Applicazione delle metodiche di segmentazione 3D su immagini TAC all’analisi morfologica e metrica dei seni frontali per scopi chirurgici

BACKGROUND: The variability of shapes and sizes constitutes a fundamental property of the frontal sinuses and has an enormous importance in different surgical fields, especially in endoscopy. The diffusion of the methods of segmentation from CT images can provide a fundamental approach for the detailed study of the morphology of these structures through their three-dimensional visualization. The aim of this study is to evaluate the shape and volume of the frontal sinuses by analyzing the respective three-dimensional models segmented by CT examinations. METHODS: Twenty subjects (10 males and 10 females) undergoing CT scan of the head were selected from a hospital database. The right and left frontal sinuses belonging to the same patient were segmented by ITK-SNAP program and the obtained models were automatically overlapped on those of the other subjects based on the smaller point-on-point distance between the two surfaces, for a total of 110 overlays (equally divided between males and females). The volume of the right and left frontal sinus of each subject was calculated. The root mean square (RMS) values of the point-to-point distances and the calculated volumes were compared by two-way ANOVA tests to evaluate the possible influence of sex and side (P<0,05). RESULTS: In male subjects, the mean RMS value was 2,64±1,19 mm on the right, 2,52±1,43 mm on the left, females 2,25±1,27 mm on the right, 2,55±1,54 mm on the left. The mean volume of the right and left frontal sinus was equal to 3,016±2,101 cm3 and 3,963±1,952 cm3, respectively, while in women the same values were equal to 2,954±1,108 cm3 and 3,622±2,266 cm3. Neither the RMS values nor the volumes showed statistically significant differences with respect to sex or side (P>0,05). CONCLUSIONS: This study describes a means of morphological and quantitative assessment of the frontal sinuses in the surgical field.

OBIETTIVO: La variabilità di forme e dimensioni costituisce una proprietà fondamentale dei seni frontali e ha un enorme rilievo in diversi ambiti chirurgici, soprattutto in endoscopia. La diffusione delle metodiche di segmentazione di immagini TC può fornire un fondamentale approccio per lo studio dettagliato della morfologia di queste strutture attraverso la loro visualizzazione tridimensionale. Lo scopo di questo studio è la valutazione della forma e del volume dei seni frontali tramite analisi dei rispettivi modelli tridimensionali segmentati da esami TC. METODI: Venti soggetti (10 maschi e 10 femmine) sottoposti a scansione TC del capo sono stati selezionati da un database ospedaliero. I seni frontali di destra e di sinistra appartenenti allo stesso paziente sono stati segmentati tramite programma ITK-SNAP e i modelli ottenuti sono stati automaticamente sovrapposti su quelli degli altri soggetti in base alla minore distanza punto-su-punto fra le due superfici, per un totale di 110 sovrapposizioni (equamente suddivise fra maschi e femmine). È stato calcolato il volume del seno frontale di destra e di sinistra di ogni soggetto. I valori RMS (root mean square) delle distanze punto-su-punto e i volumi calcolati sono stati confrontati tramite test ANOVA a due vie per valutare l’eventuale influenza di sesso e lato (P<0.05). RISULTATI: Nel caso dei maschi, il valore medio di RMS era pari a 2,64±1,19 mm a destra, 2,52±1,43 mm a sinistra, nelle femmine 2.25±1.27 mm a destra, 2,55±1,54 mm a sinistra. Il volume medio del seno frontale destro e sinistro è risultato pari a 3,016±2,101 cm3 e 3,963±1,952 cm3, rispettivamente, mentre nelle donne gli stessi valori erano pari a 2,954±1,108 cm3 e 3,622±2,266 cm3. Né per i valori di RMS né per i volumi sono state evidenziate differenze statisticamente significative rispetto a sesso o lato (P>0,05). CONCLUSIONI: Lo studio ha descritto uno strumento per la valutazione morfologica e quantitativa dei seni frontali in ambito chirurgico.