lo. Apesar de haver descrito na literatura inúmeros métodos para este fim, existem poucos estudos comparando a efetividade de um método em relação a outro. Desta maneira, este estudo buscou avaliar se há concordância entre avaliações clínicas e tomográficas na classificação do biótipo gengival, se existe correlação entre o biótipo gengival e a espessura óssea subjacente, além de descrever um novo método de tomada tomográfica que permita a análise quantitativa do biótipo gengival. Foram avaliados 12 indivíduos os quais realizaram tomografias computadorizadas de feixe cônico como exame imaginológico de diagnóstico ou planejamento pré-cirúrgico. Em cada paciente foram realizados quatro diferentes métodos de avaliação qualitativa da espessura gengival (transparência a sondagem, transgengival, visual através de fotografia e tomográfico), dois métodos de avaliação quantitativa (transgengival e tomográfico) da espessura gengival e avaliação da espessura óssea através da tomografia computadorizada de feixe cônico. Os resultados foram avaliados estatisticamente através do teste KAPPA, Teste t pareado e coeficiente de correlação de Pearson (pM0.05). O novo método de tomada tomográfica descrito neste estudo é eficaz para avaliação do biótipo gengival, havendo grande concordância (86,1% Kappa 0,51) e forte correlação (r=0,824) entre ele e o método transgengival (padrão ouro). A correlação entre a espessura óssea e a espessura gengival foi moderada quando utilizado o método transgengival e tomográfico (r=0,567 e r=0,653 respectivamente).

Aproximação facial forense: relação entre as estruturas ósseas e a porção inferior do nariz

Este trabalho teve o propósito de avaliar a relação entre a cartilagem alar e a abertura piriforme a partir de imagens de tomografia computadorizada cone-beam e a relação do nariz com o padrão esquelético vertical da face. A pesquisa foi realizada com 96 imagens de indivíduos de ambos os sexos (49 masculino e 47 feminino), com idades entre 18 e 65 anos classificados de acordo com sua tipologia facial. Para a realização das marcações e mensurações de interesse foi utilizado o software OsiriX. A tipologia facial foi acessada através de três metodologias: índice facial, ângulo goníaco e proporção entre as alturas faciais. No corte axial da imagem de tomografia computadorizada, foram aferidas quatro grandezas lineares: largura do nariz externo, distância entre as inserções alares, extensão da base da abertura piriforme e máxima largura da abertura piriforme. Todas as grandezas foram mensuradas por dois examinadores em concordância. A análise dos resultados obtidos mostrou que há correlação entre as larguras do nariz externo e da abertura piriforme e entre a base da cavidade nasal e a distância entre as inserções alares. A largura da abertura piriforme aumenta proporcionalmente mais que a do nariz. Além disso, a tipologia facial longa associa-se à largura nasal.

Análise da correlação entre índices radiomorfométricos de densidade óssea, perfil de qualidade óssea em software de implante, quociente de estabilidade e torque de inserção em implantes

A qualidade óssea, bem como a estabilidade inicial dos implantes, está diretamente relacionada com o sucesso das reabilitações na implantodontia. O presente estudo teve como objetivo analisar a correlação entre índices radiomorfométricos de densidade óssea por meio de radiografias panorâmicas, perfil de qualidade óssea com o auxílio de Tomografia Computadorizada de Feixe Cônico (TCFC) com o uso do software de imagens OsiriX, Análise da Frequência de Ressonância (RFA) e Torque de Inserção do implante. Foram avaliados 160 implantes de 72 indivíduos, com média etária de 55,5 (±10,5) anos. Nas radiografias panorâmicas foram obtidos os índices IM, IPM e ICM, e nas tomografias computadorizadas de feixe cônico, os valores de pixels e a espessura da cortical da crista óssea alveolar, além da estabilidade primária por meio do torque de inserção e análise da frequência de ressonância. Os resultados foram analisados pelo coeficiente de correlação de Spearman, para p<= 0,01 foi obtido entre o torque de inserção e valores de pixels (0.330), o torque de inserção e a espessura da cortical da crista alveolar (0.339), o torque de inserção e o ISQ vestibulo-lingual (0.193), os valores de pixels e espessura da cortical da crista alveolar (0.377), as duas direções vestíbulo-lingual e mesio-distal do ISQ (0.674), o ISQ vestíbulo-lingual e a espessura da cortical da crista alveolar (0.270); os índices radiomorfométricos foram correlacionados entre eles e para p<= 0,05 foi obtido entre torque de inserção e ISQ mesio-distal (0.131), entre o ISQ vestibulo-lingual e os valores de pixels (0.156) e ISQ mesio-distal e IPMI esquerdo (0.149) e ISQ mesio-distal e IPMS esquerdo (0.145). Existe correlação entre a TCFC, o torque de inserção e a RFA na avaliação da qualidade óssea. É possível utilizar, pré-cirurgicamente, os exames de TCFC para avaliar a qualidade e quantidade óssea, tendo em vista as correlações obtidas neste estudo.

