Digital lydstyrketomografi

Den digitale volumen tomografi (DVT) er en tredimensionel billeddannende tomografimetode med brug af røntgenstråler , som især inden for otorinolaryngologi , oral og maxillofacial kirurgi og tandpleje anvendes. Oprindelsen af ​​DVT i Tyskland ligger i tandpleje. Der blev det oprindeligt kaldt "dental volume tomography". Enhedernes tid adskiller sig væsentligt fra de moderne med hensyn til optageteknologi og display samt strålingseksponering. For et par år siden var det gennem forbedring og videreudvikling muligt at indføre "digital volume tomography" i ENT-medicin. Som det er sædvanligt i den angloamerikanske litteratur, kan moderne, Hounsfield-kalibrerede enheder kaldes "keglebjælke-CT'er" (se computertomografi ). Denne teknologi åbner helt nye veje, så det nu er muligt at vurdere bløde vævsstrukturer såvel som en såkaldt "virtuel endoskopi", som Ramming og Waller præsenterede videnskabeligt for første gang i Tyskland inden for øre, næse og hals medicin.

Billedbehandling

Svarende til computertomografi (CT) eller magnetisk resonanstomografi (MRT) bruges DVT også til at generere sektionsbilleder. DVT er en digital optageteknik, hvor en tredimensionel (3D) stråle anvendes i kombination med en flad detektor. Strålens bundt vises enten i en kegleform (billedforstærker) eller i en pyramideform (fladskærmsdetektorer). Sammenlignet med billedforstærkere er fladskærmsdetektorerne kendetegnet ved lavere forvrængning og større skarphed i detaljer og rumlig opløsning. De er især velegnede til sensorer med stort område, der almindeligvis anvendes i ENT og bør foretrækkes frem for billedforstærkere. Et stort antal projektionsoptagelser genereres på en cirkulær sti, hvorfra et 3D-volumen af ​​det afbildede område beregnes direkte ved hjælp af bagprojektion. Typisk for metoden er en isometrisk rumlig opløsning i volumen i alle tre rumlige retninger såvel som koncentrationen på skærmen med høj kontrast, dvs. på hårdt væv. Sammenlignet med klassisk (single-line) computertomografi (CT), er DVT teknisk differentieret ved brug af en tredimensionel nyttig stråle og en todimensionel billedreceptor.

DVT-enheder genererer deres volumen datasæt ved hjælp af en matematisk proces (bagprojektion) fra normalt flere hundrede individuelle røntgenprojektionsbilleder. Som enhver teknisk måling er sidstnævnte tilbøjelige til fejl. De beregnede 3D-rekonstruktioner baseret på disse målinger og forenklede fysiske antagelser indeholder disse fejl som såkaldte "artefakter". Sletning og hærdningsgenstande forårsaget af højdensitetsstrukturer (f.eks. Metalliske restaureringer) i retning af bjælkevejen er typiske. Disse kan gøre vurderingen af ​​direkte tilstødende strukturer (f.eks. Omtrentlige rum i kariesdiagnose) umulig, nogle gange kan patologiske strukturer også simuleres (f.eks. Mørke peri-implantatzoner omkring implantatbilleder). Aliasing-artefakter kan også forekomme (såkaldte moiré- mønstre, dvs. gentagne mønstre eller striber i billedet). På grund af de relativt lange cyklustider på flere sekunder forekommer der også rysteartefakter, som af tekniske grunde stiger med højere rumlig opløsning. - Sammenlignet med konventionelle todimensionale metoder tilbyder tredimensionel røntgenbilleddannelse den grundlæggende fordel ved at være i stand til at gengive den naturligt tilstedeværende tredimensionalitet af anatomiske strukturer uden tab af dimensioner. I modsætning til todimensionale røntgenstråler, hvor informationen i retning af strålestien er stærkt reduceret, gør tredimensionelle røntgenstråler som DVT det muligt for de afbildede anatomiske strukturer at blive vist i alle rumlige retninger. Dette fører til et øget retningsinformationsindhold i tredimensionelle optagelser (se figur). Den rumlige tildeling af anatomiske strukturer er ofte kun mulig i tre dimensioner. Da dette er en relativt ny procedure, er der indtil videre intet bevis for mange spørgsmål om, i hvilket omfang disse yderligere oplysninger giver en øget diagnostisk fordel eller en klinisk fordel for patienten. Fra rutinemæssig klinisk diagnostik kan dette imidlertid klart bekræftes.

