Tomografia digital de volume

A tomografia digital de volume (TVP) é um método de tomografia de imagem tridimensional com o uso de radiografias , que é utilizado principalmente na otorrinolaringologia , cirurgia oral e maxilofacial e odontologia . A origem da TVP na Alemanha está na odontologia. Lá era originalmente chamada de "tomografia de volume dentário". Os dispositivos da época diferem consideravelmente dos modernos em termos de tecnologia de gravação e exibição, bem como de exposição à radiação. Há alguns anos, com aprimoramento e desenvolvimento, foi possível introduzir a "tomografia digital de volume" na medicina otorrinolaringológica. Como é habitual na literatura anglo-americana, os dispositivos modernos calibrados por Hounsfield podem ser referidos como “TCs de feixe cônico” (veja tomografia computadorizada ). Essa tecnologia abre caminhos completamente novos, para que agora seja possível a avaliação das estruturas dos tecidos moles, bem como a chamada "endoscopia virtual", que Ramming e Waller apresentaram cientificamente pela primeira vez na Alemanha na área de ouvido, nariz e remédio para garganta.

Imaging

Semelhante à tomografia computadorizada (TC) ou tomografia de ressonância magnética (MRT), a TVP também é usada para gerar imagens seccionais. DVT é uma técnica de gravação digital na qual um feixe tridimensional (3D) é usado em combinação com um detector plano. O feixe de raios é exibido em forma de cone (intensificador de imagem) ou em forma de pirâmide (detectores de tela plana). Em comparação com os intensificadores de imagem, os detectores de tela plana são caracterizados por menor distorção e maior nitidez de detalhes e resolução espacial. Eles são particularmente adequados para os sensores de grande área comumente usados ​​em ENT e devem ser preferidos aos intensificadores de imagem. Um grande número de gravações de projeção é gerado em um caminho circular, a partir do qual um volume 3D da região de imagem é calculado diretamente por meio de projeção traseira. Típico para o método é uma resolução espacial isométrica no volume em todas as três direções espaciais, bem como a concentração na tela de alto contraste, ou seja, em tecido duro. Comparada à tomografia computadorizada (TC) clássica (linha única), a TVP é tecnicamente diferenciada pelo uso de um feixe útil tridimensional e um receptor de imagem bidimensional.

Os dispositivos DVT geram seus conjuntos de dados de volume por meio de um processo matemático (retroprojeção) a partir de várias centenas de imagens individuais de projeção de raios-X. Como qualquer medição técnica, as últimas estão sujeitas a erros. As reconstruções 3D calculadas com base nessas medições e suposições físicas simplificadas contêm esses erros como os chamados "artefatos". Artefatos de apagamento e endurecimento causados ​​por estruturas de alta densidade (por exemplo, restaurações metálicas) na direção do caminho do feixe são típicos. Estes podem tornar a avaliação de estruturas diretamente adjacentes (por exemplo, espaços proximais no diagnóstico de cárie) impossível, às vezes estruturas patológicas também podem ser simuladas (por exemplo, zonas peri-implantar escuras em torno das imagens de implante). Artefatos de serrilhado também podem ocorrer (os chamados padrões moiré , ou seja, padrões ou listras repetidas na imagem). Devido aos tempos de ciclo relativamente longos de vários segundos, também ocorrem artefatos de agitação, que por razões técnicas aumentam com a resolução espacial mais alta. - Comparada aos métodos convencionais bidimensionais, a radiografia tridimensional oferece a vantagem fundamental de ser capaz de reproduzir a tridimensionalidade naturalmente presente das estruturas anatômicas sem perda de dimensões. Em contraste com os raios-x bidimensionais, onde a informação na direção do caminho do feixe é bastante reduzida, os raios-x tridimensionais como a TVP permitem que as estruturas anatômicas representadas sejam exibidas em todas as direções espaciais. Isso leva a um maior conteúdo de informação direcional de gravações tridimensionais (veja a figura). A atribuição espacial de estruturas anatômicas muitas vezes só é possível em três dimensões. Uma vez que este é um procedimento relativamente novo, não há até agora nenhuma evidência para muitas perguntas sobre até que ponto essas informações adicionais fornecem um benefício diagnóstico aumentado ou uma vantagem clínica para o paciente. A partir de diagnósticos clínicos de rotina, no entanto, isso pode ser claramente afirmado.

