Συγκριτική μελέτη της απεικονιστικής τομογραφίας για την τοποθέτηση εμφυτευμάτων. Πειραματική μελέτη επί πτωματικού υλικού

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΟΔΟΝΤΙΑΤΡΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΟΜΕΑΣ ΧΕΙΡΟΥΡΓΙΚΗΣ ΚΑΙ ΠΑΘΟΛΟΓΙΑΣ ΣΤΟΜΑΤΟΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΟΔΟΝΤΟΦΑΤΝΙΑΚΗΣ ΧΕΙΡΟΥΡΓΙΚΗΣ ΧΕΙΡΟΥΡΓΙΚΗΣ ΕΜΦΥΤΕΥΜΑΤΟΛΟΓΙΑΣ ΑΚΤΙΝΟΛΟΓΙΑΣ ΣΤΟΜΑΤΟΣ ΔΙΕΥΘΥΝΤΗΣ: Αν. Καθηγητής Ν. Παρίσης Συγκριτική μελέτη της απεικονιστικής τομογραφίας για την τοποθέτηση εμφυτευμάτων. Πειραματική μελέτη επί πτωματικού υλικού ΧΡΙΣΤΟΥ Δ. ΑΓΓΕΛΟΠΟΥΛΟΥ ΟΔΟΝΤΙΑΤΡΟΥ ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2009

2 2

3 3 Στην μνήμη του πατέρα μου Στην μνήμη του δασκάλου μου Καθηγητή Ι. Ελευθεριάδη

4 4

5 5 Τριμελής Συμβουλευτική Επιτροπή Αναπληρωτής Καθηγητής κ. Ν. Παρίσης (επιβλέπων καθηγητής) Ομότιμος Καθηγήτρια κ. Κ. Παπαδημητρίου Δελαντώνη Επίκ. Καθηγήτρια κ. Ε. Τζελέπη

6 6

7 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 7 Πρόλογος σ. 9 Γενικό μέρος σ.15 Προεμφυτευματική εκτίμηση σ.17 Απεικονιστικές μέθοδοι για την αξιολόγηση εμφυτευματικών θέσεων Α. Περιακρορριζική ακτινογραφία σ.19 Β. Πανοραμική ακτινογραφία σ.22 Γ. Απεικονιστική τομογραφία (Τομογραφική απεικόνιση) σ.24 α. Συμβατική τομογραφία σ.24 β. Υπολογιστική τομογραφία σ.29 γ.υπολογιστική τομογραφία κωνικής δέσμης σ.38 Ειδικό μέρος σ.53 Σκοπός σ.55 Υλικό και μέθοδος σ.56 Αποτελέσματα σ.87 Συζήτηση σ.97 Συμπεράσματα σ.114 Περίληψη σ.115 Summary σ.118 Παράρτημα σ.121 Βιβλιογραφία σ.137

8 8

9 ΠΡΟΛΟΓΟΣ 9 Στις περισσότερες των περιπτώσεων, η επιτυχής έκβαση μιας χειρουργικής πράξης εξαρτάται από την προεγχειρητική αξιολόγηση. Η προεμφυτευματική εκτίμηση δεν αποτελεί εξαίρεση στον παραπάνω κανόνα. Η χρήση της διαγνωστικής απεικόνισης παρέχει σημαντικές πληροφορίες σχετικά με το χειρουργικό υπόστρωμα (γνάθους) και τις γειτονικές ανατομικές δομές που ενδέχεται να αποτελούν εμπόδιο στην τοποθέτηση εμφυτευμάτων. Σχεδόν κάθε απεικονιστική τεχνική πού είναι διαθέσιμη στην ιατρική διάγνωση εφαρμόσθηκε, με άλλοτε άλλη επιτυχία, στην αξιολόγηση νωδών περιοχών γνάθων που πρόκειται να αποκατασταθούν με οδοντικά εμφυτεύματα. Η οδοντιατρική και ιατρική έρευνα έχει αξιολογήσει εκτενώς τόσο τις πιο απλές (ενδοστοματική ακτινογραφία) όσο και τις πιο σύνθετες (υπολογιστική τομογραφία, μαγνητικός συντονισμός) από τις τεχνικές αυτές. Η συνεχής πρόοδος στην διαγνωστική απεικόνιση και η τεχνολογία των ηλεκτρονικών υπολογιστών οδήγησαν στην ανάπτυξη και εισαγωγή μιας νέας γενιάς υπολογιστικών τομογράφων οι οποίοι από την αρχή φάνηκε να αποτελούν ένα ελκυστικό διαγνωστικό εργαλείο για τον οδοντίατρο. Στόχευαν στην διαγνωστική απεικόνιση της ευρύτερης περιοχής της κεφαλής και του τραχήλου, και στη μικρότερη έκθεση του ασθενή στην ακτινοβολία συγκριτικά με τους κλασσικούς τομογράφους που χρησιμοποιούνται στην ιατρική απεικόνιση. Το βασικό σημείο διαφοροποίησης των τομογράφων αυτών ήταν η χρήση δέσμης ακτίνων κωνικού σχήματος, από το οποίο προέκυψε και ο χαρακτηρισμός της μεθόδου σαν «υπολογιστική τομογραφία κωνικής δέσμης». Η νέα απεικονιστική μέθοδος συνοδεύτηκε από κατάλληλη ανάπτυξη λογισμικού με την χρήση του οποίου, ο όγκος των διαθέσιμων τομογραφικών δεδομένων μπόρεσε να

10 10 ανασυντεθεί προς κάθε επιθυμητό επίπεδο από τον χρήστη. Επιπλέον, για πρώτη φορά, το λογισμικό λειτουργίας αλλά και το λογισμικό απεικόνισης αυτών των συστημάτων λειτουργούσε σε περιβάλλον Windows (Microsoft Co) γεγονός που σημαίνει ότι η απεικόνιση των τομογραφικών δεδομένων μπορεί να γίνει σε οποιονδήποτε ηλεκτρονικό υπολογιστή που τα χρησιμοποιεί. Αυτό έδωσε τη δυνατότητα στο χρήστη-κλινικό να παρεμβαίνει στον τρόπο απεικόνισης των δεδομένων έτσι ώστε να ανασυνθέτει τις τομές και τις εικόνες που κρίνει χρήσιμες ανάλογα με τις διαγνωστικές απαιτήσεις. Αυτό καθιστά τα τομογραφικά συστήματα κωνικής δέσμης διαδραστικά συστήματα (interactive) μια ιδιότητα που ποτέ πριν δεν ήταν διαθέσιμη με τα συστήματα της κλασικής αξονικής τομογραφίας, όπου η ανασύνθεση των τομογραφικων εικόνων ήταν εφικτή στον υπολογιστή του τομογράφου και μόνο, ο δε τελικός αποδέκτης των τομογραφικών εικόνων περιορίζονταν είτε σε στατικές εικόνες που ήταν το προϊόν εκτύπωσης, είτε σε διαδραστικές εφαρμογές (Cds) οι οποίες περιλάμβαναν ανασυνθέσεις εικόνων στα βασικά μόνον επίπεδα (αξονικό, μετωπιαίο και οβελιαίο) και έλεγχο της φωτεινότητας και αντίθεσης. Οι διαδραστικές εφαρμογές της υπολογιστικής τομογραφίας κωνικής δέσμης περιλαμβάνουν μεταξύ άλλων αναπαραγωγή τομών σε κάθε επίπεδο (αξονικές, μετωπιαίες, οβελιαίες, πανοραμικές, εγκάρσιες κτλ), αλλαγή του πάχους τομής ανάλογα με τις προτιμήσεις του χρήστη, αλλαγή της φωτεινότητας και αντίθεσης, αναπροσανατολισμό του συνολικού απεικονιστικού όγκου κτλ. Η διατριβή που ακολουθεί αξιολόγησε συγκριτικά την διαγνωστική ικανότητα και ακρίβεια τριών τομογράφων κωνικής δέσμης ακτίνων στον προεγχειρητικό έλεγχο εμφυτευματικών θέσεων: Τον I-CAT (Imaging Sciences International),

11 τον NEWTOM 3G (QR Verona) και 11 τον GALILEOS (Sirona Dental Systems). Το πειραματικό μέρος της διατριβής έγινε εξολοκλήρου στις ΗΠΑ και αποτέλεσε το προϊόν συνεργασίας 2 πανεπιστημίων και 2 ιδιωτικών ιατρείων. Οι τομογράφοι βρίσκονταν σε διαφορετικές γεωγραφικά περιοχές (o I-CAT διατέθηκε από το Oδοντιατρικό Τμήμα του University of Missouri-Kansas City, ο NEWTOM διατέθηκε από το I-dontics Dental Imaging Center, New York, NY και ο GALILEOS από το Implant and Cosmetic Dentistry Center, Evanston IL). Οι αξιολογητές που συμμετείχαν σε αυτήν την μελέτη ήταν διδάσκοντες στο Columbia University, College of Dentistry (5 αξιολογητές) και στο New York University, College of Dentistry (1 αξιολογητής). Το πτωματικό υλικό που χρησιμοποιήθηκε στην εργασία παραχωρήθηκε από το Εργαστήριο Ανατομικής του Ιατρικού Τμήματος του University of Missouri- Kansas City. Οι αξιολογητές χρησιμοποίησαν τα δεδομένα των τομογράφων διαδραστικά: Όλα τα δεδομένα εξήχθησαν από τους τομογράφους και μεταφέρθηκαν σε τρίτο ηλεκτρονικό υπολογιστή όπου και ανασυντέθηκαν οι τομογραφικές εικόνες των περιοχών ενδιαφέροντος από τους ίδιους τους αξιολογητές με την χρήση κατάλληλου λογισμικού. Λόγω της ιδιαιτερότητας της διατριβής αυτής ως προς την εκτέλεση του πειραματικού μέρους, η πρόοδος του έργου υποβαλλόταν βήμα προς βήμα στον επιβλέποντα καθηγητή της εργασίας, αναπληρωτή καθηγητή κ. Ν. Παρίση τον οποίο ευχαριστώ θερμότατα για την καθοδήγηση, τις συμβουλές και την αμέριστη συμπαράσταση του γενικότερα, στην ολοκλήρωση αυτής της μελέτης.

12 12 Θα ήθελα επίσης να ευχαριστήσω τα μέλη της τριμελούς επιτροπής αυτής της διατριβής για την συμμετοχή, την συνδρομή και την κατανόηση που έδειξαν στην ιδιαιτερότητα αυτής της μελέτης. Ευχαριστώ θερμά τα ιδρύματα και τα οδοντιατρικά/διαγνωστικά κέντρα που συμμετείχαν με την διάθεση των τομογράφων τους και του βοηθητικού τους προσωπικού σε αυτή την εργασία. Συγκεκριμένα ευχαριστώ, Το Εργαστήριο Γναθοπροσωπικής Ακτινολογίας της Οδοντιατρικής Σχολής, του Πανεπιστημίου Missouri-Kansas City, Kansas City, MO για την άδεια χρήσης του τομογράφου I-CAT. Το ιδιωτικό ακτινολογικό ιατρείο i-dontics Dental Imaging Center, New York, NY για την άδεια χρήσης του τομογράφου NEWTOM 3G. Το ιδιωτικό οδοντιατρείο του κ. Daniel Marinic, Implant and Cosmetic Dentistry Center, Evanston, IL. Ευχαριστώ επίσης όλους τους αξιολογητές που διέθεσαν πολλές ώρες από τον χρόνο τους για την συμμετοχή στην διατριβή αυτήν και συγκεκριμένα τους: Dr Dana Wolf, Dept Periodontics, Columbia University, Dr Alan Winter, Dept Periodontics, New York University, Dr Alan Pollak, Περιοδοντολόγος, Ιδ. Ιατρείο, Dr Angelo Ostuni, Dept of Oral Surgery, Columbia University, Dr John Vakkas, Dept of Oral Surgery, Columbia University, Dr Han Chang, Dept of Oral Surgery, Columbia University. Τέλος θα ήταν παράλειψη να μην ευχαριστήσω τους Dr Karen Williams, καθηγήτρια Ερευνητικής Μεθοδολογίας και διευθύντρια του Τομέα Κλινικής Έρευνας

13 13 του Πανεπιστημίου Missouri-Kansas City και Dr Bin Cheng, επίκουρο καθηγητή Βιοστατιστικής του Πανεπιστημίου Columbia για την στατιστική ανάλυση των δεδομένων αυτής της διατριβής.

14 14

15 ΓΕΝΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 15

16 16

17 ΠΡΟΕΜΦΥΤΕΥΜΑΤΙΚΗ ΕΚΤΙΜΗΣΗ 17 Με εξαίρεση την κλινική εξέταση, η ακτινολογία αποτελεί την μοναδική μη παρεμβατική διαγνωστική μέθοδο για την ανάλυση νωδών περιοχών γνάθων για εμφυτευματικές αποκαταστάσεις. Οι στόχοι της διαγνωστικής απεικόνισης σε ό,τι αφορά στην προεμφυτευματική εκτίμηση στις γνάθους περιλαμβάνουν: Την αξιολόγηση των φυσιολογικών ανατομικών δομών, τη διερεύνηση πιθανών παθολογικών καταστάσεων στην περιοχή των προτεινόμενων θέσεων, την αξιολόγηση της ποσότητας και ποιότητας του διαθέσιμου οστού και τέλος, την γωνίωση της φατνιακής ακρολοφίας στην υπό εξέταση περιοχή, η οποία και θα καθορίσει την κατεύθυνση εισόδου του εμφυτεύματος. Οι ανατομικές δομές που βρίσκονται κοντά στις πιθανές θέσεις των εμφυτευμάτων περιλαμβάνουν το γναθιαίο πόρο και το γενειακό τρήμα στην κάτω γνάθο, την ρινική κοιλότητα, το ιγμόρειο άντρο, τον ρινο-υπερώιο πόρο και το τομικό τρήμα στην άνω γνάθο και τέλος, τα υπάρχοντα δόντια στην περιοχή. Η ύπαρξη παθολογικών αλλοιώσεων στην περιοχή μπορεί να αποκλείσει ή να καθυστερήσει τη χρησιμοποίηση κάποιων από τις πιθανές θέσεις εμφυτευμάτων στο σχέδιο θεραπείας. Ρίζες, ακρορρίζια ή άλλες παθολογικές καταστάσεις, θα πρέπει να αντιμετωπιστούν είτε πριν, είτε κατά την διάρκεια της χειρουργικής διαδικασίας. Η απόφαση για την τοποθέτηση εμφυτευμάτων, θα πρέπει να βασίζεται στη γνώση ότι το οστό στην θέση της νωδής ακρολοφίας που θα υποδεχτεί το εμφύτευμα, είναι δομικά ακέραιο για να υποστηρίξει την διαδικασία ενσωμάτωσης. Η πιθανότητα επιτυχίας του εμφυτεύματος αυξάνεται ανάλογα με την οστική μάζα που διατίθεται για οστεοενσωμάτωση και από την κατανομή των μασητικών φορτίων. Το συμπαγές οστό της κάτω γνάθου θεωρείται πιο κατάλληλο για την τοποθέτηση εμφυτευμάτων, ενώ

18 18 αυξημένο πάχος συμπαγούς οστού αυξάνει την πιθανότητα επιτυχούς τοποθέτησης και οστεοενσωμάτωσης (White and Pharoah 2000). Επιπλέον, η γνώση των διαστάσεων των οστικών δομών στην υπό εξέταση περιοχή, είναι απολύτως αναγκαία ώστε να επιλεγεί το κατάλληλο μέγεθος εμφυτεύματος (Reiskin 1998). Η αξιολόγηση της γωνίωσης (κλίσης) της νωδής φατνιακής ακρολοφίας, που αντικατοπτρίζει την κλίση των ριζών των δοντιών σε σχέση με το συγκλεισιακό επίπεδο, προσφέρει τις απαραίτητες πληροφορίες για την επιλογή της κατάλληλης κατεύθυνσης εισόδου του εμφυτεύματος. Η μορφολογία του φατνιακού οστού, σπάνια παραμένει αναλλοίωτη μετά την απώλεια δοντιών (Misch 1999). Η απορρόφηση των φατνιακών ακρολοφιών, συχνά δημιουργεί εσοχές που θα πρέπει να ληφθούν υπόψη τόσο στο σχέδιο θεραπείας όσο και κατά την διάρκεια της επέμβασης.

19 ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΓΙΑ ΤΗΝ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΕΜΦΥΤΕΥΜΑΤΙΚΩΝ ΘΕΣΕΩΝ 19 Α. ΠΕΡΙΑΚΡΟΡΡΙΖΙΚΗ ΑΚΤΙΝΟΓΡΑΦΙΑ Η περιακρορριζική ακτινογραφία αποτελεί μια επίπεδη, υψηλής ανάλυσης, απεικόνιση που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αξιολόγηση των δοντιών και των υπολειμματικών φατνιακών ακρολοφιών, σε μια μικρή σχετικά περιοχή των γνάθων (Goaz and White 1994). Δύο τεχνικές ενδοστοματικής προβολής μπορεί να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή περιακρορριζικών ακτινογραφημάτων: Η παράλληλη τεχνική και η τεχνική της διχοτόμου (Ιακωβίδης 1986). Παρά το ότι ο σκοπός και των δύο τεχνικών είναι να περιορίσουν στο ελάχιστο την παραμόρφωση των δομών που απεικονίζονται στο ακτινογράφημα, η παράλληλη τεχνική προτιμάται γενικότερα γιατί με την χρήση της λαμβάνονται λιγότερο παραμορφωμένες ακτινογραφικές εικόνες (Bear 1969, Manson- Hing 1969). Η βασική αρχή της παράλληλης τεχνικής είναι ότι το ακτινογραφικό πλακίδιο τοποθετείται παράλληλα προς τον επιμήκη άξονα των δοντιών στην περιοχή ενδιαφέροντος και ότι η κεντρική ακτίνα είναι κάθετη ως προς το ακτινογραφικό πλακίδιο και συνεπώς κάθετη προς τον επιμήκη άξονα των δοντιών. Αυτός ο προσανατολισμός ελαχιστοποιεί την γεωμετρική παραμόρφωση, και επιτυγχάνεται με την χρήση κατάλληλων συγκρατητικών συσκευών. Επιπροσθέτως, αυξάνοντας, την απόσταση της πηγής των ακτίνων από την προς απεικόνιση περιοχή με την χρήση μακρού κώνου (απόσταση εστιακής κηλίδας - αντικειμένου ίση με 40 εκατοστά) μειώνεται ακόμη περισσότερο η γεωμετρική παραμόρφωση και βελτιώνεται η ευκρίνεια της ακτινογραφικής εικόνας (Wuehrmann 1957, White and Pharoah 2004).