Enhederne på markedet adskiller sig hovedsageligt i design som DVT / CBCT eller hybrid enhed (kombination af DVT, OPG og CEPH), scanningsvinkel (200 ° -360 °), størrelsen på synsfeltet (FOV), type patientpositionering og -fiksering (stående, siddende eller liggende) og den anvendte sensor (CMOS, ASi-fladskærmdetektor eller billedforstærker). Der lægges særlig vægt på den anvendte rørtype (højfrekvens, pulserende, ikke pulserende), rørspænding (80-120 kV), brændpunkt (0,3-0,7 mm) og scanningens varighed (eksponeringstid). Følgende parametre har en særlig positiv effekt på billedkvaliteten ved lav patienteksponering: pulserende HF-rør, lille brændpunkt, høj elektrisk spænding og kort effektiv eksponeringstid. Desuden er det fordelagtigt, at den samlede eksponeringstid også holdes kort. Dette reducerer sandsynligheden for forvrængning eller artefakter fra kamerarystelser. Det er også muligt at begrænse (vise) den mulige FOV ved hjælp af blymembraner (kollimatorer) med nogle enheder. På grund af kollimationen er strålekeglen kun justeret til det anatomiske (delvise) område, der kræves efter erhvervelsen for at beregne 3D-volumen - dette undgår unødvendig bestråling. Kun denne ægte kollimering bruges til strålingsbeskyttelse. Desværre kan de fleste enheder fra den ældre og uforståeligt den nyere generation kun udføre en kollimering matematisk, dvs. H. uden at reducere de realistiske strålingsværdier.

Enheder, der er designet som rene DVT-enheder, har som regel forskellige mekaniske egenskaber end hybridenheder. Dette skyldes designet af U-armens ophæng. Med hybridindretninger er det nødvendigt at udsætte kæbebuen for OPG-billeder i en omtrent parabolsk sti. Som et resultat skal U-armen på hybridanordningen udføre både en radial og en XY-bevægelse. I tilfælde af rene DVT-enheder kræves der kun en stabil central montering af U-armens akselaksel. Suspensionen af ​​U-armen i rene DVT-løsninger er normalt designet til at være mere massiv, da enhederne normalt kortlægger en større fokus-objektafstand. Det er også vigtigt at bringe detektoren så tæt på objektet som muligt; dette resulterer i en asymmetrisk ophængning af U-armen, som afbalanceres af vægten i U-armen. Forenklet set øger fokus-objektafstanden og reducerer afstanden mellem detektor og objekt strålekeglens vinkel fladere og billedet af objekterne i strålestien - på grund af mindre forvrængning på detektoren - skarpere (Iluma, Whitefox). Følgende regel er kendt fra den generelle røntgenteori: Fokus-objekt-afstanden skal være så stor som muligt og objekt-film-afstanden så lille som muligt.

Dette er grunden til, at disse hybrid DVT-enheder, der primært blev udviklet til tandbrug, er uegnede til ENT-medicin. Den nyeste generation af DVT-enheder har også en Hounsfield-kalibrering. Her konverteres værdierne for forskellige røntgendensiteter til standardiserede Hounsfield-enheder (HU'er). Disse er mellem -1000 HU for luft og 500 til 3000 HU for knogler. Dette betyder, at blødt væv også kan tildeles tydeligt og vises ved hjælp af en matematisk beregningsproces. Denne teknologi åbner helt nye veje, så det nu er muligt at vurdere strukturer af blødt væv samt en såkaldt "virtuel endoskopi". Grundig computertomografisk diagnosticering af blødt væv er endnu ikke mulig her, men på grund af den høje kontrastændring mellem luft og slimhinde, f.eks. I hoved- / paranasal sinus, kan overfladen vises fotorealistisk.

