1 Εισαγωγή στο Cone Beam

Η διαμόρφωση μιας ακριβούς διάγνωσης στην οδοντοστοματολογία περνά μέσα από μια λεπτομερή κλινική εξέταση, συχνά συμπληρούμενη από συμπληρωματικές ακτινολογικές εξετάσεις. Το Cone Beam ή CBCT (Cone Beam Computed Tomography), γνωστή και ως υπολογιστική τομογραφία κωνικής δέσμης, είναι μια τεχνική τομογραφικής 3D απεικόνισης που αναπτύσσεται ραγδαία. Επιτρέπει την εξερεύνηση των ασβεστοποιημένων ιστών, δηλαδή του οστού και των δοντιών.

Αρχικά θα ορίσουμε το Cone Beam και θα αναλύσουμε τη φυσική αρχή αυτής της ακτινολογικής διαδικασίας. Στη συνέχεια, θα ανακεφαλαιώσουμε γρήγορα τις διαφορές μεταξύ του αξονικού τομογράφου και του Cone Beam. Θα αναλύσουμε τα πλεονεκτήματα και τους περιορισμούς του CBCT πάντα σε σύγκριση με τον αξονικό τομογράφο. Τέλος θα δούμε τις ενδείξεις αυτής της τεχνικής.

Τι είναι το Cone Beam;

Ορισμός

Στην οδοντοφατνιακή απεικόνιση, διακρίνονται δύο τύποι τεχνικών:

• Οι 2D τεχνικές πανοραμικής ή ορθοπαντομογραφίας (OPT).
• Οι πιο εξελιγμένες 3D τεχνικές όπως ο αξονικός τομογράφος και πιο πρόσφατα το Cone Beam.

Η έλευση του Cone Beam προς το τέλος της δεκαετίας του '90 αντιπροσωπεύει μια σημαντική καινοτομία σε σχέση με τον πρόγονό του, τον αξονικό τομογράφο. Ιδίως χάρη στην εισαγωγή ανιχνευτών πίνακα μεγάλων διαστάσεων που επιτρέπουν την εξερεύνηση ενός ολόκληρου όγκου κατά τη διάρκεια μίας μόνο περιστροφής του συστήματος λήψης.

Πώς λειτουργεί το Cone Beam;

Φυσική αρχή

Όπως υποδηλώνει και το όνομά του, το CBCT αποτελείται από μια γεννήτρια ακτίνων Χ που εκπέμπει μια ανοιχτή δέσμη ακτινοβολίας κωνικού σχήματος που επιτρέπει σε μία πλήρη περιστροφή (360°) ή ημιπλήρη (180°) να σαρώσει ολόκληρο τον όγκο προς εξερεύνηση πριν αναλυθεί μετά από εξασθένηση από ένα σύστημα ανίχνευσης. Ο πομπός ακτίνων Χ και ο ανιχνευτής είναι συνδεδεμένοι και ευθυγραμμισμένοι.

Εικόνα 1 — Φυσική αρχή της TDM

Σε κάθε μοίρα περιστροφής, ο πομπός εκπέμπει μια παλμική δέσμη ακτίνων Χ που διαπερνούν το ανατομικό σώμα για να ληφθούν από τον ανιχνευτή που περιστρέφεται ταυτόχρονα με την πηγή.

Έτσι σε κάθε γωνιακή μετατόπιση, λαμβάνουμε στον επίπεδο αισθητήρα μια 2D εικόνα του όγκου που διαπερνάται.

Εκατοντάδες εικόνες λαμβάνονται μέσω ψηφιακών λήψεων, κάτι που επιτρέπει τη λήψη ενός όγκου και την εκτέλεση υπολογιστικής 3D ανακατασκευής για την εικονική απεικόνιση των εξερευνούμενων ανατομικών δομών.

Εικόνα 2 — Αρχή ανακατασκευής 3D εικόνων σε Cone Beam

Σε αντίθεση με τον αξονικό τομογράφο, κάθε μονάδα ή Voxel είναι ισομετρική, επιτρέποντας πολύ υψηλή χωρική ανάλυση, περίπου 100 μm.

Το CBCT επιτρέπει τη λήψη μιας ογκομετρικής εικόνας της ακτινογραφούμενης περιοχής με υψηλή ανάλυση εικόνας στα διαφορετικά επίπεδα του χώρου, εξαλείφοντας τις επικαλύψεις των περιβαλλόντων δομών.

