Name: quantitative [18f]-naf-pet-mri analysis for the evaluation of dynamic bone turnover in a patient with facetogenic low back pain
Uploaded: 2019-08-08T11:45:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Quantitative [18F]-Naf-PET-MRI Analysis for the Evaluation of Dynamic Bone Turnover in a Patient with Facetogenic Low Back Pain at JoVE.com

O apoio à pesquisa foi fornecido pela NIH P50AR060752 e pela GE Healthcare. Gostaríamos de reconhecer o apoio de Vahid Ravanfar.

Este estudo de viabilidade prospectivo recrutou pacientes após a obtenção da aprovação do estudo humano IRB e cumprindo com os regulamentos da HIPAA.
1. o fantasma
<ol><li>Encha um fantasma cilíndrico oco com uma inserção que tenha os cilindros ocos com uma escala dos diâmetros (5-38 milímetros) com 185 MBq de [18F]-NAF.</li>
	<li>Gere um mapa de atenuação do fantasma usando CT ou um modelo que foi gerado anteriormente para este fantasma.</li>
	<li>Coloque o fantasma n...

<ol>
	<li>Brinjikji, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Systematic+literature+review+of+imaging+features+of+spinal+degeneration+in+asymptomatic+populations.">Systematic literature review of imaging features of spinal degeneration in asymptomatic populations.</a> AJNR American Journal of Neuroradiology. 36 (4), 811-816 (2015).</li><li>Binder, D. S., Nampiaparampil, D. 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J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Systematic+review+of+tests+to+identify+the+disc,+SIJ+or+facet+joint+as+the+source+of+low+back+pain.">Systematic review of tests to identify the disc, SIJ or facet joint as the source of low back pain.</a> European Spine Journal: Official Publication of the European Spine Society, the European Spinal Deformity Society, and the European Section of the Cervical Spine Research Society. 16 (10), 1539-1550 (2007).</li><li>Jenkins, N. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=[18)F]-Sodium+Fluoride+PET+MR-Based+Localization+and+Quantification+of+Bone+Turnover+as+a+Biomarker+for+Facet+Joint-Induced+Disability.">[18)F]-Sodium Fluoride PET MR-Based Localization and Quantification of Bone Turnover as a Biomarker for Facet Joint-Induced Disability.</a> AJNR American Journal of Neuroradiology. 38 (10), 2028-2031 (2017).</li><li>Czervionke, L. F., Fenton, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fat-saturated+MR+imaging+in+the+detection+of+inflammatory+facet+arthropathy+(facet+synovitis)+in+the+lumbar+spine.">Fat-saturated MR imaging in the detection of inflammatory facet arthropathy (facet synovitis) in the lumbar spine.</a> Pain Medicine. 9 (4), 400-406 (2008).</li><li>Phelps, M. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tomographic+measurement+of+local+cerebral+glucose+metabolic+rate+in+humans+with+(F-18)2-fluoro-2-deoxy-D-glucose:+validation+of+method.">Tomographic measurement of local cerebral glucose metabolic rate in humans with (F-18)2-fluoro-2-deoxy-D-glucose: validation of method.</a> Annals of Neurology. 6 (5), 371-388 (1979).</li><li>Brenner, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+different+quantitative+approaches+to+18F-fluoride+PET+scans.">Comparison of different quantitative approaches to 18F-fluoride PET scans.</a> Journal of Nuclear Medicine: Official Publication, Society of Nuclear Medicine. 45 (9), 1493-1500 (2004).</li><li>Schellinger, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Facet+joint+disorders+and+their+role+in+the+production+of+back+pain+and+sciatica.">Facet joint disorders and their role in the production of back pain and sciatica.</a> Radiographics: A Review Publication of the Radiological Society of North America, Inc. 7 (5), 923-944 (1987).</li><li>Schett, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Joint+remodelling+in+inflammatory+disease.">Joint remodelling in inflammatory disease.</a> Annals of the Rheumatic Diseases. 66, 42-44 (2007).</li><li>Baum, R., Gravallese, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+inflammation+on+the+osteoblast+in+rheumatic+diseases.">Impact of inflammation on the osteoblast in rheumatic diseases.</a> Current Osteoporosis Reports. 12 (1), 9-16 (2014).</li></ol>

Neste manuscrito metodológico, fornecemos antecedentes sobre a utilidade potencial da dinâmica [18f]-NAF-Pet-MRI para avaliar uma ampla gama de patologias ósseas e delineou as técnicas de imagem dinâmica [18f]-NAF-Pet-MRI aquisição e análise utilizando as articulações da faceta lombar humana como regiões prototípicas de interesse. A modalidade dupla PET-MRI permite a aquisição de dados dinâmicos do animal de estimação durante um período de tempo similar àquele exigido para a aquis...

