Funkcjonalność oprogramowania do CBCT w praktyce stomatologicznej

W tomografii komputerowej (TK) do jakościowej i ilościowej oceny kości, płynów i powietrza służą jednostki Hounsfielda (patrz tab. 1; Godfrey Hounsfield jest twórcą i ojcem tomografii komputerowej). Podjęto również próby połączenia tych skal (tab. 2).
Oprogramowanie służące do przedstawiania badań tomografii wiązki stożkowej (ang. cone beam computed tomography – CBCT) ma dodatkowe funkcjonalności – narzędzia do pomiarów radiologicznej gęstości kości w skali HU zaznaczonych ręcznie obszarów na dwuwymiarowych widokach (osiowych, strzałkowych i czołowych) rekonstrukcji wielopłaszczyznowych (ang. multiplanar reformations – MPR).

Rekonstrukcja, czyli modelowanie lub inaczej wizualizacja, to metoda przedstawienia obrazu 3D na 2D płaszczyźnie monitora. Zastosowanie metody rekonstrukcji powoduje uwidocznienie cech, na których zależy osobie przeglądającej badanie wolumetryczne bez straty informacji. Dopasowanie i orientacja przekrojów rekonstrukcyjnych do osi i płaszczyzn anatomicznych to pierwszy krok w analizie całego badania wolumetrycznego. Przeglądanie badania wolumetrycznego najczęściej rozpoczyna się od rekonstrukcji wielopłaszczyznowej (zdj. 1), które zawiera widoki:

• osiowy,
• czołowy,
• strzałkowy.

Po otwarciu danego widoku operator porusza się w danej płaszczyźnie, wyświetlając kolejne widoki przekrojów cienkich warstw, które są równoległe do danej warstwy (np. za pomocą przewijania rolką myszy).

Istnieją również narzędzia pozwalające w sposób wizualny (widżety) przeprowadzić wirtualny zabieg implantacji (biblioteka wirtualnych implantów: producent, średnica, grubość, model). Z wbudowanej w bazę danych implantów lekarz może wybrać wszczep według następujących kryteriów:

• typ wszczepu,
• producent,
• średnica,
• długość części śródkostnej.

Pomiary odległości w przestrzeni 3D są możliwe do zrealizowania za pomocą narzędzi do pomiarów odległości po liniach prostych i krzywych. Można też określić kąt, pod jakim ma być wprowadzony implant (wyznaczenie kąta wszczepiania).
Po zaznaczeniu przebiegów kanałów nerwów zębodołowych dolnych (zdj. 2 i 3) i wyeliminowaniu ewentualnych kolizji z wirtualnym wszczepem (zdj. 4) można zmierzyć komputerowo gęstość kości bezpośrednio wokół niego (zdj. 9), określając:

1. metodę pomiaru gęstości kości (według HU lub Mischa),
2. wielkość przestrzeni wokół wierzchołka wirtualnego wszczepu,
3. grubość kości (w milimetrach) dookoła bocznych powierzchni implantu,
4. rozmiar komórki próbkowania pomiaru gęstości (rozmiar woksela).

Kolorowa wizualizacja dokonanych automatycznie pomiarów (tzw. profil gęstości; zdj. 5–9) w jasny sposób pozwala uwidocznić ocenę wybranego optymalnego miejsca wszczepu.

Badania tomografii wolumetrycznej są zapamiętywane i mogą być przenoszone pomiędzy stanowiskami komputerowymi w standardzie DICOM. W roku 1985 ACR/NEMA opublikował pierwszą wersję standardu. Został on opracowany dla potrzeb ujednolicenia wymiany i interpretacji danych medycznych. Umożliwia to również eksport danych do systemów produkujących modele (p. Simplant). Dane w formacie DICOM mają dużą objętość i wymagają specjalnego oprogramowania i sprzętu komputerowego, a także łączy o wysokiej przepustowości, za to pozwalają zachować wysoką jakość obrazu. Zawarte są tam:

• dane pacjenta,
• nazwa i typ skanera,
• grubość warstwy,
• odległość między warstwami,
• wymiar geometryczny obrazu,
• warunki ekspozycji.