Υπάρχουν διαφορετικά CBCT, ταξινομημένα ανάλογα με το πεδίο εξερεύνησης:

1. Τα μικρά πεδία: μικρότερα ή ίσα από 8 cm
2. Τα μέσα πεδία: μεταξύ 9 και 15 cm
3. Τα μεγάλα πεδία: μεγαλύτερα από 15 cm

Πώς διεξάγεται η εξέταση Cone Beam οδοντιατρική;

Η συνεδρία είναι παρόμοια με αυτή μιας κλασικής οδοντιατρικής ακτινογραφίας. Ο ασθενής πρέπει να παραμείνει ακίνητος κατά τη διάρκεια του χρόνου λήψης που διαρκεί περίπου 10 έως 20 δευτερόλεπτα. Στη συνέχεια, γίνεται υπολογιστική ανακατασκευή μέσω εξειδικευμένου λογισμικού. Αυτό απαιτεί χρόνο εργασίας 20 έως 30 λεπτών για κάθε εξέταση, κάτι που είναι σημαντικά μεγαλύτερο από τον χρόνο που απαιτείται σε αξονικό τομογράφο.

Ποια δόση ακτινοβολίας για μια εξέταση Cone Beam;

Η τεχνολογία Cone Beam καλύπτει πολύ διαφορετικές τεχνικές λύσεις, με δόσεις ακτινοβολίας σε αναλογίες 1 προς 5.

Ορίζεται από τις δοσιμετρικές μελέτες ως η λιγότερο ακτινοβολούσα από τις τομογραφικές τεχνικές. Οι δόσεις έκθεσης του Cone Beam είναι 1,5 έως 12 φορές χαμηλότερες σε σχέση με τον συμβατικό ιατρικό αξονικό τομογράφο. Παραμένουν ωστόσο 4 έως 42 φορές υψηλότερες από τις πανοραμικές ακτινογραφίες.

Τεχνική	Ενδοστοματική ακτινογραφία	Πανοραμική ακτινογραφία	Cone Beam
Απορροφώμενη δόση ακτινοβολίας σε Gray	1 έως 8 mGy	3 έως 7 mGy	3 έως 25 mGy

Η τεχνική CBCT ανταποκρίνεται στην αρχή ALARA (As Low As Reasonably Achievable) της εθνικής νομοθεσίας ακτινοπροστασίας που απαιτεί την εφαρμογή της χαμηλότερης απαραίτητης δόσης.

2 CBCT έναντι αξονικού τομογράφου

Όπως και ο πρόγονός του, ο αξονικός τομογράφος, το CBCT επιτρέπει τη λήψη 3D ανακατασκευών αλλά παραμένει αρκετά διαφορετικό τεχνικά από τον αξονικό τομογράφο. Παρακάτω ένας συγκριτικός πίνακας μεταξύ των δύο τεχνικών.

Αξονικός τομογράφος	Cone Beam
Επίπεδη δέσμη ακτίνων Χ (βεντάλια)	Ανοιχτή κωνική δέσμη ακτίνων Χ
Αισθητήρας γενικά επιμήκους σχήματος	Επίπεδος αισθητήρας
Λήψη που απαιτεί πολλαπλές περιστροφές γύρω από τον ασθενή	Γρήγορη λήψη που απαιτεί μία μόνο περιστροφή
Υποχρεωτικά ξαπλωμένη θέση	Ο ασθενής είναι όρθιος, όπως για την OPT
Ορθογώνιο παραλληλεπίπεδο Voxel: ανισότροπος όγκος	Κυβικό Voxel: ισότροπος όγκος
Ακτινοβολία +++	Ακτινοβολία +

Λόγω αυτών των τεχνικών διαφορών, το Cone Beam παρουσιάζει πραγματικά πλεονεκτήματα σε σχέση με τον αξονικό τομογράφο.

3 Πλεονεκτήματα του Cone Beam σε σύγκριση με τον αξονικό τομογράφο

Άνεση για τον ασθενή

Η λήψη είναι πιο απλή, γρήγορη και άνετη για τον ασθενή που δεν είναι υποχρεωμένος να βρίσκεται σε ξαπλωμένη θέση αλλά όρθιος όπως για την πανοραμική ακτινογραφία. Πραγματοποιείται μία μόνο περιστροφή της συσκευής γύρω από τον ασθενή.

Δοσιμετρία και ακτινοβολία

Σε αντίθεση με τον αξονικό τομογράφο, το Cone Beam θεωρείται τεχνική «χαμηλής δόσης», επιτρέποντας τη σάρωση σε ένα μόνο πέρασμα ολόκληρου του όγκου προς εξερεύνηση, ενώ είναι λιγότερο ακτινοβολούν από τη συμβατική αξονική τομογραφία.

