Лучевые принципы конусно-лучевой компьютерной томографии (КЛКТ) для эндодонтиста
В данной статье на сайте описаны 3 важных параметра конусно-лучевой визуализации:
- размер вокселя;
- поле зрения (ПЗ);
- толщина слоя/точность измерений.
а) Воксели и размеры векселей. Воксели — это кубические элементы, которые образуют 3D-объем, в отличие от двумерных пикселей. Информация получается и представляется в трех измерениях при помощи вокселей. В отличие от обычной КТ, конусный луч получает рентгеновскую информацию при помощи низких кВ и мА значений экспозиции за один поворот на угол от 180 до 360° вокруг области интереса.
Обычные КТ используют высокое напряжение в 120 кВ и силу тока около 400 мА. Некоторые устройства, применяемые в челюстнолицевой области, используют значимо более низкие параметры (рис. 1-3). Доза облучения для всех конусно-лучевых устройств значимо ниже, чем доза от обычного КТ-аппарата. Характеристики изображения также отличаются, поскольку объем реконструируется из изотропных вокселей и изображения собираются из объемных элементов, кубических по природе и имеющих одинаковые размеры в длину, ширину и глубину.
Рисунок 1. Аппарат i-CAT.
Рисунок 2. A. Planmeca ProMax 3D. В. J. Morita Veraviewepocs 3D.
Рисунок 3. А. Внеротовые системы визуализации OS 9000 3D и CS 8100. В. Morita Accu-i-tomo 170.
Размер вокселей может варьировать от 0,076 до 0,6 мм. Для сравнения, срезы обычной КТ — толщиной от 0,5 мм до 1 см. На рис. 4 представлены разница между пикселем и вокселем, разница между анизотропным пикселем КТ и изотропным вокселем КЛКТ и как изображение в пикселях получается при обоих методах.
Рисунок 4. Слева изображен пиксель [элемент изображения) — элемент захвата и отображения любого традиционного цифрового изображения на дисплее компьютера. Оттенки серого или другого цвета отображаются в таких пикселях для построения 2D-изображения. Справа представлен воксель [элемент объема]. Воксели в конусно-лучевой компьютерной томографии изометричны и имеют одинаковый размер или длину по всем сторонам. Они очень малы (от 0,076 до 0,6 микрон) и являются элементами захвата изображения в конусно-лучевых аппаратах. Принципы работы традиционного веерного луча и конусного луча представлены на Б и В соответственно.
В аппарате KT пациента укладывают на гентри и получают изображения множественных срезов одномоментно, что увеличивает время исследования. Количество принятых слоев — это прямая функция конфигурации массива датчика. Спиральная КТ использует непрерывное движение источника излучения по мере получения изображений, что уменьшает длительность процедуры, но приводит к значимо более высокой дозе облучения пациента.
Обычное КЛКТ-исследование сопровождается лучевой нагрузкой от 20 до 500 мкЗв на пациента за одно исследование, в то время как обычное медицинское обследование головы — 2100 мкЗв, потому что изображение получают по одному срезу за единицу времени. Таким образом, из-за большей интенсивности сигнала для визуализации мягких тканей лучше использовать обычную КТ.
Однако это не является рекомендацией для стоматологической диагностики, поскольку в стоматологии важнее визуализация твердых тканей. Следовательно, данные КЛКТ имеют гораздо большее разрешение, чем данные КТ, для визуализации твердых тканей из-за меньшего размера вокселей, которые медицинские томографы не могут принять, при значимо меньших дозах излучения. Результатом построения объемного изображения является увеличение шума, но отношение сигнал/шум остается на приемлемом уровне, что облегчает соответствующую диагностику, основанную на сигнале от твердых тканей.
б) Поле зрения. Размер поля зрения (ПЗ) (рис. 5 и 6) может варьировать от маленького, как участок челюсти, до крупного, как область целой головы. Выбор ПЗ зависит от нескольких факторов, среди них наиболее важные:
- диагностическая задача;
- тип пациента;
- требования к пространственному разрешению.
Рисунок 5. Многоплоскостные изображения и цветная 30-реконструкция квадранта нижней челюсти, сделанная при помощи аппарата конусно-лучевой компьютерной томографии с размером объема 37х50 мм. [Данные получены и преобразованы при размере векселя 0,076 мм на аппарате CS 9000 3D].
Рисунок 6. Изображение головы полностью (17х23 см), полученное на аппарате с большим ПЗ. [Изображение получено с помощью аппарата i-CAT.
1. Диагностическая задача. Диагностическая задача является единственным самым важным фактором, определяющим выбор ПЗ, в любом исследовании. На основании результатов клинической оценки, истории болезни и анализа предыдущих и других доступных визуализирующих исследований может потребоваться визуализация сегмента челюсти или большей области при помощи соответствущего ПЗ.
При подозрении на системные условия или генерализованную патологию иногда может потребоваться большее ПЗ. Для большинства эндодонтических задач и при отсутствии признаков или симптомов системных заболеваний может быть использовано ограниченное ПЗ. При отсутствии соответствующих показаний большое ПЗ не должно использоваться. Существует несколько многофункциональнных конусно-лучевых аппаратов, которые позволяют врачу получить несколько типов изображений. Качество снимка напрямую влияет на результат диагностики, т.е. к выбору ПЗ надо подходить внимательно. На рис. 7 представлены преимущества использования разных типов изображений для эндодонтии.
