Použití technologie Cone Beam v ortodoncii

Základy CBCT technologie

Mezi metodou snímání obrazu u konvenčního lékařského CT a CBCT existují zásadní rozdíly. Kla- sická CT emitují paprsky ve tvaru vějířů a shromaž- ďují data z jednotlivých řezů a poté je znovu sesta- vují. U CBCT snímá data paprsek ve tvaru kužele a skenuje celou oblast zájmu při jediné rotaci. Snímky Cone Beam mohou být provedeny za pou- hých 8,9 sekund a rekonstruovány za méně než 30 sekund. Snímky jsou připraveny k oka- mžitému prohlížení, jsou rozměrově přesné a nejsou nijak zvětšeny – zobrazení je v poměru 1 : 1 (Ballrick et al., 2008).

CBCT přístroje jsou k dispozici s nabídkou několika velikostí zobrazovaného objemu. Úplný nebo rozšířený zobrazovaný objem nabízí obrazová data téměř celé lebky, zatímco středně velký objem zachycuje jednu nebo obě čelisti až do oblasti temporomandibulárního kloubu. Malý zobrazovaný objem pak zachycuje okolí několika zubů. Každá z těchto velikostí zobrazovaného objemu může být vhodnější pro určité specializace. Například ortodontisté vyžadují, aby na rentgenových snímcích byly viditelné kraniofaciální anatomické orientační body, bez kterých nelze vytvořit léčebný plán, a proto je pro tuto specializaci doporučeno využívat přístroje s celým nebo velkým polem. Při rekonstrukčních a ortognátních operacích obličeje umožňuje úplný zobrazovaný objem detailní pohled na veškeré struktury obličeje a anatomické vztahy (Howerton, 2009).

Jakmile je skenování dokončeno, 3D zobrazovací software umožní přesně replikovat polohu, tvary a měření skenovaných oblastí: horní a dolní čelisti, kloubů, nosní dutiny i vedlejších dutin nosních a dalších tkání až po krční páteř. Navíc tato zobrazovací metoda může vytvářet axiální, koronální a sagitální řezy, které dříve nebylo možno získat. V rámci softwaru lze tyto řezy přesně určit a rotovat v rámci diagnostiky a plánování léčby.

Data zachycená během skenování se ukládají ve formátu DICOM (Digital Imaging and Communica- tions in Medicine), což je standard pro zpracování, ukládání, tisk a přenos informací v lékařských zobrazovacích metodách (Howerton et al., 2008). Přenositelnost těchto údajů umožňuje lékařům používat různé 3D plánovací programy. Ne všechna skenovaná data jsou vytvořena stejně: zachycená data mohou mít „digitální šum“ vlastní digitální in- formace. To může způsobit rozmazání 3D obrazů v nativních a nekompatibilních softwarových programech. Předtím, než investujete do určité technologie, zjistěte si, jak se data každého stroje objevují v softwaru třetích stran, nebo se zeptejte v laboratoři, která pracuje s mnoha datovými soubory, které z přístrojů mají nejmenší šum.

Využití CBCT skenů

Při zkoumání maxilofaciální oblasti CBCT po- máhá odhalit mnoho potenciálně patologických stavů a usnadňuje zavedení preventivních opatření

před stomatologickou léčbou. Využití CBCT skenů zahrnuje:

• -  posouzení horní a dolní čelisti pro možné umístění zubních implantátů

• -  zhodnocení stavu existujících implantátů

• -  snížení frekvence možných komplikací při zubním ošetření postihujících nervy a vedlejší nosní dutiny

• -  zjištění stavu tvrdých tkání temporomandibulárního kloubu (TMJ)

• -  detekce abnormalit nebo patologií ve skenované oblasti

• -  stanovení rozsahu resorpce alveolárního hřebene

• -  posouzení příslušných struktur před ortodontickou terapií

• -  určení přesné polohy retinovaných zubů

• -  stanovení symetrie obličeje přesněji,než při kefalometrii

• -  hodnocení objemu dýchacích cest při studiu spánkové apnoe

• -  stanovení polohy mandibulárního nervu ve vztahu k retinovaným zubům, zejména třetím dolním molárům, před jejich extrakcí (viz ConeBeam.com)

           - vytváření CAD terapeutických aparátů, u nichž je určení pozice kořenů přínosem oproti zobrazení pouze korunkových částí zubů

Trojrozměrné Cone Beam CT poskytuje podrobnější informace, které nejsou k dispozici na 2D rentgenových snímcích. Cone Beam umožňuje zubnímu lékaři přesně určit vztah retinovaných zubů k jiným anatomickým strukturám bez překrývání. Apikální resorpce může být detekována na 2D rentgenech, ale je to možné pouze na bukálních a lin- gválních částech kořenů. Axiální rovina CBCT skenů však umožňuje 360° pohled na celou oblast resorpce (Bourgeois, 2007). Kuželovitý CT paprsek také poskytuje lepší zhodnocení kvality kosti, než je tomu u panoramatické radiografie (Serman, 1989).

