Untersuchungen zum erforderlichen Sichtfeld dentaler Volumentomographen für eine 3D-kephalometrische Analyse

Abstract

Einleitung: Von Rechts wegen ist in Deutschland die Strahlenbelastung von Patienten beim Röntgenvorgang so gering wie möglich zu halten. Es gilt das ALARA-Prinzip, nach dem die Dosis an ionisierender Strahlung „as low as reasonably possible“ sein muss. Um dieser Forderung nachzukommen, ist das benötigte Sichtfeld vor der Erstellung einer Digitalen Volumentomographie-(DVT )Aufnahme der medizinischen Indikation anzupassen. Es existieren vielfältige Empfehlungen zur Einstellung der Sichtfeldgröße. Diese sind jedoch wissenschaftlich nicht ausreichend untermauert. Die Wahrscheinlichkeit, ein inadäquates Field of View (FoV) zu wählen, ist daher sehr hoch. Während ein zu kleines Aufnahmevolumen die Diagnosefähigkeit beeinträchtigt, setzt ein zu groß gewähltes FoV den Patienten einer unnötigen Strahlenbelastung aus. Die vorliegende Arbeit ermittelt die erforderlichen Maße von Sichtfeldern für fünf kieferorthopädisch relevante Gebiete und charakterisiert Differenzen zwischen nach Alter und Geschlecht unterschiedenen Patientengruppen. Methodik: Es wurden anonymisierte DICOM-Datensätze von 1000 Patienten retrospektiv digital mit der volumetrischen Bildbearbeitungssoftware Invivo 5.1 (Anatomage Inc., San Jo-se, Californien) vermessen. Die erforderlichen Maße zylindrischer FoV zur Erfassbarkeit von Knochen-Referenzpunkten, Knochen- und Weichteil- Referenzpunkten, Knochen-Referenzpunkten und dem Corpus C4, Knochen- und Weichteil-Referenzpunkten und dem Corpus C4 sowie der Dentition wurden ermittelt. Eine der Messung vorangehende Justierung der Schädel mit Hilfe der Frankfurter Horizontalen schuf eine standardisierte Ausgangsposition aller Datensätze. Während die Höhe der Zylinder direkt im „Section View“-Modus gemessen werden konnte, wurde der Zylinderdurchmesser anhand der modifizierten Sagitta-Methode errechnet. Die Auswertung der Daten erfolgte gleichmäßig in 4 Untergruppen nach Alter (5-18 Jahre, 19-75 Jahre) und Geschlecht (männlich, weiblich). Die ermittelten Werte der Untergruppen und Aufnahmevolumina wurden analysiert und verglichen. Ergebnisse: Die Maße der erforderlichen FoV waren 12,88 x 16,48 cm (Jugendliche: 11,94 x 15,87 cm) für die Erfassung der Knochenreferenzpunkte, 14,06 x 18,55 cm (Jugendliche: 12,73 x 17,54) für die Erfassung der Knochen- und Weichgewebsreferenzpunkte, 12,60 x 15,87 cm für die Erfassung der Knochenreferenzpunkte und des Wirbelkörpers C4, 12,73 x 17,54 cm für die Erfassung der Knochen- und Weichgewebsreferenzpunkte und des Wirbelkörpers C4 sowie 7,65 x 11,15 cm (Jugendliche: 7,63 x 11,15 cm) für die Erfassung der Dentition. Die erforderlichen FoV sowohl für die unterschiedlichen Interessensregionen als auch für die einzelnen Patientengruppen zeigten signifikante Differenzen. Schlussfolgerung: Für eine geringe Strahlenexposition des Patienten ist das FoV so klein wie möglich, für die Diagnosefähigkeit so groß wie nötig zu wählen. Es konnten durch die Analyse Maße für zylindrische Fields of View zur Erfassung verschiedener Interessensregionen gewonnen werden, die eine dem ALARA-Prinzip folgende Justierung der Aufnahmevolumina gemäß Alter und Geschlecht von Patienten erleichtern.

Introduction: Due to German statuatory provisions, radiation exposure of patients in diagnostic X-ray procedures must be kept to a minimum. Medical X-ray diagnostics thus follow a principle of radiation protection known as ALARA (as low as reasonably achievable). To comply with this requirement, the field of view (FoV) must be adjusted as medically indicated before a CBCT image is taken. There are numerous and diverse recommendations concerning the adjustment of the FoV. However, these recommendations are not sufficiently based in science. As a result, there is a very high likelihood for inadequately chosen FoV. If the reproduced volume is too small, diagnostic value of the CBCT image may be lessened. On the other hand, too large a FoV would expose the patient to an unnecessarily high dose of X-ray radiation. This analysis investigates the required dimensions of FoV for 5 orthodontically relevant areas and identifies age and sex group specific differences in the sample population. Materials and methods: Anonymized DICOM records of 1000 patients were retrospectively evaluated using the digital volumetric imaging software Invivo 5.1 (Anatomage Inc., San Jose, California). The dimensions of cylindrical FoV required for detecting bone reference points; bone and soft tissue reference points; bone reference points and the Corpus C4; bone and soft tissue reference points and the Corpus C4; and the dentition were determined. Before measurements were taken, the skulls were adjusted based on the Frankfurt horizontal plane to create a standardized starting position for all records. Whereas the height of the cylinder could be measured directly in the "Section View" mode, the cylinder diameter was calculated using the modified sagitta method. The the patients were evenly divided in 4 subgroups according to age (5-18 years, 19-75 years) and gender (male, female). The measurement results of the subgroups and required FoV were analyzed and compared. Results: The dimensions of the required FoV were 12.88 x 16.48 cm (young: 11.94 x 15.87 cm) for the detection of bone reference points, 14.06 x 18.55 cm (young: 12.73 x 17.54 ) for the detection of bone and soft tissue reference points, 12.60 x 15.87 cm for the detection of bone reference points and the vertebral body C4, 12.73 x 17.54 cm for the detection of bone and soft tissue reference points and the Corpus C4 and 7.65 x 11.15 cm (young: 7.63 x 11.15 cm) for the detection of the dentition. The FoV required for the different regions of interest and the individual patient groups differed significantly. Conclusions: The FoV has to be as small as possible to keep radiation exposure of patients to a minimum and as large as necessary to ensure the diagnostic capability of the X-Ray images taken. The analysis yielded sex and age specific measurements which can support the ALARA- compliant adjustment of fields of view for several regions of interest.