000 12133namaa22004211i 4500
003 OSt
005 20250223033355.0
008 241228s2023 |||a|||f m||| 000 0 eng d
040 _aEG-GICUC
_beng
_cEG-GICUC
_dEG-GICUC
_erda
041 0 _aeng
_beng
_bara
049 _aDeposit
082 0 4 _a617.6
092 _a617.6
_221
097 _aPh.D
099 _aCai01.09.05.Ph.D.2023.Ma.A
100 0 _aMaha Sayed Mohamed Shazly,
_epreparation.
245 1 0 _aAccuracy of Open-source Software in Semi-automatic 3-Dimensional Reconstruction of the Mandible :
_bA Validity and Reliability Study/
_cMaha Sayed Mohamed Shazly ; Supervisors: Dr. Dina Fahim Abdelrahim, Dr. Salma Belal Eiid.
246 1 5 _aدقة البرمجيات مفتوحة المصدر في إعادة البناء ثلاثي الأبعاد النصف آلي للفك السفلي :
_bدراسة للصلاحية والموثوقية/
264 0 _c2023.
300 _a124 pages :
_billustrations ;
_c25 cm. +
_eCD.
336 _atext
_2rda content
337 _aUnmediated
_2rdamedia
338 _avolume
_2rdacarrier
502 _aThesis (Ph.D)-Cairo University, 2023.
504 _aBibliography: pages 111-120.
520 _aThe 3D reconstruction of anatomical models such as the mandibular jaw is important for pre-operative planning, surgical simulation, as well as for education and training. The availability and variety of post-processing software packages have grown with the digital revolution of dentistry which offer more options for further research to improve patient management. Commercial software programs tend to have a much more user-friendly interface, but high purchase costs are an issue. In the last few years, many open-source software packages that can be obtained for free could open up opportunities for more general use of bone models, with obvious advantages for biomechanical research, and medical education. These software packages provide manual, semiautomatic, or automatic segmentation capabilities. The quality of life of patients is the main concern for clinicians in patient management. Despite the present abilities of freeware software packages, these cannot currently be used in clinical practice because of the lack of necessary certification. Therefore, in a clinical context, it is essential to understand which free software best fits the surgeon’s expectations from different perspectives including the geometric and dimensional accuracy of the reconstructed anatomical models. Therefore, the precision of these open-source software packages in detecting the volumetric and morphological characteristics of craniomaxillofacial structures should be confirmed. Hence, the current study was performed to assess the validity and reliability of two opensource software programs in semi-automatic mandibular segmentation compared to manual segmentation using commercial software. Segmentation and 3D modeling workflows using existing software packages were evaluated for the 3D reconstruction of the mandibular jaw using CBCT data. CBCT scans of twelve patients were imported into three software programs to segment and generate a 3D rendering of the patient’s mandible. A fully manual segmentation of the lower jaw was accomplished by Mimics commercial software, which served as the ground truth (gold standard) of the present investigation. 122 The semi-automatic segmentation of the mandible was carried out using two open-source software packages, namely ITK-Snap and 3D Slicer. Once the segmentation mask was obtained in each software, the volume of the model was calculated and exported in STL format. To compute the geometric difference between the 3D mandibular models produced using free software packages and Mimics software, Cloudcompare open-source software was used. The 3D deviation analysis was complemented by the visualization of the 3D color-coded maps to evaluate and locate the discrepancy between the model surfaces. This study is one of the few comparative evaluations of open-source software programs with propriety commercial software for producing accurate mandibular models. The current study results showed that there was a statistically but not clinically significant underestimation of mandibular jaw volume with the open-source software programs compared to the commercial software. The anatomical reconstruction of the mandibular bone was better achieved by 3D slicer software than ITK-Snap software. Regarding reproducibility, our results showed excellent reliability and good agreement between the volumetric measurements obtained with tested software packages and ground truth. Considering the geometric quality of the 3D rendered model, the 3D Slicer and ITK-Snap software programs had a deviation distance of (-0.086 mm), and (-0.09 mm) respectively from the ground truth. The color-coded maps obtained with ITK-Snap and 3D Slicer software programs showed areas of underestimation at the condylar level and areas of overestimation relating to the angle and lingual side of the ramus. A comparison of the segmentation time for the mandible with the three software packages showed that the time for semi-automatic segmentation using tested software programs was significantly less than that of manual segmentation. Considering the comparative assessment of the efficiency of the two tested software packages, 3D Slicer software offers the advantage of being faster than ITK-Snap software.