20 20 Η τεχνική της διχοτόμου βασίζεται στην αρχή του Cieszynski που αποδέχεται ότι δύο τρίγωνα που έχουν μια κοινή πλευρά και δύο γωνίες ίσες, είναι ίσα. Στην οδοντιατρική ακτινογραφία με την εν λόγω μέθοδο, η κεντρική ακτίνα κατευθύνεται κάθετα στο νοητό επίπεδο που διχοτομεί την γωνία που σχηματίζεται από τους επιμήκεις άξονες των δοντιών/φατνιακής ακρολοφίας και του ακτινογραφικού πλακιδίου. Τα δύο ορθογώνια τρίγωνα που σχηματίζονται με αυτή την διάταξη έχουν μια κοινή πλευρά και δυο γωνίες ίσες. Ως εκ τούτου, τα τρίγωνα είναι ίσα και θα έχουν και τις υποτείνουσες πλευρές (επιμήκης άξονας δοντιών/ακρολοφίας κι επιμήκης άξονας πλακιδίου) ίσες. Συνεπώς, αν η παραπάνω αρχή ικανοποιείται, το μήκος των δοντιών στην ακτινογραφική εικόνα θα έχει το ίδιο μήκος με τα δόντια που ακτινοβολήθηκαν (White and Pharoah 2004). Η ποιότητα της εικόνας στο συμβατικό περιακρορριζικό ακτινογράφημα επηρεάζεται από την πυκνότητα, την αντίθεση, την ευκρίνεια, την παραμόρφωση και την ομίχλωση της ακτινογραφίας (Κονδυλίδου 2000). Τα φυσικά χαρακτηριστικά της λυχνίας του ακτινογραφικού μηχανήματος, οι παράμετροι έκθεσης (τάση, ένταση και χρόνος έκθεσης), η ακτινογραφική τεχνική, τα φυσικά χαρακτηριστικά του ακτινογραφικού πλακιδίου (ευαισθησία, χαρακτηριστική καμπύλη), οι παράμετροι εμφάνισης της ακτινογραφίας και οι συνθήκες αποθήκευσης των ακτινογραφικών πλακιδίων, είναι μερικές από τις συνιστώσες που προσδιορίζουν την τελική ποιότητα της ακτινογραφικής εικόνας καθώς επιδρούν στους παράγοντες που αναφέρονται παραπάνω (Wuerhrmann 1952, Wuerhrmann 1974, Thunthy και Manson-Hing 1978, Gould και Gratt 1984, Ιακωβίδης 1986, Παρίσης 1988, Ιακωβίδης και Παρίσης 1989, Παρίσης και συν., 1990, Παρίσης και συν., 1995, Παρίσης και συν., 1996).

21 21 Η περιακρορριζική ακτινογραφία είναι μια απεικονιστική μέθοδος υψηλής διαγνωστικής αξίας σε ό,τι αφορά την απεικόνιση και αναγνώριση ανατομικών δομών που βρίσκονται κοντά στην πιθανή εμφυτευματική θέση. Ακόμη είναι πολύ χρήσιμη στην αναγνώριση παθολογικών καταστάσεων με σχετικά μικρό μέγεθος, ενώ μπορεί να βοηθήσει στην κατά προσέγγιση εκτίμηση του ύψους του οστού. Τέλος, δίνει μια πρώτη εικόνα σχετικά με την ποιότητα του οστού της περιοχής ενδιαφέροντος που βασίζεται στην οστική πυκνότητα και τη μορφολογία του σπογγώδους οστού. (Miles and Van Dis 1993, Goaz and White 1994). Οι Reiskin (1998) and Misch (1999) υποστηρίζουν ότι το περιακρορριζικό ακτινογράφημα δεν θα πρέπει να χρησιμοποιείται για μετρήσεις οστικής πυκνότητας και συνιστούν την χρήση άλλων μεθόδων εάν υπάρχει προβληματισμός για την ποιότητα του οστού. Επιπροσθέτως, ο Misch (1999) θεωρεί την συνδρομή της περιακρορριζικής ακτινογραφίας στην εκτίμηση του ύψους της φατνιακής ακρολοφίας, περιορισμένη εξαιτίας της παραμόρφωσης. Η ζώνη απεικόνισης της περιακρορριζικής ακτινογραφίας είναι μικρή και η αναπαραγωγικότητα της περιορισμένη. Επί πλέον, η απεικονιστική αυτή μέθοδος δεν παρέχει πληροφορίες ως προς το εύρος της φατνιακής ακρολοφίας. Η περιακρορριζική ακτινογραφία χρησιμοποιείται συχνά για την εξέταση μονήρων νωδοτήτων όπου το πάχος του φατνιακού οστού θεωρείται επαρκές. Η χρήση περιακρορριζικών ακτινογραφημάτων για την εξέταση νωδών ασθενών είναι περιορισμένη.

22 Β. ΠΑΝΟΡΑΜΙΚΗ ΑΚΤΙΝΟΓΡΑΦΙΑ 22 Η πανοραμική ακτινογραφία είναι η ακτινολογική τεχνική που παράγει μια μονήρη τομογραφική εικόνα του προσώπου, των γνάθων και των υποστηρικτικών τους δομών. Η βασική αρχή της παραγωγής της πανοραμικής εικόνας περιλαμβάνει την ταυτόχρονη περιστροφή της πηγής και της αποδέκτριας επιφάνειας των ακτίνων (ακτινογραφική πλάκα) προς αντίθετη κατεύθυνση της μιας από την άλλη (White and Pharoah 2004). Εξαιτίας της παραπάνω αρχής, τα πανοραμικά ακτινογραφήματα παρουσιάζουν διαφορετική μεγέθυνση στο οριζόντιο και κατακόρυφο επίπεδο. Η μεγέθυνση στο οριζόντιο και κατακόρυφο επίπεδο εξισορροπείται για μια στενή και καμπύλη περιοχή δομών που βρίσκονται στην γναθοπροσωπική περιοχή που είναι γνωστή ως «εστιακό επίπεδο» της πανοραμικής ακτινογραφίας (Langland και συν., 1989). Το εστιακό επίπεδο είναι μια τρισδιάστατη καμπύλη ζώνη μέσα στην οποία οι ανατομικές δομές εμφανίζουν ομοιογενή μεγέθυνση και μέγιστη ευκρίνεια στο ακτινογράφημα. Αυτό επιτυγχάνεται με την ακριβή τοποθέτηση του ασθενή στο πανοραμικό ακτινογραφικό μηχάνημα.. Το σχήμα και το εύρος αυτής της ζώνης (εστιακό επίπεδο) διαφέρει από μηχάνημα σε μηχάνημα. Δομές που βρίσκονται εκτός εστιακού επιπέδου υφίστανται παραμόρφωση και μεγέθυνση, το μέγεθος των οποίας εξαρτάται από την απόσταση των δομών από αυτό. Η πανοραμική ακτινογραφία είναι μια χρήσιμη μέθοδος για την αξιολόγηση του φατνιακού οστού, των δοντιών, της θέσης σημαντικών ανατομικών δομών (γναθιαίος πόρος, ιγμόρειο άντρο, ρινική κοιλότητα κ.τ.λ.) και για την αναγνώριση πιθανών οστικών παθολογικών καταστάσεων. Παρέχει μια πλήρη εικόνα της γναθοπροσωπικής περιοχής και τη δυνατότητα σύγκρισης της δεξιάς με την αριστερή πλευρά. Το πανοραμικό ακτινογράφημα είναι χρήσιμο για μια αρχική εκτίμηση του ύψους της

23 23 φατνιακής ακρολοφίας, της οστικής πυκνότητας καθώς και των ορίων σημαντικών δομών όπως ο γναθιαίος πόρος, ιγμόρεια άντρα και ρινική κοιλότητα (White and Pharoah 2004). Το πανοραμικό ακτινογράφημα εξαιτίας του ότι αποτελεί δυσδιάστατη εικόνα τρισδιάστατων δομών, δεν μπορεί να καταδείξει την παρειο-υπερώια ή παρειογλωσσική διάσταση των γναθοπροσωπικών δομών, κι επομένως, είναι ανεπαρκές για την εκτίμηση του πάχους του φατνιακού οστού. Επί πλέον, είναι μια επίπεδη και πλατιά εικόνα καμπυλωτών δομών γεγονός που παραμορφώνει τις δομές αυτές καθώς και την σχέση τους στο χώρο. Η πανοραμική ακτινογραφία προσδίδει μεγέθυνση στο ακτινογράφημα που κυμαίνεται μεταξύ 10%-30% (White and Pharoah 2004) ή και ακόμη περισσότερο όταν γίνονται σφάλματα κατά την τοποθέτηση του ασθενή στον κεφαλοστάτη του μηχανήματος. Ο Misch (1999) υποστήριξε ότι η πανοραμική ακτινογραφία μπορεί να παραπλανήσει τον κλινικό οδοντίατρο στην εκτίμηση του ύψους της φατνιακής ακρολοφίας εξαιτίας της μεγέθυνσης, και ότι η εκτίμηση της σχέσης των ανατομικών δομών, που γειτνιάζουν με την υπό εξέταση περιοχή, δεν είναι ακριβής. Η πανοραμική ακτινογραφία είναι μια εύκολη και ταχεία απεικονιστική μέθοδος, γεγονός που οδήγησε στην προτίμησή της από τους οδοντιάτρους. Επιπρόσθετα βρέθηκαν τρόποι να ξεπεραστούν ορισμένοι από τους περιορισμούς της, όπως για παράδειγμα η χρήση ακτινολογικών οδηγών με μεταλλικούς δείκτες γνωστών διαστάσεων που βοηθούν τους κλινικούς να προσδιορίσουν την μεγέθυνση στις υπό εξέταση θέσεις. Παρά την δημοτικότητα της, η πανοραμική ακτινογραφία είναι ανεπαρκής ως μοναδικό μέσο προεμφυτευματικής εκτίμησης κυρίως εξαιτίας της υψηλής

24 24 συχνότητας εσφαλμένων τοποθετήσεων της κεφαλής του ασθενούς. Συνιστάται η χρήση της να γίνεται σε συνδυασμό με άλλες απεικονιστικές μεθόδους όπως συμβατική ή υπολογιστική τομογραφία, για μια ακριβέστερη αξιολόγηση των περιοχών ενδιαφέροντος (Miles and Van Dis 1993, Reiskin 1998, Misch 1999, White and Pharoah 2004). ` Γ. ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΤΙΚΗ ΤΟΜΟΓΡΑΦΙΑ (ΤΟΜΟΓΡΑΦΙΚΗ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗ) Η απεικονιστική τομογραφία ή τομογραφική απεικόνιση συμπεριλαμβάνει τις διαγνωστικές μεθόδους οι οποίες έχουν ως στόχο την λήψη κι επίδειξη τομών των υπό εξέταση δομών (τομογραφημάτων), σε αντίθεση με τα συμβατικά ακτινογραφήματα τα οποία δεν είναι παρά επίπεδες εικόνες προβολής χωρίς αντίληψη βάθους. Η απόκτηση των τομογραφικών εικόνων μπορεί να επιτευχθεί είτε με συμβατικές μεθόδους, είτε ψηφιακά. i Συμβατική τομογραφία Η τομογραφία είναι μια εξειδικευμένη απεικονιστική μέθοδος η οποία χρησιμοποιεί τη συνδυασμένη κίνηση/περιστροφή της ακτινογραφικής λυχνίας και του αποδέκτη των ακτίνων για την παραγωγή της ακτινογραφικής εικόνας (ακτινογραφική πλάκα/κασέτα). Η κίνηση αυτή δίνει την δυνατότητα παραγωγής τομών στις ανατομικές περιοχές ενδιαφέροντος εφόσον οι υπό εξέταση δομές τοποθετούνται σε ένα εκ των προτέρων προσδιορισμένο πεδίο, το «τομογραφικό πεδίο» (Coin 1974). Αυτό επιτυγχάνεται προκαλώντας, σκόπιμα, ασάφεια σε όλες τις άλλες δομές/αντικείμενα που βρίσκονται εκτός του τομογραφικού πεδίου (Curry, Dowdey amd Murry 1990).

25 25 Στο τομογραφικό μηχάνημα, η ακτινογραφική λυχνία είναι μηχανικά συνδεδεμένη στην ακτινογραφική πλάκα με έναν βραχίονα και κατά την διάρκεια της τομογραφικής λήψης, τα δύο μέρη κινούνται ταυτόχρονα, προς την αντίθετη κατεύθυνση. Αυτή η κίνηση έχει ως κέντρο περιστροφής ένα νοητό, σταθερό σημείο, γνωστό ως τομογραφικό κέντρο το οποίο σχετίζεται απολύτως με το τομογραφικό πεδίο. Μόνο οι δομές που βρίσκονται μέσα στο τομογραφικό πεδίο προβάλλονται σε μια σταθερή θέση πάνω στην ακτινογραφική πλάκα και απεικονίζονται με ευκρίνεια. Συνεπώς, το τομογραφικό πεδίο είναι αυτό που προσδιορίζει τις τομές που ενδιαφέρουν τον χρήστη (Bushong 1993). Ο αντικειμενικός σκοπός της τομογραφίας είναι να θέσει εκτός εστίασης τις περιοχές και δομές εκτός του τομογραφικού πεδίου, παραμορφώνοντας ή προκαλώντας την μέγιστη δυνατή ασάφεια στην εικόνα των δομών αυτών. Ομοιόμορφη ασάφεια επιτυγχάνεται όταν τα αντικείμενα εκτός του τομογραφικού πεδίου προσανατολίζονται κάθετα προς την κίνηση της ακτινογραφικής λυχνίας. Η ποιότητα της τομογραφικής εικόνας προσδιορίζεται από τον τύπο της κίνησης της ακτινογραφικής λυχνίας, το πάχος τομής και το βαθμό μεγέθυνσης (Misch 1999). Το πάχος της τομής εξαρτάται από το εύρος κίνησης της λυχνίας ή της «τομογραφικής γωνίας». Όσο πιο ευρεία είναι η τομογραφική γωνία τόσο πιο λεπτή είναι η τομή. Η επιλογή της κατάλληλης τομογραφικής γωνίας και του πάχους τομών βασίζεται στα χαρακτηριστικά των ιστών προς απεικόνιση αλλά και στις συγκεκριμένες διαγνωστικές ανάγκες. Στην τομογραφική λήψη ευρείας γωνίας, η ακτινογραφική λυχνία κινείται με πλάτος διαδρομής της τάξης 50 ο -70 ο. Μ αυτόν τον τρόπο επιτυγχάνονται τομές της τάξης του 1 mm-2 mm. Η τομογραφία ευρείας γωνίας είναι ιδιαίτερα χρήσιμη για την απεικόνιση ιστών υψηλής αντίθεσης (Curry, Dowdey

26 26 and Murry 1990). Στην τομογραφική λήψη μικρής γωνίας, η ακτινογραφική λυχνία κινείται με πολύ μικρό εύρος διαδρομής (10 ο περίπου). Έτσι, επιτυγχάνονται τομές μεγάλου πάχους. Η μέθοδος αυτή θεωρείται κατάλληλη για την απεικόνιση ιστών χαμηλής αντίθεσης (Curry, Dowdey amd Murry 1990). Υπάρχουν τουλάχιστον πέντε διαφορετικοί τύποι διαδρομής της ακτινογραφικής λυχνίας στην τομογραφία: η γραμμική διαδρομή (απλή διαδρομή), η κυκλική διαδρομή, η ελλειψοειδής διαδρομή, η υποκυκλοειδής διαδρομή και η σπειροειδής διαδρομή (σύνθετες διαδρομές). Η γραμμική τομογραφία είναι η απλούστερη τομογραφική τεχνική στην οποία η ακτινογραφική λυχνία μετακινείται σε μια προδιαγεγραμμένη ευθεία γραμμή (οριζόντια ή κατακόρυφη). Η γραμμική τομογραφική εικόνα παρουσιάζει επιμήκη παράσιτα (artifacts). Αυτά δημιουργούνται όταν ο επιμήκης άξονας δομών έξω από το τομογραφικό πεδίο είναι παράλληλος με τη διαδρομή της ακτινογραφικής λυχνίας. Οι σύνθετες τομογραφικές διαδρομές χαρακτηρίζονται από την κίνηση της ακτινογραφικής λυχνίας σε περισσότερα από ένα επίπεδα. Το αποτέλεσμα της σύνθετης αυτής κίνησης είναι μια πιο ομοιόμορφη ασάφεια στην τομογραφική εικόνα (Curry, Dowdey and Murry 1990, Bushong 1993, White and Pharoah 2004). Η χρησιμότητα της συμβατικής τομογραφίας στην εμφυτευματολογία έγκειται στην αποκάλυψη της τρίτης διάστασης του φατνιακού οστού. Εφόσον το τομογράφημα αποτελεί τομή των υπό εξέταση ιστών στην περιοχή ενδιαφέροντος, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό και του πάχους των οστικών δομών εκτός του ύψους τους. Η κλινική εξέταση και η ψηλάφηση για την εκτίμηση της παρειογλωσσικής διάστασης των οστικών δομών είναι αποδεδειγμένα ανεπαρκής λόγω του στρώματος μαλθακών ιστών που τις υπερκαλύπτει και που ποικίλει ευρέως