As técnicas padrão da imagem latente clínica da patologia do osso são limitadas primeiramente a caracterizar mudanças estruturais, que podem ser Nonspecific. Por exemplo, anormalidades morfológicas assintomáticas relacionadas ao envelhecimento normal podem ser indistinguíveis de alterações degenerativas que são responsáveis pela dor severa e incapacidade1. O osso é um tecido dinâmico submetido à remodelação contínua com a atividade concorrente dos osteoblastos, que produzem a nova matriz óssea, e osteoclastos, cuja função é eliminar o osso mineralizado2. [18F]-NAF é um radiotraçador do tomography de emissão de positrão (animal de estimação) que permita o visualização do metabolismo do tecido de osso. [18F]-NAF é absorvido quimicamente no hidroxiapatita na matriz do osso por osteoblastos e pode assim não invasora a atividade osteoblástica, detectando desse modo um processo metabólico que seja Occult às técnicas convencionais da imagem latente. Como resultado, [18F]-NAF tem sido usado para caracterizar a patologia óssea em um número crescente de distúrbios ósseos, incluindo Neoplasias, doença inflamatória e degenerativa do osso e articulações3,4,5 .
Os dados do PET são mais comumente analisados de forma semiquantitativa, o que pode ser prontamente realizado na prática clínica rotineira com valores padronizados de captação (SUVs). Como uma métrica, SUVs são úteis para os médicos como eles representam a captação de tecido em relação ao resto do corpo6. Os valores das varreduras subseqüentes podem ser usados para observar mudanças na tomada em conseqüência do tratamento ou da progressão da doença. A natureza numérica dos SUVs também auxilia na comparação entre pacientes e entre exames sucessivos no mesmo paciente. O algoritmo usado para calcular SUVs, equação 1, faz a suposição de que o traçador é distribuído igualmente em todo o corpo e que a massa corporal magra representa com precisão o volume do corpo inteiro. Como tal, os SUVs são uma medida semiquantitativa. Para uma determinada região de interesse (ROI), SUVMax (o valor máximo de SUV dentro de um ROI), e SUVmédia (a média de todos os SUVs amostrados dentro de um ROI) são COMUMENTE usados métricas de SUV na prática clínica6.
A modelagem cinética de dados dinâmicos do PET também pode ser realizada para uma análise quantitativa mais detalhada. Embora a aquisição de dados de SUV seja estática, a modelagem cinética utiliza dados dinâmicos de imagem onde os níveis de traçador são adquiridos continuamente, proporcionando uma dimensão temporal.  A partir da modelagem cinética mais complexa de dados dinâmicos, valores quantitativos e métricas informativas de dinâmica de traçador podem ser extraídos em relação à atividade medida nos dados da imagem. Um modelo de compartimento de dois tecidos de amostra empregado para modelagem cinética dinâmica é mostrado na Figura 17.  Cp é a concentração de traçador no plasma sanguíneo, enquanto ce e c t representam a concentração no espaço intersticial não acoplado e traçador acoplado na matriz óssea alvo, respectivamente. K1, k2, k3, k4, são 4 parâmetros da taxa que descrevem o modelo cinética para a lavagem do Tracer em/para fora e emperramento. K1 descreve o traçador retirado do plasma arterial em espaço intersticial (Ct), k2 descreve a fração do traçador que se difunde de volta do espaço intersticial para o plasma, k3 descreve o traçador que se move de o espaço intersticial (Ce) para o osso (ct) e o k4 descrevem o traçador que se move do osso (ct) de volta ao espaço intersticial (ce).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58491/58491fig1.jpg"> Figura 1 . Um modelo de compartimento de dois tecidos de amostra para modelagem cinética dinâmica. Cp é a concentração de traçador no compartimento do plasma sanguíneo, c e concentração de traçadorlivre e não especificamente ligado no tecido, e ct especificamente ligado a concentração de traçador no tecido. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58491/58491fig1large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
O modelo cinético de patlak produz Ki_Patlak como uma medida da taxa do afluxo do radiotraçador (ml/CCM/min, cm cúbico = CCM) da Associação de sangue na matriz do osso. A taxa de afluxo do traçador da piscina de sangue para a matriz óssea pode ser calculada usando a equação 2 e a equação 3 para ki_Patlak e ki_NonLinear respectivamente. Ki_Patlak e ki_NonLinear são as taxas nas quais [18F]-NAF deixa a piscina sanguínea arterial e liga-se irreversivelmente a uma matriz óssea Sublocal, utilizando os dois modelos, respectivamente. A diferença entre o Patlak e o modelo cinético não linear está em sua utilização dos dados dinâmicos. O modelo de patlak exige o equilíbrio a ser encontrado e calcula então a taxa do afluxo da inclinação linear estabelecida. O modelo cinético patlak produz taxas de afluxo Ki_Patlak , usando um tempo de 24 minutos para equilibrar a piscina de plasma, cp, para a piscina não acoplada, cu.  O tempo de 24 minutos pode mudar dependendo do tempo encontrado para que todos os subsites alcancem a equilibração com o pool de plasma na amostra. O modelo não-linear mais rigoroso computacionalmente usa a totalidade dos dados temporais para caber uma curva.
O objetivo deste manuscrito metodológico é delinear técnicas detalhadas para a realização de Dynamic [18F]-NAF-Pet-MRI.  A articulação da faceta lombar é um local comum de doença degenerativa da artrite e uma causa comum para dor lombar axial8.  Estudos recentes sugerem que [18F]-NAF-Pet-MRI pode servir como um biomarcador útil da doença facetogênica dolorosa9.  As junções lombares humanas da faceta de um único paciente com a baixa dor traseira a serão analisadas assim como um ROI protótipo para a análise dinâmica de [18F]-NAF-Pet-MRI.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1045px;" width="1046">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">Gadolinium Contrast agent (Gadovist)</td>
			<td style="width:211px;">Bayer</td>
			<td style="width:271px;">na</td>
			<td style="width:257px;">1.0mmol/ml solution for IV injection.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">[18F]-NaF Radiotracer</td>
			<td style="width:211px;">na</td>
			<td style="width:271px;">na</td>
			<td>2.96 MBq/kg</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">GE Signa PET-MRI Scanner</td>
			<td style="width:211px;">General Electric</td>
			<td style="width:271px;">na</td>
			<td>3.0Tesla 60cm Bore PET-MRI scanner</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:307px;">PMOD Kinetic Modeling Software</td>
			<td style="width:211px;">PMOD Technologies, LLC</td>
			<td style="width:271px;">na</td>
			<td>Version 3.8</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

