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Deep Learning Framework for Classification, 3D Segmentation & Visualization of C-shaped Canals (AI)

5. Juli 2026 aktualisiert von: Mai Mohamed Safei Eldin Sayed, Cairo University

Diagnostic Accuracy of a Deep Learning Framework for Automated Classification, 3D Segmentation and Comprehensive Visualization of C-shaped Root Canal Architecture From Cone-Beam Computed Tomography

The goal of this retrospective diagnostic accuracy study is to develop and validate a deep learning framework for the automated classification, three-dimensional (3D) segmentation, and visualization of C-shaped root canal anatomy using cone-beam computed tomography (CBCT) scans in adults with C-shaped root canals.

The main questions it aims to answer are:

Can a deep learning model accurately classify C-shaped root canal configurations from CBCT images? Can the model precisely segment the complex 3D anatomy of C-shaped root canals, including fins, webs, and isthmuses, with accuracy comparable to expert endodontists? Can the automated framework improve the efficiency and clinical utility of diagnosing and visualizing C-shaped root canal anatomy?

Studienübersicht

Status

Noch keine Rekrutierung

Detaillierte Beschreibung

The framework is designed to identify C-shaped canal configurations and accurately segment their complex anatomical features, including fins, webs, and isthmuses.

Index test:

Deep Learning Model Design for Automated Classification and Segmentation

Stage 1: Tooth Localization:

  • Objective: To identify and segment the target molar (primarily mandibular second molars) from the full CBCT volume.
  • Architecture: An Attention U-Net based architecture will be explored, known for its ability to focus on important regions and efficiently process dental descriptors.
  • Output: A cropped Region of Interest (ROI) containing the tooth of interest, reducing computational load for subsequent stages.

Stage 2: C-shaped Root Canal Architecture Classification and Segmentation:

  • Objective: To precisely delineate the C-shaped root canal system, including the main canal lumen, fins, webs, and isthmuses, and to classify its specific type (e.g., C1, C2, C3, C4, C5) based on established criteria (e.g., Fan's classification).
  • Architecture: Advanced 3D U-Net variants will be explored, given their proven efficacy in medical image segmentation and ability to capture fine details.
  • Optimization: Models will be trained using robust optimizers (e.g., ADAM) with a managed learning rate schedule. Early stopping criteria will be implemented based on validation set performance to prevent overfitting.

    3D Reconstruction and Advanced Visualization Pipeline 3D Model Generation:

  • Conversion: Segmented 3D masks will be converted into standard 3D file formats, such as Standard Triangle Language (STL), ensuring interoperability with various software and 3D printing platforms.

Interactive Visualization Development:

● Software/Libraries: Open-source libraries like Open3D will be explored for interactive rendering and development of clinical utility features.

Performance Evaluation and Validation

Quantitative Metrics:

  • Segmentation: Dice Similarity Coefficient (DSC), Hausdorff Distance (HD) and Intersection over Union (IoU) will be used to assess spatial overlap and boundary agreement.
  • Classification: Accuracy, Precision, Recall, F1-score, and Area Under the Curve (AUC) will evaluate the model's ability to correctly categorize C-shaped canal types.

Clinical Utility and Efficiency Assessment:

  • Qualitative Evaluation: Experienced endodontists will qualitatively assess the practical applicability and accuracy of the segmented 3D models for diagnosis, treatment planning, and identification of critical anatomical features.
  • Time Efficiency: The time efficiency of the automated framework will be measured and compared to manual segmentation processes.

Reference standard:

  • Expert Annotation: Manual classification and segmentation will be performed by multiple experienced endodontists or dental-maxillofacial radiologists, establishing the "gold standard" ground truth for the dataset. Full manual 3D segmentation, including the intricate architectural features, will be meticulously performed using 3D Slicer software. For 2D annotations, such as those for initial classification tasks or specific cross-sectional views, Roboflow will be utilized.
  • Inter-observer Variability: Inter-observer variability among annotators will be assessed to ensure the consistency and quality of the ground truth.