27 27 (Beeman 1989). Η ακρίβεια των διαστάσεων και μετρήσεων που παρέχει το τομογράφημα είναι στενά συνδεδεμένη με την τομογραφική γωνία τόσο στο οριζόντιο όσο και στο κατακόρυφο επίπεδο. Η υπό εξέταση δομές θα πρέπει να τοποθετούνται κάθετα προς την πηγή των ακτίνων έτσι ώστε να παράγονται τομογραφικές εικόνες χωρίς παραμόρφωση (Curry, Dowdey amd Murry 1990). Το κύριο πλεονέκτημα της συμβατικής τομογραφίας σε σχέση με τις απεικονιστικές μεθόδους που συζητήθηκαν προηγουμένως, είναι η δυνατότητα απεικόνισης της τρίτης διάστασης, δηλαδή του πάχους της φατνιακής ακρολοφίας στην εξεταζόμενη εμφυτευματική θέση. Επί πλέον, η συμβατική τομογραφία είναι μια τεχνική χαμηλού κόστους και χαμηλής δόσης ακτινοβολίας. Η παρουσία ακτινοδιαυγάσεων που προέρχονται από γειτονικούς ιστούς υψηλής πυκνότητας αποτελεί το πιο σοβαρό μειονέκτημα της τεχνικής γιατί μπορεί να εμπλέκονται με τις εξεταζόμενες περιοχές μειώνοντας την διαγνωστική ικανότητα του τομογραφήματος. Η μεγέθυνση είναι ένα ακόμη μειονέκτημα της συμβατικής τομογραφίας. Μπορεί να κυμαίνεται από 10%-30% μεταξύ των διαφόρων τομογραφικών μηχανημάτων. Ωστόσο, η μεγέθυνση είναι η ίδια για όλες τις δομές που βρίσκονται μέσα στο τομογραφικό πεδίο (Grondahl, Ekestubbe and Grondahl 1996). Οι Silverstein, Melkonian, Kurtzman κ.ά. (1994) αναφέρθηκαν στην χρησιμότητα της συμβατικής τομογραφίας σε συνδυασμό με την πανοραμική ακτινογραφία στην προεμφυτευματική εκτίμηση. Τα πλεονεκτήματα της τομογραφίας που παρέθεσαν περιλαμβάνουν την επίδειξη της παρειο-γλωσσικής διάστασης του οστού, τον προσδιορισμό του εδάφους του ιγμορείου και την αναγνώριση του γναθιαίου πόρου. Οι συγγραφείς συνιστούν την εφαρμογή συγκεκριμένων απεικονιστικών πρωτοκόλλων ώστε οι διαγνωστικές πληροφορίες που αντλούνται από

28 28 την τομογραφική εξέταση να είναι ακριβείς. Τέλος, συμπεραίνουν ότι η διαγνωστική συνδρομή της πανοραμικής ακτινογραφίας, δεν επαρκεί για την ακριβή και τοποθέτηση εμφυτευμάτων αλλά κρίνονται απαραίτητες οι επιπλέον πληροφορίες που παρέχονται με την τομογραφική εξέταση. Η εφαρμογή συγκεκριμένου πρωτόκολλου για την αξιολόγηση πιθανών εμφυτευματικών θέσεων με γραμμική τομογραφία, συνιστάται και από τους Ismail, Azarbel και Kapa (1995). Το πρωτόκολλό τους περιλαμβάνει την κατασκευή ενός ακρυλικού οδηγού με μεταλλικούς δείκτες στις προτεινόμενες για εμφυτευματικές αποκαταστάσεις περιοχές. Οι συγκεκριμένες τομογραφικές γωνίες που εφαρμόζονται σε κάθε θέση, εκτιμώνται κάθετα στο «εγγύς-άπω» επίπεδο της φατνιακής ακρολοφίας. Οι συγγραφείς υποστηρίζουν ότι η συμβατική γραμμική τομογραφία είναι μια χρήσιμη διαγνωστική μέθοδος πριν και μετά την χειρουργική τοποθέτηση εμφυτευμάτων κι ότι λαμβάνοντας υπόψη τη διαγνωστική αξία, την χαμηλή ακτινοβόληση, το χαμηλό κόστος και τη διαθεσιμότητα του εξοπλισμού θα πρέπει να θεωρείται ως η απεικονιστική μέθοδος επιλογής για τις περισσότερες περιπτώσεις. Οι Petrikowski, Pharoah and Schmitt (1989) περιέγραψαν μια ακτινογραφική διαγνωστική προσέγγιση για την εξέταση του διαθέσιμου οστού πριν την τοποθέτηση εμφυτευμάτων. Η τεχνική τους βασιζόταν στην υποκυκλοειδική τομογραφία που συνδυαζόταν με έναν ακτινογραφικό οδηγό (νάρθηκα) που περιείχε μικρές μεταλλικές σφαίρες ως δείκτες των υπό εξέταση θέσεων. Επί πλέον, μικρά πλαστικά ραβδία ήταν προσκολλημένα στον οδηγό, σε θέση εφαπτόμενη της νωδής ακρολοφίας στην περιοχή ενδιαφέροντος. Η διάταξη αυτή εξασφάλιζε ότι η τομογραφική εικόνα που θα παραγόταν θα αναπαρίστανε μια πραγματική εγκάρσια τομή στην περιοχή ενδιαφέροντος. Δώδεκα προτεινόμενες εμφυτευματικές θέσεις αναγνωρίστηκαν και

29 29 σημειώθηκαν σε οστούν κάτω γνάθου, με την βοήθεια του ακτινογραφικού οδηγού που περιγράφτηκε παραπάνω και ελήφθησαν δώδεκα τομογραφήματα στις αντίστοιχες περιοχές. Το ύψος και το πάχος του φατνιακού οστού συγκρίθηκε με τις πραγματικές διαστάσεις της κάτω γνάθου της αντίστοιχης περιοχής. Παρά το γεγονός ότι η στατιστική ανάλυση έδειξε στατιστικά σημαντικές διαφορές μεταξύ των τομογραφικών και των πραγματικών διαστάσεων της γνάθου, η διαφορά ως προς το ύψος του οστού κυμαινόταν μεταξύ 0,25-0,73 mm και η διαφορά ως προς το πάχος του μεταξύ 0,20-0,50 mm. Σύμφωνα με τους συγγραφείς, οι τιμές αυτές βρίσκονται μέσα στα όρια ασφαλείας του 1 mm σχετικά με την πιθανή διαφορά ανάμεσα σε πραγματικές διαστάσεις και τομογραφικές μετρήσεις. ii Υπολογιστική τομογραφία Η υπολογιστική τομογραφία (ή αξονική τομογραφία, όπως είναι ευρέως γνωστή) είναι μια ψηφιακή απεικονιστική μέθοδος η οποία επιτρέπει τη δημιουργία τομών ποικίλου πάχους των υπό εξέταση δομών με την χρήση μιας στενά περιορισμένης περιστρεφόμενης δέσμης ακτίνων και σειράς πολύπλοκων μαθηματικών αλγορίθμων. Η έλλειψη ευκρίνειας και επικάλυψη των περιοχών ενδιαφέροντος από τις γειτονικές δομές υψηλής πυκνότητας, πού αποτελούν σημαντικά προβλήματα της συμβατικής τομογραφίας, δεν συναντώνται στις τομογραφικές εικόνες που λαμβάνονται με την υπολογιστική τομογραφία.. Παρά τις διαφορές στη λειτουργική διάταξη των διαφόρων συστημάτων αξονικής τομογραφίας, όλοι οι αξονικοί τομογράφοι απαρτίζονται από τα ίδια βασικά μέρη που είναι τα παρακάτω, το σύστημα σάρωσης (απόκτησης δεδομένων)

30 το σύστημα υπολογισμού (χειρισμού δεδομένων) 30 το σύστημα καταγραφής κι επίδειξης (Ελευθεριάδης και Ιακωβίδης 1996). Tο σύστημα σάρωσης, περιλαμβάνει την ακτινογραφική λυχνία, τη διάταξη των ανιχνευτών της ακτινοβολίας και το εξεταστικό τραπέζι. Η ακτινογραφική λυχνία περιστρέφεται στο εσωτερικό ενός δακτυλίου και εκπέμπει μια στενά περιορισμένη δέσμη ακτίνων σε σχήμα βεντάλιας. Στους σύγχρονους αξονικούς τομογράφους, η ακτινογραφική λυχνία περιστρέφεται ελικοειδώς ή σπειροειδώς, γύρω από τον ασθενή μέχρι να σαρωθεί ολόκληρη η περιοχή ενδιαφέροντος (απεικονιστικός όγκος) (Bushberg 2002). Οι ακτίνες που εξέρχονται από το σώμα του ασθενή, συλλέγονται από μια σειρά ανιχνευτών ακτινοβολίας οι οποίοι μπορεί να είναι είτε ανιχνευτές φθορισμού είτε ανιχνευτές τύπου θαλάμων ιονισμού. Το εύρος της δέσμης των εξερχομένων από το σώμα ακτίνων καθορίζει το πάχος της απεικονιζόμενης τομής στην τελική εικόνα. Οι πληροφορίες που συλλέγονται από την διάταξη ανιχνευτών αντιπροσωπεύουν μια σύνθεση των χαρακτηριστικών εξασθένησης των ακτίνων από τις διάφορες δομές του σώματος που βρίσκονται στον δρόμο των ακτίνων. Τα δεδομένα από πολυάριθμες προβολές μετατρέπονται αρχικά σε ένα ηλεκτρικό σήμα η ένταση του οποίου είναι ανάλογη με την ενέργεια των ακτίνων που συλλέχτηκαν από τους ανιχνευτές, και στη συνέχεια μεταφέρονται στο σύστημα υπολογισμού το αξονικού τομογράφου, όπου μετά από κατάλληλη επεξεργασία θα μετατραπούν σε εικόνες ( Parks 2000). Η διαδικασία απεικόνισης με την υπολογιστική τομογραφία περιλαμβάνει πρώτα, τον σχηματισμό μιας μήτρας (matrix) η οποία δεν είναι παρά ένα ορθογώνιο ή τετράγωνο πλέγμα που απαρτίζεται από ένα μεγάλο αριθμό ογκοστοιχείων (voxels) που είναι τοποθετημένα σε συγκεκριμένες γραμμές και στήλες. Ο όρος «μέγεθος

31 31 μήτρας» αναφέρεται στον αριθμό ογκοστοιχείων ανά στήλη και ανά σειρά (π.χ. μέγεθος μήτρας 512 Χ 512, αναφέρεται σε ένα πλέγμα όπου είναι παρόντα 512 ογκοστοιχεία σε κάθε στήλη και 512 ογκοστοιχεία σε κάθε σειρά. Η αξονική εικόνα είναι μια επίπεδη (δυσδιάστατη) απεικόνιση της τρισδιάστατης μήτρας που συζητήθηκε παραπάνω, στην οθόνη του υπολογιστή. Αντιπροσωπεύει δε, μια εγκάρσια τομή ή φέτα στην περιοχή ενδιαφέροντος. Σ αυτήν την εικόνα, τα ογκοστοιχεία της τομής αναπαρίστανται με δυσδιάστατα μικρά τετράγωνα (κυψέλες) που ονομάζονται εικονοστοιχεία (pixels). Ενώ οι διαστάσεις των εικονοστοιχείων είναι σταθερές κι εξαρτώνται από τα υπολογιστικά συστήματα του τομογράφου, αυτό που μπορεί να αλλάξει, είναι το πάχος τομής (δηλαδή το βάθος των ογκοστοιχείων) που προεπιλέγεται ανάλογα με τις διαγνωστικές ανάγκες της εξέτασης. Δηλαδή, το κάθε voxel είναι σαν ένα μικρό παραλληλεπίπεδο κουτί, του οποίου η εγκάρσια επιφάνεια τομής αντιστοιχεί με αυτή ενός pixel και το πάχος του αντιστοιχεί με το πάχος τομής που έχει καθοριστεί για την εξέταση (Ελευθεριάδης και Ιακωβίδης 1996). Όπως αναφέρθηκε, η πληροφορία που συλλέγεται από κάθε ογκοστοιχείο του απεικονιστικού όγκου αφορά την εξασθένιση των ακτίνων στο συγκεκριμένο ογκοστοιχείο η οποία εξαρτάται από την πυκνότητα των ιστού στον οποίο το ογκοστοιχείο αυτό ανήκει και αντιπροσωπεύεται από έναν αριθμό, τον CT αριθμό. Οι CT αριθμοί γενικά κυμαίνονται από μέχρι και καθένας από αυτούς αντιστοιχεί σε κάποια απόχρωση του γκρι (από το μαύρο ως το λευκό +1000). Η δημιουργία εικόνων από τα πολυάριθμα δεδομένα που συλλέγονται κατά την διάρκεια μιας τομογραφικής εξέτασης είναι μια πολύπλοκη διαδικασία που επιτελείται στον υπολογιστή του τομογράφου με την εφαρμογή διαφορετικών αλγορίθμων (Parks 2000).

32 32 Η διακριτική ικανότητα ή ανάλυση των εικόνων υπολογιστικής τομογραφίας προσδιορίζεται από δύο συνιστώσες: Την ανάλυση στο χώρο (spatial resolution) και την ανάλυση αντίθεσης (contrast resolution). Ανάλυση στο χώρο, είναι η ικανότητα μιας απεικονιστικής συσκευής να διακρίνει αντικείμενα που βρίσκονται το ένα πολύ κοντά στο άλλο. Στην συμβατική ακτινογραφία, η ανάλυση στο χώρο μετράται με «τα ζεύγη γραμμών ανά χιλιοστό (lp/mm)». Το περιακρορριζικό ακτινογράφημα παρουσιάζει μια διακριτική ικανότητα που πλησιάζει τα 20 ζεύγη γραμμών/mm ενώ η διακριτική ικανότητα των περισσότερων αξονικών τομογράφων βρίσκεται στην περιοχή των 15 ζευγών γραμμών/cm (Curry, Dowdey and Murry 1990). Ανάλυση αντίθεσης, είναι η ικανότητα μιας απεικονιστικής συσκευής να διακρίνει αντικείμενα που έχουν πολύ μικρές διαφορές πυκνότητας. Λαμβάνοντας υπόψη το εύρος των 2000 διαθέσιμων CT αριθμών (-1000 έως +1000) κι επομένως αποχρώσεων του γκρι, που κάθε εικονοστοιχείο (pixel) μπορεί να λάβει, η υπολογιστική τομογραφία παρουσιάζει μια ιδιαίτερα υψηλή διακριτική ικανότητα αντίθεσης. Το γεγονός αυτό παρέχει την δυνατότητα διάκρισης μεταξύ ιστών που διαφέρουν λιγότερο από 1% σε πυκνότητα (White and Pharoah 2008). Επί πλέον, οι τιμές πυκνότητας που δίδονται από την υπολογιστική τομογραφία είναι απόλυτες κι ακριβείς γιαυτό και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αναγνώριση και τον χαρακτηρισμό ιστών (Brooks 1980). Η υψηλή αυτή ανάλυση αντίθεσης επιτρέπει ακόμη και την απεικόνιση μαλακών μορίων (Parks 2000). Οι πρωτότυπες αξονικές (εγκάρσιες) τομές μπορούν να επεξεργαστούν και να οδηγήσουν στην ανασύνθεση καινούργιων, διαφορετικών, από τις αρχικές σε οποιοδήποτε επίπεδο ή κατεύθυνση. Η υπολογιστική μονάδα του τομογράφου

33 33 χρησιμοποιεί τις αποθηκευμένες πληροφορίες που αφορούν την πυκνότητα (CT αριθμοί) καθενός voxel στον απεικονιστικό όγκο που αποκτήθηκε και ανασυνθέτει μια καινούργια εικόνα από τα υπάρχοντα δεδομένα. Η λειτουργία αυτή είναι γνωστή ως πολυεπίπεδη ανασύνθεση (multi-planar reformatting) κι επιτρέπει την απεικόνιση των δομών ενδιαφέροντος με διαφορετικές τομές ανάλογα με την συγκεκριμένη διαγνωστική ανάγκη. Η υπολογιστική τομογραφία μπορεί να παράγει εικόνες με τρισδιάστατη όψη. Χρησιμοποιώντας τις πληροφορίες για μια περιοχή ενδιαφέροντος που αντλούνται από τις αξονικές εικόνες, ο υπολογιστής του συστήματος αναπροσανατολίζει τα voxels των αξονικών τομών με τέτοιο τρόπο ώστε αυτά τοποθετούνται στον χώρο, στις σχετικές θέσεις που κατείχαν προηγουμένως. Μόνον τα voxels που αναπαριστούν την επιφάνεια της περιοχής ενδιαφέροντος θα προβληθούν στην οθόνη του υπολογιστή. Επί πλέον, τα επιφανειακά αυτά voxels παρουσιάζονται σαν να φωτίζονται στην οθόνη και μάλιστα κατά τέτοιο τρόπο, ώστε όσο πιο πίσω βρίσκονται τόσο λιγότερο φωτίζονται. Αυτή η σκίαση δίνει μια τρισδιάστατη εμφάνιση στην περιοχή ενδιαφέροντος. Η τρισδιάστατη αυτή ανασύνθεση των εικόνων βρίσκει εφαρμογές στην διάγνωση τραυμάτων και στην κρανιοπροσωπική επανορθωτική χειρουργική συγγενών δυσμορφιών. Σε αντίθεση με τις συμβατικές τομογραφικές εικόνες, οι εικόνες της υπολογιστικής τομογραφίας παρουσιάζουν μηδενική μεγέθυνση και ως εκ τούτου μετρήσεις ύψους και πάχους οστού μπορούν να γίνουν από τις εικόνες. Επίσης οι ανασυντεθειμένες εικόνες μπορούν να δώσουν χρήσιμες πληροφορίες για την οστική πυκνότητα του φλοιώδους και του σπογγώδους οστού μέσω των CT αριθμών. Υπάρχουν επίσης και μερικά μειονεκτήματα που σχετίζονται με την υπολογιστική τομογραφία. Η παρουσία κάθε είδους μεταλλικής αποκατάστασης μπορεί

