1 Введение в Cone Beam

Установление точного имплантологического диагноза включает тщательное клиническое обследование, часто дополненное дополнительными радиологическими исследованиями. Cone Beam или КЛКТ (конусно-лучевая компьютерная томография), также известная как цифровая объёмная томография конусным лучом, — это быстро развивающаяся техника 3D-секционной визуализации. Её можно использовать для исследования кальцинированных тканей, т.е. костей и зубов.

Сначала мы определим технологию Cone Beam и объясним физический принцип этого радиологического процесса. Затем мы кратко рассмотрим различия между сканерами и КЛКТ, после чего обсудим преимущества и ограничения КЛКТ, по-прежнему в сравнении со сканерами. Наконец, мы рассмотрим клинические показания для использования этой техники.

Что такое технология КЛКТ?

Определение

Мы можем выделить два разных типа техники в зубо-челюстной визуализации:

• 2D панорамные или ортопантомографические (OPT) техники.
• Более сложные 3D-техники, такие как сканеры и, более недавно, КЛКТ.

Появление КЛКТ в конце 1990-х годов рассматривалось как крупная инновация по сравнению с её предшественником, сканером, поскольку она ввела крупномасштабные матричные детекторы, способные сканировать полный объём всего за один оборот системы визуализации.

Как работает КЛКТ?

Физический принцип

Как следует из названия, КЛКТ включает рентгеновский генератор, испускающий открытый конический луч излучения для сканирования всего исследуемого объёма за полный (360°) или полуполный (180°) оборот, прежде чем он анализируется после регистрации системой обнаружения. Рентгеновский генератор и детектор взаимозависимы и выровнены.

Рисунок 1 — Физический принцип ТДМ

На каждом градусе вращения генератор испускает импульс рентгеновских лучей, проходящих через анатомическую массу, чтобы быть зарегистрированными детектором, который затем выполняет вращение одновременно с источником.

На каждом угловом движении 2D-изображение охваченного объёма регистрируется на плоском датчике.

Цифровые получения берут сотни изображений, чтобы можно было создать объём, и 3D-компьютерная реконструкция может предоставить виртуальный вид исследованных анатомических структур.

Рисунок 2 — Принцип реконструкции 3D-изображения КЛКТ

В отличие от сканеров каждая единица или воксел изометричен, создавая очень высокое пространственное разрешение около 100 µ.

КЛКТ можно использовать для получения объёмного изображения области рентгенографии с высоким разрешением для различных размеров путём устранения наложения окружающих структур.

Существуют различные типы КЛКТ, классифицируемые по их полю исследования:

1. Малые поля: меньше или равно 8 см
2. Средние поля: от 9 до 15 см
3. Большие поля: больше 15 см

Что происходит при стоматологическом КЛКТ-обследовании?

Сеанс похож на стандартный стоматологический рентген. Пациент должен оставаться неподвижным в течение всего времени получения, длящегося около 10–20 секунд. Затем выполняется компьютерная реконструкция с использованием специального ПО. Около 20–30 минут требуется для каждого обследования, что значительно больше времени, требуемого сканеру.

Какова доза излучения при КЛКТ?

Технология Cone Beam использует очень разные технические решения, с дозами излучения в соотношениях 1:5.

Она определяется дозиметрическими исследованиями как наименее облучающая из всех секционных техник. Дозы экспозиции Cone Beam в 1,5–12 раз меньше, чем у обычных медицинских сканеров. Однако они в 4–42 раза сильнее, чем при панорамной визуализации.

Техника	Внутриротовое изображение	Панорамное изображение	Cone Beam
Поглощённая доза излучения в Грэй	1–8 мГр	3–7 мГр	3–25 мГр

Техника КЛКТ соответствует принципу ALARA (As Low As Reasonably Achievable), изложенному в национальном радиозащитном законодательстве, согласно которому должна применяться наименьшая необходимая доза.

2 КЛКТ против сканера

Так же, как и её предшественник, сканер, КЛКТ используется для получения 3D-реконструкций, но технически довольно отличается от сканера. Ниже приведена таблица, сравнивающая обе техники.

Сканер	Cone Beam
Плоские рентгеновские лучи (веерообразные)	Открытые конические рентгеновские лучи
Линейный, тонкий датчик	Плоский датчик
Визуализация требует нескольких оборотов вокруг пациента	Быстрая визуализация, требующая всего один оборот
Пациент должен лежать	Пациент стоит, как при OPT
Кубовидный воксел: анизотропный объём	Кубический воксел: изотропный объём
Излучение +++	Излучение +

Из-за этих различных техник КЛКТ предлагает действительно реальные преимущества по сравнению со сканером.