quantitative [18f]-naf-pet-mri analysis for the evaluation of dynamic bone turnover in a patient with facetogenic low back pain

As técnicas de imagem latente que refletem o retorno dinâmico do osso podem ajudar em caracterizar uma escala larga de patologias do osso. O osso é um tecido dinâmico submetido à remodelação contínua com a atividade concorrente dos osteoblastos, que produzem a nova matriz óssea, e osteoclastos, cuja função é eliminar o osso mineralizado. [18F]-NAF é um radiotraçador de tomografia por emissão de positrão (PET) que possibilita a visualização do metabolismo ósseo. [18F]-NAF é absorvido quimicamente no hidroxiapatita na matriz do osso por osteoblastos e pode assim não invasora detectar a atividade osteoblástica, que é Occult às técnicas convencionais da imagem latente. A modelagem cinética de dados dinâmicos [18F]-NAF-Pet fornece medidas quantitativas detalhadas do metabolismo ósseo. Os dados de PET semiquantitativos convencionais, que utilizam valores de captação padronizados (SUVs) como medida de atividade do radiotraçador, são referidos como uma técnica estática devido ao seu instantâneo de captação do traçador no tempo.  A modelagem cinética, no entanto, utiliza dados dinâmicos de imagem onde os níveis de traçador são adquiridos continuamente fornecendo resolução temporal de captação de traçador. A partir da modelagem cinética de dados dinâmicos, valores quantitativos como fluxo sanguíneo e taxa metabólica (ou seja, métricas potencialmente informativas da dinâmica do traçador) podem ser extraídos, tudo com relação à atividade medida nos dados da imagem. Quando combinada com a modalidade dupla PET-MRI, os dados cinéticos região-específicos podem ser correlacionados com a informação estrutural e patológica de alta resolução anatomicamente registada oferecida por MRI. O objetivo deste manuscrito metodológico é delinear técnicas detalhadas para a realização e análise de dados dinâmicos [18F]-NAF-PET-RM. A articulação da faceta lombar é um local comum de doença degenerativa da artrite e uma causa comum para a dor lombar axial.  Os estudos recentes sugerem [18F]-o NAF-animal de estimação pode serir como um biomarcador útil da doença a dolorosa.  A articulação da faceta lombar humana, portanto, será usada como uma região prototípica de interesse para a análise dinâmica [18F]-NAF-PET-RM neste manuscrito.

