Cone Beam – De GOUDEN standaard van de 3D-snedebeeldvorming in de odontostomatologie
1 Inleiding tot de Cone Beam
Een nauwkeurige diagnose in de odontostomatologie vereist een zorgvuldig klinisch onderzoek, dat vaak wordt aangevuld met aanvullende radiologische onderzoeken. De Cone Beam of CBCT (Cone Beam Computed Tomography), ook wel volumetrische digitale tomografie met conische bundel genoemd, is een sterk opkomende techniek voor 3D-snedebeeldvorming. Zij maakt het mogelijk de verkalkte weefsels — namelijk het bot en de tanden — te onderzoeken.
In dit artikel belichten we deze revolutie in de dentomaxillaire beeldvorming, die haar weg heeft gevonden naar tandartspraktijken en nieuwe diagnostische mogelijkheden opent in de tandheelkunde.
Eerst definiëren we de Cone Beam en beschrijven we het fysische principe van deze radiologische techniek. Vervolgens bekijken we kort de verschillen tussen de CT-scan en de Cone Beam. Daarna brengen we de voordelen en beperkingen van CBCT in kaart, steeds in vergelijking met de CT-scan. Tot slot overlopen we de indicaties van deze techniek.
Wat is de Cone Beam?
Definitie
In de dentomaxillaire beeldvorming onderscheidt men twee soorten technieken:
- 2D-technieken: panoramische opname of orthopantomografie (OPT).
- Meer geavanceerde 3D-technieken, zoals de CT-scan en, meer recent, de Cone Beam.
De opkomst van de Cone Beam aan het einde van de jaren '90 vormt een belangrijke innovatie ten opzichte van zijn voorganger, de CT-scan. Dit dankzij de introductie van grote matrixdetectoren waarmee een volledig volume kan worden onderzocht tijdens één enkele rotatie van het acquisitiesysteem.
Hoe werkt de Cone Beam?
Fysisch principe
Zoals de naam aangeeft, bestaat CBCT uit een röntgengenerator die een conische bundel uitzendt. Deze bundel scant in één volledige (360°) of halve rotatie (180°) het te onderzoeken volume, waarna de straling na verzwakking wordt geanalyseerd door een detectiesysteem. De röntgenbron en de detector zijn met elkaar verbonden en uitgelijnd.
Figuur 1 — Fysisch principe van de CT
Bij elke rotatiegraad zendt de bron een röntgenpuls uit die het anatomische lichaam doorkruist en wordt opgevangen door de detector, die gelijktijdig met de bron draait.
Bij elke hoekverplaatsing wordt op de vlakke sensor een 2D-beeld van het doorkruiste volume verkregen.
Honderden beelden worden via digitale acquisities gemaakt, waardoor een volume wordt verkregen en een 3D-reconstructie per computer mogelijk wordt om de onderzochte anatomische structuren virtueel te visualiseren.
Figuur 2 — Principe van 3D-reconstructie van beelden in Cone Beam
In tegenstelling tot de CT-scan is elke eenheid of voxel isometrisch, wat een zeer hoge ruimtelijke resolutie oplevert van ongeveer 100 µ.
De CBCT levert een volumetrisch beeld van de bestraalde zone op met een hoge beeldresolutie in de verschillende ruimtelijke vlakken, waarbij superpositie van omliggende structuren wordt vermeden.
Er bestaan verschillende CBCT's, geclassificeerd volgens hun onderzoeksveld:
- Kleine velden: kleiner dan of gelijk aan 8 cm
- Middelgrote velden: tussen 9 en 15 cm
- Grote velden: groter dan 15 cm
Hoe verloopt een tandheelkundig Cone Beam-onderzoek?
De zitting is vergelijkbaar met die van een klassieke tandheelkundige röntgenfoto. De patiënt moet stil blijven tijdens de acquisitietijd, die ongeveer 10 tot 20 seconden duurt. Vervolgens wordt een computerreconstructie uitgevoerd met speciale software. Dit vergt een verwerkingstijd van 20 tot 30 minuten per onderzoek, wat aanzienlijk meer is dan bij een CT-scan.
