Dokument: Standardisierte Methode zur volumetrischen Messung von Zahnwurzel- und periradikulären Knochenresorptionen sowie Bestimmung der dreidimensionalen Zahnbewegung bei orthodontischer Zahnbewegung mithilfe der Wasserscheidentransformation - eine Microcomputertomographie-Studie am Mäusemodell
| Titel: | Standardisierte Methode zur volumetrischen Messung von Zahnwurzel- und periradikulären Knochenresorptionen sowie Bestimmung der dreidimensionalen Zahnbewegung bei orthodontischer Zahnbewegung mithilfe der Wasserscheidentransformation - eine Microcomputertomographie-Studie am Mäusemodell | |||||||
| Weiterer Titel: | Standardised method for volumetric measurement of tooth root resorption and periradicular bone resorption as well as determination of three-dimensional tooth movement during orthodontic tooth movement using watershed transformation - a microcomputed tomography study in rodents | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=61569 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20230104-091817-8 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Trelenberg-Stoll, Viktoria [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. med. dent. Drescher, Dieter [Gutachter] Prof. Dr. med. dent. Becker, Jürgen [Gutachter] | |||||||
| Stichwörter: | Methode, Quantifizierung, Zahnwurzelvolumen, Knochenresorptionen, orthodontische Zahnbewegung, Wasserscheidentransformation, watershed transformation, Mausmodell, Microcomputertomographie, Knochenfraktion, Segmentierung, Endpunktanalyse, split-mouth study, root resorption, 3D-tooth movement, orthodontic tooth movement, volumetric measurements, segmentation, method, quantification, bone resorption, endpoint analysis | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit | |||||||
| Beschreibungen: | Diese kumulative Dissertation basiert auf den Publikationen “Automated tooth segmentation as an innovative tool to assess 3D-tooth movement and root resorption in rodents” veröffentlicht 2021 im Journal Head and Face medicine und “Standardized assessment of bone micro-morphometry around teeth following orthodontic tooth movement: A µCT split-mouth study in mice” veröffentlicht 2021 im Journal of Orofacial Orthopedics (1, 2). Ziel dieser Arbeit war der Vergleich von Reliabilität und Effizienz der neuen Methode „automated tooth segmentation“ (ATS) basierend auf der Wasserscheidentransformation zur Segmentierung von Zähnen in mik-rocomputertomographischen (µCT) Aufnahmen im Vergleich zur manuellen Segmentierung (MA). Zusätzlich wurde validiert, ob die mit ATS segmentierten Zähne und Knochenanteile in Endpunktanalysen zur Bestimmung von Zahnwurzelresorptionen (RR), Knochenfraktionen (BV/TV) und dreidimensionalen (3D) orthodontischen Zahnbewegungen (OTM) geeignet sind. Zur Methodenvalidierung wurden drei Mäuseköpfe mit µCT digitalisiert und alle ersten Molaren jeweils mit ATS (Testgruppe) und MA (Kontrollgruppe) segmentiert (drei Wiederholungen). Für die volumetrische Analyse der Zahnwurzeln wurden diese unterhalb der Schmelzzementgrenze von der Zahnkrone separiert. Um das BV/TV zu messen, wurde zusätzlich mit ATS der Kiefer-knochen segmentiert und eine standardisierte, zirkuläre Maske um die Zahnwurzeln generiert, die das volume of interest (VOI) zur BV/TV-Bestimmung beinhaltet. Die Segmentierungsprozess-dauer wurde gemessen, und es wurden die Zahnvolumen, Zahnwurzelvolumen sowie BV/TV bestimmt. ATS wurde zusätzlich auf (n = 14) µCT-Aufnahmen aus einer anderen Studie, bei der im Split-Mouth Design der linke Oberkiefermolar protrahiert wurde, angewendet. Es wurden bestimmt: BV/TV, RR und OTM. Die Messung von OTM erfolge durch Spiegelung und Überla-gerung des kontralateralen Knochens und der Zähne. Die Ergebnisse zeigen, dass Segmentierung mit ATS signifikant und um 81% zeitsparender ist als die manuelle Segmentierung. Die Reliabili-tät für ATS war hoch (Zahnwurzeln: ICC = 1,0; BV/TV: ICC = 0,99), mit einer hohen Ver-gleichbarkeit zwischen ATS und MA für Zahnvolumen, Zahnwurzelvolumen und BV/TV. Die protrahierten Zahnwurzeln wiesen signifikant geringere Zahnwurzelvolumen auf (P = 0,03). Die Messung der OTM ergab eine durchschnittliche, anteriore Bewegung der Zähne mit mesialer (0,04 mm) und palatinaler (0,06 mm) Kippung sowie einer Intrusion (0,08 mm). Signifikante Unterschiede waren zwischen dem BV/TV der protrahierten Molaren und der unbehandelten Kontrollseite festzustellen (P < 0,001) jedoch nicht zwischen OTM und RR. ATS stellt mit der Registrierung der kontralateralen Kieferseiten eine standardisierte Methode zur volumetrischen Analyse von RR, BV/TV sowie OTM in Endpunktanalyse dar.This cumulative doctoral thesis is based on the publications “Automated tooth segmentation as an innovative tool to assess 3D-tooth movement and root resorption in rodents” published in the Head and Face medicine in 2021 and “Standardized assessment of bone micro-morphometry around teeth following orthodontic tooth movement: A µCT split-mouth study in mice” published in the Journal of Orofacial Orthopedics in 2021 (1, 2).
The publications aimed to compare the reliability and efficiency of the new method “automated tooth segmentation” (ATS) based on the Watershed Algorithm for the segmentation of teeth in microcomputed tomography (µCT) images in comparison to manual segmentation (MA). In ad-dition, the teeth and bone segmented with ATS were validated for volumetric measurements of root resorption (RR), bone volume fraction (BV/TV) and three-dimensional (3D) orthodontic tooth movement (OTM) in end-point analyses. For method validation, three mice skulls were digitalized with µCT and all first molars were segmented with ATS (test group) and MA (control group) respectively (three iterations). For volumetric root volume calculations, the roots of the teeth were separated from the crown below the cementum-enamel junction. In order to measure BV/TV, the jawbone was additionally segmented with ATS and a standardized circular mask was generated around the tooth roots containing the volume of interest (VOI) for BV/TV evaluation. The segmentation time was measured and the tooth volumes, the root volumes and the BV/TV were calculated. ATS was additionally applied to (n = 14) µCT images from another study in which the left maxillary molar was protracted in a split-mouth design. BV/TV, RR and OTM were measured. OTM were analyzed using the mirror operation and superimposition of the con-tralateral bone and teeth. The results show that segmentation with ATS is 81% time-saving (P < 0.01). Reliability for ATS was high (roots: ICC = 1.0; BV/TV: ICC = 0.99), with high compara-bility between ATS and MA for tooth volumes, root volumes and BV/TV. The protracted tooth roots had significantly lower root volumes (P = 0.03). Measurement of the OTM revealed an average anterior movement of the teeth (mesial (0.04 mm), palatal (0.06 mm), intrusion (0.08 mm)). Significant differences were observed between the BV/TV of the protracted molars and the untreated control side (P < 0.001) but not between OTM and RR. ATS with the registration of contralateral jaw parts is a standardized method for volumetric analysis of roots, BV/TV and OTM in endpoint analysis. | |||||||
| Lizenz: |  Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät | |||||||
| Dokument erstellt am: | 04.01.2023 | |||||||
| Dateien geändert am: | 04.01.2023 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 12.07.2022 | |||||||
| Datum der Promotion: | 24.11.2022 |