Rekonstrukcja pseuopantomograficza (zdj. 10), która została omówiona podczas czynności wyznaczania kanału żuchwy, przypomina zdjęcie pantomograficzne. Przez niektórych autorów jest nazywana zdjęciem pantomograficznym 3D. W rzeczywistości jest to zdjęcie warstwowe utworzone poprzez:

1. określenie wysokości pola obrazowania (zwykle od dolnego brzegu żuchwy do dolnego brzegu oczodołu – patrz obszar pomiędzy zielonymi liniami na zdj. 10),
2. ręczne zaznaczenie kształtu łuku zębowego osobno dla żuchwy i szczęk (patrz biała środkowa parabola na środkowym dolnym zdjęciu na zdj. 10),
3. określenie grubości warstw, które zostaną zsumowane (na zdjęciu pantomograficznym była to zaprogramowana w aparacie warstwa obrazowa o określonym stałym lub zmiennym kształcie; patrz obszar między białymi parabolami na środkowym dolnym obrazie na zdj. 10),
4. czynności końcowe – wybór odpowiedniego okna kostnego (150–1500 HU).

Rekonstrukcja pseudopantomograficzna może być przedstawiona jako efekt renderowania objętościowego (górny obraz na zdj. 11) lub jako negatywowy obraz rentgenogramu (RTG), (patrz górny obraz na zdj. 10).

Obraz będący efektem rekonstrukcji pseudopantomograficznej został wybrany z wolumenu danych CBCT i w przewadze nad klasycznym zdjęciem sumacyjnym pantomograficznym jest pozbawiony artefaktów wynikających m.in. z przechodzenia wiązki przez kręgosłup szyjny, tylny dół czaszki, powietrze nad grzbietem języka oraz błędnego ustawienia głowy przez operatora aparatu RTG.

Za pomocą innego modułu oprogramowania można nałożyć na okienko kostne obraz dróg powietrznych: zatok obocznych nosa, jamy ustnej, nosowej i gardzieli. Co jest bardzo przydatne np. w ortodoncji czy podczas diagnozowania bezdechu sennego.

Obrazowanie części kostnych stawów skroniowo-żuchwowych jest przedmiotem zainteresowania protetyki stomatologicznej. Dotychczas pacjent z tym wskazaniem miał wykonywane (w różnej kolejności i o różnym efekcie) zdjęcia:

• pantomograficzne – uwidacznia stawy nie w zwarciu nawykowym, lecz z żuchwą wysuniętą do przodu – pacjent ma zęby zagryzione na pozycjonerze, tak aby szczęka i żuchwa znalazły się w warstwie obrazowej,
• czynnościowe stawów skroniowo-żuchwowych – zdjęcia te w czterech projekcjach są wykonywane jako dodatkowa opcja aparatu pantomograficznego; niestety ze względu na brak możliwości pionowego odchylenia promienia centralnego wiązki w kierunku nóg pacjenta, piramida kości skroniowej rzutuje się na obraz główki i panewki stawowej,
• stawów skroniowo-żuchwowych w projekcji Schillera – pacjent jest kierowany do pracowni radiologii klasycznej i jest to najlepsze zdjęcie do obrazowania tej okolicy,
• tomografia komputerowa stawu skroniowo-żuchwowego – widać części kostne stawów, niestety pacjent jest obciążany dużą dawką promieniowania.

Jeśli istnieje konieczność uwidocznienia dwóch stawów podczas jednego badania, tomografia wolumetryczna o dużym polu obrazowania (zdj. 13) jest metodą alternatywną w stosunku do tomografii komputerowej ze względu na wielokrotnie mniejszą dawkę efektywną.

Na zdjęciu 13 na kolorowo zobrazowane są renderowania objętościowe – osobno oba stawy w zwarciu w projekcjach pod kątem do widoku czołowego ustawionym ręcznie do długiej osi głowy stawowej, natomiast widok środkowy (pomiędzy nimi) jest w projekcji osiowej. Można na nim określić dokładnie zogniskowane cięcia warstw przez prawy i lewy staw – widoki dolne, gdzie wykonuje się rzeczywiste pomiary szerokości szpary stawowej. Dla tych cienkowarstwowych przekrojów można określić:

• szerokość warstw,
• odległość między warstwami,
• sumowanie warstw w celu uwidocznienia widoku sumacyjnego.

Oprogramowanie służące do wizualizacji stawów skroniowo-żuchwowych zawiera dodatkowe narzędzia (zdj. 14–17) służące do:

• tworzenia automatycznych przekrojów przez głowę i panewkę w osi szyjki stawowej i w płaszczyźnie prostopadłej,
• analizowania widoków umożliwiających pomiar szpary stawowej (rzeczywiste pomiary 3D),
• pomiaru kąta nachylenia głów stawowych w stosunku do płaszczyzny pośrodkowej.
• Aby uwidocznić zakres ruchomości głów w panewkach, należy wykonać dwa badania: jedno w zwarciu (zwarcie nawykowe, zdj. 18) i drugie w rozwarciu (maksymalne rozwarcie, zdj. 19).