Огляд  досліджень ефективності магнітно-резонансної томографії   для вимірювання черепа людини

О. Б. Кучменко; В. І. Шейко; Л. С. Мхітарян; В. М. Гавій

doi:10.31654/2786-8478-2024-BN-4-60-76

О. Б. Кучменко доктор біологічних наук, професор, завідувач кафедри біології Ніжинський державний університет імені Миколи Гоголя https://orcid.org/0000-0002-3021-8583
В. І. Шейко доктор біологічних наук. професор, професор кафедри біології Ніжинський державний університет імені Миколи Гоголя https://orcid.org/0000-0001-7932-4478
Л. С. Мхітарян доктор медичних наук, професор, професор кафедри біології Ніжинський державний університет імені Миколи Гоголя https://orcid.org/0000-0002-2347-0107
В. М. Гавій кандидат біологічних наук, доцент, доцент кафедри біології Ніжинський державний університет імені Миколи Гоголя https://orcid.org/0000-0002-2804-0456

DOI: https://doi.org/10.31654/2786-8478-2024-BN-4-60-76

Ключові слова: краніометрія, череп, морфологія та анатомія, адаптаційна морфологія, магнітно-резонансна томографія, цефалометрія

Анотація

У статті проаналізовано та узагальнено сучасні дослідження щодо застосу вання магнітно-резонансної томографії для краніометричного (цефалометрич ного) аналізу, щоб визначити ключові аспекти в оцінюванні її ефективності. У першій половині 2000-х рр. дослідники зосередилися на вивченні базових можли востей МРТ для краніометрії, встановивши її здатність надійно визначати класичні краніометричні точки та шви. Важливим етапом стало представлення нової послідовності МРТ «Чорна кістка» як неіонізуючої альтернативи КТ для тривимірної цефалометрії. У пізніх 2010-х – ранніх 2020-х рр. було досягнуто значного прогресу в оцінці МРТ для краніометрії. Порівняння МРТ з боковими цефалометричними рентгенограмами (БЦР) не виявило значущих відмінностей між вимірюваннями, підтвердивши можливість точної цефалометрії за допомо гою МРТ без використання іонізивного випромінювання. Дослідження А. Юершот та й колег продемонструвало високу геометричну точність і відтворюваність цефалометричних вимірювань на основі МРТ при 3 Тесла, підкресливши потен ціал МРТ для точного 3D цефалометричного аналізу. МРТ показала низку переваг порівняно з традиційними методами, зокрема можливість отримувати додаткову інформацію про м’які тканини. Метод дає змогу вивчати вікові зміни об’єму та форми мозку, зміни товщини диплое й розмірів черепа. Розширюється клінічне застосування МРТ в краніометрії, включаючи вивчення впливу статі, раси й краніометричних показників на велофарингеальну анатомію та плану вання ортодонтичного лікування. Перспективними напрямками розвитку є метод UTE МРТ та методи 3D цефалометричних вимірювань, засновані виключ но на МРТ. Ефективність і точність вимірювань зростає завдяки автоматизації аналізу МРТ-зображень. Загалом МРТ визнано надійною альтернативою рентге нівським методам, особливо для повторних обстежень молодих пацієнтів. Проте необхідно оптимізувати протоколи та знижувати вартість МРТ для широкого клінічного впровадження в краніометрії. Очікується, що роль МРТ в краніометрії зростатиме завдяки розвитку технологій і методів аналізу, відкри ваючи нові можливості для діагностики та планування лікування в різних галузях медицини.

Посилання

Abkai, C., Hourfar, J., Glockengießer, J., Ulrici, J., Hell, E., Sachs, M. C., Saake, P., Mentzel, H. J. & Schlamann, M. (2021). Ultra-Short Time to Echo (UTE) MRI for Cephalometric Analysis: Potential of an X-Ray Free Fast Cephalometric Projection Technique. Plos One, 16 (12), e0261964. DOI: 10.1371/journal.pone.0261964 [in English].

Aşırdizer, M. & Sarı Karabağ, İ. (2021). Historical Development of Skull Thickness Measurements and Usability of These Measurements in Forensic Medicine: A Traditional Literature Review. Turkiye Klinikleri: Journal of Forensic Sciences – Legal and Medical, 18 (3), 242–50 [in English].

Cotton, F., Euvrard, T., Durand-Dubief, F., Pachai, C., Cucherat, M., Ramirez Rozzi, F., Bonmartin, A., Guihard-Costa, A. M., Tran Minh, V. A., Vallee, B. & Froment, J. C. (2004). Évolution comparative de la voute crânienne et du parenchyme cérébral avec l’âge: étude préliminaire en IRM [Comparative Evolution of the Cranial Vault and Cerebral Parenchyma with Age: A Preliminary MRI Study]. Journal of Neuroradiology, 31, 131–137 [in French].