Os dispositivos no mercado diferem principalmente no design como DVT / CBCT ou dispositivo híbrido (combinação de DVT, OPG e CEPH), ângulo de varredura (200 ° -360 °), tamanho do campo de visão (FOV), Tipo de posicionamento e fixação do paciente (em pé, sentado ou deitado) e o tipo de sensor utilizado (CMOS, detector de tela plana ASi ou intensificador de imagem). É dada atenção especial ao tipo de tubo usado (alta frequência, pulsado, não pulsado), tensão do tubo (80–120 kV), ponto focal (0,3–0,7 mm) e a duração da varredura (tempo de exposição). Os parâmetros a seguir têm um efeito particularmente positivo na qualidade da imagem com baixa exposição do paciente: tubos HF pulsados, pequeno ponto focal, alta voltagem elétrica e tempo de exposição efetivo curto. Além disso, é vantajoso que o tempo total de exposição também seja curto. Isso reduz a probabilidade de distorção ou artefatos de movimento da câmera. Também é possível limitar (exibir) o FOV possível usando diafragmas de chumbo (colimadores) com alguns dispositivos. Devido à colimação, o cone do feixe é alinhado apenas com a região anatômica (parcial) necessária após a aquisição para calcular o volume 3D - isso evita irradiação desnecessária. Apenas esta colimação real é usada para proteção contra radiação. Infelizmente, a maioria dos dispositivos da geração mais antiga e, incompreensivelmente, da nova geração só pode realizar uma colimação matematicamente, ou seja, H. sem reduzir os valores de radiação realistas.

Como regra, os dispositivos projetados como dispositivos DVT puros têm propriedades mecânicas diferentes dos dispositivos híbridos. Isso se deve ao design da suspensão do braço em U. Com dispositivos híbridos, é necessário expor o arco da mandíbula para imagens OPG em um caminho aproximadamente parabólico. Como resultado, o braço em U do dispositivo híbrido deve realizar um movimento radial e um XY. No caso de dispositivos DVT puros, por outro lado, apenas uma montagem central estável do semi-eixo do braço em U é necessária. A suspensão do braço em U em soluções DVT puras geralmente é projetada para ser mais maciça, já que os dispositivos geralmente mapeiam uma distância maior do objeto-foco. Também é importante trazer o detector o mais próximo possível do objeto; isso resulta em uma suspensão assimétrica do braço em U, que é equilibrada por pesos no braço em U. Em termos simplificados, aumentar a distância foco-objeto e reduzir a distância detector-objeto torna o ângulo do cone do feixe mais plano e a imagem dos objetos no caminho do feixe - devido à menor distorção no detector - mais nítida (Iluma, Whitefox). A seguinte regra é conhecida da teoria geral de raios-X: A distância foco-objeto deve ser a maior possível e a distância objeto-filme a menor possível.

É por isso que esses dispositivos híbridos de TVP, que foram desenvolvidos principalmente para uso odontológico, são inadequados para a medicina otorrinolaringológica. A última geração de dispositivos DVT também possui calibração Hounsfield. Aqui, os valores de diferentes densidades de raios-X são convertidos em unidades Hounsfield padronizadas (HUs). Estão entre -1000 HU para ar e 500 a 3000 HU para ossos. Isso significa que o tecido mole também pode ser claramente atribuído e exibido com a ajuda de um processo de cálculo matemático. Esta tecnologia abre caminhos completamente novos, para que a avaliação das estruturas dos tecidos moles, bem como a chamada "endoscopia virtual" seja agora possível. O diagnóstico completo de tecido mole tomográfico por computador ainda não é possível aqui, mas devido à alta mudança de contraste entre o ar e a membrana mucosa, por exemplo, no seio principal / paranasal, a superfície pode ser exibida de forma foto-realista.