Рисунок 7. А. Панорамное 2D-изображение, полученное при помощи J. Morita Veraviewepocs 3D, для оценки центрального резца нижней челюсти слева. Были обнаружены и другие рентгенологические находки, включая горизонтальную ретенцию третьего моляра нижней челюсти справа и возможное поражение эндодонтической природы, связанное с ранее леченным вторым моляром верхней челюсти слева. Данные сканирования позволили провести 3D-реконструкцию областей интереса. В. На периапикальной рентгенограмме второго моляра верхней челюсти слева того же пациента обнаружили очаг разрежения в околоверхушечной области медиального щечного корня. В этом случае изменения тоже можно оценить более детально при помощи конусно-лучевой компьютерной томографии. С. Конуснолучевая компьютерная томография второго моляра верхней челюсти слева выявила детализированные околоверхушечные и околокорневые изменения во всех плоскостях, что иллюстрирует связь эндодонтического поражения с медиальным щечным корнем. Исследование ширины медиального щечного корня в аксиальной и коронарной плоскости (вестибулоорально) показало, что, вероятно, в этом корне 2 канала, из них только один был обработан в ходе первичного эндодонтического лечения. [Данные получены и преобразованы при размере вокселя 0,076 мм на аппарате CS 9000 3D].
Дополнительная польза программного обеспечения КЛКТ — возможность изменять объем, чтобы получить изображение, похожее на панорамную рентгенограмму. Хотя традиционные панорамные аппараты широко не применяются эндодонтистами, используют фокусный желоб, или зону резкости, чтобы расположить пациентов так, чтобы минимизировать искажение вдоль осей. Появление проблем, присущих панорамным снимкам, включая искажение, увеличение, размытие, фантомные тени и другие артефакты, можно ожидать на итоговом изображении, если расположить пациента недостаточно точно.
При КЛКТ подобные артефакты не образуются, и панорамная реконструкция получается без искажений (рис. 8). Однако стоит заметить, что из-за дозы излучения КЛКТ не стоит проводить пациентам, которым требуется только панорамная рентгенография.
Рисунок 8. А. Данное реконструированное панорамное изображение из конусно-лучевой компьютерной томографии приближено к тому, что видно на традиционной панорамной рентгенограмме. Трудно увидеть поражение на первом моляре верхней челюсти слева. В. На данном тонкосрезовом псевдопанорамном изображении поражение определяется более точно, так как тонкий слой (0,1 мм) убирает большую часть анатомического наложения. На данных срезах первого моляра верхней челюсти слева поражение определяется в сагиттальной (С) и корональной (D) плоскостях, что подтверждает признаки, увиденные на псевдопанорамном снимке.
Новые гибридные аппараты, такие как CS 9300 3D Внеротовая система визуализации (Carestream Dental, Atlanta, Georgia), имеют широкий спектр выбора ПЗ для различных диагностических задач, в дополнение к возможности выполнять традиционные панорамные снимки (рис. 9). Аппарат CS 9000 предлагает наименьший размер вокселя — 76 микрон, в то время как CS 9300 может уменьшить разрешение до 90 микрон с возможностью увеличения до 500 микрон для больших ПЗ.
Рисунок 9. Внеротовая система визуализации CS 9300 3D.
Аналогично, аппарат Morita 3D Accuitomo 80 (J. Morita USA, Irvine, California) генерирует изотропные воксели размером в 80 микрон. Несмотря на то что отсутствует необходимость применять эту технологию в каждом случае, в соответствующей ситуации она улучшает визуализацию и в итоге приводит к лучшему контролю. Для каждого пациента нужно записывать экспозицию и дозу.
2. Тип пациента. Размеры пациента и, следовательно, объем регионарных анатомических структур, захваченных в исследовании, также поможет определить ПЗ. Для каждой конкретной задачи необходимо выбирать наименьшее ПЗ. Факт наличия в распоряжении врача конусно-лучевого аппарата не означает, что каждому пациенту необходимо проводить такое исследование. Если доступны результаты прошлых исследований, при повторном приеме пациента сначала следует оценить их. У детей использование таких методов визуализации должно быть сведено к минимуму. Конусно-лучевые аппараты с наименьшими ПЗ отчасти могут уменьшить лучевую нагрузку на жизненно важные органы и ткани головы и шеи в случае необходимости проведения такого обследования.
3. Требования к пространственному разрешению. Все методы визуализации в эндодонтии требуют высокого пространственного разрешения. Оценка структуры и длины канала, а также поражений эндодонтической природы с апикальными изменениями в дополнение к пониманию возможных случаев ревизии — важные задачи, требующие отработки мельчайших деталей. При использовании КЛКТ изображение должно быть получено при наименьшем размере вокселя: чем он меньше, тем выше постранственное разрешение. Многие крупные отдельно стоящие конусно-лучевые аппараты, такие как i-CAT (Imaging Sciences International, Irvine, California), по умолчанию имеют размер вокселя 0,4 мм.
Такой размер вокселя не подходит для высокой пространственной детализации. Однако в таких аппаратах часто можно выбрать наименьший размер вокселя для получения изображения. Наибольший размер вокселя для эндодонтических изображений составляет 0,2 мм. Аппараты обычно используют размер вокселя от 0,076 до 0,16 мм для получения изображений в нативную фазу (рис. 10).
Рисунок 10. А. Аксиальный срез изображения, полученного при помощи векселей 0,4 мм. Сравните трабекулярный рисунок и контур подбородочного отверстия с той же областью на аксиальном срезе, выполненном с помощью вокселей 0,16 мм (В).