34 34 να δημιουργήσει εκτεταμένα γραμμικά artifacts τα οποία περιορίζουν την ποιότητα εικόνας. Επιπλέον, η έκθεση στην ακτινοβολία από μια προεμφυτευματική εξέταση με υπολογιστική τομογραφία είναι υψηλότερη σε σχέση με την συμβατική τομογραφία και η εξέταση είναι πιο δαπανηρή. Εξαιτίας των παραπάνω μειονεκτημάτων αναπτύχθηκαν απεικονιστικά πρωτόκολλα χαμηλής δόσης ακτινοβολίας ειδικά για την προεμφυτευματικές εξετάσεις (Rustemeyer και συν., 2004). Η ανάπτυξη και εκτεταμένη χρήση των οδοντικών εμφυτευμάτων δημιούργησε την ανάγκη για πιο εξειδικευμένα απεικονιστικά πρωτόκολλα και λογισμικό πολυεπίπεδης ανασύνθεσης εικόνων που θα λάμβανε υπόψη τις ιδιαιτερότητες της γναθοπροσωπικής περιοχής και τις ειδικές απαιτήσεις της χειρουργικής εμφυτευμάτων. Ως αποτέλεσμα, είναι διαθέσιμος ένας αριθμός προγραμμάτων (software), τα οποία ανασυνθέτουν πολλαπλές πανοραμικές και εγκάρσιες εικόνες των γνάθων επιτρέποντας την ουσιαστική παρέμβαση του χρήστη (Abrahams και Levine 1990, Yanagisawa και συν., 1993). Παρά το γεγονός ότι τα προγράμματα αυτά μπορεί να διαφέρουν από κατασκευαστή σε κατασκευαστή, ακολουθούνται κάποιες συγκεκριμένες γραμμές με μικρές παρεκκλίσεις. Μετά την απόκτηση των αξονικών τομών, σχεδιάζεται μια καμπύλη γραμμή κατά μήκος της υπό εξέταση γνάθου, πάνω σε μια αντιπροσωπευτική αξονική εικόνα. Αυτή η γραμμή προσδιορίζει τις πανοραμικές εικόνες από ανασύνθεση. Οι εγκάρσιες τομές προσδιορίζονται από πολυάριθμες γραμμές που το λογισμικό θέτει αυτόματα, κάθετα προς την αρχική καμπύλη γραμμή. Το διάστημα μεταξύ των εγκάρσιων τομών ποικίλει και μπορεί να προσδιοριστεί από τον χρήστη. Αν κατά την διάρκεια της εξέτασης, χρησιμοποιηθεί ακτινολογικός οδηγός με ακτινοαδιαπέρατους δείκτες που αναπαριστούν προτεινόμενες εμφυτευματικές

35 35 θέσεις, οι περιοχές ενδιαφέροντος μπορούν να αναγνωριστούν εύκολα (Som και Curtin 1996). Οι εγκάρσιες τομές που παράγονται από ανασύνθεση είναι σημαντικής διαγνωστικής αξίας ακόμη κι αν η ποιότητα τους δεν είναι τόσο υψηλή όσο των αρχικών (άμεσων) αξονικών εικόνων. Οι ανατομικές ιδιαιτερότητες της γναθοπροσωπικής περιοχής θα απαιτούσαν πολύπλοκες, άτυπες κι άβολες θέσεις σε ότι αφορά την τοποθέτηση του ασθενή στον τομογράφο, αν ήταν ανάγκη να χρησιμοποιηθούν άμεσες τομογραφικές εικόνες. Οι Bolin, Eliasson, Von Beetzen και Jansson (1996), σε μια in vivo μελέτη, συνέκριναν πανοραμικές και τομογραφικές εκτιμήσεις διαθέσιμου φατνιακού οστού σε οπίσθιες θέσεις της κάτω γνάθου και διερεύνησαν κατά πόσο παράγοντες όπως ηλικία, φύλο, παραμένοντα δόντια κτλ. επηρεάζουν την συσχέτιση μεταξύ των δύο απεικονιστικών μεθόδων. Η συσχέτιση των δύο μεθόδων σε ό,τι αφορά την εκτίμηση ύψους ήταν καλή (r=0,71) κατά μέσο όρο, όμως η διακύμανση ήταν πολύ μεγάλη ανάμεσα στις ενόδοντες και τις νωδές περιοχές. Οι ερευνητές υπογράμμισαν την αβεβαιότητα εκτίμησης οστικού όγκου από την πανοραμική ακτινογραφία και μόνον. Η στατιστική τους ανάλυση έδειξε ότι η προβλεψιμότητα του τομογραφικού ύψους της ακρολοφίας χρησιμοποιώντας πανοραμική ακτινογραφία ήταν περιορισμένη. Οι Lindh, Petersson και Klinge (1995) συνέκριναν την ακρίβεια μετρήσεων σε πιθανές εμφυτευματικές θέσεις χρησιμοποιώντας διαφορετικές απεικονιστικές τεχνικές. Από 6 πτωματικές γνάθους ελήφθησαν τυποποιημένες ακτινογραφικές εικόνες που συμπεριελάμβαναν πανοραμικά ακτινογραφήματα, συμβατικά τομογραφήματα και εικόνες υπολογιστικής τομογραφίας, Μετά από σύγκριση με μετρήσεις των πραγματικών ανατομικών δεδομένων (gold standard) οι συγγραφείς

36 36 βρήκαν ότι οι μετρήσεις από τις τομογραφικές εικόνες ήταν πιο ακριβείς σε σχέση με αυτές των πανοραμικών εικόνων. Οι διαφορές μεταξύ των αξιολογητών σε ό,τι αφορούσε την αναγνωρισιμότητα του γναθιαίου πόρου ήταν μεγάλες. Η υπολογιστική τομογραφία παρουσίασε τον μικρότερο αριθμό άκυρων μετρήσεων και αποκάλυψε τον γναθιαίο πόρο σε περισσότερες θέσεις από τις συμβατικές τεχνικές. Τέλος, η μικρότερη ακρίβεια στις μετρήσεις αποδόθηκε στην πανοραμική ακτινογραφία, γεγονός που οδήγησε τους συγγραφείς να συμπεράνουν ότι μόνο σε ειδικές περιπτώσεις, όταν η κλινική και ακτινογραφική εξέταση δεν αφήνει περιθώρια αμφισβήτησης για τη θέση του γναθιαίου πόρου και του ύψους του φατνιακού οστού, η προεμφυτευματική εκτίμηση μπορεί να βασιστεί στην πανοραμική ακτινογραφία. Σε όλες τις άλλες περιπτώσεις η προεμφυτευματική εκτίμηση (αναγνώριση του γναθιαίου πόρου και μετρήσεις) θα πρέπει να επιτελείται από τομογραφικές μεθόδους. Οι Todd, Gher, Quintero και Richardson (1993) διερεύνησαν την ακρίβεια της συμβατικής τομογραφίας και της υπολογιστικής τομογραφίας σε ένα σύνολο 22 εμφυτευματικών θέσεων σε 5 πτωματικές γνάθους. Τέσσερις αξιολογητές εκτέλεσαν σειρά μετρήσεων στα συμβατικά τομογραφήματα οι οποίες συγκρίθηκαν με τα αντίστοιχα τομογραφήματα υπολογιστικής τομογραφίας που χρησιμοποιήθηκαν ως gold standard. Παρά το γεγονός ότι η διαφορά στις μετρήσεις ήταν μικρή, οι εξεταστές απέτυχαν να αναγνωρίσουν τον γναθιαίο πόρο σε έναν μεγάλο αριθμό των συμβατικών τομογραφημάτων. Οι συγγραφείς συμπέραναν ότι συγκεκριμένες ιδιαιτερότητες της συμβατικής τομογραφίας μπορούν να οδηγήσουν σε παρερμηνεία των τομογραφημάτων. Αυτό σε συνδυασμό με την συχνά περιορισμένη αναγνωρισιμότητα του γναθιαίου πόρου μπορεί να καταστήσει την απεικονιστική αυτή μέθοδο λιγότερο

37 37 χρήσιμη ως προς την προεμφυτευματική εκτίμηση σε σχέση με την υπολογιστική τομογραφία. Παρά την γενικότερα παραδεκτή ποιότητα της τομογραφικής εικόνας και την συνδρομή της στην προεμφυτευματική εκτίμηση, η σχετικά υψηλή δόση ακτινοβολίας προς τον ασθενή από τους κλασσικούς υπολογιστικούς τομογράφους προβλημάτιζε τους οδοντιάτρους-χρήστες αυτής της τεχνολογίας (Bou Serhal C και συν 2001, Ludlow και συν 2006) Τα τελευταία χρόνια διάφοροι ερευνητές αξιολόγησαν την διαγνωστική συνδρομή της υπολογιστικής τομογραφίας στον προεγχειρητικό έλεγχο εμφυτευμάτων αφού προηγουμένως τροποποίησαν τις παραμέτρους έκθεσης (KV, ma) σε συγκεκριμένους τομογράφους. H Ekestubbe και συν (1996) συνέκριναν την διαγνωστική ακρίβεια της υπολογιστικής τομογραφίας και της τροποποιημένης υπολογιστικής τομογραφίας χαμηλής δόσης σε τομογραφικές εικόνες γνάθων. Η ευκρίνεια ανατομικών δομών όπως ο γναθιαίος πόρος και η κορυφή της φατνιακής ακρολοφίας χρησιμοποιήθηκε ως δείκτης διαγνωστικής ακρίβειας. Συμπέραναν ότι η ευκρίνεια των τομογραφικών εικόνων χαμηλής δόσης ήταν εφάμιλλη των τυπικών τομογραφικών εικόνων (Εkestubbe A, Grondahl K, Ekholm S και συν 1996). Σε άλλη έρευνα η ίδια συγγραφέας (Ekestubbe 1999) υπολόγισε την δόση ακτινοβολίας που απορροφάτε από ακτινοευαίσθητα όργανα της κεφαλής και του τραχήλου χρησιμοποιώντας διαφορετικές απεικονιστικές μεθόδους για τον προεγχειρητικό έλεγχο εμφυτευμάτων (συμβατική τομογραφία, υπολογιστική τομογραφία και τροποποιημένη υπολογιστική τομογραφία χαμηλής δόσης. Τα αποτελέσματα της έδειξαν ότι η εφαρμογή πρωτοκόλλων χαμηλής δόσης στην

38 38 υπολογιστική τομογραφία μειώνει σημαντικά την ακτινοβολία στον ασθενή χωρίς να επηρεάζεται αισθητά η ποιότητα των τομογραφικών εικόνων (Ekestubbe 1999). iii Υπολογιστική τομογραφία κωνικής δέσμης ακτίνων Η υπολογιστική τομογραφία κωνικής δέσμης ακτινών αποτελεί μια σύγχρονη απεικονιστική μέθοδο η οποία χρησιμοποιεί μια περιστρεφόμενη ακτινογραφική λυχνία σταθερά συνδεδεμένη με το σύστημα ανίχνευσης της δέσμης. Κατά την διάρκεια της περιστροφής αυτής λαμβάνονται πολλαπλές (από 150 έως 600) διαδοχικές ακτινογραφικές προβολές του προς απεικόνιση όγκου και συλλέγονται από το σύστημα ανίχνευσης το οποίο έχει αρκετά μεγάλες διαστάσεις ώστε να επιτρέπει την σάρωση ολόκληρης της περιοχής ενδιαφέροντος με μια μόνο περιστροφή (Μozzo και συν., 1998, Αrai και συν., 1999, Ιto και συν., 2001). Αυτό επιτυγχάνεται με την χρήση μιας δέσμης ακτινών ειδικού σχήματος (σχήματος κώνου) και ένα ανιχνευτικό σύστημα κατάλληλου μεγέθους που μπορεί να συλλάβει το σύνολο σχεδόν των εξασθενημένων από τους ιστούς του ασθενή, ακτίνων. Η παραπάνω διάταξη έχει ως αποτέλεσμα μια πιο αποτελεσματική χρήση της δέσμης σε σχέση με την υπολογιστική τομογραφία δέσμης τύπου βεντάλιας, όπου ο προς απεικόνιση όγκος σαρώνεται βήμα-βήμα παράγοντας τομές προεπιλεγμένου πάχους στους ιστούς ενδιαφέροντος πράγμα που διαρκεί περισσότερο χρόνο κι αυξάνει την πολυπλοκότητα του όλου συστήματος εξαιτίας της προσθήκης επιπλέον μηχανικών μερών (Υamamoto και συν., 2003, Sukovic 2004). Η τομογραφική απεικόνιση με την χρήση κωνικής δέσμης ακτίνων χρησιμοποιήθηκε αρχικά στην αγγειογραφία (Rob 1982) και πιο πρόσφατα στην ακτινοθεραπεία (Cho και συν., 1995) και στη μαστογραφία (Chen και Ning 2001). Η

39 39 κωνική γεωμετρία της δέσμης αρχικά αποτέλεσε μια εναλλακτική και γρήγορη σχετικά τομογραφική τεχνική σε σχέση με τις πολύπλοκες κι ακριβές τεχνικές της γεωμετρίας τύπου βεντάλιας, ελικοειδούς κίνησης της ακτινογραφικής κεφαλής κτλ. Ενώ η όλη σύλληψη της παραγωγής εικόνων με την υπολογιστική τομογραφία κωνικής δέσμης είναι σχετικά απλή, απαιτεί κάποιες τεχνικές προϋποθέσεις οι οποίες διευθετήθηκαν σχετικά πρόσφατα και είναι οι εξής: 1. Ανάπτυξη ανιχνευτικών συστημάτων τα οποία είναι ικανά να συλλάβουν και να επεξεργαστούν την εξασθενημένη ακτινοβολία πολύ γρήγορα και ταυτόχρονα να είναι σε ετοιμότητα να δεχτούν τις αντίστοιχες πληροφορίες στην επόμενη θέση της ακτινογραφικής λυχνίας μέσα σε κλάσματα του δευτερολέπτου. 2. Η ανάπτυξη και συνεχής βελτίωση των αλγορίθμων που χρησιμοποιούνται για την ανασύνθεση των εικόνων από τα δεδομένα της κωνικής δέσμης που έχουν συλλεχθεί. Τέσσερα είναι τα βασικά στάδια της παραγωγής εικόνας με την τομογραφία κωνικής δέσμης. α.παραγωγή δέσμης - σάρωση, β.ανίχνευση της δέσμης, γ.ανασύνθεση των εικόνων, και δ.επίδειξη των εικόνων. Παραγωγή δέσμης-σάρωση Η ακτινογραφική λυχνία των περισσότερων τομογραφικών συστημάτων κωνικής δέσμης είναι μια λυχνία σταθερής ανόδου και δεν διαφέρει ουσιαστικά από αυτές των συμβατικών πανοραμικών μηχανημάτων. Η διαφορά έγκειται στη εισαγωγή και χρήση διαφορετικών συστημάτων περιορισμού της δέσμης ώστε αυτή να

40 40 αποκτήσει σχήμα κώνου, η βάση του οποίου θα έχει διαστάσεις που θα προσεγγίζουν αυτές των διαστάσεων του ανιχνευτικού συστήματος (Danforth 2003). Κατά την διάρκεια της σάρωσης, η ακτινογραφική λυχνία παράγει εκατοντάδες εικόνες οι οποίες αντιστοιχούν σε προβολές του προς απεικόνιση όγκου από κάθε γωνία. Οι προβολές αυτές, δεν είναι παρά οι εξασθενημένες από τους ιστούς του ασθενή ακτίνες, οι οποίες τελικά ανιχνεύονται από το σύστημα ανίχνευσης του τομογράφου. Επειδή το σύστημα ανίχνευσης αδυνατεί να συλλέξει συνεχόμενα το σήμα των ακτίνων, εναλλακτικά, η ακτινογραφική λυχνία παράγει μια παλμική δέσμη. Η συχνότητα της παλμικής δέσμης συμπίπτει με την περιοδικότητα του συστήματος ανίχνευσης, ως προς το χρονικό διάστημα που αυτό απαιτεί για να την επεξεργασία των δεδομένων της κάθε προβολής. Το μικρό χρονικό διάστημα ανάμεσα στις ακτινογραφικές προβολές χρησιμοποιείται από το σύστημα ανίχνευσης για την επεξεργασία των δεδομένων της κάθε προβολής. Αυτό συνεπάγεται ότι ο πραγματικός χρόνος έκθεσης του ασθενή στην ακτινοβολία είναι σημαντικά μικρότερος από τον χρόνο που διαρκεί η σάρωση (Sukovic 2003, Scarfe, Farman και Sucovic 2006). Το απεικονιστικό πεδίο ή αλλιώς ο όγκος που μπορεί να απεικονιστεί με κάθε σάρωση εξαρτάται από τις διαστάσεις του συστήματος ανίχνευσης, την γεωμετρία δέσμης (γωνία απόκλισης της δέσμης από την κεντρική ακτίνα) και το σύστημα περιορισμού της δέσμης. Το σύστημα περιορισμού της δέσμης επιτρέπει την έκθεση μόνον της περιοχής ενδιαφέροντος στην ακτινοβολία. Τα διάφορα σύγχρονα τομογραφικά συστήματα κωνικής δέσμης επιτρέπουν την επιλογή διαφόρων ζωνών έκθεσης, το εύρος των οποίων κυμαίνεται από 5 cm έως 22 cm. Μ αυτές τις επιλογές, ο χρήστης του τομογράφου μπορεί να περιορίσει την εξέταση σε μια γνάθο ή να την

