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

5 juillet 2026 mis à jour par: 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?

Aperçu de l'étude

Statut

Pas encore de recrutement

Description détaillée

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.

Type d'étude

Observationnel

Inscription (Estimé)

112

Contacts et emplacements

Cette section fournit les coordonnées de ceux qui mènent l'étude et des informations sur le lieu où cette étude est menée.

Coordonnées de l'étude

Critères de participation

Les chercheurs recherchent des personnes qui correspondent à une certaine description, appelée critères d'éligibilité. Certains exemples de ces critères sont l'état de santé général d'une personne ou des traitements antérieurs.

Critère d'éligibilité

Âges éligibles pour étudier

  • Adulte

Accepte les volontaires sains

Non

Méthode d'échantillonnage

Échantillon non probabiliste

Population étudiée

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.

La description

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.

Plan d'étude

Cette section fournit des détails sur le plan d'étude, y compris la façon dont l'étude est conçue et ce que l'étude mesure.

Comment l'étude est-elle conçue ?

Détails de conception

Que mesure l'étude ?

Principaux critères de jugement

Mesure des résultats
Description de la mesure
Délai
Develop a deep learning framework for Automated Segmentation, classification of C- shaped canals.
Délai: 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

Collaborateurs et enquêteurs

C'est ici que vous trouverez les personnes et les organisations impliquées dans cette étude.

Parrainer

Dates d'enregistrement des études

Ces dates suivent la progression des dossiers d'étude et des soumissions de résultats sommaires à ClinicalTrials.gov. Les dossiers d'étude et les résultats rapportés sont examinés par la Bibliothèque nationale de médecine (NLM) pour s'assurer qu'ils répondent à des normes de contrôle de qualité spécifiques avant d'être publiés sur le site Web public.

Dates principales de l'étude

Début de l'étude (Estimé)

5 septembre 2026

Achèvement primaire (Estimé)

1 septembre 2027

Achèvement de l'étude (Estimé)

1 octobre 2027

Dates d'inscription aux études

Première soumission

5 juillet 2026

Première soumission répondant aux critères de contrôle qualité

5 juillet 2026

Première publication (Réel)

13 juillet 2026

Mises à jour des dossiers d'étude

Dernière mise à jour publiée (Réel)

13 juillet 2026

Dernière mise à jour soumise répondant aux critères de contrôle qualité

5 juillet 2026

Dernière vérification

1 mars 2026

Plus d'information

Termes liés à cette étude

Autres numéros d'identification d'étude

  • AI in C-Shaped canals

Plan pour les données individuelles des participants (IPD)

Prévoyez-vous de partager les données individuelles des participants (DPI) ?

INDÉCIS

Informations sur les médicaments et les dispositifs, documents d'étude

Étudie un produit pharmaceutique réglementé par la FDA américaine

Non

Étudie un produit d'appareil réglementé par la FDA américaine

Non

Ces informations ont été extraites directement du site Web clinicaltrials.gov sans aucune modification. Si vous avez des demandes de modification, de suppression ou de mise à jour des détails de votre étude, veuillez contacter register@clinicaltrials.gov. Dès qu'un changement est mis en œuvre sur clinicaltrials.gov, il sera également mis à jour automatiquement sur notre site Web .

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