Studientyp

Beobachtungs

Einschreibung (Geschätzt)

112

Kontakte und Standorte

Dieser Abschnitt enthält die Kontaktdaten derjenigen, die die Studie durchführen, und Informationen darüber, wo diese Studie durchgeführt wird.

Studienkontakt

Teilnahmekriterien

Forscher suchen nach Personen, die einer bestimmten Beschreibung entsprechen, die als Auswahlkriterien bezeichnet werden. Einige Beispiele für diese Kriterien sind der allgemeine Gesundheitszustand einer Person oder frühere Behandlungen.

Zulassungskriterien

Studienberechtigtes Alter

  • Erwachsene

Akzeptiert gesunde Freiwillige

Nein

Probenahmeverfahren

Nicht-Wahrscheinlichkeitsprobe

Studienpopulation

Retrospective collection of anonymized CBCT scans from the Faculty of Dentistry, Cairo University as well as private radiology service/ dental clinics and publicly available datasets.

Beschreibung

Inclusion Criteria:

  • CBCT scans of C- shaped canals of patients aged 18 years or older, with satisfactory image quality, characterized by adequate sharpness, contrast and noise levels, enabling accurate delineation of pulp chambers and root canals. Additionally, the CBCT scans needed to have a field of view (FOV) covering the area of interest.

Exclusion Criteria:

  • Patients younger than 18 years. CBCT scans with poor image quality (e.g., motion artifacts, excessive noise, low contrast, or beam hardening artifacts).

Incomplete field of view that does not include the tooth of interest.

Studienplan

Dieser Abschnitt enthält Einzelheiten zum Studienplan, einschließlich des Studiendesigns und der Messung der Studieninhalte.

Wie ist die Studie aufgebaut?

Designdetails

Was misst die Studie?

Primäre Ergebnismessungen

Ergebnis Maßnahme
Maßnahmenbeschreibung
Zeitfenster
Develop a deep learning framework for Automated Segmentation, classification of C- shaped canals.
Zeitfenster: 1-3 months
An Attention U-Net based architecture will be explored, known for its ability to focus on important regions and efficiently process dental descriptors.
1-3 months

Mitarbeiter und Ermittler

Hier finden Sie Personen und Organisationen, die an dieser Studie beteiligt sind.

Studienaufzeichnungsdaten

Diese Daten verfolgen den Fortschritt der Übermittlung von Studienaufzeichnungen und zusammenfassenden Ergebnissen an ClinicalTrials.gov. Studienaufzeichnungen und gemeldete Ergebnisse werden von der National Library of Medicine (NLM) überprüft, um sicherzustellen, dass sie bestimmten Qualitätskontrollstandards entsprechen, bevor sie auf der öffentlichen Website veröffentlicht werden.

Haupttermine studieren

Studienbeginn (Geschätzt)

5. September 2026

Primärer Abschluss (Geschätzt)

1. September 2027

Studienabschluss (Geschätzt)

1. Oktober 2027

Studienanmeldedaten

Zuerst eingereicht

5. Juli 2026

Zuerst eingereicht, das die QC-Kriterien erfüllt hat

5. Juli 2026

Zuerst gepostet (Tatsächlich)

13. Juli 2026

Studienaufzeichnungsaktualisierungen

Letztes Update gepostet (Tatsächlich)

13. Juli 2026

Letztes eingereichtes Update, das die QC-Kriterien erfüllt

5. Juli 2026

Zuletzt verifiziert

1. März 2026

Mehr Informationen

Begriffe im Zusammenhang mit dieser Studie

Andere Studien-ID-Nummern

  • AI in C-Shaped canals

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UNENTSCHIEDEN

Arzneimittel- und Geräteinformationen, Studienunterlagen

Studiert ein von der US-amerikanischen FDA reguliertes Arzneimittelprodukt

Nein

Studiert ein von der US-amerikanischen FDA reguliertes Geräteprodukt

Nein

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