Sammenligning med andre radiologiske billedbehandlingsmetoder

Dataindsamlingen og beregningen af ​​billeddataene i digital volumen tomografi ligner mest rotationsangiografi . Billedforstærkeren i et angiografisystem eller en C-arm bruges til at tilegne rådataene.

En DVT genererer todimensionelle billeder som et datasæt til beregning af tredimensionelle strukturer, mens billeddannelsen af ​​en computertomograf oprindeligt var baseret på en-dimensionel detektion på en enkeltlinjedetektor. I dag bliver forskellen imidlertid mere og mere sløret, da nuværende computertomografier har op til (2 ×) 320 linjer og dermed også arbejder med en todimensionel projektion, dvs. med en keglebjælke og ikke længere med en blæserstråle.

Effektiv dosis - strålingseksponering DVT og CT

Den effektive dosis, som en patient udsættes for, og det faktum, at der ikke er nogen grænseværdi, er afgørende for strålingseksponering af organer. I denne sammenhæng er det også vigtigt, at strålingseksponering i en yngre alder er forbundet med en højere risiko, og at risikoen falder med stigende alder. Dette er af enorm betydning, når man undersøger børn. Strålingsrisikoen hos børn under 10 år er 6 gange højere end hos en 30-50 årig med samme dosis. Beregningen af ​​de effektive doser er baseret på et forslag fra Den Internationale Kommission for Radiologisk Beskyttelse (ICRP). Disse ICRP-retningslinjer er tilgængelige i versionen fra 1990, 2005 og 2007. Den respektive retningslinje skal altid gives med året for sammenlignelighed, da de værdier, der er bestemt for den effektive dosis, varierer betydeligt afhængigt af ICRP-versionen, selv med den samme enhed og identisk måleprotokol kan skelne mellem (4). Generelt skal derfor kun værdier i henhold til ICRP sammenlignes, når det kommer til strålingseksponering.

De vigtigste undersøgelser om dette emne viser en signifikant reduktion i stråling til fordel for DVT sammenlignet med konventionel CT. I området med de petrale knogler er den effektive strålingsdosis i en DVT mindre end 8 µSv. Dette svarer til kun 1% af strålingseksponeringen af ​​en spiral-CT i denne region. Det er ikke kun strålingseksponeringen af ​​de relativt ufølsomme knoglestrukturer, der skal overvejes. Linsen i øjet stråles gennem, især under røntgendiagnostik af paranasale bihuler. Dette væv er en af ​​de mest strålingsfølsomme strukturer i hoved- og nakkeområdet, især hos børn. Ifølge S1-anbefaling fra det tyske selskab for tandlæge, oral og maxillofacial medicin (DGZMK-retningslinje) er den effektive dosis ifølge ICRP-publikation 103 (8) fra 2007 for en DVT 221 + -275 µSv sammenlignet med 788 + -334 µSv til en CT. I den nuværende retningslinje (33) fra det tyske samfund for implantologi (S2.K-retningslinje), som også inkluderer arbejdsgruppen for radiologi (ARö) og blandt andet National Association of Statutory Health Insurance Dentists (KZBV) og DT . Ledsager for ZMK-Heilkunde (DGZMK) gives effektive doser for DVT mellem 11 µSv og 674 µSv, for CT er værdierne på 180 µSv og 2100 µSv mere end signifikant højere. I dokumentationen "evidensbaserede retningslinjer" fra Europa-Kommissionen (Strålingsbeskyttelse nr. 172) vedrørende Cone Beam CT for tand- og maxillofacial kirurgi (Cone Beam CT for dental og maxillofacial radiologi) fra 2012 for dento-alveolarområdet Værdier mellem 11 og 674 µSv og til kraniofacial røntgenundersøgelse ved anvendelse af CBCT fra 30 til 1073 er ​​angivet. Dette står i kontrast til værdier på 280 til 1410 µSv for konventionel multi-skive CT for billeder af kæbe-mandibularområdet. Arbejdet fra Ludlow og Ivanvic viser, at strålingseksponeringen af ​​DVT er 1,5 til 12,3 gange lavere end for CT. Med Loubele er forskellen i strålingseksponering mellem 97% og 80% mindre med en DVT end med en konventionel CT. For ILUMA®-enheden blev effektive doser på 37 til 126 mSv (ICRP 1990) og 46 til 157 mSv (ICRP 2007) bestemt (26). Det tyske føderale kontor for strålingsbeskyttelse specificerer en typisk effektiv dosis på 1,7 til 2,3 mSv for CT af kraniet.