41 41 επεκτείνει και στις δυο γνάθους ή και σε ολόκληρη την κεφαλή του ασθενή (Scarfe και Farman 2008, Danforth και συ. 2003). Κατά την διάρκεια της σάρωσης η ακτινογραφική λυχνία παράγει μια σειρά από στιγμιαίες, απλές εκθέσεις (μία σε κάθε θέση κατά την διάρκεια της περιστροφικής της κίνησης γύρω από την περιοχή ενδιαφέροντος). Αυτές δημιουργούν εικόνες απλής προβολής που λέγονται βασικές ή δομικές εικόνες. Ο αριθμός αυτών των εικόνων ανά σάρωση είναι σταθερός για τους περισσότερους τομογράφους. Όσο περισσότερες είναι οι δομικές εικόνες, τόσο περισσότερες είναι οι πληροφορίες που συλλέγονται από το σύστημα ανίχνευσης και οι οποίες, θα χρησιμοποιηθούν αργότερα για την ανασύνθεση των εικόνων. Ως εκ τούτου, η ποιότητα των τελικών τομογραφικών εικόνων θα είναι βελτιωμένη λόγω της αύξησης του λόγου σήματος προς θόρυβο. Ωστόσο, η αύξηση του αριθμού των δομικών εικόνων οδηγεί σε αυξημένους χρόνους σάρωσης και αύξηση της ακτινοβόλησης του ασθενή, εάν ο ρυθμός απόκτησης των δομικών εικόνων είναι σταθερός (Araki και συν., 2004). Ανίχνευση της δέσμης Το σύστημα ανίχνευσης έχει ως σκοπό τη συλλογή της εξασθενημένης από τους ιστούς του ασθενή, ακτινοβολίας και την μετατροπή της σε εικόνες στον υπολογιστή του τομογράφου μέσα από μια ιδιαίτερα πολύπλοκη επεξεργασία. Δύο είναι οι τύποι ανιχνευτικών συστημάτων που χρησιμοποιούνται σε όλους τους τομογράφους κωνικής δέσμης: Οι σωληνοειδείς ενισχυτές εικόνας (image intensifier tubes) και οι ανιχνευτές επίπεδης πλάκας (flat panel detectors). Οι σωληνοειδείς ενισχυτές εικόνας απαρτίζονται από το σύστημα ενίσχυσης της δέσμης ακτίνων, ένα σύμπλεγμα φακών διόρθωσης και μια CCD (charge-coupled device) κάμερα (Baba και συν., 2004). Η δέσμη των ακτίνων, μετά την είσοδό της στον

42 42 σωλήνα, μετατρέπεται σε φως με την παρεμβολή μιας ενισχυτικής πινακίδας (input phosphor). Το φωτεινό σήμα στη συνέχεια μετατρέπεται σε δέσμη ηλεκτρονίων στην φωτοκάθοδο. Η παραγόμενη δέσμη ηλεκτρονίων επιταχύνεται από ένα ηλεκτρικό πεδίο μέσα στον σωλήνα και μετατρέπεται εκ νέου σε φως (φωτεινό σήμα) από δεύτερη ενισχυτική πινακίδα (output phosphor). Η ένταση του σήματος διορθώνεται με την παρεμβολή σειράς φακών (οπτική ίριδα) και ακολουθεί η τελική μετατροπή σε ηλεκτρικό σήμα από μια συστοιχία αισθητήρων τύπου CCD. Το παραγόμενο ηλεκτρικό σήμα είναι ανάλογο της έντασης του φωτεινού σήματος, το οποίο με την σειρά του είναι ανάλογο της ενέργειας της προσπίπτουσας στον σωλήνα ενισχυτή, ακτινοβολίας. Η εικόνα που συντίθεται μετά από αυτή τη διαδικασία παρουσιάζει γεωμετρική παραμόρφωση και σχετική απώλεια στην ευκρίνεια λόγω του σχήματος του ενισχυτικού σωλήνα και της ύπαρξης πολλαπλών σταδίων κατά τη διαδικασία απόκτησης της εικόνας. Eπιπρόσθετα τα επίπεδα θορύβου των σωλήνων-ενισχυτών είναι σημαντικά υψηλότερα από αυτά των απεικονιστών επίπεδης πλάκας (Bartling και συν., 2007, Baba και συν., 2004, Baba και συν., 2002). Στα συστήματα ανίχνευσης αυτού του τύπου, μετά την λήψη της εικόνας, εφαρμόζονται διορθωτικοί αλγόριθμοι για την διόρθωση της παραμόρφωσης και τον περιορισμό των artifacts που δημιουργούνται από τον σωλήνα. Η πύλη για τη σύλληψη των ακτίνων (απεικονιστικό πεδίο) των σωληνοειδών ενισχυτών εικόνας είναι κυκλική και διατίθεται σε διάφορες διαμέτρους. Στα συστήματα ανίχνευσης τύπου επίπεδης πλάκας (flat panel detectors) οι αισθητήρες για τη σύλληψη της ακτινοβολίας περιέχονται σε ένα λεπτό στρώμα άμορφου πυριτίου (a-si). Ως εκ τούτου, δεν υπάρχει περιορισμός σε ότι αφορά το μέγεθος τους. Οι απεικονιστές επίπεδης πλάκας περιλαμβάνουν επίσης και μια

43 43 ενισχυτική πινακίδα ιωδιούχου καισίου. Η ενισχυτική πινακίδα μετατρέπει την προσπίπτουσα ακτινοβολία σε φως (φωτεινό σήμα) το οποίο μετατρέπεται εν συνεχεία σε ηλεκτρικό σήμα στις διατάξεις των αισθητήρων. Το παραγόμενο ηλεκτρικό σήμα είναι ανάλογο της έντασης του φωτεινού σήματος, το οποίο με την σειρά του είναι ανάλογο της ενέργειας της προσπίπτουσας στον απεικονιστή επίπεδης πλάκας, ακτινοβολίας. Αυτά τα συστήματα ανίχνευσης δεν παρουσιάζουν την γεωμετρική παραμόρφωση που παρουσιάζουν οι σωληνοειδείς ενισχυτές εικόνας (White και Pharoah 2008). Ωστόσο, οι απεικονιστές επίπεδης πλάκας δεν στερούνται μειονεκτημάτων. Η ευαισθησία τους στην ακτινοβολία δεν είναι πάντα γραμμική (ιδιαίτερα σε χαμηλές ή υψηλές δόσεις). Επιπλέον, η απόδοση τους σε ότι αφορά την ανίχνευση των ακτίνων δεν είναι ομοιογενής καθόλο το μήκος και πλάτος του ανιχνευτή. Αυτό καθιστά επιτακτική την ισοστάθμιση (calibration) όπου τυχόν ανομοιογένειες στην έκθεση διορθώνονται ηλεκτρονικά (Scarfe και Farman 2008). Ανεξάρτητα από τον τύπο του ανιχνευτικού συστήματος που χρησιμοποιείται στους διάφορους τομογράφους κωνικής δέσμης, αυτό που καθορίζει την αναλυτική ικανότητα του συστήματος ανίχνευσης είναι οι διαστάσεις των ευαίσθητων κυψελών που συλλέγουν το σήμα. Η αναλυτική ικανότητα του όλου συστήματος περιορίζεται επιπλέον εξαιτίας του γεγονότος ότι ανεξάρτητα από τον τύπο του ανιχνευτή, η επιφάνεια τους δεν καταλαμβάνεται εξολοκλήρου από τις παραπάνω κυψέλες. Ένα μεγάλο μέρος της επιφάνειας καταλαμβάνεται από τα μέρη/στοιχεία εκείνα που είναι υπεύθυνα για τη μεταφορά του σήματος. Το μικρό μέγεθος των ευαίσθητων στην ακτινοβολία κυψελών αφενός αυξάνει την ανάλυση του ανιχνευτή, αφετέρου μειώνει το λόγο σήματος/θορύβου.

44 44 Στην υπολογιστική τομογραφία κωνικής δέσμης, το μέγεθος του ογκοστοιχείου (voxel) προσδιορίζεται από το μέγεθος των pixels ( ευαίσθητων κυψελών) του ανιχνευτικού συστήματος κι όχι από το πάχος της τομής όπως συμβαίνει στην υπολογιστική τομογραφία (αξονική) με δέσμη τύπου βεντάλιας. Η ανασύνθεση των εικόνων της υπολογιστικής τομογραφίας είναι μια πολύπλοκη διαδικασία που μετατρέπει τα εκατομμύρια των δεδομένων που μέχρι στιγμής δεν είναι παρά ηλεκτρικό σήμα, σε τομογραφική εικόνα. Η διαδικασία αυτή περιλαμβάνει πολλά στάδια. Το πρώτο στάδιο είναι αυτό της πρώιμης επεξεργασίας ή αλλιώς προ-επεξεργασίας του ανιχνευτικού συστήματος. Οι δομικές (βασικές) τομογραφικές εικόνες παρουσιάζουν ανομοιογένεια διαφορετικού βαθμού από περιοχή σε περιοχή του απεικονιστικού όγκου γιατί η ευαισθησία των κυψελών του ανιχνευτικού συστήματος μπορεί να διαφέρει από περιοχή σε περιοχή. Επιπλέον, η αποτελεσματικότητα της φθορίζουσας πλάκας στην μετατροπή ακτινοβολίας σε φως μπορεί να συνδράμει στην παραπάνω ανομοιογένεια. Αυτές οι ανομοιογένειες στις τομογραφικές εικόνες διορθώνονται, σε κάποιο βαθμό, στο στάδιο της προεπεξεργασίας, που αναφέρθηκε παραπάνω. Στο επόμενο στάδιο, τα δεδομένα που έχουν συλλεχθεί από κάθε voxel θα ταξινομηθούν με βάση την εξασθένηση της ακτινοβολίας, θα φιλτραριστούν για την εξομάλυνση τυχόν ανομοιογενειών και τέλος θα προβληθούν με διαμετρικά αντίθετη φωτεινότητα pixel από αυτήν την οποία είχαν αρχικά (οπίσθια προβολή-back projection). Ο πιο γνωστός και ευρέως χρησιμοποιούμενος αλγόριθμος επεξεργασίας των δεδομένων της υπολογιστικής τομογραφίας κωνικής δέσμης είναι ο αλγόριθμος Feldkamp(FDK) (Feldkamp και συν, 1984).

45 Επίδειξη των τομογραφικών εικόνων 45 Τα περισσότερα από τα διαθέσιμα τομογραφικά συστήματα επιδεικνύουν τις τομογραφικές εικόνες στον χρήστη ως ένα πακέτο δευτερογενώς ανασυντιθέμενων εικόνων (secondary reconstructed) στα τρία κύρια επίπεδα (αξονικό, μετωπιαίο, οβελιαίο), με πάχος τομής που ελέγχεται από τον χρήστη. Μια ολόκληρη σειρά εργαλείων βελτίωσης της τομογραφικής εικόνας είναι διαθέσιμα για τον χρήστη. Η δυνατότητα ανασύνθεσης των τομογραφικών εικόνων σε κάθε επίπεδο (πέρα από τα κύρια επίπεδα που αναφέρθηκαν παραπάνω) αποτελεί το κύριο πλεονέκτημα της υπολογιστικής τομογραφίας κωνικής δέσμης σε σχέση με τις συμβατικές οδοντιατρικές απεικονιστικές μεθόδους. Η ιδιότητα αυτή ονομάζεται πολυεπίπεδη ανασύνθεση εικόνων (multi-planar reformatting) και βασίζεται στο γεγονός ότι εφόσον στον υπολογιστή του τομογράφου υπάρχουν αποθηκευμένα όλα τα δεδομένα της σάρωσης, η αναδιάταξη των δεδομένων αυτών θα οδηγήσει στη δημιουργία καινούργιων εικόνων ανάλογα με τις διαγνωστικές ανάγκες του χρήστη. Αυτό κάνει την υπολογιστική τομογραφία μια πραγματικά διαδραστική (interactive) απεικονιστική μέθοδο. Όπως και με την υπολογιστική τομογραφία δέσμης τύπου βεντάλιας, με την εφαρμογή κατάλληλων αλγορίθμων ο όγκος προς απεικόνιση μπορεί να αποδοθεί τρισδιάστατα (surface and volume rendering). Πέρα από την πολυεπίπεδη ανασύνθεση που αναφέρθηκε πιο πάνω, η υπολογιστική τομογραφία κωνικής δέσμης παρουσιάζει πολλά πλεονεκτήματα όπως τα παρακάτω. Η πρόσκτηση των τομογραφικών δεδομένων γίνεται πολύ γρήγορα. Ο χρόνος σάρωσης για τα περισσότερα τομογραφικά συστήματα κυμαίνεται ανάμεσα στα 10-40

46 46 sec. Αυτό περιορίζει σημαντικά το ενδεχόμενο κίνησης του ασθενή και τις ανεπιθύμητες δράσεις της στην ποιότητα εικόνας. Η υπολογιστική τομογραφία κωνικής δέσμης παράγει εικόνες υψηλής ευκρίνειας. Τα ισοτροπικά voxel των περισσότερων τομογράφων είναι της τάξης 0,1-0,4 mm σε μέγεθος και ως εκ τούτου αποδίδουν εικόνες υψηλής ακρίβειας για την λήψη μετρήσεων στην γναθοπροσωπική περιοχή. Ένα από τα μεγαλύτερα πλεονεκτήματα της υπολογιστικής τομογραφίας κωνικής δέσμης είναι η σχετικά μικρή δόση ακτινοβολίας στον ασθενή σε σχέση με την ποιότητα της διαγνωστικής συνδρομής που παρέχει. Η βιβλιογραφία αναφέρει ότι η δραστική δόση (effective dose) για διάφορα τομογραφικά συστήματα ποικίλει ανάμεσα σε μsv και εξαρτάται από τον τύπο του τομογραφικού συστήματος και από το εύρος της ζώνης απεικόνισης (Ludlow και συν.,2003, Mah και συν., 2003, Schulze και συν., 2004, Ludlow και συν.,2006, Ludlow και συν., 2007). Σύγκριση της υπολογιστικής τομογραφίας κωνικής δέσμης με την υπολογιστική τομογραφία δέσμης τύπου βεντάλιας σε ό,τι αφορά την ακτινοβόληση του ασθενή δίνει το πλεονέκτημα στην πρώτη προσφέροντας ουσιαστική μείωση της δόσης (Dula και συν., 1996). Άλλο μεγάλο πλεονέκτημα της υπολογιστικής τομογραφίας κωνικής δέσμης είναι η διαδραστικότητα των εφαρμογών (interactivity) της όχι μόνο στον ηλεκτρονικό υπολογιστή του τομογράφου αλλά και σε κάθε υπολογιστή όπου τα τομογραφικά δεδομένα μεταφέρονται. Σ αυτό συνδράμει το γεγονός ότι για πρώτη φορά το λογισμικό των συστημάτων αυτών μπορεί να λειτουργήσει κάτω από λειτουργικό σύστημα Windows κι έτσι τα δεδομένα αυτά είναι δυνατόν να απεικονιστούν και να ανασυντεθούν σε οποιονδήποτε ηλεκτρονικό υπολογιστή σε αντίθεση με την κλασσική

47 47 αξονική τομογραφία όπου τα δεδομένα μπορούν να ανασυντεθούν μόνο στον υπολογιστή του τομογράφου. Περιορισμοί της τομογραφίας κωνικής δέσμης Η υπολογιστική τομογραφία κωνικής δέσμης έχει κάποιους περιορισμούς που έχουν σχέση με τη γεωμετρία της δέσμης, την ευαισθησία του ανιχνευτικού συστήματος και την ανάλυση αντίθεσης συγκριτικά με την υπολογιστική τομογραφία δέσμης βεντάλιας. Επιπλέον, διάφορα artifacts, θόρυβος και χαμηλή αντίθεση μαλακών ιστών μπορεί να επηρεάσουν την ευκρίνεια των τομογραφικών εικόνων (Katsumata 2006). Η χρήση κωνικής δέσμης ακτίνων έχει ως αποτέλεσμα την ακτινοβόληση ενός σχετικά μεγάλου μέρους της κεφαλής του ασθενή σε κάθε μια από τις βασικές εικόνες κατά την διάρκεια της σάρωσης. Αυτό αυξάνει την πιθανότητα σκεδασμού των φωτονίων που εμπλέκονται σε αλληλεπιδράσεις εξασθένησης (Compton scatter). Οι ακτίνες οι οποίες παράγονται από σκεδασμό παρεκκλίνουν από την θέση του αντικειμένου ή του ιστού που τις εξασθένησε κι ως εκ τούτου, όταν συλληφθούν από το ανιχνευτικό σύστημα καταγράφονται ως πληροφορία σε διαφορετική χωροταξικά θέση στον ανιχνευτή (θόρυβος). Αυτό μειώνει την ευκρίνεια της τομογραφικής εικόνας και υποβιβάζει την ποιότητα της. Το κλάσμα δευτερογενούς ακτινοβολίας (από σκεδασμό) / πρωτογενούς ακτινοβολίας στους τομογράφους κωνικής δέσμης είναι της τάξης του 0.4 ενώ είναι σαφώς μικρότερο ( ) για τους τομογράφους με δέσμη βεντάλιας (αξονικούς τομογράφους) (Scarfe και Farman 2008). Όσο πιο ευρύ είναι το απεικονιστικό πεδίο (ευρεία γωνία κωνικής δέσμης) τόσο πιο αυξημένη είναι η ακτινοβολία από σκεδασμό και συνεπώς τόσο πιο αυξημένος ο θόρυβος στις τελικές τομογραφικές εικόνες.

