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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.23.2012.tde-14092012-160914
Document
Author
Full name
Fernando Penteado Lopes da Silva
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2012
Supervisor
Committee
Rino Neto, José (President)
Chilvarquer, Israel
Jackowski, Marcel Parolin
Paiva, João Batista de
Santos, Pedro César Fernandes dos
Title in Portuguese
Interferência dos artefatos de imagem causados por acessórios ortodônticos metálicos em sobreposições de imagens de TCFC
Keywords in Portuguese
Aparelhos ortodônticos
Artefatos de imagem
Tomografia computadorizada de feixe cônico
Abstract in Portuguese
O objetivo deste estudo foi avaliar, de forma quantitativa e qualitativa, se artefatos de imagem causados por acessórios ortodônticos metálicos interferem em sobreposições tridimensionais (3D) de imagens de Tomografia Computadorizada de Feixe Cônico (TCFC). Dez crânios secos humanos foram submetidos a três aquisições tomográficas: sem acessórios ortodônticos (T1), com braquetes e tubos ortodônticos de aço inoxidável colados às superfícies vestibulares dos dentes superiores e inferiores (T2), e com fios ortodônticos de aço inoxidável inseridos nas canaletas dos referidos acessórios (T3). Os arquivos DICOM originais foram convertidos em arquivos de imagem Analyze, por meio do software Medsquare. O passo seguinte constituiu-se no registro rígido entre os pares de imagens T2-T1 e T3-T1, por meio do software Bioimage. Após o registro, foram então realizadas as sobreposições 3D entre os referidos pares de imagens, utilizando-se o software MeshValmet. Este software realiza uma codificação por mapas de cores, a partir das distâncias obtidas durante o processo de sobreposição. Distâncias positivas são codificadas com tonalidades de vermelho, enquanto que as negativas recebem tonalidades de azul. A ausência de deslocamento entre estruturas sobrepostas recebem o valor 0,0mmm sendo codificadas com a cor verde. As imagens referentes a T2 e T3 foram sobrepostas em relação à T1 no mesmo plano de espaço, para cada crânio da amostra. A partir das referidas sobreposições, foram calculadas as seguintes medidas: Distâncias Máxima, Mínima e Média, Distância Mean Square (MSD), Distância Root Mean Square (RMS) e Mediana. Estas quatro últimas caracterizaram-se como medidas de tendência central, e representaram a faixa de valores de maior concentração de dados. Os acessórios metálicos causaram artefatos de imagem principalmente nas imagens T2 e T3, porém os mesmos não comprometeram o processo de sobreposição das mesmas em relação à T1. As Distâncias Máximas foram comparadas à medida Diagonal (D), calculada a partir das dimensões dos acessórios ortodônticos e representativa dos mesmos (D=7,5mm). Nesta comparação, o teste t de Student não mostrou diferença significativa (p 0,05) indicando, de forma numérica, que os artefatos não se mostraram estatisticamente importantes em relação às dimensões dos corpos metálicos que os causaram. As medidas de tendência central foram então comparadas ao valor 0,0mm, o qual representa ausência total de deslocamento entre as imagens sobrepostas. Neste caso, o teste t também não evidenciou diferença significativa (p 0,05), indicando que a maior concentração de distâncias entre pontos em T2-T1 e T3-T1 localizou-se próxima ao referido valor. Somado a isso, a avaliação qualitativa propiciada pelas imagens corroborou tal constatação. Na comparação entre as medidas em T2-T1 e T3-T1, os coeficientes de Pearson mostraram alta correlação em relação às medidas de tendência central, como Distância Média (r=0.86), MSD (r=0.87), RMS (r=0.97) e Mediana (r=0.74). Mediante a avaliação quantitativa, complementada pela interpretação qualitativa dos dados, concluiu-se que os artefatos de imagem não comprometeram o procedimento de sobreposição de modelos 3D no presente estudo.
Title in English
Influence of streaking artifacts due to metallic orthodontic accessories in CBCT 3D model superimposition
Keywords in English
Cone beam computed tomography
Image artifacts
Orthodontic appliances
Abstract in English
The aim of this study was to determine whether the artifacts caused by orthodontic metallic accessories interfere with the accuracy of three-dimensional (3D) Cone Beam Computed Tomography (CBCT) model superimposition. Ten dry human skulls were subjected to 3 CBCT scans: without orthodontic brackets (T1), with stainless steel brackets bonded (T2) and with orthodontic arch wires inserted into the bracket slots (T3). Individual 3D surface models were generated for the T1, T2 and T3 images, and the within-surface distances between T2-T1 and T3-T1 were computed. Superimposition error was calculated assuming CBCT image registration of T2 and T3 with respect to T1 using plain superimposition. The following measures were evaluated: Maximum, Mean and Mean Square Distance (MSD), Root MSD (RMS) and Median. The metallic accessories caused image artifacts primarily in T2 and T3 images which, however, did not compromise the 3D model superimposition. The maximum distances of artifacts image points were compared to the representative measure of orthodontic accessories (7.5mm), and Student t test showed no significant differences (p0.05) between both measures. When measures of T2-T1 and T3-T1 were compared, the Pearson coefficients showed a high correlation regarding the central tendency measures, as follows: Mean Distance (r=0.86), MSD (r=0.87), RMS (0.97) and Median (r=0.74). The statistical findings, which were complemented by qualitative image data obtained from this study, depicted that streaking artifacts did not affect the accuracy of CBCT 3D model superimposition of dry human skulls.
 
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Publishing Date
2012-10-15
 
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