18 anos de Os valores da captação do NaF-animal de estimação são medidos nas junções bilaterais da faceta no L1-L2 com os níveis L5-S1 vertebrais para um total de 10 ROIs em um único paciente representativo com baixa dor traseira axial. O representante [18F]-NAF-PET, a gordura axial do T2 suprimida, e o Sr. gordo-suprimido axial do borne-contraste de T1 imagens através do nível das junções da faceta L3-L4 são mostrados na Figura 2.  O Ki_Patlak...

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Quantitative [18F]-Naf-PET-MRI Analysis for the Evaluation of Dynamic Bone Turnover in a Patient with Facetogenic Low Back Pain

Análise quantitativa [18F]-NAF-PET-RM para avaliação da rotatividade óssea dinâmica em paciente com dor nas costas Facetogênica

As técnicas de imagem latente que refletem o retorno dinâmico do osso podem ajudar em caracterizar uma escala larga de patologias do osso. Nós apresentamos metodologias detalhadas para executar e analisar dados dinâmicos de [18F]-NAF-Pet-MRI em um paciente com a baixa dor traseira a usando as junções lombares da faceta como uma região protótipo do interesse.

Imaging techniques that reflect dynamic bone turnover may aid in characterizing a wide range of bone pathologies. Bone is a dynamic tissue undergoing ...

Com essa técnica, utilizamos PET-MRI para identificar biomarcadores fisiológicos de rotatividade óssea. Acreditamos que esses biomarcadores fisiológicos podem refletir com mais precisão a patologia articular faceta do que as imagens estáticas de tomografia e ressonância magnética. Acreditamos que essa técnica pode nos ajudar a identificar articulações dolorosas e sintomáticas na coluna lombar.Esperamos também que essa técnica possa ser aplicada a outras regiões da coluna vertebral, como a coluna cervical e torácica para identificação de articulações de facetas sintomáticas, e até mesmo doenças discais degenerativas. Para a imagem simultânea de PET e ressonância magnética ou aquisição de ressonância magnética, utilizando uma bobina de matriz molecular central posterior e um imager PET e MR 3.0, centralize o campo de visão em ambas as modalidades de imagem para cobrir a região da coluna vertebral inferior de T-12 a S-3. Defina os parâmetros apropriados para uma aquisição de PET e para uma sequência clínica de ressonância magnética para um protocolo de coluna lombar.Imediatamente antes de adquirir as sequências de ressonância magnética, injete por via intravenosa um contraste de 0,1 milímetros por quilograma de gadobutrol na fossa antecubital do paciente e uma dose radioativa de 2,96 megabecquerel por quilograma de flúor de sódio F-18. Em seguida, utilizando três fases temporais separadas centradas sobre a coluna inferior, realize uma varredura PET dinâmica de 60 minutos adquirindo a primeira fase da varredura com 12 quadros de 10 segundos cada, a segunda fase de quatro quadros de 30 segundos cada, e a última fase de 14 quadros de quatro minutos cada. Em seguida, defina um campo de visão de 60 centímetros com um corte de filtro de três milímetros, um filtro padrão de eixo Z, nenhum filtro 3D cardíaco, 28 subconjuntos e uma maximização de expectativa de subconjuntos ordenados de Tempo de Voo com quatro iterações para reconstruir os dados PET no console.Para análise das imagens PET e MR adquiridas, transfira as imagens para uma estação de trabalho dedicada equipada para analisar dados dinâmicos do PET. Localize as articulações bilaterais de faceta da coluna lombar de L-1 para L-2 e L-5 para S-1. Triangular visualmente com as imagens Sagitárias e axiais T-2 MR do plano e registrar o número de fatias do centro aproximado para identificar o ponto central de cada faceta lombar.Com os dados do paciente abertos na guia de exibição, clique no botão volume de interesse e selecione objeto esfera. Dentro da janela pop-up predefinida, digite 7,5 milímetros como o raio e clique em criar um novo volume de interesse. Clique esquerdo para colocar um volume esférico de 7,5 milímetros de interesse no centro de cada articulação faceta, ajustando a esfera clicando à esquerda e arrastando até que o volume esteja visualmente centrado na faceta.Quando um volume de interesse for colocado em cada faceta, coloque um volume esférico de cinco milímetros de interesse na crista ilíaca direita na cavidade da medula central para excluir o envolvimento do córtex como região de referência. Em seguida, posicione o volume de juros para que as bordas estejam inteiramente dentro da medula. Clique com o botão direito do mouse na imagem axial e selecione a inspeção de dados para medir o diâmetro da aorta abdominal proximal à sua bifurcação.Para calcular o coeficiente de correção parcial do volume, clique esquerdo no lado direito da parede aórtica e mova o cursor para o lado esquerdo da parede aórtica para registrar a distância do diâmetro da parede aórtica na janela do inspetor de dados. Em seguida, clique no botão volume de interesse e selecione região de círculo de interesse para criar uma região circular de interesse com um raio de metade do diâmetro aórtico. Clique em criar um novo volume de interesse e clique à esquerda no centro da aorta, reposicionando o volume conforme necessário para garantir que o círculo se aproxime da posição da parede aórtica.Em seguida, desça uma fatia no plano axial e crie uma segunda região circular de interesse para fazer uma região cilíndrica de interesse das duas regiões circulares de interesse sobrepostas. Para criar uma entrada arterial corrigida por volume parcial, utilize os coeficientes de recuperação derivados do fantasma da tomografia computadorizada PET para aplicar os coeficientes de recuperação à medição baseada em imagem sobre a aorta descendente. Em seguida, substitua esta entrada arterial parcial corrigida pelo volume no software de análise de imagem para uso em modelagem cinética e a quantificação precisa da cinética do rastreador.Aqui, representado por flúor de sódio F-18 PET, gordura Axial T-2 suprimida, e gordura pós-contraste axiais suprimidas imagens mr através do nível das articulações de faceta L-3 a L-4 podem ser vistas. Nesta tabela, foram resumidos o modelo cinético Patlak, a média e o máximo do valor de absorção padronizado e o grau máximo de artropatia da faceta da Ressonância Magnética para cada uma das 10 articulações de facetas amostradas em um paciente representativo. Quando as taxas de influxo do modelo cinético patlak do paciente foram traçadas contra a média de valor de absorção padronizada e as notas de artropatia faceta baseada em RESSONÂNCIA Magnética, a articulação faceta com o maior grau de ressonância magnética de artropatia facial degenerativa tinha o modelo cinético patlak mais alto e valores médios de valor de absorção padronizados.Estamos no meio de um ensaio clínico para validar nossa técnica em pacientes com dor nas articulações da faceta lombar. Estamos ansiosos para publicar esses dados em breve. Há uma curva de aprendizado íngreme para entender como fazer a análise com o software PET MR.Além disso, pode ser difícil localizar as articulações facetas para aquelas pessoas que não estão familiarizadas com a anatomia da coluna vertebral. Como resultado, acreditamos que uma representação visual das etapas de processamento de imagens melhorará muito a compreensão do nosso processo.