3 Преимущества Cone Beam по сравнению со сканером

Комфорт пациента

Процесс получения изображения проще, быстрее и комфортнее для пациента, которому больше не нужно лежать, а можно просто стоять, как при панорамных снимках. Оборудование вращается вокруг пациента всего один раз.

Дозиметрия и излучение

В отличие от сканеров, КЛКТ считается «низкодозовой» техникой, способной просканировать весь исследуемый объём за один раз, а также менее облучающей, чем обычная томоденситометрия.

КЛКТ выдаёт дозу ионизирующего излучения до 6 раз слабее, чем то же исследование, проведённое сканером.

Ниже приведена таблица, сравнивающая эффективные дозы, используемые в основных одонтостоматологических радиологических процессах:

Источник	Средняя эффективная доза
Цифровое ретроальвеолярное изображение	4–6 µЗв
Цифровая панорамная рентгенография	10–15 µЗв
Медицинский сканер	60–1300 µЗв
Cone Beam	20–250 µЗв

КЛКТ можно использовать для определения исследуемого поля в изучаемой области (стоматологический сектор или полная дуга, например), тем самым избегая ненужного облучения других частей черепа.

Опции изображения, пространственное разрешение и чёткость

КЛКТ можно использовать для получения ряда различных видов из одного и того же изображения, т.е. фронтальных, сагиттальных, корональных и косых сечений.

Cone Beam производит изотропные вокселы от 500 µм до 75 µм, с коэффициентом увеличения 1:1, что можно использовать для уточнения анализа костных и зубных структур, а также для предоставления возможности высокого разрешения в различных размерах, аналогичной — а в некоторых случаях превосходящей — таковой у сканера.

Чувствительность к артефактам

КЛКТ менее уязвима к металлическим артефактам, чем сканер, особенно с точки зрения корневой зоны.

Стоимость

КЛКТ значительно дешевле сканера.

4 Ограничения Cone Beam по сравнению со сканером

Получение изображения и работа консоли

Пока КЛКТ получает изображения, пациент находится в положении стоя. Это затрудняет неподвижное состояние в течение всего времени вращения устройства (20–30 секунд). Существует значительный риск движения, что может привести к кинетическим артефактам. Из-за относительно длительного времени получения изображения по сравнению со сканером всё оборудование Cone Beam должно включать эффективную систему иммобилизации, разработанную для снижения этого риска движения, который практически отсутствует в ТДМ (где время экспозиции крайне коротко — около 6 секунд).

Кроме того, КЛКТ-обследования требуют больше времени для реконструкции 3D-изображений.

Соотношение сигнал/шум и разрешение плотности/контраста

Чем выше отношение сигнал/шум (С/Ш), тем лучше разрешение плотности. Cone Beam обеспечивает низкое контрастное разрешение по сравнению со сканерами из-за более низкого отношения сигнал/шум (С/Ш).

Хотя КЛКТ предлагает превосходное разрешение по сравнению со стоматологической панорамной визуализацией и сканерами, её диапазон плотности намного меньше из-за низкого излучения. Качество изображения, которое она производит, недостаточно для измерения плотности кальцинированных тканей и анализа мягких тканей, что ограничивает её использование.

Преимущества КЛКТ уже хорошо признаны во всех областях зубо-челюстной визуализации.

5 Показания к Cone Beam

Одонтостоматология

КЛКТ играет роль в одонтостоматологии, если информация, созданная клиникой и обычной 2D-радиологией (внутриротовые и OPG-изображения), окажется недостаточной для целей установления точного диагноза, и когда 3D-изображение существенно.

В имплантологии

Благодаря своим биоизмерительным качествам и точности, которую она способна обеспечить из-за изотропных характеристик, гарантирующих точные линейные измерения, КЛКТ играет естественную роль в биометрически-ориентированной имплантологии. Возможности, которые она предлагает для двух- и трёхмерных реконструкций, навигации и хирургической симуляции, в сочетании с её низкой чувствительностью к металлическим артефактам, представляют собой дополнительные приветствуемые активы для имплантологии.