Welke stralingsdosis bij een Cone Beam-onderzoek?
De Cone Beam-technologie omvat zeer uiteenlopende technische oplossingen, met stralingsdoses die een factor 1 tot 5 kunnen verschillen.
Dosimetrische studies beschouwen Cone Beam als de minst bestralende van de snedetechnieken. De blootstellingsdoses zijn 1,5 tot 12 keer lager dan die van een klassieke medische CT-scan. Ze blijven echter 4 tot 42 keer hoger dan panoramische opnames.
| Techniek | Intraorale opname | Panoramische opname | Cone Beam |
|---|---|---|---|
| Geabsorbeerde stralingsdosis in Gray | 1 tot 8 mGy | 3 tot 7 mGy | 3 tot 25 mGy |
De CBCT-techniek voldoet aan het ALARA-principe (As Low As Reasonably Achievable) uit de nationale wetgeving rond stralingsbescherming, dat vereist de laagst mogelijke noodzakelijke dosis toe te passen.
2 CBCT versus CT-scan
Net als zijn voorganger, de CT-scan, maakt CBCT 3D-reconstructies mogelijk, maar blijft technisch behoorlijk verschillend. Hieronder een vergelijkende tabel tussen beide technieken.
| CT-scan | Cone Beam |
|---|---|
| Afgevlakte röntgenbundel (waaiervormig) | Open conische röntgenbundel |
| Globaal langgerekte sensor | Vlakke sensor |
| Acquisitie vereist meerdere rotaties rond de patiënt | Snelle acquisitie met één enkele rotatie |
| Liggende positie verplicht | De patiënt staat rechtop, zoals bij de OPT |
| Rechthoekige parallellepipedische voxel: anisotroop volume | Kubische voxel: isotroop volume |
| Bestraling +++ | Bestraling + |
Door deze technische verschillen biedt de Cone Beam reële voordelen ten opzichte van de CT-scan.
3 Voordelen van de Cone Beam ten opzichte van de CT-scan
Comfort voor de patiënt
De acquisitie is eenvoudiger, sneller en comfortabeler voor de patiënt, die niet in liggende positie hoeft te zijn, maar rechtop staat zoals bij een panoramische opname. Er wordt slechts één rotatie van het apparaat rond de patiënt uitgevoerd.
Dosimetrie en bestraling
In tegenstelling tot de CT-scan wordt de Cone Beam beschouwd als een "low dose"-techniek, waarmee men in één keer het volledige te onderzoeken volume kan scannen met minder bestraling dan de klassieke computertomografie.
De CBCT levert een ioniserende stralingsdosis tot 6 keer lager dan hetzelfde onderzoek uitgevoerd met een CT-scan.
Hieronder een vergelijking van de effectieve doses van de belangrijkste odontostomatologische radiologische procédés:
| Bron | Gemiddelde effectieve dosis |
|---|---|
| Digitale retro-alveolaire opname | 4 tot 6 µSv |
| Digitale panoramische röntgenfoto | 10 tot 15 µSv |
| Medische CT-scan | 60 tot 1 300 µSv |
| Cone Beam | 20 tot 250 µSv |
De CBCT maakt het mogelijk het onderzoeksveld te beperken tot de te onderzoeken zone (een tandheelkundige sector, een volledige tandboog), waardoor onnodige bestraling van andere delen van de schedel wordt vermeden.
Verscheidenheid aan beelden, ruimtelijke resolutie en scherpte
De CBCT levert verschillende weergaven op hetzelfde beeld: frontale, sagittale, coronale en schuine sneden.
De Cone Beam produceert isotrope voxels van 500 µm tot 75 µm met een vergrotingsverhouding van 1:1. Dit maakt een nauwkeurige analyse van de bot- en tandstructuren mogelijk, met een hoge resolutie in de verschillende ruimtelijke vlakken die vergelijkbaar of zelfs superieur is aan die van de CT-scan.
Gevoeligheid voor artefacten
De Cone Beam is minder gevoelig voor metalen artefacten, vooral op radiculair niveau, dan de CT-scan.
Kostprijs
De CBCT is aanzienlijk goedkoper dan de CT-scan.