Imidlertid er der ingen billeddannelse ved hjælp af en DVT, der i øjeblikket er mulig under hovedet, således at DVT til brug i tandpleje , af oral og maxillofacial kirurgi og Otorhinolaryngology begrænset (paranasale bihuler, mellemøret og TMJ) er. Her er der imidlertid et bredt spektrum til brug af DVT. DVT'er bør dog ikke bruges rutinemæssigt til ortodontiske patienter . Selvom alle konventionelle ortodontiske røntgendokumenter kan erstattes med en DVT, betyder et komplet sæt konventionelle dokumenter med 36 µSv effektiv strålingseksponering betydeligt mindre stråling end en sammenlignelig DVT med 132 µSv.

I henhold til den nuværende røntgenforordning er det muligt at anvende en sådan anordning (i modsætning til en CT) i en tandpraksis af tandlægen i Tyskland, hvis tandlægen har en tilsvarende udvidet specialistviden i overensstemmelse med røntgenforordningen. og specialretningslinjerne. Det samme gælder mundtlige og maxillofacial kirurger og øre-, næse- og halsspecialister.

De første enheder til anvendelse af digital volumen tomografi som erstatning for en konventionel CT er allerede under udvikling og i nogen tid er de blevet brugt rutinemæssigt i adskillige private praksis ud over klinikker.

Anvendelsesområder

DVT blev hovedsageligt brugt i tandpleje til at planlægge operationer og placere implantater . Det bruges nu også i traumatologi, oral og maxillofacial kirurgi, endodonti (rodkanalbehandling), temporomandibulær ledbehandling og periodontologi (tandkødsbehandling). Så z. B. de nøjagtige positionssammenhænge mellem komplicerede tilbageholdte (visdom) tænder, såsom mandibulær kanal eller sinus maxillary, kan bestemmes nøjagtigt. I tandkirurgi bruges DVT hovedsagelig til at diagnosticere knogler, dento-maxillo-ansigtsstrukturer. Mulige indikationer er alveolære procesfrakturer og knoglepatologiske ændringer såsom B. odontogene tumorer og større periapikale læsioner.

Dental volumen tomografi af en maksillær bihule med tilhørende bihulebetændelse (*) efter akut dental nervebetændelse i overkæben

I ØNH-medicin bruges det også til diagnostik og inden operationer i paranasale bihuler eller ører (petrous bone).

DVT kan også bruges til at skelne mellem odontogen (stammer fra tanden) bihulebetændelse og rhinogen (stammer fra næseslimhinden) bihulebetændelse. Den maksillære bihule, som her er fokus for opmærksomhed, danner således grænsefladen mellem tandpleje og øre-, næse- og halsmedicin.

Takket være nye enheder bruges DVT (CBCT) også til human- og veterinærmedicin.