Её можно использовать для составления предоперационного диагностического отчёта после стандартного клинического и радиологического обследования пациента, чтобы рекомендовать установку имплантата в случае сомнений или установить противопоказание, и — в некоторых случаях — для постхирургического мониторинга. Её можно использовать для предоставления точного измерения доступного объёма кости на месте имплантата и обеспечения наилучшего вида, а также количественного и качественного исследования кости после оценки плотности.

Она также может измерять расстояния для оценки близости анатомических структур, которых следует избегать, таких как нервы и пазухи, для целей установки имплантата.

3D-моделирование может проводиться для виртуальной симуляции установки любых будущих имплантатов путём выбора подходящего размера и формы.

Рисунок 3 — Цифровое планирование имплантата с QuickVision 3D

Секционная визуализация, обеспечиваемая КЛКТ, — это больше, чем факультативное имплантологическое исследование; это обязательное исследование, за исключением случаев, когда имплантационное лечение противопоказано клиническими обследованиями и OPT.

Развитие статической и динамической управляемой хирургии мы обязаны техникам КЛКТ, которые также облегчили обработку 3D-анатомических данных.

Управляемая имплантологическая хирургия предполагает наложение оттиска рта пациента (.stl-файл) на радиологические данные, полученные с Cone Beam (DICOM-файл) с использованием специализированного ПО. Теперь возможно оптимизировать точность хирургических задач, тем самым минимизируя количество неудачных имплантационных лечений, происходящих в обычной хирургии, и расширяя пределы оральной имплантологии.

Рисунок 4 — Сопоставление STL и DICOM файлов с помощью QuickVision 3D

С точки зрения терапевтического наблюдения, это в основном включает клинические и 2D-радиологические процессы. Однако при малейшем риске осложнения (немедленно дефектная остеоинтеграция, периимплантит и т.д.) после установки имплантата или после преимплантационного лечения трансплантатом или синус-лифтинга использование КЛКТ не должно исключаться.

Консервативная одонтология и эндодонтия

Cone Beam особенно полезен для исследования и идентификации дополнительных корневых каналов, для периапикальных предоперационных отчётов, особенно в задней верхнечелюстной области или задней нижнечелюстной области в области ментального отверстия.

Он также полезен в случаях альвеоло-зубных травм для определения типа перелома и оценки корневой патологии (переломы, внутренняя и внешняя резорбция, периапикальная или латерально-корневая и т.д.).

В оральной хирургии, особенно перед удалением ретинированных зубов и зубов мудрости, чтобы увидеть, где находятся корни относительно нижнего альвеолярного нерва.

В патологии — для составления дальнейшей оценки и идентификации связей между кистозными и опухолевыми поражениями в челюстных костях.

ЛОР и челюстно-лицевая

КЛКТ также может использоваться в ЛОР и челюстно-лицевых лечениях. Она прежде всего позволяет исследовать носовые пазухи и носовые полости и хирургическую навигацию с предоперационной визуализацией с использованием эндоскопической хирургии пазух, а также может составлять отчёт о патологии ВНЧС (височно-нижнечелюстных суставов). Она также подходит для исследования среднего уха для оценки патологий, а также для послеоперационного мониторинга слуховых имплантатов.

Выбор правильного оборудования Cone Beam

Выбор правильного устройства визуализации Cone Beam зависит от спецификаций. Некоторые работают лучше с точки зрения имплантологии, в то время как другие больше ориентированы на патологию и диагностику оральной хирургии или эндодонтию.

6 Заключение

Перекрёстная между стоматологическим панорамным аппаратом и сканером, КЛКТ характеризуется своей уникальной способностью считывать более высокие плотности с большей точностью, чем OPT. Она также имеет лучшее пространственное разрешение, чем ТДМ. Она предлагает возможность недорогой 3D цифровой реконструкции, будучи менее инвазивной, чем сканер.

Благодаря своим техническим и дозиметрическим характеристикам Cone Beam нашёл применение почти во всех областях:

• Одонтостоматология
• Пародонтология
• Оральная хирургия
• Ортодонтия
• Эндодонтия

В настоящее время он назначается всякий раз, когда не требуется обследование мягких тканей и когда 3D-изображение существенно. Он используется для диагностики поражений височно-нижнечелюстных суставов, костных кист и опухолей, травм и инфекций; однако его низкая плотность и контрастное разрешение делают его менее подходящим для исследования мягких тканей.

Cone Beam в настоящее время признан ведущим процессом секционной визуализации в одонтостоматологии.

Однако его не следует назначать автоматически, поскольку его действительно следует рассматривать как дополнительное обследование, дополняющее обычную 2D и клиническую радиологию.