Úvahy o radiaci

Radiační dávka je při zhotovení každého rentgenového snímku prvořadým zájmem pacienta i zubního lékaře. Potenciál Cone Beam CT kolimovat rentgenové záření do oblasti zájmu umožňuje snížení expozice. Vzhledem k této jeho schopnosti je možné zobrazit celý kraniofaciální komplex v těch případech, kdy je nutné zhodnocení stavu před or- tognátní operací, lékař si však také může zvolit zobrazení pouze mandibuly bez maxily, nebo zachytit specifické oblasti TM kloubů prostřednictvím kolimace přístroje – zmenšením zobrazovaného objemu podle potřeby (Bourgeois, 2007).

Dávka záření u technologie CBCT byla naměřena jako ekvivalentní zhotovení statusu celých úst či „jednomu až dvěma panoramatickým rentgenovým snímkům, v závislosti na použitém nastavení“ (Ballrick et al., 2008). Zaměřením pozornosti na úroveň radiace se stomatologové spolu s dalšími zdravotníky připojují k protokolu ALARA (tak nízko, jak lze rozumně dosáhnout), který nabádá lékaře k tomu, aby vystavili pacienty co nejmenšímu množství záření a přitom stále získali adekvátní informace pro stanovení správné diagnózy.

Rozdíly v úrovni radiace mezi zubním a klasickým CT vyšetřením jsou zřejmé. Průměrné klasické CT vyšetření maxilofaciální oblasti může dosáhnout radiační dávky 1800–2100 mikroSievertů, (jednotka měření záření absorbovaného tkání těla) (Seden- texct, 2009). Tyto vysoké hladiny jsou připisovány způsobu snímkování. Při klasickém skenování jsou anatomické struktury snímány v malých vějířovitých nebo plochých řezech, takže stroj provádí několik otáček kolem hlavy pacienta, aby shromáždil odpovídající informaci, a tím dochází k překrývání záření. Oproti tomu jedna rotace paprsku ve tvaru kužele kolem zubního skeletu snižuje expozici pacienta až 10× (viz ConeBeam.com).

Mnoho faktorů ovlivňuje dávku záření CBCT přístroje. Technologie nabízená výrobcem a typ senzoru použitého ke snímání dat jsou pro zubního lékaře dva základní parametry, na něž se zaměřuje. Radiační dávka nemusí být vždy závislá na velikosti zobrazovacího pole. Například dávka záření při CBCT malého pole může být větší než u standardního úplného zobrazovaného objemu. Velký zobrazovaný objem při standardním rozlišení může mít dávku záření pouze 36 mikroSievertů. Přístroje, které kolimují, umožňují další snížení radiační dávky. Dalším faktorem je velikost voxelu; čím menší je voxel, tím větší je rozlišení (podobně jako velikosti pi- xelů při 2D zobrazení) a tím vyšší je dávka záření. Při srovnání dávek je třeba vzít v úvahu, že typický 2D RTG status celých úst dosáhne přibližně 150 mikro- Sievertů, zatímco 2D digitální panoramatický sní- mek se pohybuje mezi 4,7–14,9 mikroSieverty (Sedentexct, 2009).

I zubní lékaři, kteří nevlastní CBCT přístroje, mohou využívat výhod 3D zobrazení. Rentgenová oddělení a někdy i kolegové, kteří mají CBCT v praxi, umožňují zubním lékařům získat tyto cenné diagnostické informace. Nativní 3D zobrazovací software umožňuje lékařům manipulovat s obrázky, vytvářet libovolné roviny řezu, lokalizovat anato- mické orientační body, provádět měření a sdílet informace s kolegy (Bourgeois, 2007). Protože snímky pořízené přístroji Cone Beam jsou ukládány do souborů DICOM, skeny lze vytisknout, uložit na CD nebo odeslat e-mailem doporučujícím zubním lékařům či odborníkům.

Cone Beam a ortodoncie

CBCT zobrazování je v ortodoncii často použí- váno (Farman a kol., 2009). Z pohledu radiační ochrany jsou to 2D zobrazovací metody, které pacientům zajistí nejnižší dávku záření, pokud je však při ortodontickém plánování vyžadováno trojrozměrné zobrazení, dáváme přednost CBCT před klasickým CT (Silva, 2008).