520 _aإعادة البناء ثلاثي الأبعاد للنماذج التشريحية مثل الفك السفلي مهمة للتخطيط قبل الجراحة والمحاكاة الجراحية وكذلك للتعليم والتدريب. نما توافر وتنوع حزم برامج ما بعد المعالجة مع الثورة الرقمية لطب الأسنان والتي توفر المزيد من الخيارات لمزيد من البحث لتحسين إدارة المريض. تميل البرامج التجارية إلى أن تكون أكثر سهولة في الاستخدام، ولكن تكاليف الشراء المرتفعة للغاية تمثل مشكلة. في السنوات القليلة الماضية، يمكن الحصول على العديد من حزم البرامج المجانية، مما قد يفتح فرصًا لاستخدام أكثر عمومية لنماذج العظام، مع مزايا واضحة للأبحاث الحيوية والتعليم الطبي. توفر حزم البرامج هذه إمكانية تجزئة يدوية أو نصف آلية أو أوتوماتيكية. جودة حياة المرضى هي الشغل الشاغل للأطباء. على الرغم من القدرات الحالية لحزم البرامج المجانية، لا يمكن استخدامها حالياً في الممارسة الاكلينيكية بسبب عدم وجود الشهادات اللازمة. لذلك، في سياق سريري، من الضروري أن نفهم أي البرامج المجانية تناسب توقعات الجراح بشكل أفضل من وجهات نظر مختلفة مثل الدقة الهندسية والأبعاد للنماذج التشريحية المعاد بناؤها. لذلك يجب تأكيد دقة حزم البرامج المجانية هذه في الكشف عن خصائص الحجم والشكلللنماذج العظمية للجمجمة. ومن ثم، تم إجراء الدراسة الحالية لتقييم صحة وموثوقية برنامجين مفتوحين المصدر في تجزئة الفك السفلي نصف آليا مقارنة بالتجزئة اليدوية باستخدام البرامج التجارية. تم تقييم عمليات سير البناء ثلاثي الأبعاد للفك السفلي باستخدام حزم البرامج الحالية باستخدام بيانات التصويرالمقطعي بالحاسوب مخروطي الشعاع. تم إدراج فحوصات التصوير المقطعي بالحاسوب مخروطي الشعاع لاثني عشر مريضًا إلى ثلاثة برامج لتقسيم وبناء عرض ثلاثي الأبعاد لعظم الفك السفلي للمريض. تم تحقيق تجزئة يدوية كاملة للفك السفلي باستخدام برنامج Mimics التجاري، والذي كان بمثابة الحقيقة الأساسية )المعيار الذهبي( للدراسة الحالية. تم إجراء التجزئة النصف آلية للفك السفلي باستخدام حزمتين من البرامج مفتوحة المصدر، وهما ITK-Snap وD Slicer3. بمجرد الحصول على ناتج التجزئة في كل برنامج، يتم حساب حجم النموذج وتصديره بتنسيق STL. لحساب الاختلاف الهندسي بين نماذج الفك السفلي ثلاثية الأبعاد التي تم إنتاجها باستخدام حزم البرامج المجانية وبرنامج Mimics التجاري، تم استخدام برنامج Cloudcompare مفتوح المصدر. تم استكمال تحليل الانحراف ثلاثي الأبعاد من خلال فحص الخرائط ثلاثية الأبعاد المميزة بالألوان لتقييم التباين بين أسطح النموذج وتحديد موقعه. 123 هذه الدراسة هي واحدة من التقييمات القليلة لمقارنة البرمجيات المجانية مع برنامج تجاري في إنتاج نماذج دقيقة للفك السفلي. أظهرت نتائج الدراسة الحالية أنه كان هناك تقدير إحصائي ولكن ليس مهمًا من الناحية الاكلينيكية لحجم الفك السفلي باستخدام حزم برامج ITK-Snap وD Slicer3 مقارنة بالتجزئة اليدوية. أفضل طريقة لإعادة البناء التشريحي لعظم الفك السفلي هي البرمجيات مفتوحة المصدر. فيما يتعلق بإمكانية التطابق، أظهرت نتائجنا موثوقية ممتازة واتفاقاً جيد اً بين القياسات الحجمية التي تم الحصول عليها باستخدام حزم البرامج المختبرة والحقيقة الأساسية. بالنظر إلى الجودة الهندسية للنموذج ثلاثي الأبعاد الذي تم عرضه، فإن برامج D Slicer3 وITK-Snap لها مسافة انحراف تبلغ) -0.0.0 مم( و) -0.00 مم( على التوالي عن الحقيقة الأساسية. أظهرت الخرائط المرمزة بالألوان التي تم الحصول عليها باستخدام برامج ITK-Snap وD Slicer3 مناطق التقليل من التقدير على مستوى اللقمة المفصلية ومناطق المبالغة في التقدير المتعلقة بالزاوية والجانب الداخلي للفك السفلي. أظهرت مقارنة وقت إعادة بناء الفك السفلي مع حزم البرامج الثلاثة أن وقت التجزئة النصف الي باستخدام البرامج المختبرة كان أقل بكثير من وقت التجزئة اليدوية. بالنظر إلى التقييم المقارن لكفاءة مجموعتي البرامج المختبرتين، يوفر برنامج D Slicer3 ميزة كونه أسرع من برنامج ITK-Snap.
530 _aIssues also as CD.
546 _aText in English and abstract in Arabic & English.
650 7 _aDentistry
_2qrmak
653 0 _aCon –Beam Compted Tomography
_aMandible
700 0 _aDina Fahim Abdelrahim
_ethesis advisor.
700 0 _aSalma Belal Eiid
_ethesis advisor.
900 _b01-01-2023
_cDina Fahim Abdelrahim
_cSalma Belal Eiid
_UCairo University
_FFaculty of Dentistry
_DDepartment of Oral and Maxillofacial Radiology
905 _aAya
_eHuda
942 _2ddc
_cTH
_e21
_n0
999 _c169792