Avaliação em 3D da cabeça da mandíbula em crianças portadoras de mordida cruzada posterior unilateral por meio de tomografia computadorizada de feixe cônico

Durante o desenvolvimento da oclusão, a instalação de maloclusões podem resultar em desarmonias dento faciais de natureza e severidade diversas, podendo provocar alterações no desenvolvimento crânio facial, dentre as estruturas envolvidas as Articulações Temporo Mandibulares (ATM), podem sofrer alguma influência, dessa forma a avaliação desta região, no aspecto morfológico e funcional, constituí tema de interesse, sempre que levados em conta os aspectos funcionais da oclusão. A relação entre a forma e a função, tanto das cabeças da mandíbula, bem como o contorno da fossa mandibular com as maloclusões ainda é controversa e não está compreendida por completo, porém a literatura sobre o assunto, demonstra correlação entre a instalação de maloclusões e modificações neste sistema, mesmo que algumas alterações não sejam de ordem estatística e em amostras de indivíduos em tenra idade, as mesmas podem comprometer o desenvolvimento adequado em indivíduos adultos ou mesmo adultos jovens. Tendo como propósito nesse estudo a avaliação das cabeças da mandíbula quanto ao volume e superficíe dos lados direito e esquerdo, cruzado e não cruzado, a amostra selecionada foi de 20 indivíduos com mordida cruzada posterior unilateral, com idades entre 06 e 09 anos de idade, utilizando imagens de tomografia computadorizada por feixe cônico, imagens obtidas por um equipamento modelo i- Cat, sendo utilizado na reformatação e manipulação das imagens o programa computacional - NemoCeph 3D® versão 11.5. Nas medições propostas para esse estudo, utilizou-se o teste t pareado de Student para amostras com distribuição normal. Na observação das tabelas e seus respectivos gráficos, podemos verificar que na comparação entre os lados direito e esquerdo, e cruzado e não cruzado das cabeças da mandíbula, com relação ao volume e superfície, existem diferenças numéricas entre elas, porém não pode ser observado diferenças estatísticas significantes, nessa amostra especifica com a metodologia empregada para esse estudo. Assim foi possível concluir que nas Mordidas Cruzadas Posteriores Unilaterais as cabeças da mandíbula tanto em seu volume como em sua superfície não apresentaram diferenças estatisticamente significantes na amostra estudada.

Single photon emission mammography with convergent collimators

Tese de doutoramento, Engenharia Biomédica e Biofísica, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2016

Using two dimensional sectional distributions to infer three dimensional volumetric distributions - Validation using tomography

The critical process parameter for mineral separation is the degree of mineral liberation achieved by comminution. The degree of liberation provides an upper limit of efficiency for any physical separation process. The standard approach to measuring mineral liberation uses mineralogical analysis based two-dimensional sections of particles which may be acquired using a scanning electron microscope and back-scatter electron analysis or from an analysis of an image acquired using an optical microscope. Over the last 100 years, mathematical techniques have been developed to use this two dimensional information to infer three-dimensional information about the particles. For mineral processing, a particle that contains more than one mineral (a composite particle) may appear to be liberated (contain only one mineral) when analysed using only its revealed particle section. The mathematical techniques used to interpret three-dimensional information belong, to a branch of mathematics called stereology. However methods to obtain the full mineral liberation distribution of particles from particle sections are relatively new. To verify these adjustment methods, we require an experimental method which can accurately measure both sectional and three dimensional properties. Micro Cone Beam Tomography provides such a method for suitable particles and hence, provides a way to validate methods used to convert two-dimensional measurements to three dimensional estimates. For this study ore particles from a well-characterised sample were subjected to conventional mineralogical analysis (using particle sections) to estimate three-dimensional properties of the particles. A subset of these particles was analysed using a micro-cone beam tomograph. This paper presents a comparison of the three-dimensional properties predicted from measured two-dimensional sections with the measured three-dimensional properties.

EFEITOS ESQUELÉTICOS DA TRAÇÃO REVERSA DA MAXILA UTILIZANDO TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA

Este estudo avaliou os efeitos esqueléticos da tração reversa da maxila utilizando imagens 2D (telerradiografia lateral) geradas a partir da tomografia de feixe cônico (imagens 3D). A amostra foi composta por 20 crianças (15 do gênero feminino, e 5 do masculino), com idade variando de 5,6 a 10,7 anos que apresentavam má-oclusão de Classe III de Angle. A tomografia foi realizada antes do tratamento (T1) e logo após o tratamento (T2). O tratamento foi realizado por meio da tração reversa da maxila utilizando-se o aparelho expansor Hyrax associado à máscara facial individualizada, com força de 600 a 800g de cada lado, durante 14 horas por dia. A correção da relação de caninos em Classe I ou com sua sobrecorreção em Classe II foi obtida após 4 a 8 meses de tratamento. Para verificar o erro sistemático e casual foi utilizado o teste t pareado e a fórmula de Dahlberg, respectivamente. O teste t pareado (p<0,05) mostrou diferença significante entre as medidas cefalométricas obtidas em T1 e T2. Na maxila houve aumento do SNA 2,2°, A-Nperp 1,47mm e em Co-A 2,58mm. Na mandíbula, SNB diminuiu -0,54° e P-Nperp, -1,45mm, enquanto Co-Gn aumentou 1,04mm. Houve melhora na relação maxilo-mandibular ANB 2,74° e Wits 4,23mm. As variáveis GoGn.SN, Gn.SN, FH.Md, Mx.Md, e AFAI aumentaram demonstrando que houve uma rotação da mandíbula no sentido horário. O plano palatino rotacionou no sentido anti-horário. Pode se concluir que o tratamento de tração reversa da maxila na idade precoce promoveu uma melhora na relação maxilo-mandibular devido a um avanço da maxila e um deslocamento da mandíbula para baixo e para trás.