4 Beperkingen van de Cone Beam ten opzichte van de CT-scan
Acquisitie en werken aan de console
Tijdens de acquisitiefase met CBCT staat de patiënt rechtop, waardoor het moeilijk is om stil te blijven tijdens de rotatie van het apparaat (20 tot 30 s). Het risico op beweging is dus aanzienlijk, wat kan leiden tot kinetische artefacten. Vanwege de relatief lange acquisitietijd in vergelijking met de CT-scan moeten alle Cone Beam-apparaten beschikken over een doeltreffend fixatiesysteem om dit verplaatsingsrisico te beperken. Dit risico is bij CT vrijwel onbestaand door de zeer korte blootstellingstijd van ongeveer 6 seconden.
Bovendien vereist de Cone Beam een langere werktijd voor de 3D-reconstructie van de beelden.
Signaal-ruisverhouding en contrastresolutie
Hoe hoger de signaal-ruisverhouding (S/R), hoe beter de densiteitsresolutie. De Cone Beam heeft bijgevolg een lagere contrastresolutie dan de CT-scan, door zijn lagere signaal-ruisverhouding.
Hoewel de Cone Beam een hogere resolutie biedt dan de tandheelkundige panoramische opname en de CT-scan, is zijn densiteitsschaal veel beperkter vanwege de lage bestraling. De beeldkwaliteit is onvoldoende voor het meten van de densiteit van verkalkte weefsels en voor de analyse van zachte weefsels, wat zijn indicaties beperkt.
De voordelen van de Cone Beam zijn reeds goed gevestigd in alle domeinen van de dentomaxillaire beeldvorming.
5 Indicaties van de Cone Beam
Odontostomatologie
De CBCT is in de odontostomatologie vooral waardevol wanneer de informatie uit het klinisch onderzoek en de klassieke 2D-radiologie (intraorale opname en OPG) niet volstaat om een nauwkeurige diagnose te stellen en een 3D-beeld onmisbaar is.
In de implantologie
Dankzij zijn biometrische eigenschappen en de precisie die hij biedt door zijn isotrope eigenschap — die nauwkeurige lineaire metingen garandeert — vindt CBCT vanzelfsprekend zijn toepassing in de implantologie, die veel biometrische gegevens vereist. De mogelijkheden tot twee- en driedimensionale reconstructie, chirurgische navigatie en simulatie, samen met de lage gevoeligheid voor metalen artefacten, zijn andere troeven die in de implantologie worden gewaardeerd.
Hij maakt het mogelijk om na een standaard klinisch en radiologisch onderzoek een preoperatieve diagnostische balans op te maken om de indicatie voor het plaatsen van een implantaat te stellen of de contra-indicatie vast te leggen, en in bepaalde gevallen voor postoperatieve opvolging. Het beschikbare botvolume ter hoogte van de implantaatplaats nauwkeurig evalueren en optimaal visualiseren, evenals een kwantitatieve en kwalitatieve studie van het bot via een beoordeling van de densiteit.
En tot slot de bestudering van de nabijheid van anatomische structuren door afstandsmetingen tot te respecteren structuren zoals de zenuwen en de sinussen, met het oog op het plaatsen van implantaten.
3D-modellering maakt het mogelijk de posities van de toekomstige implantaten virtueel te simuleren door de juiste maat en vorm te kiezen.
Figuur 3 — Digitale implantaatplanning met QuickVision 3D
De snedebeeldvorming die de Cone Beam biedt, is meer dan een onderzoek van eerste keuze in de implantologie. Het is een verplicht onderzoek, behalve wanneer de implantaatbehandeling op basis van het klinisch onderzoek en de OPT wordt afgeraden.
Aan de CBCT-techniek is de ontwikkeling van de statische en dynamische geleide chirurgie te danken, die de benutting van 3D-anatomische gegevens vereenvoudigt.
Geleide implantaatchirurgie bestaat uit de superpositie van de afdruk van de mond van de patiënt (.stl-bestand) en de radiologische gegevens uit de Cone Beam (DICOM-bestand) via een speciale software. Dit heeft het mogelijk gemaakt de nauwkeurigheid van de chirurgische ingreep te optimaliseren en zo het aantal mislukkingen bij klassieke implantaatbehandelingen te verminderen en de grenzen van de orale implantologie te verleggen.
