The intracranial and posterior cranial fossa volumes and volume fractions in children: a stereological study / Los volúmenes de la fosa craneal intracraneal y posterior y las fracciones de volumen en los niños: un estudio estereológico

SUMMARY: The size of intracranial cavity (IC) and posterior cranial fossa (PCF) plays an important role in the pathophysiology of various disorders. In this study, we aimed at establishing normal volume data of the IC and PCF in Turkish population according to age and sex by using stereological method. This study was carried out retrospectively on 339 individuals (168 females and 171 males) between 0 and 18 years old with no medical or neurological disorders that affected the skeletal morphology of the cranial cavity. Volumetric estimations were determined on computed tomography (CT) images using point-counting approach of stereological methods. Intracranial volume (ICV) and posterior cranial fossa volume (PCFV) were increased with age in both sexes. They reached adult dimensions at 5 years of age during the teenage years. According to sex; the mean ICV and PCFV were 1594.51±245.57cm3 and 244.89±53.86 cm3 in males, 1456.34±241.85 cm3 and 228.24±41.38 cm3 in females, respectively. Generally, significant differences were determined in ICV and PCFV according to sex after they reached maximum growth period. According to age the volume ratios of PCF to IC was ranged from 13.03 to 17.48 in males and 12.06 to 18.54 in females. This study demonstrated that these volume ratios could help the physician for both patient selections for surgery, and for the assessment of any surgical technique used to treatment of PCF malformations. However current study revealed that point counting method can produce accurate volume estimations and is effective in determining volume estimation of IC and PCF.

RESUMEN: El tamaño de la cavidad intracraneal (CI) y la fosa craneal posterior (FCP) desempeñan un papel importante en la fisiopatología de diversos trastornos. En este estudio, se pretende establecer los datos de volumen normal de la CI y FCP en la población turca, de acuerdo a la edad y el sexo, mediante el uso de métodos estereológicos. Este estudio se realizó retrospectivamente en 339 individuos (168 mujeres y 171 hombres) entre 0 y 18 años sin trastornos médicos o neurológicos que afectaron la morfología esquelética de la cavidad craneal. Las estimaciones volumétricas se determinaron en imágenes de tomografía computarizada (TC) utilizando el conteo de puntos de los métodos estereológicos. El volumen intracraneal (VIC) y el volumen posterior de la fosa craneal (VFCP) aumentaron con la edad en ambos sexos. Alcanzaron dimensiones adultas a los 5 años de edad durante la adolescencia. Según el sexo, el promedio de VIC y VFCP fue de 1594,51 ± 245,57 cm3 y de 244,89 ± 53,86 cm3 en los hombres, 1456,34 ± 241,85 cm3 y 228,24 ± 41,38 cm3 en las mujeres, respectivamente. En general, se determinaron diferencias significativas en VIC y VFCP de acuerdo con el sexo después de alcanzar el período de crecimiento máximo. Según la edad, las proporciones de volumen de FCP a CI oscilaban entre 13,03 a 17,48 en los hombres y 12,06 a 18,54 en las mujeres. Este estudio demostró que estas proporciones de volumen podrían ayudar al médico tanto en la selección de pacientes para la cirugía, como para la evaluación de cualquier técnica quirúrgica utilizada en el tratamiento de malformaciones de FCP. Además, el estudio actual reveló que el método de conteo de puntos puede producir estimaciones precisas de volumen siendo eficaz para determinar la estimación de volumen de IC y FCP.

Characterization of tympanic cavity volume in newborns using computerized tomography scanning / Caracterización del volumen de la cavidad timpánica en recién nacidos usando tomografía computadorizada

This study reports tympanic cavity (TC) volume in newborns, which was missing in the literature. Ex vivo histology and computerized tomography (CT) scans were performed on temporal bone and data were analyzed in part using software developed in house. CT images with a slice thickness of 0.5 mm were obtained from 5 newborn cadavers and analyzed independently by two expert researchers. The border of the TC was delineated manually and measurement of area of interest was calculated on masked images. Then, the area measurements from all sections were added to estimate the total volume. The agreements between the histological and CT findings were then compared for accuracy, repeatability and reliability. The Dice and Jaccard similarity coefficient measures were used as a statistical validation metric to evaluate the assessor's performance in manual volume segmentation. Good assessor agreement was observed with average Dice values above 0.8 indicating that consistent and reliable volume measurements were feasible. The proposed protocol was shown to be accurate in calculating the TC volume, and thus can be used for computer-assisted presurgical planning or for diagnosing structural alterations in TC.

El objetivo fue determinar el volumen de la cavidad timpánica (CT) en recién nacidos, información no encontrada en la literatura. Se realizaron escaners a través de tomografia computadorizada (TC) y estudios histológicos en el hueso temporal; los datos se analizaron utilizando un software desarrollado en nuestra institución. Se obtuvieron imágenes de secciones de TC, de 0,5 mm de grosor, a partir de 5 cadáveres de recién nacidos, los que fueron analizados de forma independiente por dos investigadores expertos. El margen de los cortes de TC fue delineado manualmente y la medición del área de interés se estimó sobre imágenes ocultas. Después, se añadieron las mediciones de área de todas las secciones para estimar el volumen total. Las concordancias entre el estudio histológico y los hallazgos de la TC se compararon en cuanto a precisión, repetibilidad y confiabilidad. Se utilizaron las medidas de coeficiente de similitud de Jaccard y Dice como métrica de validación estadística para evaluar el desempeño del asesor en la medición manual del volumen. Se observó una buena correlación del evaluador con los valores medios de Dice, por encima de 0,8 indicando que es factible obtener mediciones coherentes y confiables de volumen. El protocolo propuesto ha demostrado ser preciso para calcular el volumen de la CT, y por lo tanto se puede utilizar para la planificación prequirúrgica asistida o para el diagnóstico de alteraciones estructurales en la CT.