Το CBCT παρέχει δόση ιοντίζουσας ακτινοβολίας έως 6 φορές χαμηλότερη από την ίδια εξέταση που πραγματοποιείται με αξονικό τομογράφο.

Παρακάτω μια σύγκριση των αποτελεσματικών δόσεων των κύριων οδοντοστοματολογικών ακτινολογικών διαδικασιών:

Πηγή	Μέση αποτελεσματική δόση
Ψηφιακή οπισθοφατνιακή ακτινογραφία	4 έως 6 µSv
Ψηφιακή πανοραμική ακτινογραφία	10 έως 15 µSv
Ιατρικός αξονικός τομογράφος	60 έως 1 300 µSv
Cone Beam	20 έως 250 µSv

Το CBCT επιτρέπει τον εντοπισμό του πεδίου εξέτασης στην περιοχή προς μελέτη (ένας οδοντικός τομέας, μια πλήρης οδοντοστοιχία), αποφεύγοντας έτσι την άσκοπη ακτινοβολία των άλλων τμημάτων του κρανίου.

Ποικιλία εικόνων, χωρική ανάλυση και ευκρίνεια

Το CBCT επιτρέπει τη λήψη διαφορετικών προβολών στην ίδια εικόνα, δηλαδή μετωπιαίες, οβελιαίες, στεφανιαίες και λοξές τομές.

Το Cone Beam παράγει ισοτροπικά voxels από 500 μm έως 75 μm με αναλογία μεγέθυνσης 1:1. Αυτό επιτρέπει τη βελτίωση της ανάλυσης των οστικών και οδοντικών δομών καθώς και μια ισχυρή ικανότητα ανάλυσης στα διαφορετικά επίπεδα του χώρου παρόμοια ή και ανώτερη από αυτή του αξονικού τομογράφου.

Ευαισθησία σε τεχνουργήματα

Το Cone Beam είναι λιγότερο επιρρεπές σε μεταλλικά τεχνουργήματα ιδίως σε επίπεδο ρίζας από τον αξονικό τομογράφο.

Κόστος

Το CBCT είναι σημαντικά φθηνότερο από τον αξονικό τομογράφο.

4 Περιορισμοί του Cone Beam σε σύγκριση με τον αξονικό τομογράφο

Λήψη και εργασία στην κονσόλα

Κατά τη φάση λήψης με CBCT ο ασθενής βρίσκεται σε όρθια θέση, είναι επομένως δύσκολο να διατηρηθεί ακίνητος κατά τη διάρκεια της περιστροφής της συσκευής (20 έως 30 δευτ.). Ο κίνδυνος κίνησης είναι επομένως σημαντικός, κάτι που μπορεί να προκαλέσει κινητικά τεχνουργήματα. Λόγω της σχετικά μεγάλης διάρκειας της λήψης σε σύγκριση με τον αξονικό τομογράφο, όλες οι συσκευές Cone Beam θα πρέπει να διαθέτουν αποτελεσματικό σύστημα συγκράτησης ώστε να περιοριστεί αυτός ο κίνδυνος μετατόπισης. Αυτός είναι σχεδόν ανύπαρκτος στην TDM λόγω πολύ σύντομου χρόνου έκθεσης περίπου 6 δευτερολέπτων.

Επιπλέον, το Cone Beam απαιτεί μεγαλύτερο χρόνο εργασίας για την 3D ανακατασκευή των εικόνων.

Αναλογία Σήματος/Θορύβου και ανάλυση αντίθεσης

Όσο υψηλότερη είναι η αναλογία Σήματος/Θορύβου (S/N), τόσο καλύτερη είναι η ανάλυση πυκνότητας. Το Cone Beam παρουσιάζει επομένως χαμηλή ανάλυση αντίθεσης σε σχέση με τον αξονικό τομογράφο λόγω της χαμηλότερης αναλογίας Σήματος/Θορύβου (S/N).

Αν το Cone Beam προσφέρει υψηλότερη ανάλυση από την πανοραμική οδοντιατρική και τον αξονικό τομογράφο, η κλίμακα πυκνότητάς του είναι πολύ λιγότερο ευρεία λόγω της χαμηλής ακτινοβολίας του. Η ποιότητα εικόνας που παρέχει δεν είναι επαρκής για τη μέτρηση της πυκνότητας των ασβεστοποιημένων ιστών και την ανάλυση των μαλακών ιστών, κάτι που περιορίζει τις ενδείξεις του.