Comparação com outras modalidades de imagem radiológica

A aquisição de dados e o cálculo dos dados da imagem na tomografia digital de volume é mais semelhante à angiografia rotacional . O intensificador de imagem de um sistema de angiografia ou de um braço em C é usado para adquirir os dados brutos.

Um DVT gera imagens bidimensionais como um conjunto de dados para calcular estruturas tridimensionais, enquanto a imagem de um tomógrafo de computador foi originalmente baseada na detecção unidimensional em um detector de linha única. Hoje, porém, a diferença está se tornando cada vez mais tênue, já que os tomógrafos de computador atuais têm até (2 ×) 320 linhas e, portanto, também funcionam com uma projeção bidimensional, ou seja, com um feixe cônico e não mais com um feixe de leque.

Dose efetiva - exposição à radiação TVP e TC

A dose efetiva a que o paciente está exposto e o fato de não haver valor limite são decisivos para a exposição dos órgãos à radiação. Neste contexto, também é importante que a exposição à radiação em idades mais jovens esteja associada a um maior risco e que o risco diminua com o aumento da idade. Isso é de imensa importância ao examinar crianças. O risco de radiação em crianças menores de 10 anos é 6 vezes maior do que em crianças de 30 a 50 anos com a mesma dose. O cálculo das doses efetivas é baseado em proposta da Comissão Internacional de Proteção Radiológica (ICRP). Essas diretrizes da ICRP estão disponíveis na versão de 1990, 2005 e 2007. A respectiva diretriz deve ser sempre fornecida com o ano para comparabilidade, pois os valores determinados para a dose efetiva variam consideravelmente dependendo da versão da ICRP, mesmo com a mesma. dispositivo e protocolo de medição idêntico podem distinguir (4). Em geral, portanto, quando se trata de exposição à radiação, apenas os valores de acordo com a ICRP devem ser comparados.

Os estudos mais importantes sobre o assunto mostram uma redução significativa da radiação a favor da TVP em comparação com a TC convencional. Na área dos ossos petrosos, a dose de radiação efetiva em uma TVP é inferior a 8 µSv. Isso corresponde a apenas 1% da exposição à radiação de uma TC espiral para essa região. Não é apenas a exposição à radiação das estruturas ósseas relativamente insensíveis que deve ser considerada. A lente do olho é irradiada, especialmente durante o diagnóstico de raios-X dos seios paranasais. Esse tecido é uma das estruturas mais sensíveis à radiação na região da cabeça e pescoço, especialmente em crianças. De acordo com a recomendação S1 da Sociedade Alemã de Odontologia, Medicina Oral e Maxilofacial (diretriz DGZMK), a dose efetiva de acordo com a publicação ICRP 103 (8) de 2007 para TVP é 221 + -275 µSv em comparação com 788 + -334 µSv para um CT. Na diretriz atual (33) da Sociedade Alemã de Implantologia (diretriz S2.K), que também inclui o Grupo de Trabalho para Radiologia (ARö) e, entre outros, a Associação Nacional de Dentistas de Seguro Saúde Estatutário (KZBV) e o DT . Companheiro para ZMK-Heilkunde (DGZMK), doses eficazes são administradas para TVP entre 11 µSv e 674 µSv, para CT os valores de 180 µSv e 2100 µSv são mais do que significativamente maiores. Na documentação "diretrizes baseadas em evidências" da Comissão Europeia (Radiation Protection N. 172) sobre o Cone Beam CT para a área de cirurgia dentária e maxilofacial (Cone Beam CT para radiologia dentária e maxilofacial) de 2012 para a área dento-alveolar Valores entre 11 e 674 µSv e para o exame de raios-X craniofacial usando TCFC de 30 a 1073 indicados. Isso contrasta com os valores de 280 a 1410 µSv para TC de cortes múltiplos convencionais para imagens da área maxilo-mandibular. O trabalho de Ludlow e Ivanvic mostra que a exposição à radiação da TVP é 1,5 a 12,3 vezes menor que a da TC. Com Loubele, a diferença na exposição à radiação é entre 97% e 80% menos com uma TVP do que com uma TC convencional. Para o dispositivo ILUMA®, doses eficazes de 37 a 126 mSv (ICRP 1990) e 46 a 157 mSv (ICRP 2007) foram determinadas (26). O Escritório Federal Alemão para Proteção contra Radiação especifica uma dose efetiva típica de 1,7 a 2,3 mSv para TC do crânio.

