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

2026年7月5日 更新者: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?

調査の概要

状態

まだ募集していません

条件

詳細な説明

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.

研究の種類

観察的

入学 (推定)

112

連絡先と場所

このセクションには、調査を実施する担当者の連絡先の詳細と、この調査が実施されている場所に関する情報が記載されています。

研究連絡先

参加基準

研究者は、適格基準と呼ばれる特定の説明に適合する人を探します。これらの基準のいくつかの例は、人の一般的な健康状態または以前の治療です。

適格基準

就学可能な年齢

  • 大人

健康ボランティアの受け入れ

いいえ

サンプリング方法

非確率サンプル

調査対象母集団

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.

説明

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.

研究計画

このセクションでは、研究がどのように設計され、研究が何を測定しているかなど、研究計画の詳細を提供します。

研究はどのように設計されていますか?

デザインの詳細

この研究は何を測定していますか?

主要な結果の測定

結果測定
メジャーの説明
時間枠
Develop a deep learning framework for Automated Segmentation, classification of C- shaped canals.
時間枠: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

協力者と研究者

ここでは、この調査に関係する人々や組織を見つけることができます。

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研究記録日

これらの日付は、ClinicalTrials.gov への研究記録と要約結果の提出の進捗状況を追跡します。研究記録と報告された結果は、国立医学図書館 (NLM) によって審査され、公開 Web サイトに掲載される前に、特定の品質管理基準を満たしていることが確認されます。

主要日程の研究

研究開始 (推定)

2026年9月5日

一次修了 (推定)

2027年9月1日

研究の完了 (推定)

2027年10月1日

試験登録日

最初に提出

2026年7月5日

QC基準を満たした最初の提出物

2026年7月5日

最初の投稿 (実際)

2026年7月13日

学習記録の更新

投稿された最後の更新 (実際)

2026年7月13日

QC基準を満たした最後の更新が送信されました

2026年7月5日

最終確認日

2026年3月1日

詳しくは

本研究に関する用語

その他の研究ID番号

  • AI in C-Shaped canals

個々の参加者データ (IPD) の計画

個々の参加者データ (IPD) を共有する予定はありますか?

未定

医薬品およびデバイス情報、研究文書

米国FDA規制医薬品の研究

いいえ

米国FDA規制機器製品の研究

いいえ

この情報は、Web サイト clinicaltrials.gov から変更なしで直接取得したものです。研究の詳細を変更、削除、または更新するリクエストがある場合は、register@clinicaltrials.gov。 までご連絡ください。 clinicaltrials.gov に変更が加えられるとすぐに、ウェブサイトでも自動的に更新されます。

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