48 48 Το artifact σκλήρυνσης δέσμης είναι το αποτέλεσμα της σταδιακής απορρόφησης των ακτίνων χαμηλής ενέργειας κατά την πορεία τους μέσα στους ιστούς. Έτσι, η μέση ενέργεια της δέσμης βαθμιαία αυξάνεται. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την εμφάνιση μαύρων ζωνών γύρω από δομές υψηλής πυκνότητας όπως μεταλλικά μέρη, μεταλλικές αποκαταστάσεις, αδαμαντίνη, εμφυτεύματα κ.τ.λ. (Draernet και συν., 2007). Η σημασία του έγκειται στο γεγονός ότι μπορεί να εξομοιώσει ακτινοδιαπερατές παθολογικές αλλοιώσεις. Γραμμικά artifacts υψηλής φωτεινότητας εμφανίζονται σχεδόν πάντα εξαιτίας της παρουσίας δομών υψηλής πυκνότητας που αναφέρθηκαν πιο πάνω. Τα artifacts αυτά έχουν να κάνουν με την πλήρη απορρόφηση των ακτίνων από τις δομές υψηλής πυκνότητας και την στιγμιαία παρουσία μηδενικού σήματος από τις περιοχές αυτές στο σύστημα ανίχνευσης (Curry, Dowdey amd Murry 1990). Τα δύο παραπάνω artifacts εμφανίζονται σχεδόν πάντα μαζί. Οι διάφοροι κατασκευαστές τομογράφων κωνικής δέσμης άρχισαν ήδη να χρησιμοποιούν αλγόριθμους μείωσης των artifacts κατά τη διάρκεια της ανασύνθεσης των εικόνων. Άλλα artifacts που μπορεί να εμφανιστούν στα τομογραφήματα κωνικής δέσμης και να επηρεάσουν την ποιότητα της τομογραφικής εικόνας είναι τα artifacts μερικού όγκου μέσης τιμής (partial volume averaging), και η επίδραση της κωνικής δέσμης. Το πρώτο συμβαίνει όταν μέσα σε ένα voxel του προς απεικόνιση όγκου συμπεριλαμβάνονται ιστοί ή αντικείμενα με διαφορετικό συντελεστή γραμμικής εξασθένησης. Στην περίπτωση αυτή ο συντελεστής γραμμικής εξασθένησης (ΓΕ) για το συγκεκριμένο voxel θα είναι η μέση τιμή των συντελεστών ΓΕ των ιστών που συμπεριλαμβάνονται.. Έτσι ακόμη κι αν ένα voxel περιέχει ένα πολύ μικρό τεμάχιο οστού ή μετάλλου (αντικειμένου υψηλής πυκνότητας) αυτό μπορεί να αποδώσει σε

49 49 ολόκληρο το voxel (και κατ αντιστοιχία στο pixel στην οθόνη) την γραμμική εξασθένηση ιστού υψηλής πυκνότητας και να παραπλανήσει τον παρατηρητή σχετικά με τις πραγματικές διαστάσεις του τεμαχίου (Curry, Dowdey and Murry 1990). Το ίδιο artifact μπορεί να συμβεί όταν η ανάλυση της σάρωσης που επιλέχθηκε (voxel) είναι μεγαλύτερη από την ανάλυση στο χώρο ή την ανάλυση αντίθεσης του αντικειμένου προς απεικόνιση. Στην περίπτωση αυτή το voxel (και κατ αντιστοιχία το pixel στην οθόνη) δεν αντιπροσωπεύει τον ιστό προέλευσης αλλά την μέση τιμή γειτονικών ιστών. Το δεύτερο είναι συνέπεια της γεωμετρίας της κωνικής δέσμης κι εμφανίζεται στην περιφέρεια του όγκου προς απεικόνιση (Scarfe και Farman 2008). Κίνηση του ασθενή κατά τη διάρκεια της σάρωσης οδηγεί σε λανθασμένη καταγραφή της πληροφορίας στο σύστημα ανίχνευσης, και λανθασμένη παρουσίασή της στον χώρο στις τελικές εικόνες. Ενώ αρχικά οι εφαρμογές της υπολογιστικής τομογραφίας κωνικής δέσμης κατευθύνονταν κυρίως προς την προεμφυτευματική εξέταση και την εμφυτευματολογία γενικότερα, (Fortin και συν., 2002, Iplikcioglu και συν., 2002, Sarment και συν., 2003, Fuhrmann 2003, Sato και συν., 2004, Hatcher 2005, Aranyarachkul και συν., 2005, Loubele και συν., 2006, Lagravere και συν., 2006, Αlmog και συν., 2006, Yajima και συν., 2006, Lee και συν., 2007, Van Assche και συν., 2007) τελευταία, η απεικονιστική αυτή μέθοδος επεκτείνεται προς κάθε σχεδόν διαγνωστική ανάγκη της οδοντιατρικής (Αrnheiter, Scarfe και Farman 2006). Έτσι, η πολυεπίπεδη ανασύνθεση των τομογραφικών εικόνων αποτελεί εύχρηστο εργαλείο για τον χειρουργικό σχεδιασμό αντιμετώπισης καταγμάτων, δυσμορφιών, εγκλείστων δοντιών, διερεύνηση της σχέσης εγκλείστων σωφρονιστήρων και του γναθιαίου πόρου, αναγνώριση και προσδιορισμό της θέσης ξένων σωμάτων κ.ά. (Ziegler και συν., 2002,

50 50 Ηatcher και συν., 2003, Walker, Enciso και Mah 2005, Nakagawa και συν., 2007, Eggers, Mukhamadiev και Hassfeld 2005, Tantanapornknul και συν., 2007, Αgbaje και συν., 2007). Ακόμη οι ορθοδοντικές εφαρμογές της τεχνικής όπως, προσδιορισμός της θέσης εγκλείστων κυνοδόντων, αξιολόγηση του σχήματος και της πορείας της αεροφόρου οδού, μελέτη της μορφολογίας της κροταφογναθικής διάρθρωσης (Enciso, Memon και Mah 2003, Vannier 2003, Tsiklakis και συν. 2004, Nakajima και συν., 2005, Holberg και συν., 2005, Κorbmacher και συν., 2007) αλλά και η τρισδιάστατη κεφαλομετρική ανάλυση, συγκεντρώνουν μεγάλο μέρος του κλινικού ενδιαφέροντος. Αναμφίβολα, σε αυτό βοήθησε και η ανάπτυξη, από τρίτους κατασκευαστές, κατάλληλου λογισμικού που χρησιμοποιεί τα δεδομένα της υπολογιστικής τομογραφικής εξέτασης για πιο εξειδικευμένες αναλύσεις. Οι Lofthag και συν., (2007), συνέκριναν την διαγνωστική αποτελεσματικότητα της υπολογιστικής τομογραφίας κωνικής δέσμης και της περιακρορριζικής ακτινογραφίας στην διάγνωση περιακρορριζικής παθολογίας. Ενώ παραδέχονται ότι κάποιες φορές τα artifacts της υπολογιστικής τομογραφίας περιόριζαν την διαγνωστική της ικανότητα, τις περισσότερες φορές η υπολογιστική τομογραφία κωνικής δέσμης έδινε πολύ καλά αποτελέσματα. Οι Tsuchida και συν., (2007), αξιολόγησαν την δυνατότητα της υπολογιστικής τομογραφίας κωνικής δέσμης στην διάγνωση πρώιμων τερηδονικών βλαβών και κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η απεικονιστική τεχνική δεν βελτίωσε την ακρίβεια στην διάγνωση τερηδόνας σε σχέση με την ενδοστοματική ακτινογραφία. Οι Mora και συν., (2007) βρήκαν ότι μια πρωτότυπη τομογραφική συσκευή κωνικής δέσμης που ανέπτυξε η ίδια η συγγραφέας, βελτίωσε σημαντικά την δυνατότητα διάγνωσης επιμήκων καταγμάτων ρίζας δοντιών σε σχέση με την

51 51 ενδοστοματική ακτινογραφία. Ο Ozmeric και συν., (2008) συνέκριναν την υπολογιστική τομογραφία κωνικής δέσμης και την ενδοστοματική ακτινογραφία ως προς την ακρίβεια απεικόνισης του περιρριζικού χώρου. Τα αποτελέσματά τους έδειξαν ότι η ενδοστοματική ακτινογραφία υπερτερεί της τομογραφικής τεχνικής. Οι Naitoh και συν., (2006) εξετάζοντας την χρησιμότητα της υπολογιστικής τομογραφίας κωνικής δέσμης στην διάγνωση ενδοοστικών περιοδοντικών βλαβών εκτίμησαν ότι η μέθοδος αυτή προσέφερε χρήσιμες πληροφορίες σε σχέση με την έκταση της βλάβης. Οι Tsurumachi και Honda (2007) εξέτασαν την συνδρομή της υπολογιστικής τομογραφίας κωνικής δέσμης στην χειρουργική ενδοδοντία και συμπέραναν ότι το διαγνωστικό αυτό εργαλείο είναι ιδιαίτερα χρήσιμο στην αναγνώριση θραυσθέντων μικροεργαλείων ενδοδοντίας καθώς και στον χειρουργικό σχεδιασμό για την αφαίρεσή τους. Άλλοι ερευνητές αξιολόγησαν την ποιότητα της τομογραφικής εικόνας των τομογράφων κωνικής δέσμης. Οι Hashimoto και συν., (2003) συνέκριναν την υποκειμενική ποιότητα τομογραφημάτων κωνικής δέσμης με τα αντίστοιχα τομογραφήματα με δέσμη τύπου βεντάλιας. Τα τομογραφήματα κωνικής δέσμης είχαν σταθερά υψηλότερη ποιότητα από τα αντίστοιχα του τομογράφου με δέσμη τύπου βεντάλιας. Σε άλλη εργασία, αξιολογήθηκε η ποιότητα εικόνας της τομογραφίας κωνικής δέσμης σε σχέση με την τομογραφία πολλαπλών σειρών ανιχνευτών. Για άλλη μια φορά, τόσο για εικόνες δοντιών όσο και οστού, τα τομογραφήματα κωνικής δέσμης ήταν υψηλότερης ποιότητας. Τέλος, οι Schulze και συν., 2005, εξέτασαν την ποιότητα εικόνας διάφορων οστικών δομών μεταξύ δυο διαφορετικών τομογραφικών συστημάτων κωνικής δέσμης. Τα δύο τομογραφικά συστήματα βρέθηκαν συγκρίσιμα ως προς την ποιότητα εικόνας.

52 52

53 ΕΙΔΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 53

54 54

55 ΣΚΟΠΟΣ 55 Στην οδοντιατρική βιβλιογραφία φαίνεται ότι έχουν αξιολογηθεί εκτενώς οι διάφορες απεικονιστικές μέθοδοι που ήταν διαθέσιμες ως τώρα για την διερεύνηση της καταλληλότητας νωδών περιοχών για πιθανή θεραπεία με εμφυτεύματα. Η υψηλή ακρίβεια και η διαγνωστική αποτελεσματικότητα είναι προϋποθέσεις για την επιτυχημένη συνδρομή μιας απεικονιστικής μεθόδου στην προεμφυτευματική αξιολόγηση. Μέχρι τώρα, η κλασσική υπολογιστική τομογραφία (αξονική) φαινόταν να καλύπτει σε μεγάλο βαθμό τις παραπάνω διαγνωστικές ανάγκες. Ωστόσο ήταν υπαρκτή μια ανισορροπία ανάμεσα στη διαγνωστική συνδρομή και στην έκθεση του ασθενή στην ακτινοβολία. Αν υπάρχουν περισσότερες από μια απεικονιστικές μέθοδοι διαθέσιμες, η αρχή της ALARA (Αs Low As Reasonably Achievable) θα πρέπει να αποτελεί το κριτήριο επιλογής (Tyndall και Brooks 2000). Επιπλέον, οι περιορισμοί της υπολογιστικής τομογραφίας (αξονικής) σε ότι αφορά στην πρόσβαση των τομογραφικών δεδομένων από τον χρήστη, στη δυνατότητα ανασύνθεσης εικόνων που χρησιμοποιούνται ευρέως στην οδοντιατρική αλλά και εικόνων που κρίνονται απαραίτητες διαγνωστικά από τον ίδιο τον χρήστη κι όχι από τρίτους, αποτέλεσαν τροχοπέδη (πλην λίγων εξαιρέσεων) στην πλήρη ανάπτυξη και εφαρμογή της μεθόδου στην κλινική πράξη. Η πρόσφατη εισαγωγή της υπολογιστικής τομογραφίας κωνικής δέσμης φαίνεται να δίνει λύσεις στους διαγνωστικούς προβληματισμούς που θέτει η προεμφυτευματική αξιολόγηση, σε συνδυασμό με σχετικά μειωμένη έκθεση του ασθενή στην ακτινοβολία. Επιπλέον, επιτρέπει την άμεση εμπλοκή του χρήστη στην ανασύνθεση των εικόνων και την παραγωγή εκείνων που κρίνονται απαραίτητες.

56 56 Σκοπός αυτής της in vitro εργασίας είναι η διερεύνηση της διαγνωστικής ακρίβειας και αποτελεσματικότητας σε ότι αφορά τις διαδραστικές εφαρμογές 3 υπολογιστικών τομογράφων κωνικής δέσμης στον προεγχειρητικό έλεγχο εμφυτευμάτων. ΥΛΙΚΟ Ως υλικό της έρευνας χρησιμοποιήθηκαν: πτωματικές γνάθοι (ολικά ή μερικά νωδές). 2. Έξι σωληνάρια ελαστομερούς σιλικονούχου απωτυπωτικού υλικού. 3. Γύψος. 4. Ποσότητα ορθοδοντικής ακρυλικής ρητίνης. 5. Θερμοπλαστική γουταπέρκα (Obtura system) πλάκες διαφανούς ακρυλικού, διαστάσεων 13 cmx13 cm, πάχους 18 mm. 7. Τομογράφος κωνικής δέσμης ακτίνων, I-CAT (Imaging Sciences International). 8. Τομογράφος κωνικής δέσμης ακτίνων, NEWTOM-3G (QR). 9. Τομογράφος κωνικής δέσμης ακτίνων, GALILEOS (Sirona). 10. Ηλεκτρονικός υπολογιστής DELL, XPS 720, Intel quad Core, 2,66 GHz, μνήμη 600 Gb. 11. Ζεύγος οθόνων υψηλής ανάλυσης, super VGA, 24 (1200X1950), DELL LCD Systems. 12. Χειροκίνητο πριόνι και λεπίδες πάχους 0.3 mm. 13. Ηλεκτρονικός μετρητής μήκους (digital caliper), TITAN TOOLS.

57 ΜΕΘΟΔΟΣ 57 Στην εργασία χρησιμοποιήθηκαν έντεκα (11) πτωματικές κάτω γνάθοι, που χορηγήθηκαν από το Εργαστήριο Ανατομικής της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου του Missouri-Kansas City. Οι γνάθοι διατηρήθηκαν εμποτισμένες σε φορμαλίνη, από την στιγμή που περιήλθαν στην κυριότητα του κύριου ερευνητή μέχρι, το τέλος του πειράματος. Την φύλαξη των γνάθων ανέλαβε το Ανατομείο της Οδοντιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου του Missouri-Kansas City. Η θερμοκρασία στην οποία διατηρούνταν ήταν 18 ο -20 ο C. σε όλη την διάρκεια της μελέτης. Όλες οι γνάθοι ήταν ολικά ή μερικά νωδές σε μεγάλη έκταση (μια γνάθος). Γνάθοι στις οποίες αναγνωρίστηκαν πρόσφατες εξαγωγές δοντιών ή μεταθανάτια απώλεια δοντιών αποκλείστηκαν από την μελέτη. Τα μαλθακά μόρια (παρειές, χείλη, έδαφος στόματος, γλώσσα, ούλα, βλεννογόνοι κτλ) αφαιρέθηκαν χειρουργικά πριν από την έναρξη του πειράματος (Εικ. -1). Αρχικά, όλες οι γνάθοι που χρησιμοποιήθηκαν στην εργασία σταθεροποιήθηκαν πάνω σε ξύλινες πλάκες, διαστάσεων 10 X 10 Χ 0,5cm, με θερμή κόλλα και κατά τέτοιο τρόπο, ώστε το κάτω χείλος των γνάθων να βρίσκεται σε επαφή με την πλάκα σε ολόκληρο το μήκος το γναθιαίου τόξου (Εικ.-1). Η μέση γραμμή των γνάθων είχε σημειωθεί πάνω στο ανατομικό παρασκεύασμα αλλά και στην ξύλινη πλάκα για να διευκολυνθεί η τοποθέτηση (αλλά και η αναπαραγωγή τοποθέτησης) των γνάθων στους τομογράφους. Στη συνέχεια, για κάθε γνάθο, κατασκευάστηκε ένας ακτινολογικός οδηγός, από ακρυλικό, ο οποίος έφερε έναν αριθμό ακτινοαδιαπέρατων δεικτών (γουταπέρκας) οι οποίοι χρησιμοποιήθηκαν για την αναγνώριση των πιθανών εμφυτευματικών θέσεων σε κάθε γνάθο. Οι ακτινοαδιαπέρατοι δείκτες που χρησιμοποιήθηκαν για τη σήμανση

58 58 και αναγνώριση των εμφυτευματικών θέσεων δεν ήταν παρά μικρά ραβδία γουταπέρκας που συμπυκνώθηκαν μέσα σε φρεάτια διαμέτρου και βάθους 1 mm, περίπου, τα οποία παρασκευάστηκαν πάνω στον ακτινολογικό οδηγό. Τρεις δείκτες γουταπέρκας σήμαναν κάθε μία θέση ενδιαφέροντος (εμφυτευματική θέση). Ο ένας δείκτης είχε τοποθετηθεί αντίστοιχα προς την κορυφή της φατνιακής ακρολοφίας και οι άλλοι δύο, στην παρειακή και γλωσσική επιφάνεια του ακτινολογικού οδηγού, σε τέτοια θέση ώστε η ευθεία γραμμή που προσδιορίζονταν από τους 3 δείκτες να είναι κάθετη προς την νωδή ακρολοφία. Η απόσταση μεταξύ των προτεινόμενων θέσεων εμφυτευμάτων ήταν 10 mm. Η κατασκευή των ακτινολογικών οδηγών ακολούθησε όλα τα στάδια ενός ευρέως αποδεκτού πρωτοκόλλου που εφαρμόζεται στην κλινική πράξη (Almog και Torrado 2002). Αυτά τα στάδια περιλάμβαναν, την αποτύπωση των γνάθων, την κατασκευή διαγνωστικών εκμαγείων, την εξουδετέρωση υποσκαφών στα εκμαγεία (blocking), την κήρωση (παρασκευή προπλάσματος του ακτινολογικού οδηγού από κερί, πάνω στο εκμαγείο), την όπτηση και τέλος, την λείανση, στίλβωση και εφαρμογή του οδηγού στο εκμαγείο και στην γνάθο. Η εικόνα (-2) δείχνει όλα τα στάδια της κατασκευής των οδηγών και της σήμανσης των εμφυτευματικών θέσεων. Στην μελέτη περιλήφθηκαν προς αξιολόγηση εξήντα (60) θέσεις ενδιαφέροντος (εμφυτευματικές θέσεις) από τις 11 γνάθους, όλες σε περιοχές οπισθίων δοντιών (Εικ.- 3).

