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

2026년 7월 5일 업데이트: 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?

연구 개요

상태

아직 모집하지 않음

상세 설명

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.

연구 유형

관찰

등록 (추정된)

112

연락처 및 위치

이 섹션에서는 연구를 수행하는 사람들의 연락처 정보와 이 연구가 수행되는 장소에 대한 정보를 제공합니다.

연구 연락처

참여기준

연구원은 적격성 기준이라는 특정 설명에 맞는 사람을 찾습니다. 이러한 기준의 몇 가지 예는 개인의 일반적인 건강 상태 또는 이전 치료입니다.

자격 기준

공부할 수 있는 나이

  • 성인

건강한 자원 봉사자를 받아들입니다

아니

샘플링 방법

비확률 샘플

연구 인구

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.

설명

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.

공부 계획

이 섹션에서는 연구 설계 방법과 연구가 측정하는 내용을 포함하여 연구 계획에 대한 세부 정보를 제공합니다.

연구는 어떻게 설계됩니까?

디자인 세부사항

연구는 무엇을 측정합니까?

주요 결과 측정

결과 측정
측정값 설명
기간
Develop a deep learning framework for Automated Segmentation, classification of C- shaped canals.
기간: 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

공동 작업자 및 조사자

여기에서 이 연구와 관련된 사람과 조직을 찾을 수 있습니다.

스폰서

연구 기록 날짜

이 날짜는 ClinicalTrials.gov에 대한 연구 기록 및 요약 결과 제출의 진행 상황을 추적합니다. 연구 기록 및 보고된 결과는 공개 웹사이트에 게시되기 전에 특정 품질 관리 기준을 충족하는지 확인하기 위해 국립 의학 도서관(NLM)에서 검토합니다.

연구 주요 날짜

연구 시작 (추정된)

2026년 9월 5일

기본 완료 (추정된)

2027년 9월 1일

연구 완료 (추정된)

2027년 10월 1일

연구 등록 날짜

최초 제출

2026년 7월 5일

QC 기준을 충족하는 최초 제출

2026년 7월 5일

처음 게시됨 (실제)

2026년 7월 13일

연구 기록 업데이트

마지막 업데이트 게시됨 (실제)

2026년 7월 13일

QC 기준을 충족하는 마지막 업데이트 제출

2026년 7월 5일

마지막으로 확인됨

2026년 3월 1일

추가 정보

이 연구와 관련된 용어

기타 연구 ID 번호

  • AI in C-Shaped canals

개별 참가자 데이터(IPD) 계획

개별 참가자 데이터(IPD)를 공유할 계획입니까?

미정

약물 및 장치 정보, 연구 문서

미국 FDA 규제 의약품 연구

아니

미국 FDA 규제 기기 제품 연구

아니

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