Cotton, F. & Ramirez Rozzi, F. & Vallee, B., Pachai, C., Hermier, M., Guihard-Costa, A.-M., Froment, J.-C. (2005). Cranial Sutures and Craniometric Points Detected on MRI. Surgical and Radiologic Anatomy, 27, 64–70. DOI: 10.1007/s00276-004-0283-6 [in English].

Eley, K. A., McIntyre, A. G., Watt-Smith, S. R. & Golding, S. J. (2012). «Black Bone» MRI: a Partial Flip Angle Technique for Radiation Reduction in Craniofacial Imaging. British Journal of Radiology, 85 (1011), 272–278. DOI: 10.1259/bjr/95110289 [in English].

Eley, K. A., Watt-Smith, S. R. & Golding, S. J. (2013). «Black Bone» MRI: a Potential Non-Ionizing Method for Three-Dimensional Cephalometric Analysis – a Preliminary Feasibility Study. Dentomaxillofacial Radiology, 42 (8), 20130236. DOI: 10.1259/dmfr.20130236 [in English].

Euvrard, T. Cotton, F., Ramirez-Rozzi, F., Guillard-Costa, A.-M., Tran Minh, V.-A., Vallée, B. & Froment, J.-C. (2004). Craniometrie: partie 1. Reperage des points de craniometrie, des sutures craniennes et des distances qui en decoulent, par IRM. Validation – etude de faisabilite [Craniometry: Part 1. Localization of Craniometric Points, Cranial Sutures and the Resulting Distances, by MRI. Validation – Feasibility Study]. Journal de Radiologie, 85 (9), 1345 1346. DOI: 10.1016/S0221-0363(04)77120-6 [in French].

Gorbenko, I. Mikołajczyk, K., Iarovyi, I., Kubik, T. & Kałużyński, K. (2014). A New Method of Automatic Craniometric Landmarks Definition and Soft Tissue Thickness Measurement Based on MRI Data. Information Technologies in Biomedicine, 3, 115–126 [in English].

Hatipoglu, H. G., Ozcan, H. N., Hatipoglu, U. S. & Yuksel, E. (2008). Age, Sex and Body Mass Index in Relation to Calvarial Diploe Thickness and Craniometric Data on MRI. Forensic Science International, 182 (1–3), 46–51. DOI: 10.1016/j.forsciint.2008.09.014 [in English].

Heil, A. Gonzalez, E. L. Hilgenfeld, T., Kickingereder, P., Bendszus, M., Heiland, S., Ozga, A.-K., Sommer, A. & Zingler, S. (2017). Lateral Cephalometric Analysis for Radiographs: A Feasibility Study in Children and Adolescents. PLoS One, 12 (3), e0174524. DOI: 10.1371/journal.pone.0174524 [in English].

Heil, A. Gonzalez, E. L. Hilgenfeld, T., Prager, M., Gradl, J., Sommer, A., Bendszus, M., Heiland, S., Lux, C. & Zingler, S. (2016). MRT-basierte laterale Kephalometrie vs. Fernrontgenseitenbildanalyse--Vergleich im Rahmen einer prospektiven Machbarkeitsstudie [MRI-based Lateral Cephalometry vs. Lateral Cephalometric Radiograph Analysis – Comparison in the Context of a Prospective Feasibility Study]. Clinical Neuroradiology, 26 (S1), S50+ [in German].

Jiang, X. & Pei, J. & Liu, J., Liao, X., Jia, F. (2023). An MRI-Only Three-Dimensional Cephalometry Protocol Based on the Integrated and Modular Architecture of the Human Head. Current Medical Imaging. DOI: 10.2174/0115734056258953231026094236 [in English].

Juerchott, A. Freudlsperger, C. Weber, D., Jende, J. M. E., Saleem, M. A., Zingler, S., Lux, C. J., Bendszus, M., Heiland, S. & Hilgenfeld, T. (2020). In Vivo Comparison of MRI- and CBCT-Based 3D Cephalometric Analysis: Beginning of a Non-Ionizing Diagnostic Era in Craniomaxillofacial Imaging? European Radiology, 30, 1488–1497. DOI: 10.1007/s00330-019 06540-x [in English].

Juerchott, A., Freudlsperger, C., Zingler, S., Saleem, M. A., Jende, J. M. E., Lux, C. J., Bendszus, M., Heiland, S. & Hilgenfeld, T. (2020). In Vivo Reliability of 3D Cephalometric Landmark Determination on Magnetic Resonance Imaging: a Feasibility Study. Clinical Oral Investigations, 24, 1339–1349 [in English].