Porém, atualmente nenhuma imagem por meio de TVP abaixo da cabeça é possível, de modo que a TVP para uso em odontologia , da cirurgia oral e maxilofacial e da Otorrinolaringologia (seios paranasais, orelha média e ATM) é limitada (seios paranasais, orelha média e ATM). Aqui, entretanto, existe um amplo espectro para o uso de TVP. No entanto, as TVPs não devem ser usadas rotineiramente para pacientes ortodônticos . Embora todos os documentos convencionais de raios-X ortodônticos possam ser substituídos por uma TVP, um conjunto completo de documentos convencionais com exposição à radiação efetiva de 36 µSv significa significativamente menos radiação do que uma TVP comparável com 132 µSv.

De acordo com a lei de raios-X atual , a operação de tal dispositivo (em oposição a uma TC) em um consultório odontológico pelo dentista é permitida na Alemanha se o dentista tiver um conhecimento especializado expandido correspondentemente de acordo com a lei de raios-X e as diretrizes do especialista. O mesmo se aplica a cirurgiões orais e maxilofaciais e especialistas em ouvido, nariz e garganta.

Os primeiros aparelhos para aplicação da tomografia digital de volume em substituição à TC convencional já estão sendo desenvolvidos e, há algum tempo, são usados ​​rotineiramente em diversos consultórios particulares, além de clínicas.

Areas de aplicação

A TVP foi usada principalmente em odontologia para planejar operações e colocar implantes . Agora também é usado em traumatologia, cirurgia oral e maxilofacial, endodontia (tratamento de canal radicular), tratamento de articulação temporomandibular e periodontologia (tratamento de gengiva). Então, z. B. as relações posicionais exatas de dentes retidos complicados (siso), como o canal mandibular ou o seio maxilar, podem ser determinadas com precisão. Em cirurgia odontológica, a TVP é usada principalmente para diagnosticar estruturas ósseas dento-maxilo-faciais. As possíveis indicações são fraturas do processo alveolar e alterações patológicas ósseas, como B. tumores odontogênicos e lesões periapicais maiores .

Tomografia de volume dentário de um seio maxilar com sinusite (*) após inflamação aguda do nervo dentário na mandíbula superior

Na medicina otorrinolaringológica, também é usado para diagnóstico e antes de operações na área dos seios paranasais ou das orelhas (osso petroso).

A TVP também pode ser usada para diferenciar entre sinusite odontogênica (originada do dente) e sinusite rinogênica (originada da mucosa nasal). O seio maxilar, que é o foco das atenções aqui, forma a interface entre a odontologia e os remédios para ouvidos, nariz e garganta.

Graças aos novos dispositivos, a TVP (CBCT) também está sendo usada na medicina humana e veterinária.