AVALIAÇÃO DAS ALTERAÇÕES DENTOESQUELÉTICAS DECORRENTES DO TRATAMENTO DA MALOCLUSÃO DE CLASSE II COM O APARELHO FORSUS POR MEIO DE TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA

Este estudo teve como objetivo avaliar cefalometricamente as alterações dentoesqueléticas decorrentes do tratamento da maloclusão de Classe II, divisão 1, com o aparelho Forsus®, por meio de Tomografia Computadorizada de Feixe Cônico (TCFC). O grupo avaliado foi composto por 10 pacientes, sendo 7 do sexo masculino e 3 do sexo feminino, com idade média de 16,1 anos, maloclusão com severidade mínima de 1/2 Classe II, trespasse horizontal mínimo de 5 mm, padrão facial meso ou braquifacial. Estes jovens se encontravam no estágio IV ou V de maturação óssea, verificada pelas vértebras cervicais. O tempo de uso do aparelho Forsus foi de 7,16 meses (média), período de avaliação compreendido entre a aquisição da primeira teleradiografia gerada através da TCFC (T1 - pré-Forsus) e da segunda teleradiografia (T2 - pós-Forsus). Para análise estatística foi utilizado o teste-t pareado. Os resultados mostraram um pequeno crescimento mandibular que, juntamente com uma diminuição do SNA levaram a uma melhora da relação maxilomandibular. Houve uma rotação no sentido anti-horário da mandíbula e do plano oclusal no sentido horário. Os incisivos superiores foram retruídos, verticalizados e extruídos e os molares superiores distalizaram por inclinação. Houve vestibularização, protrusão e intrusão dos incisivos inferiores, além de mesialização e extrusão dos molares inferiores. Desta maneira, conclui-se que o aparelho Forsus foi efetivo na correção da maloclusão de Classe II, propiciando maiores alterações dentoalveolares do que esqueléticas.(AU)

AVALIAÇÃO TOMOGRÁFICA DA ANGULAÇÃO DOS PRIMEIROS E SEGUNDOS MOLARES E DO ESPAÇO PARA O TERCEIRO MOLAR SUPERIOR APÓS O USO DO APARELHO FORSUS®.

A presente pesquisa avaliou a angulação mésio-distal e a distalização dos primeiros e dos segundos molares superiores permanentes em pacientes tratados com o aparelho Forsus® em conjunto com o aparelho ortodôntico fixo. A amostra foi composta por 44 teleradiografias, (22 do lado direito e 22 do lado esquerdo), obtidas por meio de 11 tomografias computadorizadas, de 11 pacientes, realizadas em dois tempos: antes (T1) e após (T2) a instalação do aparelho Forsus®, tratados na clínica de Pós-Graduação em Odontologia, área de Ortodontia, da Universidade Metodista de São Paulo. Após a obtenção dos cortes tipo telerradiografia, foi realizada a marcação dos pontos, linhas e planos, e realizada a mensuração das variáveis de interesse. Para avaliação do espaço para os terceiros molares superiores, utilizou-se uma linha referencial (linha PTVR), demarcada a partir do ponto PTV, perpendicular ao plano de Frankfurt. O espaço avaliado compreendeu entre a Linha PTVR, até a face distal do primeiro molar e do segundo superior permanente. Para avaliar o longo eixo dos primeiros e segundos molares superiores, mensurou-se o ângulo formado entre esses dentes e o plano palatino. Para auxílio das mensurações, foi utilizado o software Radiocef Studio 2. Na análise estatística usou-se o teste t pareado. Concluiu-se que houve distalização e aumento da angulação distal dos primeiros e segundos molares superiores, sendo que nos segundos molares a distalização e angulação distal da coroa ocorreram em menor quantidade; os efeitos do lado direito e esquerdo foram semelhantes; pode-se também constatar que ocorreu uma redução na probabilidade de erupção dos terceiros molares superiores.

BENEFÍCIOS DO TRATAMENTO TARDIO DA MÁ OCLUSÃO DE CLASSE II COM OS APARELHOS FORSUS E TWIN FORCE

O objtivo deste estudo pros