Enhedsteknologi og software til tomografiske volumetomografier

Dental volumen tomografi af underkæben, gengivet illustration med mandibular nerve

I mellemtiden er flere og flere store tandlægevirksomheder gået over til fremstilling eller salg af tandvolumetomografier. På grund af de faldende anskaffelsesomkostninger for DVT-enheder er de nu også af interesse for almindelig tandpraksis. Især såkaldte kombinationsanordninger med yderligere sensorer (til ortopantomogram og cephalometrisk billede ) er ideelle til en almindelig tandpraksis . Der er i øjeblikket også en tendens i retning af enheder med volumen-specifikke, frit justerbare undersøgelsesfelter ( synsfelt ) for yderligere strålingsreduktion. Dataformaterne er mere og mere standardiserede, men ikke alle producenter leverer DICOM- standarden til arkivering og udveksling af digitale tomografier mellem læger. I nogle tilfælde vælges helt producentspecifikke filformater, hvilket gør den uhindrede udveksling mellem læger vanskeligere. Der er et par enheder, der er specielt udviklet til kravene i ENT-området.

DVT-enheder inden for øre-, næse- og halsmedicin

Inden for øre-, næse- og halsmedicin har DVT-enheder endnu ikke fundet vej til diagnostik, ofte på grund af det meget mindre antal læger, der arbejder inden for dette område. De krævede DVT-enheder i dette område skal nødvendigvis kortlægge store volumener og er derfor betydeligt dyrere end mange tomografiske tomografitomografier.

DVT-enheder inden for ortopædi

Nye CBCT-enheder tilbyder også muligheden for at bruge en portal op til 59 cm og et patientbord til at vise ekstremiteter og andre ortopædiske problemer med en lav dosis og høj opløsning. En anden fordel i forhold til spiral-CT med flere skiver (MSCT) er lavere metalgenstande.

Yderligere anvendelsesområder

Bortset fra medicinsk teknologi bruges processen også i en lidt anden form til materialetest. Større sensorer med ændret følsomhed, længere eksponeringstider, højere røntgendoser og mere gennemtrængende røntgenstråler (højere spænding i røntgenrøret; til tungere kemiske grundstoffer som jern eller kobber) anvendes.

litteratur

  • Lübbers, H.-T. (Red.), Dula, K. (red.): Digital volumen tomografi . Springer, Berlin 2021, ISBN 978-3662574041 .
  • PA Ehrl: 3-D diagnostik inden for tandpleje - nuværende . (PDF; 269 kB) I: ZWP , bind 4, 2009, s. 48-53.
  • German Society for Dentistry, Oral and Maxillofacial Medicine: Guidelines S1 recommended for dental volume tomography (DVT) . (PDF; 1,3 MB).
  • Jonathan Fleiner, Nils Weyer, Andres Stricker: DVT-diagnostik, tandvolumetomografi . De vigtigste tilfælde i daglig klinisk praksis som billedatlas. Systematisk rapportering, diagnose, terapi. Verlag 2einhalb, 2013, ISBN 978-3-9815787-0-6 .
  • J. Ramming, T. Waller, M. Ramming: Digital volume tomography (DVT) i ENT-praksis.
    • Del 1: Grundlæggende og juridiske krav. I: ENT Forum , 15, 2013, s. 113-122.
    • Del 2: Kliniske anvendelser, diagnostik af næsen og paranasale bihuler. I: ENT Forum , 15, 2013, s. 148–154.
    • Del 3: Kliniske anvendelser, diagnose af de timelige knogler og andre strukturer. I: ENT Forum , 15. 2013, s. 198–208.
    • Del 4: Praktiske spørgsmål, økonomi, diskussioner og kontroverser. I: ENT Forum , 15, 2013, s. 252-261.