Research

JoVE Journal

Medicine

Quantitative [18F]-Naf-PET-MRI Analysis for the Evaluation of Dynamic Bone Turnover in a Patient with Facetogenic Low Back Pain

Quantitative Visualization and Detection of Skin Cancer Using Dynamic Thermal Imaging

Visualization quantitativos e Detecção de Câncer de Pele Usando imagens térmicas dinâmico

In 2010 approximately 68,720 melanomas will be diagnosed in the US alone, with around 8,650 resulting in death 1. To date, the only effective treatment ...

Medicina

Generation and 3-Dimensional Quantitation of Arterial Lesions in Mice Using Optical Projection Tomography

Geração e quantificação 3-Dimensional de Arterial lesões em ratos por meio de tomografia óptica de Projeção

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Pre-clinical Evaluation of Tyrosine Kinase Inhibitors for Treatment of Acute Leukemia

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Computerized Dynamic Posturography for Postural Control Assessment in Patients with Intermittent Claudication

Posturografia Dinâmica Computadorizada para Avaliação do controle postural em pacientes com claudicação intermitente

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Quantitative Fundus Autofluorescence for the Evaluation of Retinal Diseases

Quantitativa de autofluorescência de Avaliação de Doenças da retina

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The Monoiodoacetate Model of Osteoarthritis Pain in the Mouse

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Quantitative Immunohistochemistry of the Cellular Microenvironment in Patient Glioblastoma Resections

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Evaluation of Capnography Sampling Line Compatibility and Accuracy when Used with a Portable Capnography Monitor

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Real-Time Dynamic Navigation System for the Precise Quad-Zygomatic Implant Placement in a Patient with a Severely Atrophic Maxilla

Sistema de navegação dinâmica em tempo real para a colocação precisa de implantes quádruplos zigomáticos em um paciente com maxila severamente atrófica

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Software-Assisted Quantitative Measurement of Osteoarthritic Subchondral Bone Thickness

Medição quantitativa assistida por software da espessura óssea subcondral osteoartrítica

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