Τα πλεονεκτήματα του Cone Beam είναι ήδη καλά εδραιωμένα σε όλους τους τομείς της οδοντοφατνιακής απεικόνισης.

5 Ενδείξεις του Cone Beam

Οδοντοστοματολογία

Το CBCT βρίσκει το ενδιαφέρον του στην οδοντοστοματολογία κάθε φορά που οι πληροφορίες που συλλέγονται από την κλινική και τη συμβατική 2D ακτινολογία (ενδοστοματική ακτινογραφία και OPG) δεν επαρκούν για την ακριβή διάγνωση και χρειάζεται μια 3D εικόνα απαραίτητα.

Στην εμφυτευματολογία

Λόγω των βιομετρικών του ιδιοτήτων, της ακρίβειας που προσφέρει χάρη στην ισοτροπική ιδιαιτερότητά του που εξασφαλίζει ακριβείς γραμμικές μετρήσεις, το CBCT βρίσκει φυσιολογικά την εφαρμογή του στην εμφυτευματολογία που είναι απαιτητική σε βιομετρία. Οι δυνατότητες δι- και τρισδιάστατης ανακατασκευής, πλοήγησης και χειρουργικής προσομοίωσης που προσφέρει και η χαμηλή ευαισθησία του σε μεταλλικά τεχνουργήματα αποτελούν άλλα εκτιμώμενα πλεονεκτήματα στην εμφυτευματολογία.

Επιτρέπει την προεγχειρητική διαγνωστική αξιολόγηση μετά από κλινική και τυπική ακτινολογική εξέταση του ασθενούς προκειμένου να τεθεί η ένδειξη για την τοποθέτηση εμφυτεύματος σε περίπτωση αμφιβολίας ή να οριστεί η αντένδειξη και σε ορισμένες περιπτώσεις για τη μετεγχειρητική παρακολούθηση. Για την πιο ακριβή αξιολόγηση του διαθέσιμου οστικού όγκου στην περιοχή του εμφυτεύματος και της βέλτιστης οπτικοποίησής του καθώς και την ποσοτική και ποιοτική μελέτη του οστού μέσω εκτίμησης της πυκνότητας.

Και τέλος τη μελέτη της εγγύτητας των ανατομικών δομών μέσω μετρήσεων απόστασης που πρέπει να αποφεύγονται όπως τα νεύρα και οι κόλποι με σκοπό την τοποθέτηση εμφυτευμάτων.

Η 3D μοντελοποίηση επιτρέπει την προσομοίωση των θέσεων των μελλοντικών εμφυτευμάτων εικονικά επιλέγοντας το κατάλληλο μέγεθος και σχήμα.

Εικόνα 3 — Ψηφιακός σχεδιασμός εμφυτεύματος με QuickVision 3D

Η τομογραφική απεικόνιση που παρέχει το Cone Beam είναι κάτι περισσότερο από εξέταση επιλογής στην εμφυτευματολογία. Είναι υποχρεωτική εξέταση εκτός εάν η εμφυτευματική θεραπεία αμφισβητείται από την κλινική εξέταση και την OPT.

Στην τεχνική CBCT οφείλεται η ανάπτυξη της καθοδηγούμενης χειρουργικής στατικής και δυναμικής διευκολύνοντας την αξιοποίηση των 3D ανατομικών δεδομένων.

Η καθοδηγούμενη χειρουργική εμφυτευμάτων συνίσταται στην υπέρθεση του αποτυπώματος του στόματος του ασθενούς (Αρχείο .stl) και των ακτινολογικών δεδομένων από το Cone Beam (Αρχείο DICOM) μέσω εξειδικευμένου λογισμικού. Αυτό επέτρεψε τη βελτιστοποίηση της ακρίβειας της χειρουργικής πράξης και επομένως τη μείωση των αποτυχιών των εμφυτευματικών θεραπειών που συναντώνται στη συμβατική χειρουργική και την επέκταση των ορίων της στοματικής εμφυτευματολογίας.

Εικόνα 4 — Αντιστοίχιση αρχείων STL και DICOM με το λογισμικό QuickVision 3D

Όσον αφορά τη θεραπευτική παρακολούθηση, είναι κυρίως κλινική και 2D ακτινολογική. Ωστόσο, με την παραμικρή υποψία επιπλοκής (άμεση ελαττωματική οστεοενσωμάτωση, περιεμφυτευματίτιδα…) μετά την τοποθέτηση εμφυτεύματος. Αλλά και μετά από προεμφυτευματική θεραπεία με μοσχεύματα ή ανύψωση ιγμορείου, η προσφυγή στο CBCT δεν αποκλείεται.