Individuelle beviser

  1. ^ J. Ramming, T. Waller, M. Ramming: DVT og virtuel endoskopi. Forelæsning, symposium fra det tyske samfund for digital volumen tomografi, Kiel 2011.
  2. ↑ J. Ramming, T. Waller, M. Ramming: Digital volume tomography (DVT) i ENT-praksis: enheder, indikationer og applikationsspektrum. I: ENT forum. 15, 2013, s. 54-61.
  3. ↑ J. Ramming, T. Waller, M. Ramming: Digital volume tomography (DVT) in ENT practice - Del 1: Grundlæggende og juridiske krav. I: ENT forum. 15, 2013, s. 113-122.
  4. Iner Reiner Koppe et al.: 3-D rotationsangiografi (3-D-RA) i neuroradiologi. I: Klinisk neuroradiologi. v13 n2, juni 2003, s. 55-65. (Springerlink)
  5. ↑ R. Schulze: Aktuel status af digital røntgen teknologi . I: Tandpleje. Bind 96, nr. 6, 16. marts, 2006, s. 42-48.
  6. ↑ JB Ludlow, LE Davis-Ludlow, SL Brooks, WB Howerton: Dosimetri af 3 CBCT-enheder til oral og maxillofacial radiologi: CB Mercuray, NewTom 3G og i-CAT. I: Dentomaxillofac Radiol. 35, 2006, s. 219-226.
  7. ↑ M. Loubele, R. Bogaerts, E. Van Dijck et al:. Sammenligning mellem effektiv strålingsdosis på CBCT og MSCT scannere til dentomaxillofacial anvendelser. I: European Journal of Radiology. 71 (3), 2009, s. 461-468.
  8. ↑ J. Vassileva, D. Stoyanov: Kvalitetskontrol og patientdosimetri i tandkeglebjælke CT. I: Radiat Prot Dosimetry. 139 (1-3), 2010, s. 310-312. Citeret fra Sebastian Berthold, Maximilian Patzelt: Bestemmelse af den effektive dosis, dosisarealproduktet og en korrelationskoefficient i forskellige dental digitale volumen tomografier. Indledende afhandling . Albert Ludwig University, Freiburg im Breisgau 2010.
  9. ↑ Federal Office for Radiation Protection, Radiation Topics, juni 2012.
  10. ↑ Luca Signorelli, Raphael Patcas, Timo Peltomäki, Marc Schätzle: Strålingsdosis af keglebjælke -computertomografi sammenlignet med konventionelle røntgenbilleder inden for ortodonti . I: Journal of Orofacial Orthopedics / Advances in Orthodontics . bånd 77 , nr. 1 , januar 2016, ISSN  1434-5293 , s. 9-15 , doi : 10.1007 / s00056-015-0002-4 .
  11. ↑ R. Schulze: DVT diagnostik i implantologi: Basics - faldgruber . på: zmk-aktuell.de , 17. februar 2011.
  12. ↑ J. Voßhans et al.: Præcis bestemmelse af positionen for de nederste otte før operation . (PDF) I: zm , 95, nr. 2, 16. januar 2005, s. 32–36.
  13. ↑ MA. Geibel: DVT Compendium. Selvudgivet, 2011, ISBN 978-3-88006-300-6 .
  14. ↑ Godbersen: Digital Volume Tomography, Diagnostic Opportunities in ENT Medicine. I: ENT nyheder. 6-2009, s. 46-53.
  15. ↑ M. Bremke, R. Leppek, JA Werner: Den digitale volumen tomografi i ENT medicin. I: ENT. Bind 58, nummer 8, 2010, s. 823-832.
  16. ↑ Kaßner, Hörmann: Brug af 3D volumen tomografi i den kliniske rutine for ENT medicin. I: Digital Dental News. 4. år, oktober 2010, s. 28–31.
  17. ↑ M. Jungehülsing: Sinusløftet set fra ØNH-lægen. Del 1 til 3, den: zmk-aktuell.de , 14. juli 2010.
  18. ↑ R Patcas, G Markic, L Müller, O Ullrich, T Peltomäki: Nøjagtighed af lineære intraorale målinger ved hjælp af keglebjælke- CT og multidetektor CT: en fortælling om to CT'er . I: Dentomaxillofacial Radiology . bånd 41 , nr. 8. december 2012, ISSN  0250-832X , s. 637–644 , doi : 10.1259 / dmfr / 21152480 ( birpublications.org [adgang til 28. februar 2019]).