Použití technologie CBCT v ortodontické praxi šetří čas. Se systémem Cone Beam lze udělat všechny možné rentgenové snímky za méně než jednu minutu a ortodontista má k dispozici diagnosticky kvalitní periapikální snímky, ortopantomogram, kefalogramy, okluzní rentgenové snímky nebo sérii snímků kloubu, spolu s informacemi, které nelze získat pomocí klasických radiografických přístrojů jako jsou axiální řezy a oddělené kefalogramy pravé a levé strany (Kau, 2005)

V ortodontické praxi jsou 2D rentgenologické přístroje nezbytné, proto většina praxí tento přístroj vlastní. Jelikož 3D CBCT také může sloužit jako tradiční 2D digitální rentgen, ortodontista tak při koupi tohoto přístroje může mít to nejlepší z obou světů. Z trojrozměrných naskenovaných dat je možno rekonstruovat 2D panoramatický snímek (spolu s dalšími typickými ortodontickými pohledy), což dává lékaři řadu radiografických možností při použití jednoho skenu. David Hatcher, zubní radiolog, poznamenal: „Nejenže lze rekonstruovat OPG a kefalogram z dat Cone Beam, ale rekonstruované snímky mají lepší kvalitu, navíc s přidanou hodnotou zobrazení kloubu v kloubní jamce při okluzi a to vše během jednoho vyšetření.“ 

Rekonstruovaný panoramatický snímek poskytuje mnohem lepší informace o pozici kořenů. Rekonstruované kefalogramy jsou velmi přehledné a lze zhotovit i zadopřední nebo předozadní zobrazení. Datový soubor lze také použít k velmi podrobnému zobrazení TM kloubu (Hatcher, 2008).

Pravděpodobně nejdůležitějším využitím 3D dat jsou znalosti získané s ohledem na polohu zubů. Protože trojrozměrné skenování umožňuje pohledy ze všech směrů, ortodontisté tak získají komplexní informace pro plánování ortodontické léčby. Pomocí 3D skenů mohou ortodontisté zjišťovat morfologii, inklinaci, dystopie, polohu kořenů, reti- nované nebo přespočetné zuby a morfologii patra (Cevidatens, 2006). 

Výzkum v oblasti roboticky zhotovených oblouků a individuálních zámků pracuje i s 3D Cone Beam zobrazením. Díky tomu jsou nyní k dispozici vysoce sofistikované softwary a aplikace CAD pro vytvoření trojrozměrného počítačového modelu skusu pomocí pokročilé zobrazovací technologie i originální simulace ortodontického pohybu, které mohou zkrátit dobu léčby až o 40 %. K získání potřebných informací je možné zhotovit trojrozměrný sken pomocí intraorálního kamerového skeneru nebo CBCT. Využití Cone Beam k vytvoření požadovaného 3D CAD modelu může zkrátit dobu skenování z 30 minut na 20 sekund. CBCT sken nabízí přesné anatomické detaily, takže ortodontisté mohou vidět kořeny spolu s korunkami zubů, nejen korunkovou část, což vede k vytvoření přesnějšího robotického setupu. Radiografické skeny se navíc používají také pro diagnostické aplikace (Lin, 2009).

Závěr

Rozšíření technologie CBCT je výhodné jak pro pacienty, tak pro lékaře (Ballrick et al., 2008). 3D zobrazování je obzvláště důležité pro ortodontisty, pr tože zachycuje anatomii celé maxilofaciální oblasti a umožňuje přesnější plánování ortodontické léčby. Při správném a zodpovědném použití poskytují data odvozená z CBCT skenu vhled do průběhu terapie, kterého nelze dosáhnout u jiných zobrazovacích metod, a umožňují lékařům dosahovat předvídatelnější výsledky u svých pacientů.

O autorovi :

Edward Y. Lin, DDS, MS

vystudoval bakalářský titul na University of Chicago (Illinois, USA). Pokračoval ve vzdělávání ve stomatologii a studiu ortodoncie na Northwestern University Dental School. Dr. Lin má v Green Bay (Wisconsin, USA) soukromou praxi na plný úvazek. Přednáší na národní úrovni a také vyučuje v ortodontických rezidenčních programech na Marquette University a University of Minnesota. V letech 2008 a 2009 byl přednášejícím na mezinárodním kongresu pro 3D zubní zobrazování. Dr. Lin je členem American a Wisconsin Dental Associations, American Association of Orthodontists, Midwestern a Wisconsin Society of Orthodontics, a také World Federation of Orthodontists, jakož i místních a národních studijních klubů. Dr. Lin také dobrovolně pracuje na Community Dental Clinic na Northeast Wisconsin Technical College.