Juerchott, A., Saleem, M. A., Hilgenfeld, T., Freudlsperger, C., Zingler, S., Lux, C. J., Bendszus, M. & Heiland, S. (2020). 3D Cephalometric Analysis Based on MRI Data: Initial Results and Reliability of Landmark Identification. Orthodontics & Craniofacial Research, 23 (4), 256–262. DOI: 10.1111/ocr.12369 [in English].

Juerchott, A., Saleem, M. A., Hilgenfeld, T., Freudlsperger, C., Zingler, S., Lux, C. J., Bendszus, M. & Heiland, S. (2018). 3D Cephalometric Analysis Using Magnetic Resonance Imaging: Validation of Accuracy and Reproducibility. Scientific Reports, 8 (1), 13029. DOI: 10.1038/s41598-018-31384-8 [in English].

März, K., Chepura, T., Plewig, B., Haddad, D., Weber, D., Schmid, M., Hirschfelder, U. & Gölz, L. (2021). Cephalometry without Complex Dedicated Postprocessing in an Oriented Magnetic Resonance Imaging Dataset: a Pilot Study. European Journal of Orthodontics, 43 (6), 614–621 [in English].

Maspero, C., Abate, A., Bellincioni, F., Cavagnetto, D., Lanteri, V., Costa, A. & Farronato, M. (2019). Comparison of a Tridimensional Cephalometric Analysis Performed on 3T MRI Compared with CBCT: a Pilot Study in Adults. Progress in Orthodontics, 20 (1), 40. DOI: 10.1186/s40510-019-0293-x [in English].

Perry, J. L., Kuehn, D. P. & Fang, X. (2016). Anthropometric Analysis of the Velopharynx and Related Craniometric Dimensions in Three Adult Populations Using MRI. The Cleft Palate-Craniofacial Journal, 53 (1). DOI: 10.1597/14-015 [in English].

Rinck, P. A. (2008). A Short History of Magnetic Resonance Imaging. Spectroscopy Europe, 20 (1), 7–9 [in English].

Sabancıoğulları, V., Koşar, M. İ., Şalk, İ., Erdil, F. H., Öztoprak, İ. & Çimen, M. (2012). Diploe Thickness and Cranial Dimensions in Males and Females in Mid-Anatolian Population: An MRI study. Forensic Science International, 219 (1–3), 289.e1-289.e7. DOI: 10.1016/j.forsciint.2011.11.033 [in English].

Sennimalai, K., Selvaraj, M., Kharbanda, O. P., Kandasamy D. & Mohaideen, K. (2023). MRI-Based Cephalometrics: a Scoping Review of Current Insights and Future Perspectives. Dentomaxillofaciliar Radiology, 52, 20230024 [in English].

Silva, A. T. P. B., Silva, L. T. P. B., Vieira, A. E. N. R., Melo, C. I. E., Nascimento, J. J. C., Mello Júnior, C. F., Vasconcelos, S. C. & Araújo-Neto, S. A. (2020). Craniometric Parameters for the Evaluation of Platybasia and Basilar Invagination on Magnetic Resonance Imaging: a Reproducibility Study. Radiologia Brasileira, 53 (5). DOI: 10.1590/0100 3984.2019.0068 [in English].

Vaid, S., Chandorkar, A., Atre, A., Shah, D. & Vaid, N. (2019). Recent Advances in MRI of the Head and Neck, Skull Base and Cranial Nerves: New and Evolving Sequences, Analyses and Clinical Applications. British Journal of Radiology, 92 (1104), 20190513. DOI: 10.1259/bjr.20190513 [in English].

Vannucci, R. C., Barron, T. F., Lerro, D., Antón, S. C. & Vannucci, S. J. (2011). Craniometric Measures During Development using MRI. NeuroImage, 56 (4), 1855–1864. DOI: 10.1016/j.neuroimage.2011.03.044 [in English].

Zhang, R., Lee, H., Zhao, X., Kwon, H., Vassough, A., Wehrli, F. & Bartlett, S. P. (2020). Bone-Selective MRI as a Nonradiative Alternative to CT for Craniofacial Imaging. Original Investigation, 27 (11), 1515–1522 [in English].

Zimmerman, C. E., Khandelwal, P., Xie, L., Lee, H., Song, H. K., Yushkevich, P. A., Vossough, A., Bartlett, S. P. & Wehrli, F. W. (2022). Automatic Segmentation of Bone Selective MR Images for Visualization and Craniometry of the Cranial Vault. Academic Radiology, 29 (Supplement 3), S98–S106. DOI: 10.1016/j.acra.2021.03.010 [in English].