Tecnologia de dispositivo e software para tomógrafos de volume dentário

Tomografia de volume dentário da mandíbula, ilustração renderizada com nervo mandibular

Nesse ínterim, mais e mais grandes empresas odontológicas mudaram para a fabricação ou venda de tomógrafos de volume odontológico. Devido aos custos de aquisição decrescentes para dispositivos de TVP, agora eles também são de interesse para consultórios odontológicos em geral. Em particular, os chamados dispositivos de combinação com sensores adicionais (para ortopantomograma e imagem cefalométrica ) são ideais para uma prática odontológica geral. Atualmente também há uma tendência para dispositivos com campos de exame ( campo de visão) específicos para volumes e livremente ajustáveis para maior redução da radiação. Os formatos de dados são cada vez mais padronizados, mas nem todos os fabricantes fornecem o padrão DICOM para arquivamento e troca de tomógrafos digitais entre médicos. Em alguns casos, formatos de arquivo totalmente específicos do fabricante são selecionados, o que torna a troca desimpedida entre os médicos mais difícil. Existem alguns dispositivos que foram desenvolvidos especialmente para os requisitos da área de ENT.

Dispositivos de TVP em medicamentos para ouvido, nariz e garganta

Na medicina de ouvido, nariz e garganta, os dispositivos de TVP ainda não encontraram seu caminho para diagnósticos tão frequentemente, também devido ao número muito menor de médicos trabalhando nesta área. Os dispositivos de TVP necessários nesta área devem necessariamente mapear grandes volumes e, portanto, são significativamente mais caros do que muitos tomógrafos odontológicos de volume.

Dispositivos de TVP em ortopedia

Os novos dispositivos de CBCT também oferecem a opção de usar um gantry de até 59 cm e uma mesa do paciente para exibir as extremidades e outros problemas ortopédicos com uma dose baixa e alta resolução. Outra vantagem em relação ao TC espiral multissorte (MSCT) é o menor ruído do artefato de metal.

Outras áreas de aplicação

Além da tecnologia médica, o processo também é usado de uma forma ligeiramente diferente para testes de materiais. Sensores maiores com sensibilidade alterada, tempos de exposição mais longos, doses de raios-X mais altas e raios-X mais penetrantes (voltagem mais alta do tubo de raios-X; para elementos químicos mais pesados, como ferro ou cobre) são usados.

literatura

• Lübbers, H.-T. (Ed.), Dula, K. (Ed.): Tomografia de volume digital . Springer, Berlin 2021, ISBN 978-3662574041 .
• PA Ehrl: diagnóstico 3-D em odontologia - atual . (PDF; 269 kB) In: ZWP , Volume 4, 2009, pp. 48–53.
• Sociedade Alemã de Odontologia, Medicina Oral e Maxilofacial: Recomendações S1 das Diretrizes para tomografia de volume dentário (TVP) . (PDF; 1,3 MB).
• Jonathan Fleiner, Nils Weyer, Andres Stricker: diagnóstico de TVP, tomografia de volume dentário. Os casos mais importantes na prática clínica diária como um atlas de imagens. Relatórios sistemáticos, diagnóstico, terapia. Verlag 2einhalb, 2013, ISBN 978-3-9815787-0-6 .
• J. Ramming, T. Waller, M. Ramming: A tomografia de volume digital (DVT) na prática ENT.
  • Parte 1: Requisitos básicos e legais. In: ENT Forum , 15, 2013, pp. 113–122.
  • Parte 2: Aplicações clínicas, diagnóstico do nariz e seios paranasais. In: ENT Forum , 15, 2013, pp. 148-154.
  • Parte 3: Aplicações clínicas, diagnóstico dos ossos temporais e outras estruturas. In: ENT Forum , 15, 2013, pp. 198–208.
  • Parte 4: Questões práticas, economia, discussões e controvérsias. In: ENT Forum , 15, 2013, pp. 252–261.