59 59 Για την ακρίβεια περιλήφθηκαν 8 γνάθοι οι οποίες έφεραν 6 προτεινόμενες οπίσθιες θέσεις εμφυτευμάτων, 2 γνάθοι οι οποίες έφεραν 5 προτεινόμενες θέσεις εμφυτευμάτων και μια γνάθος (μερικά νωδή) η οποία έφερε 2 προτεινόμενες θέσεις εμφυτευμάτων. Ισοδύναμο μαλακών μορίων Κατά την διάρκεια της ακτινογραφικής διαδικασίας, οι υπό εξέταση γνάθοι ήταν τοποθετημένες μέσα σε κυβικό δοχείο το οποίο λειτούργησε ως ισοδύναμο μαλακών μορίων για την εξομοίωση της απορρόφησης και σκεδασμού της ακτινοβολίας από τους μαλθακούς ιστούς. Αυτό κατασκευάστηκε από πλάκες συμπαγούς διαφανούς ακρυλικού (13 X 13cm) και πάχους 18 mm (Εικ. -4). Η προσθήκη του ακρυλικού σε αυτό το πάχος παρήγαγε ακτινογραφήματα συγκρίσιμης πυκνότητας και αντίθεσης με ακτινογραφήματα ενηλίκων (Ozgul 1997). Ακτινογραφικές διαδικασίες Τρεις διαφορετικοί τομογράφοι κωνικής δέσμης ακτίνων χρησιμοποιήθηκαν για την αξιολόγηση των θέσεων ενδιαφέροντος (εμφυτευματικών θέσεων) στις 11 γνάθους που συμπεριλήφθηκαν σε αυτήν την εργασία. Οι τομογράφοι ήταν, o I-CAT (ISI, Hatfield PA, USA), o NEWTOM 3G (QR, Verona, Italy) και ο GALILEOS (SIRONA DENTAL SYSTEMS Inc, Bensheim, Germany). Το πειραματικό μέρος για κάθε τομογράφο που συμμετείχε στην μελέτη έλαβε χώρα σε χρονικό διάστημα όχι μεγαλύτερο από 15 μέρες από την προκαθορισμένη συντήρηση του τομογράφου και μετά την επιβεβαίωση του εντεταλμένου τεχνικού του κατασκευαστή του τομογράφου για την άψογη λειτουργία του. Όλες οι τομογραφικές

60 60 εξετάσεις ανά τύπο τομογράφου ολοκληρώθηκαν την ίδια μέρα, χωρίς κενά ανάμεσα στις ακτινογραφικές λήψεις. Απεικονιστικά πρωτόκολλα υψηλής ανάλυσης εικόνας (high resolution) χρησιμοποιήθηκαν για την ακτινογραφική μελέτη των πτωματικών γνάθων. Οι διαφορές ανάμεσα στους τομογράφους σε ότι αφορά την τοποθέτηση των ασθενών, οδήγησαν σε εξατομικευμένη τοποθέτηση των ανατομικών παρασκευασμάτων σε καθένα από τους τομογράφους. Οι οδηγίες του κατασκευαστή για την τοποθέτηση του όγκου προς απεικόνιση μέσα στο απεικονιστικό πεδίο εφαρμόστηκαν επακριβώς. Ο παρακάτω πίνακας δείχνει μερικά από τα φυσικά χαρακτηριστικά των τομογράφων που αξιολογήθηκαν καθώς και ομοιότητες και διαφορές. I-CAT NEWTOM GALILEOS Διαμόρφωση U-βραχίονας Δακτύλιος U-βραχίονας Θέση ασθενή Καθιστή Ύπτια Όρθια Απεικονιστικό Μεταβλητό Μεταβλητό Σταθερό πεδίο Παράμ. έκθεσης 120 KV/23,87 mas 110 KV/15 ma 90 KV/7 ma Προβολές 167/330/ Χρόνος έκθεσης 10/20/40 sec 36 sec 15 sec Χρόνος παραγωγής 45sec/1 min/8 min 4 min 7 min εικόνων Μέγεθος voxel mm mm mm

61 Τομογράφος I-CAT (ISI, Hatfield, PA USA) 61 Οι πτωματικές γνάθοι μαζί με το ισοδύναμο μαλακών μορίων τοποθετήθηκαν πάνω στην σταθερή βάση όπου αναρτάται το εξάρτημα υποστήριξης του πώγωνος του ασθενή (Εικ. -5). Η καθ ύψος θέση του ανατομικού παρασκευάσματος προσαρμόσθηκε με κατάλληλη μετακίνηση της ακτινογραφικής κεφαλής του τομογράφου, σε κατακόρυφο επίπεδο. Η παραλληλότητα του ανατομικού παρασκευάσματος προς το οριζόντιο επίπεδο (δάπεδο) καθορίστηκε με την βοήθεια της αντίστοιχης φωτοσήμανσης LASER του μηχανήματος. Η προσθιοπίσθια θέση του ανατομικού παρασκευάσματος καθώς και η θέση του σε αξονικό επίπεδο στο απεικονιστικό πεδίο, προσδιορίστηκαν με την συνδρομή των αντίστοιχων στοιχείων φωτοσήμανσης (Εικ. -6). Η συμμετρικότητα της τοποθέτησης των παρασκευασμάτων ελέγχθηκε με διερευνητικές ακτινογραφικές λήψεις (scout εικόνες). Η όλη διαδικασία λήψης των εικόνων ελέγχεται από τον υπολογιστή του τομογραφικού συστήματος. Μετά την λήψη διερευνητικής ακτινογραφίας του παρασκευάσματος, ακολούθησε η επιλογή του επιθυμητού πρωτοκόλλου απεικόνισης, το οποίο, για την εργασία αυτή ήταν το πρωτόκολλο υψηλής ανάλυσης 0,2 mm voxel. Η κάθε τομογραφική εξέταση με το παραπάνω πρωτόκολλο διαρκεί 40 sec. Ο δε χρόνος αναπαραγωγής των εικόνων κυμαίνεται ανάμεσα στα 7-8 min. Η παραπάνω διαδικασία επαναλήφθηκε για κάθε μία από τις πτωματικές γνάθους που περιλήφθηκαν στο πείραμα. Μετά το τέλος των τομογραφικών εξετάσεων τα πρωτότυπα αρχεία των εξετάσεων αυτών εξήχθησαν από τα αποθηκευτικά μέσα του ηλεκτρονικού υπολογιστή του τομογράφου (σκληρός δίσκος) και μεταφέρθηκαν στον υπολογιστή του κύριου

62 62 ερευνητή με την βοήθεια εξωτερικού αποθηκευτικού μέσου, 250 GB (Maxtor, Seagate Scotts Valley CA). Τομογράφος NEWTOM 3G (QR Verona, Italy) Σε αυτόν τον τομογράφο, ο υπό εξέταση ασθενής τοποθετείται σε ύπτια θέση. Ως εκ τούτου, οι πτωματικές γνάθοι μαζί με το ισοδύναμο μαλακών μορίων τοποθετήθηκαν πάνω στην επίπεδη και σταθερή βάση όπου αναρτάται το κεφαλωτό της τράπεζας του ασθενή (Εικ.-7). Η καθ ύψος θέση του ανατομικού παρασκευάσματος προσαρμόσθηκε με κατάλληλη μετακίνηση της τράπεζας (πάνω/κάτω). Τέλος, η παραλληλότητα του ανατομικού παρασκευάσματος προς την κεντρική ακτίνα, η προσθιοπίσθια θέση του καθώς και η θέση του σε αξονικό επίπεδο προσδιορίστηκε με την συνδρομή των αντίστοιχων φωτοσημάνσεων LASER του τομογράφου NEWTOM 3G. Ο συγκεκριμένος τομογράφος (όπως κι ο προηγούμενος) προσφέρει την δυνατότητα ελέγχου της συμμετρικότητας ως προς την τοποθέτηση των παρασκευασμάτων, με διερευνητικές ακτινογραφικές λήψεις (scout εικόνες) (Εικ. -8). Η όλη διαδικασία λήψης των εικόνων ελέγχεται από τον υπολογιστή του τομογραφικού συστήματος. Μετά την λήψη ικανοποιητικής διερευνητικής ακτινογραφίας του παρασκευάσματος, ακολούθησε η επιλογή του επιθυμητού πρωτοκόλλου απεικόνισης, το οποίο ήταν το πρωτόκολλο υψηλής ανάλυσης (high resolution). Επιπλέον, με τον τομογράφο αυτό, παρέχεται η δυνατότητα επιλογής, μέρους μόνον, του απεικονιστικού όγκου για την αναπαραγωγή εικόνων στις περιοχές ενδιαφέροντος (Εικ.-8). Αυτό στην ουσία δίνει την εντολή στον υπολογιστή του τομογράφου να ανακατασκευάσει εικόνες στην περιοχή ενδιαφέροντος αποκλείοντας τον υπόλοιπο απεικονιστικό όγκο και

63 63 ταυτόχρονα, μπορεί να επιταχύνει σημαντικά την διαδικασία αναπαραγωγής των εικόνων. Η καθεμιά τομογραφική εξέταση με το παραπάνω πρωτόκολλο διαρκεί 36 sec. Ο δε χρόνος αναπαραγωγής των εικόνων κυμαίνεται μεταξύ 6-7 min. Η παραπάνω διαδικασία επαναλήφθηκε για όλα τα πτωματικά παρασκευάσματα που περιλήφθηκαν στο πείραμα. Μετά το τέλος των τομογραφικών εξετάσεων τα πρωτότυπα αρχεία των εξετάσεων αυτών εξήχθησαν από τον υπολογιστή του τομογράφου (σκληρός δίσκος) και μεταφέρθηκαν στον υπολογιστή του κύριου ερευνητή με την βοήθεια εξωτερικού αποθηκευτικού μέσου, 250 GΒ. Germany) Τομογράφος GALILEOS (SIRONA DENTAL. SYSTEMS Bensheim, Οι πτωματικές γνάθοι μαζί με το ισοδύναμο μαλακών μορίων τοποθετήθηκαν πάνω στην σταθερή βάση όπου αναρτάται το εξάρτημα υποστήριξης του πώγωνος του ασθενή (Εικ. -9). Η καθ ύψος θέση του ανατομικού παρασκευάσματος προσαρμόσθηκε με κατάλληλη μετακίνηση της ακτινογραφικής κεφαλής του τομογράφου, σε κατακόρυφο επίπεδο. Η παραλληλότητα του ανατομικού παρασκευάσματος προς το οριζόντιο επίπεδο, η προσθιοπίσθια θέση του καθώς κι θέση του σε αξονικό επίπεδο μέσα στο απεικονιστικό πεδίο, προσδιορίστηκαν με την συνδρομή των αντίστοιχων στοιχείων φωτοσήμανσης που διαθέτει ο πίνακας ελέγχου του τομογράφου. Η διαδικασία της τομογραφικής εξέτασης με αυτόν τον τομογράφο δεν παρέχει την δυνατότητα διερευνητικών ακτινογραφιών. Έτσι, η απόκτηση του απεικονιστικού όγκου ενδιαφέροντος βασίζεται αποκλειστικά στην σωστή και ακριβή τοποθέτηση του ασθενή/ανατομικού παρασκευάσματος μέσα στο απεικονιστικό πεδίο του τομογράφου.

64 64 Αυτό διευκολύνεται εν μέρει από το γεγονός ότι το απεικονιστικό πεδίο είναι σταθερό κι αμετάβλητο (16 cm) σε αντίθεση με τους δυο προηγούμενους τομογράφους. Επίσης, με τον τομογράφο αυτό, δεν υπάρχει η δυνατότητα επιλογής απεικονιστικού πρωτοκόλλου. Ένα μόνον πρωτόκολλο είναι διαθέσιμο, κι αυτό είναι το πρωτόκολλο υψηλής ανάλυσης (high resolution). Η καθεμιά τομογραφική εξέταση με το παραπάνω πρωτόκολλο διαρκεί 14 sec. Ο δε χρόνος αναπαραγωγής των εικόνων κυμαίνεται ανάμεσα στα 7-8 min. Η παραπάνω διαδικασία επαναλήφθηκε για όλα τα πτωματικά παρασκευάσματα που περιλήφθηκαν στο πείραμα. Κατ επανάληψη της διαδικασίας που περιγράφτηκε νωρίτερα, μετά το τέλος των τομογραφικών εξετάσεων με τον τομογράφο GALILEOS, τα πρωτότυπα αρχεία των εξετάσεων αυτών εξήχθησαν από τον υπολογιστή του τομογράφου (σκληρός δίσκος) και μεταφέρθηκαν στον υπολογιστή του κύριου ερευνητή με την βοήθεια εξωτερικού αποθηκευτικού μέσου, χωρητικότητας 250 GΒ. Ανακατασκευή τομογραφικών εικόνων Μετά την μεταφορά και αποθήκευση τους στον ηλεκτρονικό υπολογιστή του κύριου ερευνητή, τα πρωτότυπα αρχεία (δεδομένα) των τομογραφικών λήψεων καθενός από τους τομογράφους που αξιολογήθηκαν σ αυτήν την εργασία, χρησιμοποιήθηκαν για την ανακατασκευή (αναπαραγωγή) σειράς τομογραφιών στις περιοχές ενδιαφέροντος σε καθεμιά από τις υπό εξέταση πτωματικές γνάθους. Για τον σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκε το πρωτότυπο λογισμικό λειτουργίας και απεικόνισης των τομογράφων. Για τους τομογράφους I-CAT και NEWTOM 3G η ανακατασκευή των τομογραφημάτων περιλάμβανε την επιλογή μιας αντιπροσωπευτικής αξονικής τομής της υπό εξέταση γνάθου και την χάραξη καμπύλης γραμμής κατά το μέσον του

65 65 παρειο-γλωσσικού πάχους της γνάθου με την χρήση του δείκτη (cursor) του ποντικιού του ηλεκτρονικού υπολογιστή. Μετά την ολοκλήρωση της καμπύλης γραμμής, το λογισμικό παρήγαγε σειρά εγκάρσιων γραμμών κάθετων στην αρχική καμπύλη, οι οποίες αντιπροσώπευαν εγκάρσιες τομές κάθετες στο σώμα της γνάθου. Κατ επιλογή του κύριου ερευνητή, οι εγκάρσιες τομές ήταν εφαπτόμενες (χωρίς αλληλοεπικάλυψη) κι είχαν πάχος 2 mm, στους τομογράφους που αυτό ήταν εφικτό (Ι- CAT, NEWTOM 3G). Το παραπάνω πάχος τομής είναι ένα σύνηθες γενικά πάχος τομής στα τομογραφίες προεμφυτευματικής εκτίμησης (Εικ. -10, 11). Η ανακατασκευή των τομογραφημάτων με το λογισμικό του τομογράφου GALILEOS ήταν περισσότερο αυτοματοποιημένη. Όπως και στους προηγούμενους δυο τομογράφους το πρώτο βήμα στην ανακατασκευή αποτελούσε την επιλογή μιας αντιπροσωπευτικής αξονικής τομής της υπό εξέταση γνάθου. Στην συνέχεια, αντί για την χάραξη καμπύλης γραμμής επί της αξονικής τομής, μια ζώνη σχήματος πετάλου προβαλλόταν επί της τομής κι αναπαριστούσε την ζώνη κατά μήκος της οποίας θα παράγονταν τα διαδοχικά τομογραφήματα (τομογραφική ζώνη). Η ευθύνη του χειριστή (κύριου ερευνητή) έγκειτο στην επιλογή της τομογραφικής ζώνης εκείνης (από μια σειρά που ήταν διαθέσιμες στο λογισμικό) που θα προσομοίωνε σε σχήμα και μέγεθος, κατά το δυνατό, το σχήμα και μέγεθος της συγκεκριμένης γνάθου. Μια και τα τομογραφήματα θα παράγονταν κάθετα προς την παραπάνω ζώνη, η ακρίβεια των τελικών τομογραφιών εξαρτιόταν από τη κατά το δυνατό ταύτιση της γνάθου και της τομογραφικής ζώνης σε σχήμα και σε μέγεθος (Εικ.-12). Δεν υπάρχει δυνατότητα επιλογής του επιθυμητού πάχους τομής με τον τομογράφο GALILEOS. Το πάχος τομής των παραγόμενων τομογραφημάτων είναι σταθερό και αμετάβλητο (1 mm).

