Entwicklung einer kieferorthopädischen 3D-Kephalometrie für ein reduziertes Field of View zur Reduktion der effektiven Dosis

Abstract

Einleitung Trotz der Entwicklung strahlenreduzierender Aufnahmeprotokolle und deutlicher Dosisreduktion bei DVT-Aufnahmen durch Verkleinerung des Field of views (FOV) konnte sich das DVT im Bereich der Kieferorthopädie, insbesondere bei Kindern, bisher für die kieferorthopädische Diagnostik nicht als Standard-Bildgebungsverfahren durchsetzen. Es gibt nur konventionelle 2D- oder 3D- kephalometrische Analysen, die ein großes FOV und dementsprechend eine höhere effektive Dosis erfordern. Daher wurde in dieser Untersuchung eine 3D-kephalometrische Analyse mit 3D-Variablen in einem reduzierten FOV entwickelt. Die konventionelle Referenzebene S-N (Sella-Nasion Ebene) wurde darin durch die FH (Frankfurter Horizontale Ebene) ersetzt. Die Ergebnisse dieser neuen 3D-kephalometrischen Analyse innerhalb eines reduzierten FOV sollten den Ergebnissen einer Standard-2D oder -3D- kephalometrischen Analyse in einem großen FOV gleichwertig sein. Material und Methoden DVT Datensätze von 38 Patienten wurden mit einer konventionellen 3D-full-size kephalometrischen Analyse in einem großen FOV untersucht. Dieselben Datensätze wurden ebenfalls mit der neuen reduzierten 3D-kephalometrischen Analyse in einem reduzierten FOV untersucht. Insgesamt 20 skelettale und dentale Standardvariablen der full-size Analyse wurden mit 22 alternativen Variablen der reduzierten Analyse verglichen. Eine statistische Auswertung wurde zum Nachweis eines mathematischen Zusammenhangs zwischen den Standardvariablen und den alternativen Variablen durchgeführt. Ergebnisse Der mathematische Zusammenhang zwischen Standardvariablen und alternativen Variablen konnte durch ein Bestimmtheitsmaß (R2) zwischen 0,15 und 0,95 (p > 0,001 – 0,055) beschrieben werden. Alle Zusammenhänge zeigten eine Signifikanz. Nur der Zusammenhang zwischen SNA (°) und dessen Alternative Po_R-Or_R-A (°) war minimal nicht signifikant (R2 = 0,15, p = 0,055). Die zweite alternative Variable zu SNA (°), Ba-A (mm), zeigte dagegen einen stärkeren Zusammenhang (R2 = 0,28, p = 0,003). Schlussfolgerungen Die vorliegende Untersuchung zeigt, dass die Verwendung anderer Referenzebenen auch zu verlässlichen Ergebnissen führen kann. Alle Standardvariablen mit Bezug zur Referenzebene S-N konnten durch alternative Variablen innerhalb eines reduzierten FOV mit Bezug zur Referenzebene FH ersetzt werden. Mathematische Zusammenhänge zwischen Standardvariablen und alternativen Variablen unterschiedlicher Stärke konnten nachgewiesen werden. In folgenden Untersuchungen sollten verlässlichere Referenzpunkte für das Koordinatensystem und die Variablen gefunden werden. Klinische Relevanz Reduzierte FOVs können den Anforderungen von 3D-kephalometrischen Analysen gerecht werden und können die Anwendung von DVT-Aufnahmen für die kieferorthopädische Diagnostik und Behandlung bei Kindern ermöglichen. Die Reduktion der effektiven Dosis kann mindestens in spezifischen Indikationen den Zugang zu allen Vorteilen der 3D-Bildgebung gegenüber der 2D-Bildgebung eröffnen.

Introduction Until now, CBCT could not win recognition as a standard orthodontic radiography, especially in children, despite the success in dose reduction in CBCT scans achieved by the development of radiation-reducing protocols and reduced field of view (FOV) sizes. There are only conventional 2D or 3D cephalometric analyses requiring large FOVs and higher effective doses. In the present study a 3D cephalometric analysis with 3D variables was developed inside a reduced FOV. The conventional reference plane, Sella-Nasion (S-N) plane, was replaced by the Frankfurt horizontal (FH) plane. The results of this new 3D cephalometric analysis within a reduced FOV should be equivalent to the results of the standard 2D or 3D cephalometric analysis withinin a large FOV. Materials and methods CBCT scans of 38 patients were examined with a conventional 3D full-size cephalometric analysis within a large FOV and the same data sets were also analysed with a new 3D reduced cephalometric analysis within a reduced FOV. A total of 20 skeletal und dental standard variables of the full-size analysis were compared with 22 alternative variables of the reduced analysis. Statistical analysis was performed to prove mathematic relation between standard and alternative variables. Results The mathematic relation between standard and alternative variables could be described with a coefficient of determination (R2) between 0.15 and 0.95 (p < 0.001 – 0.055). All relations showed significance, except for the relation between SNA (°) and its alternative Po_R-Or_R-A (°). It was shortly not significant (R2 = 0.15, p = 0.055). A second variable to SNA (°), Ba_A (mm), showed a stronger relation (R2 = 0.28, p = 0.003). Conclusions The present study shows that other reference planes can also lead to reliable results in cephalometric analyses. All standard variables that are related to the S-N plane could be replaced by alternative variables that are related to the reference plane FH. Mathematic relations between standard variables and alternative variables of different strengths could be calculated. In follow-up studies more reliable reference points for the coordinate system and the variables should be found. Clinical relevance Reduced FOVs can meet the requirements of 3D cephalometric analyses and make the application of CBCT scans possible for orthodontic diagnostics and treatments, especially in children. Through dose reduction an access to all the advantages that 3D radiographs have over 2D radiographs seems to be possible at least in specific indications.