Figuur 4 — Matching van STL- en DICOM-bestanden met de software QuickVision 3D
Wat de therapeutische opvolging betreft, is deze voornamelijk klinisch en radiologisch in 2D. Bij het minste vermoeden van complicaties (gebrekkige directe osteo-integratie, peri-implantitis…) na het plaatsen van een implantaat, of na een pre-implantaire behandeling door transplantatie of sinuslift, kan echter op CBCT beroep worden gedaan.
In conserverende tandheelkunde en endodontie
De Cone Beam is bijzonder geïndiceerd voor het opsporen en lokaliseren van een bijkomend wortelkanaal, voor een peri-apicale balans vóór chirurgie, met name in de bovenkaak achter of in de onderkaak ter hoogte van het foramen mentale.
Hij is ook waardevol bij tand-alveolaire trauma's om het type fractuur te bepalen en een radiculaire pathologie in kaart te brengen (fractuur, interne en externe resorptie, peri-apicaal of latero-radiculair…).
In de mondchirurgie, met name vóór de extractie van ingesloten tanden en verstandskiezen, om de verhouding van de wortels tot de nervus alveolaris inferior te bepalen.
In de pathologie om een uitbreidingsbeeld en de relaties te bepalen van cysteuze en tumorale laesies van de kaakbeenderen.
KNO en maxillofaciale chirurgie
De Cone Beam vindt zijn indicatie ook in de KNO en de maxillofaciale chirurgie. Hij maakt hoofdzakelijk het onderzoek mogelijk van de aangezichtsholtes en neusholtes, chirurgische navigatie met peroperatieve beeldvorming bij endoscopische sinuschirurgie, en het opmaken van een balans van pathologieën van de TMG (temporomandibulaire gewrichten). Hij is ook geïndiceerd voor het onderzoek van het middenoor om pathologieën te beoordelen en voor de postoperatieve opvolging van gehoorimplantaten.
Enkele aanbevelingen
De Cone Beam is het onderzoek van eerste keuze bij ontstekings- en infectieuze pathologieën van de aangezichtsholtes.
De Cone Beam is het onderzoek van derde keuze in de dentomaxillaire beeldvorming (na de intraorale opname en de OPG).
Keuze van het Cone Beam-apparaat
De keuze van het Cone Beam-röntgentoestel hangt af van het bestek. Er bestaan apparaten die beter presteren in de implantologie, andere zijn meer gericht op de diagnose in de pathologie en mondchirurgie of nog in de endodontie.
6 Conclusie
Tussen de panoramische opname en de CT-scan in, kenmerkt de CBCT zich door zijn specificiteit in de waarneming van hoge densiteiten, waarbij hij nauwkeuriger is dan de OPT. Hij beschikt ook over een betere ruimtelijke resolutie dan de CT. Hij biedt de mogelijkheid tot een digitale 3D-reconstructie tegen een lagere kostprijs, terwijl hij minder invasief is dan de CT-scan.
Dankzij zijn technische en dosimetrische prestaties heeft de Cone Beam zijn toepassing gevonden in bijna alle domeinen:
- Odontostomatologie
- Parodontologie
- Mondchirurgie
- Orthodontie
- Endodontie
Hij wordt momenteel voorgeschreven telkens wanneer de studie van zachte weefsels niet vereist is en een 3D-beeld onmisbaar is. Hij maakt de diagnose mogelijk van temporomandibulaire gewrichtslaesies, cysteuze en tumorale botlaesies, trauma's en infecties, maar zijn lage densiteits- of contrastresolutie beperkt zijn indicatie voor het onderzoek van zachte weefsels.
De Cone Beam wordt momenteel erkend als het referentieprocédé voor snedebeeldvorming in de odontostomatologie.
Toch mag het voorschrift ervan niet systematisch zijn, want het moet eerder worden beschouwd als een aanvullend onderzoek op de klassieke 2D-radiologie en het klinisch onderzoek.