66 66 Οι 60 περιοχές ενδιαφέροντος (εμφυτευματικές θέσεις) από όλες τις γνάθους που συμπεριλήφθηκαν στο πείραμα απεικονίστηκαν διαδοχικά και με τα τρία διαθέσιμα τομογραφικά συστήματα (I-CAT, NEWTOM VG και GALILEOS). Τα τομογραφήματα που αντιστοιχούσαν στις θέσεις αυτές (60 τομογραφήματα για κάθε τύπο τομογράφου), αναγνωρίστηκαν και σημάνθηκαν από τον κύριο ερευνητή πριν την φάση της αξιολόγησης. Αξιολόγηση των τομογραφικών εικόνων Έξι έμπειροι αξιολογητές στην προεμφυτευματική εκτίμηση νωδών περιοχών των γνάθων, ερμήνευσαν όλα τα τομογραφήματα σε τέσσερις συνεδρίες, κάτω από πανομοιότυπες συνθήκες. Μια συνεδρία για κάθε απεικονιστική τομογραφική μέθοδο και τέλος μια συνεδρία επανάληψης, στην οποία μέρος των τομογραφημάτων, μιας από τις τομογραφικές μεθόδους η οποία επιλέχτηκε τυχαία, επανεξετάστηκαν για να προσδιοριστεί η αξιοπιστία της αξιολόγησης ανάμεσα στον ίδιο ερευνητή (intra-rater reliability). Κενό τουλάχιστον 7 ημερών μεσολαβούσε από συνεδρία σε συνεδρία για τον καθένα από τους αξιολογητές. Πριν από κάθε συνεδρία, οι αξιολογητές ενημερώνονταν για την διαδικασία που θα ακολουθούσε (τύπος των υπό εξέταση εικόνων, σειρά εξέτασης κ.τ.λ.) και στη συνέχεια εκπαιδεύονταν για το συγκεκριμένο έργο που καλούνταν να επιτελέσουν σε ένα μικρό δείγμα τομογραφημάτων τα οποία δεν συμπεριλαμβάνονταν στο δείγμα αξιολόγησης (60) αλλά είχαν αναπαραχθεί για την εκπαίδευση (calibration) και προσαρμογή των αξιολογητών στα ζητούμενα αυτής της εργασίας. Στους αξιολογητές δόθηκαν προφορικές και γραπτές οδηγίες, ανεξάρτητα, εξηγώντας με κάθε

67 67 λεπτομέρεια τον σκοπό της εργασίας και τα επί μέρους καθήκοντα τους για κάθε συνεδρία. Η τομογραφική μέθοδος προς αξιολόγηση και η σειρά αξιολόγησης των 11 γνάθων για τον καθέναν από τους αξιολογητές, ήταν τυχαία. Για την προβολή των εικόνων χρησιμοποιήθηκε συνδυασμός δύο οθονών υψηλής ανάλυσης 24 η καθεμιά (DELL, LCD monitors) (Εικ..-13). Το αυτοδιαγνωστικό σύστημα της κάθε οθόνης αναγνώριζε και διόρθωνε τυχόν διαφοροποιήσεις στις παραμέτρους απεικόνισης (φωτεινότητα κι αντίθεση). Αυτές οι παράμετροι είχαν προεπιλεγεί από τον κύριο ερευνητή κι ελέγχονταν πριν από κάθε συνεδρία αξιολόγησης. Το πρωτότυπο λογισμικό πρόγραμμα λειτουργίας του κάθε τομογράφου, χρησιμοποιήθηκε για την αξιολόγηση των τομογραφικών εικόνων που αναπαράχθηκαν από τον κύριο ερευνητή στην προηγούμενη φάση (Εικ. -14 Α, Β, Γ). Οι εξεταστές μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν όποια εργαλεία βελτίωσης των εικόνων (μεγέθυνση, φωτεινότητα, αντίθεση κ.ά.) εκτιμούσαν ότι τους ήταν χρήσιμα. Χρονικός περιορισμός στην αξιολόγηση κάθε θέσης ενδιαφέροντος (και των σχετικών τομογραφημάτων) δεν υπήρχε. Ο κύριος ερευνητής ήταν παρών στις συνεδρίες αξιολόγησης και παρενέβαινε στην διαδικασία για να φέρει στην επιφάνεια εργασίας τα σχετικά τομογραφήματα της επόμενης θέσης ενδιαφέροντος, όταν η αξιολόγηση της προηγούμενης θέσης είχε ολοκληρωθεί. Επίσης, παρενέβαινε όταν κάποιος από τους αξιολογητές αντιμετώπιζε δυσκολίες στην χρήση των διαφόρων εργαλείων βελτίωσης εικόνας. Η αξιολόγηση των τομογραφημάτων περιλάμβανε δύο σκέλη:

68 68 Ο αξιολογητής πρώτα βαθμολογούσε κατά πόσο ήταν ορατός (αναγνωρίσιμος) ο γναθιαίος πόρος (Εικ.-15) στο συγκεκριμένο τομογράφημα, με την χρήση κλίμακας 4 διαβαθμίσεων (0-3) όπως παρακάτω: 0. Ο γναθιαίος πόρος δεν αναγνωρίζεται καθόλου - μηδενικός βαθμός βεβαιότητας, 1. Ο γναθιαίος πόρος αναγνωρίζεται εν μέρει - χαμηλός βαθμός βεβαιότητας, 2. Ο γναθιαίος πόρος αναγνωρίζεται εν μέρει - υψηλός βαθμός βεβαιότητας, 3. Ο γναθιαίος πόρος αναγνωρίζεται πλήρως - απόλυτη βεβαιότητα. Τουλάχιστον 2 παραδείγματα γναθιαίων πόρων από κάθε τύπο, εκτυπωμένα σε φωτογραφικό χαρτί ήταν στην διάθεση του κάθε αξιολογητή για άμεση σύγκριση κατά την διάρκεια αυτού του σκέλους της αξιολόγησης. Στην συνέχεια ο αξιολογητής, στην ίδια ακριβώς θέση, εκτιμούσε το διαθέσιμο ύψος της υπολειμματικής φατνιακής ακρολοφίας, σαν να αξιολογούσε την περιοχή αυτή για μελλοντική τοποθέτηση εμφυτεύματος. Χρησιμοποιώντας το ποντίκι του υπολογιστή και το εργαλείο ηλεκτρονικής μέτρησης που ήταν διαθέσιμο στο λογισμικό του κάθε τομογράφου, χάρασσε μια ευθεία γραμμή η οποία ένωνε την κορυφή της φατνιακής ακρολοφίας (το υψηλότερο σημείο της ακρολοφίας) και το άνω όριο του περιγράμματος του γναθιαίου πόρου σύμφωνα με την εκτίμηση του αξιολογητή. Η γραμμή αυτή μετατρέπονταν αυτόματα σε μια χιλιοστομετρική μέτρηση από τον υπολογιστή. Οι τιμές και των δυο σκελών αξιολόγησης (αναγνωρισιμότητα του γναθιαίου πόρου και το ύψος της ακρολοφίας) καταγράφονταν σε κατάλληλο απαντητικό δελτίο που χορηγούταν από τον κύριο ερευνητή.

69 Ανατομική αλήθεια (Gold standard) 69 Μετά την ολοκλήρωση των συνεδριών αξιολόγησης και της συλλογής των δεδομένων της μελέτης, οι πτωματικές γνάθοι τμήθηκαν αντίστοιχα προς τις εμφυτευματικές θέσεις οι οποίες αξιολογήθηκαν στις προηγούμενες συνεδρίες. Οι τομές έγιναν με χειροκίνητο πριόνι που έφερε λεπίδα πάχους 0,2 mm. Κατά την διάρκεια της τομής, η λεπίδα ήταν παράλληλη προς την νοητή ευθεία γραμμή που ορίζονταν από τους 3 δείκτες γουταπέρκας που με την σειρά τους προσδιόριζαν την θέση ενδιαφέροντος (Εικ. 16). Στη συνέχεια, με μια δεύτερη τομή 3-4 mm πίσω από την αρχική τομή, η περιοχή ενδιαφέροντος αποκόπηκε από την γνάθο υπό μορφή φέτας (Εικ. -17). Τα υπολείμματα του κάτω φατνιακού αγγειονευρώδους δεματίου απομακρύνθηκαν από το παρασκεύασμα και στην συνέχεια μετρήθηκε το ύψος του φατνιακού οστού. Το ύψος του φατνιακού οστού προσδιορίστηκε ως η απόσταση ανάμεσα στο πάνω όριο του γναθιαίου πόρου και την κορυφή (υψηλότερο σημείο) της υπολειμματικής φατνιακής ακρολοφίας (Εικ. -18). Για τον σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκε ευθύγραμμος ηλεκτρονικός μετρητής μήκους (ΤITAN, TITAN TOOLS, Springfield IL). Ο μέσος όρος 2 διαδοχικών μετρήσεων με ενδιάμεσο μηδενισμό της καταγραφής του ηλεκτρονικού μετρητή καταγράφηκε ως το πραγματικό ύψος της νωδής φατνιακής ακρολοφίας (gold standard) στην συγκεκριμένη θέση ενδιαφέροντος.

70 70

71 71 Εικόνα-1: Μερικά νωδή κάτω γνάθος (γνάθος #11), μετά την αφαίρεση των μαλακών ιστων. Παρατηρείται το γενειακό νεύρο να εξέρχεται στην παρειακή επιφάνεια της γνάθου, δεξιά.. Εικόνα-2 (Α): Η γνάθος #9 σταθεροποιημένη πάνω στην ξύλινη πλάκα.

72 72 Εικόνα-2 (Β): Το διαγνωστικό εκμαγείο της γναθου #9. Εικόνα-2 (Γ): Το διαγνωστικό εκμαγείο κερωμένο με το πρόπλασμα του ακτινολογικού οδηγού. Εικόνα-2 (Δ): Ο ακτινολογικός οδηγός της γνάθου #9 μετα την λείναση και στιλβωση. Ορθοδοντική ακρυλική ρητίνη χρησιμοποιήθηκε για την κατασκευή των οδηγών.

73 73 Εικόνα-2 (Ε): Η φάση παρασκευής των φρεατίων που θα υποδεχτούν τη γουταπέρκα. Εικόνα-2 (Στ): Συμπύκνωση γουταπέρκας στα φρεάτια πoυ παρασκευάστηκαν στο προγούμενο στάδιο. Εικόνα-2 (Ζ): Ο ολοκληρωμένος ακτινολογικός οδηγός με τους δείκτες της γνάθου #9 εφαρμοσμένος στη γνάθο.

74 74 Εικόνα-2 (Η): Η κάθε θέση προς εξέταση προσδιορίζεται από 3 δείκτες γουταπέρκας που σχηματίζουν ευθεία γραμμή κάθετη στην ακρολοφία στην αντίστοιχη θέση.

75 Εικόνα-3: 60 θέσεις ενδιαφέροντος σε περιοχές οπισθίων δοντιών, απο 11 συνολικά πτωματικές γνάθους αποτέλεσαν το δείγμα για αυτήν την in vitro εργασία. 75

76 76 Εικόνα-4: Το κυβικό δοχείο που χρησιμοποιήθηκε ως ισοδύναμο μαλακών μορίων σε αυτή την μελετη. Η κάθε πλευρά του κατασκευάστηκε από ακρυλικό πάχους 18 mm. Εικόνα-5: Η πτωματική γνάθος με το ισοδύναμο μαλακών μορίων σταθεροποιημένο πάνω στην εξάρτηση υποδοχής του πηγουνιού του τομογραφου I-CAT

77 77 Εικόνα-6: Η θέση του παρασκευάσματος σε προσθιοπίσθια θέση και στο αξονικό επίπεδο στον τομογράφο I- CAT. Εικόνα-7: Η πτωματική γνάθος με το ισοδύναμο μαλακών μορίων τοποθετημένη πάνω στην βάση του κεφαλωτου του τομογράφου NEWTOM 3G

78 78 Εικόνα-8: Ο τομογράφος NEWTOM 3G παρέχει 2 διερευνητικές ακτινογραφίες για τον έλεγχο της συμμετρικότητας του όγκου προς απεικόνιση: μια πλάγια και μια προσθιοπίσθια. Επιπλέον, ο χειριστής του τομογράφου μπορεί να επιλέξει μέρος του όγκου για ανακατασκευή εικόνων μετακινώντας ή τροποποιώντας το μέγεθος των κυβωτιδίων στις διερευνητικές ακτινογραφίες. Εικόνα-9: Η πτωματική γνάθος με το ισοδύναμο μαλακών μορίων τοποθετημένη πάνω στην βάση όπου αναρτάται η εξάρτηση υποδοχής του πηγουνιού του ασθενή στον τομογράφο GALILEOS

79 79 Εικόνα-10: Η καμπυλογραμμή στο μέσον του παρειο-γλωσσικού πάχους της γνάθου και οι αντίστοιχες εγκαρσιες (κάθετες στη αρχική καμπύλη) τομές, αριστερά, καθώς και η απεικόνισή τους, δεξιά στην εικόνα (Τομογράφος I-CAT) Εικόνα-11: Η καμπυλογραμμή στο μέσον του παρειο-γλωσσικού πάχους της γνάθου και οι αντίστοιχες εγκαρσιες (κάθετες στη αρχική καμπύλη) τομές, αριστερά, καθώς και η απεικόνισή τους, δεξιά στην εικόνα (Τομογράφος NEWTOM 3G)

80 Εικόνα-12: Η τομογραφική ζώνη (κάτω δεξιά) και οι αντίστοιχες τομές (κάτω αριστερά). Η ζώνη αυτή επιλέγεται απο έναν αριθμό διαθέσιμων ζωνών (διαφορετικών σε σχήμα και μέγεθος) με κριτήριο την προσομοίωση αυτής με το σχήμα και μέγεθος της υπό εξέταση γνάθου (Τομογράφος GALILEOS). 80

81 81 Εικόνα-13: Οι οθόνες υψηλής ανάλυσης που χρησιμοποιήθηκαν για την αξιολόγηση των τομογραφιών (DELL LCD 24 monitors, DELL SYSTEMS). Εικόνα-14: (επόμενες σελίδες) (A): Εφαρμογές του λογισμικού λειτουργίας του τομογράφου I-CAT, (B): Λογισμικό λειτουργίας του NEWTOM και (Γ): Λογισμικό λειτουργίας του τομογράφου GALILEOS.

82 Εικ. 14Α 82

83 Εικ. 14Β 83

84 Εικ. 14Γ 84

85 Εικόνα-15: Αντιπροσωπευτικά τομογραφήματα που δείχνουν διαφορετικά επίπεδα αναγνωρισιμότητας του γναθιαίου πόρου. Οι αξιολογητές βαθμολόγησαν την ανγνωρισιμότητα του γναθιαίου πόρου με κλίμακα 4 διαβαθμίσεων (0-3). 85

86 86 Εικόνα-16: Οι τομές που παρασκευάστηκαν για τον προσδιορισμό του ύψους του φατνιακού οστού (ανατομική αλήθεια), έγιναν με το πριόνι κάθετο στην φατνιακή ακρολοφία στην περιοχή ενδιαφέροντος (ή, κατά μήκος της ευθείας γραμμής που ορίζονταν από τους 3 δείκτες γουταπέρκας ανά θέση ενδιαφέροντος. Εικόνα-17: Μια τομή σε μια από τις πτωματικές γναάθους που χρησιμοποιήθηκαν σ αυτήν την εργασία, ακριβώς μετά την απομάκρυνση των υπολειμμάτων του κάτω φατνιακού αγγειονευρώδους δεματίου, έτοιμη για μέτρη του ύψους φατνιακού οστού (ανατομική αλήθεια) Εικόνα-18: Επίδειξη της τεχνικής μέτρησης τουύψους της φατνιακής ακρολοφίας με το ηλεκτρονικό παχύμετρο (ΤΙΤΑΝ tools).

87 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 87 Το σύνολο των δεδομένων που συλλέχτηκαν ξεχωριστά για κάθε αξιολογητή τόσο για την εκτίμηση ύψους του φατνιακού οστού όσο και για την αναγνωρισιμότητα του γναθιαίου πόρου, φαίνεται στον Πίνακα 1(Α, Β, Γ, Δ, Ε, Στ) (Παράρτημα). Θεωρήσαμε ότι ο υπολογισμός του «λάθους» στην εκτίμηση του ύψους του φατνιακού οστού δηλαδή η διαφορά του ακτινολογικά προσδιορισμένου ύψους οστού από την τιμή της ανατομικής αλήθειας-gold standard θα αποτελούσε πιο ενδεικτική εκτίμηση της διαγνωστικής ακρίβειας του κάθε τομογραφικού συστήματος σε σχέση με το πραγματικό ύψος. Στον πίνακα (2) φαίνεται συγκεντρωτικά το λάθος στην εκτίμηση του ύψους του φατνιακού οστού (μέση τιμή, τυπική απόκλιση) ανά τομογράφο και αξιoλογητή ξεχωριστά. Στον πίνακα (3) φαίνεται συγκεντρωτικά το λάθος στην εκτίμηση του ύψους του φατνιακού οστού ανά τομογράφο, ως απόλυτη τιμή και ως ποσοστό της μέσης τιμής της ανατομικής αλήθειας. Τα γραφήματα (1) και (2) απεικονίζουν την εκτίμηση λάθους στο ύψος του φατνιακού οστού για κάθε αξιολογητή ξεχωριστά (1) και για όλους μαζί (2).

88 88 ΠΙΝΑΚΑΣ (2) Μέση τιμή και τυπικές αποκλίσεις του λάθους εκτίμησης του ύψους του φατνιακού οστού (απόλυτη τιμή λάθους) για κάθε τομογραφικό σύστημα και για κάθε εξεταστή ξεχωριστά I-CAT NEWTOM 3G GALILEOS Αξιολογητής (1) 1.57± ± ±1.48 Αξιολογητής (2) 1.71± ± ±1.84 Αξιολογητής (3) 1.62± ± ±1.12 Αξιολογητής (4) 1.60± ± ±1.85 Αξιολογητής (5) 1.52± ± ±1.37 Αξιολογητής (6) 1.36± ± ±1.19 ΓΡΑΦΗΜΑ (1) Το λάθος στην εκτίμηση του ύψους του φατνιακού οστού για κάθε τομογράφο και αξιολογητή, ξεχωριστά

89 ΠΙΝΑΚΑΣ (3) 89 Λάθος στην εκτίμηση του ύψους του φατνιακού οστού (απόλυτη τιμή και ως ποσοστό της ανατομικής αλήθειας) για κάθε τομογράφο Λάθος στην εκτίμηση του ύψους I-CAT NEWTOM GALILEOS Απόλυτη τιμή 1.56± ± ±1.53 Ποσοστό της ανατομικής αλήθειας 11.7% 10.4% 13.4% ΓΡΑΦΗΜΑ (2) Το λάθος στην εκτίμηση του ύψους του φατνιακού οστού για κάθε τομογράφο και όλους τους αξιολογητές