Evidência individual

1. ^ J. Ramming, T. Waller, M. Ramming: DVT and virtual endoscopy. Palestra, simpósio da Sociedade Alemã de Tomografia por Volume Digital, Kiel 2011.
2. ↑ J. Ramming, T. Waller, M. Ramming: A tomografia de volume digital (DVT) na prática ENT: dispositivos, indicações e espectro de aplicação. In: fórum ENT. 15, 2013, pp. 54-61.
3. ↑ J. Ramming, T. Waller, M. Ramming: Tomografia de volume digital (TVP) na prática ENT - Parte 1: Noções básicas e requisitos legais. In: fórum ENT. 15, 2013, pp. 113-122.
4. ↑ Reiner Koppe et al.: Angiografia rotacional 3-D (3-D-RA) em neurorradiologia. In: Clinical Neuroradiology. v13 n2, junho de 2003, pp. 55-65. (Springerlink)
5. ↑ R. Schulze: Status atual da tecnologia digital de raios-X . In: Odontologia. Volume 96, No. 6, 16 de março de 2006, pp. 42-48.
6. ↑ JB Ludlow, LE Davis-Ludlow, SL Brooks, WB Howerton: Dosimetria de 3 dispositivos CBCT para radiologia oral e maxilofacial: CB Mercuray, NewTom 3G e i-CAT. In: Dentomaxillofac Radiol. 35, 2006, pp. 219-226.
7. ↑ M. Loubele, R. Bogaerts, E. Van Dijck et al.: Comparação entre a dose de radiação efetiva de scanners CBCT e MSCT para aplicações dentomaxilofaciais. In: European Journal of Radiology. 71 (3), 2009, pp. 461-468.
8. ↑ J. Vassileva, D. Stoyanov: Controle de qualidade e dosimetria do paciente em TC de feixe cônico dentário. In: Radiat Prot Dosimetry. 139 (1-3), 2010, pp. 310-312. Citado de Sebastian Berthold, Maximilian Patzelt: Determinação da dose efetiva, o produto da área da dose e um coeficiente de correlação em vários tomógrafos de volume digital odontológicos. Dissertação inaugural . Universidade Albert Ludwig, Freiburg im Breisgau 2010.
9. ↑ Federal Office for Radiation Protection, Radiation Topics, junho de 2012.
10. ↑ Luca Signorelli, Raphael Patcas, Timo Peltomäki, Marc Schätzle: Dose de radiação da tomografia computadorizada de feixe cônico em comparação com radiografias convencionais em ortodontia . In: Journal of Orofacial Orthopaedics / Advances in Orthodontics . fita 77 , não. 1 de janeiro de 2016, ISSN  1434-5293 , p. 9-15 , doi : 10.1007 / s00056-015-0002-4 . 
11. ↑ R. Schulze: Diagnóstico de TVP em implantologia: Noções básicas - armadilhas . em: zmk-aktuell.de , 17 de fevereiro de 2011.
12. ↑ J. Voßhans et al.: Determinação exata da posição dos oito inferiores antes da operação . (PDF) In: zm , 95, No. 2, 16 de janeiro de 2005, pp. 32–36.
13. ↑ MA. Geibel: DVT Compendium. Publicação independente , 2011, ISBN 978-3-88006-300-6 .
14. ↑ Godbersen: Tomografia por volume digital, oportunidades de diagnóstico em medicina otorrinolaringológica. In: Notícias ENT. 6-2009, pp. 46-53.
15. ↑ M. Bremke, R. Leppek, JA Werner: The digital volume tomography in ENT medicine. In: ENT. Volume 58, Número 8, 2010, pp. 823-832.
16. ↑ Kaßner, Hörmann: Utilização da tomografia volumétrica 3D na rotina clínica da medicina otorrinolaringológica. In: Digital Dental News. 4º ano, outubro de 2010, pp. 28–31.
17. ↑ M. Jungehülsing: Os seios da face elevam-se do ponto de vista do médico otorrinolaringologista. Parte 1 a 3, em: zmk-aktuell.de , 14 de julho de 2010.
18. ↑ R Patcas, G Markic, L Müller, O Ullrich, T Peltomäki: Precisão de medições intraorais lineares usando TC de feixe cônico e TC de multidetectores: uma história de dois TCs . In: Radiologia Dentomaxilofacial . fita 41 , no. 8 , dezembro de 2012, ISSN  0250-832X , p. 637–644 , doi : 10.1259 / dmfr / 21152480 ( birpublications.org [acesso em 28 de fevereiro de 2019]).