Στη συντηρητική οδοντιατρική και ενδοδοντία

Το Cone Beam ενδείκνυται ιδιαίτερα για την αναζήτηση και τον εντοπισμό επιπλέον ριζικού σωλήνα, για μια προχειρουργική περιακρορριζική αξιολόγηση ιδίως στην οπίσθια περιοχή της άνω γνάθου ή στην κάτω γνάθο στο ύψος της περιοχής του νοητικού τρήματος.

Είναι επίσης ενδιαφέρον σε περιπτώσεις φατνιο-οδοντικών τραυμάτων για τον καθορισμό του τύπου κατάγματος και την αξιολόγηση μιας ριζικής παθολογίας (κάταγμα, εσωτερική και εξωτερική απορρόφηση, περιακρορριζική ή πλαγιο-ριζική…).

Στη στοματική χειρουργική ιδίως πριν από την εξαγωγή εγκλείστων δοντιών και φρονιμιτών για να δει τη σχέση των ριζών με το κάτω φατνιακό νεύρο.

Στην παθολογία για να πραγματοποιήσει αξιολόγηση της επέκτασης και των σχέσεων των κυστικών και ογκογόνων βλαβών των γνάθων.

ΩΡΛ και Γναθοπροσωπική

Το Cone Beam βρίσκει επίσης ένδειξη στην ΩΡΛ και στη γναθοπροσωπική. Επιτρέπει κυρίως την εξερεύνηση των παραρρινίων κόλπων του προσώπου και των ρινικών κοιλοτήτων, τη χειρουργική πλοήγηση με διεγχειρητική απεικόνιση στην ενδοσκοπική χειρουργική του κόλπου, την αξιολόγηση των παθολογιών των ΚΓΔ (κροταφογναθικές διαρθρώσεις). Επίσης ενδείκνυται στην εξερεύνηση του μέσου αυτιού για την αξιολόγηση παθολογιών καθώς και για τη μετεγχειρητική παρακολούθηση ακουστικών εμφυτευμάτων.

Επιλογή της συσκευής Cone Beam

Η επιλογή της συσκευής ακτινογραφίας Cone Beam εξαρτάται από τις προδιαγραφές. Πράγματι, υπάρχουν συσκευές που αποδίδουν καλύτερα στην εμφυτευματολογία, άλλες είναι πιο προσανατολισμένες προς τη διάγνωση στην παθολογία και τη στοματική χειρουργική ή ακόμη στην ενδοδοντία.

6 Συμπέρασμα

Σε μεσαία απόσταση μεταξύ της πανοραμικής οδοντιατρικής και του αξονικού τομογράφου, το CBCT χαρακτηρίζεται από την ιδιαιτερότητά του να αντιλαμβάνεται τις υψηλές πυκνότητες όντας πιο ακριβές από την OPT. Διαθέτει επίσης καλύτερη χωρική ανάλυση από την TDM. Προσφέρει τη δυνατότητα ψηφιακής 3D ανακατασκευής με χαμηλότερο κόστος ενώ είναι λιγότερο επεμβατική από τον αξονικό τομογράφο.

Λόγω των τεχνικών και δοσιμετρικών επιδόσεων του το Cone Beam έχει βρει την εφαρμογή του σχεδόν σε όλους τους τομείς:

• Οδοντοστοματολογία
• Περιοδοντολογία
• Στοματική χειρουργική
• Ορθοδοντική
• Ενδοδοντία

Συνταγογραφείται επί του παρόντος κάθε φορά που δεν απαιτείται η μελέτη των μαλακών ιστών και απαιτείται απαραίτητα μια 3D εικόνα. Επιτρέπει τη διάγνωση των παθολογιών των κροταφογναθικών διαρθρώσεων, των οστικών κυστικών και ογκογόνων, των τραυμάτων και των λοιμώξεων αλλά η χαμηλή του ανάλυση σε πυκνότητα ή αντίθεση περιορίζει την ένδειξή του στην εξερεύνηση των μαλακών ιστών.

Το Cone Beam αναγνωρίζεται σήμερα ως η διαδικασία τομογραφικής απεικόνισης αναφοράς στην οδοντοστοματολογία.

Ωστόσο, η συνταγογράφησή του δεν πρέπει να είναι συστηματική διότι πρέπει μάλλον να θεωρείται ως συμπληρωματική εξέταση της τυπικής 2D ακτινολογίας και της κλινικής.