Einfluss klinischer und bildgebender Parameter auf die Genauigkeit der Darstellung knöcherner parodontaler Strukturen in der digitalen Volumentomographie

Abstract

Fragestellung: Ziel der Untersuchung war, die Aussagekraft und Verlässlichkeit der digitalen Volumentomographie bei der Darstellung filigraner parodontaler Strukturen zu analysieren. Material und Methode: Fünf knöcherne menschliche Schädel wurden bei 85 kV und 35/42 mAs volumentomographisch untersucht (GALILEOS comfort, Sirona Dental GmbH, Bensheim, Deutschland). An allen Zähnen (0,3 mm Voxelgröße) wurden die vestibulären Knochenverhältnisse bezüglich Knochenhöhe, Dehiszenzen und Fenestrationen untersucht und vermessen. Entsprechende Messungen mit einem Messschieber an den Schädeln dienten als Referenz. Nach Präparation einzelner röntgenologisch nicht sichtbarer Knochenlamellen erfolgte die stereomikroskopische Bestimmung der Knochendicke. Außerdem wurde der Einfluss der Bildauflösung, Belichtungszeit, Zahnregion, Defektart und Schmelz-Zement-Grenze sowie der Bildeinstellungen Kontrast und Helligkeit auf die Messgenauigkeit analysiert und die Darstellung der Wurzeloberfläche im Röntgenbild auf einen Zusammenhang mit den Ergebnissen hin überprüft. Ergebnisse: Die Messungen zeigten eine durchschnittlich zu geringe Darstellung der Knochenhöhe um 0,13 mm (35 mAs, p=0,000) bzw. 0,11 mm (42 mAs, p=0,005). Die mittleren Abweichungen von der Referenz betrugen 0,26 bzw. 0,28 mm. Weder die Erkennbarkeit der Schmelz-Zement-Grenze noch die Veränderung von Kontrast und Helligkeit hatten einen Einfluss auf das Messergebnis. Auch zwischen den beiden Belichtungszeiten fand sich kein statistisch erkennbarer Unterschied, es konnte jedoch eine Tendenz zur besseren Messgenauigkeit bei 42 mAs festgestellt werden. Eine tendenziell schlechtere Messgenauigkeit zeigte sich in der Frontzahnregion (vor allem im Unterkiefer) sowie bei klinisch vorhandenen Dehiszenzen, die in Einzelfällen deutlich überschätzt wurden. Die Erkennung von Dehiszenzen im Röntgenbild war insgesamt zuverlässig (Sensitivität 97 bzw. 94 %, Spezifität 98 %), im Gegensatz zu den Fenestrationen, die zumeist vergrößert dargestellt oder, vor allem im Oberkiefer, falsch-positiv diagnostiziert wurden (Sensitivität 100 %, Spezifität 86 %). Die Erkennbarkeitsgrenze der Knochenlamellen lag bei einer Knochendicke von 0,39 mm (0,3 mm Voxelgröße) und 0,22 mm (0,15 mm Kantenlänge). Eine Voxelgröße von 0,15 mm lieferte im Vergleich zu 0,3 mm signifikant bessere Ergebnisse. Bei abschließender Betrachtung der Ergebnisse fiel auf, dass eine subjektiv unscharfe Darstellung der Wurzeloberfläche im Bereich von röntgenologischen Dehiszenzen oder Fenestrationen ein Hinweis auf eine falsch-positive Diagnose des Knochendefekts sein kann. Schlussfolgerung: Die digitale Volumentomographie kann grundsätzlich als geeignetes Verfahren für die präzise und überlagerungsfreie Darstellung parodontaler Strukturen betrachtet werden. Eine weitestgehend ausreichend präzise Darstellung der Knochenmorphologie bei einer Voxelgröße von 0,3 mm konnte festgestellt werden. Probleme ergeben sich, wenn sich die Dicke der Knochenstrukturen im Bereich der Auflösungsgrenze des Gerätes liegt. Hierbei kann es zur falsch-positiven Diagnose von Knochendefekten kommen, daher sollten beim Einsatz der DVT für spezifische parodontaldiagnostische Fragestellungen hochauflösende Geräte gewählt werden.

Introduction: Aim of this study was to investigate accuracy and reliability of cone-beam computed tomography for the imaging of thin vestibular periodontal structures. Materials and methods: Five human skulls were scanned by CBCT (GALILEOS comfort, Sirona Dental GmbH, Bensheim, Deutschland) at 85 kV and 35/42 mAs. Linear measurements were performed on each tooth (0,3 mm voxel size), evaluating periodontal bone height, bony dehiscences and fenestrations. Results were compared to data measured by caliper on the skulls. After preparation of several lamellas of undetectable bone their thickness was examined by stereomicroscopy. In addition, influence of voxel size, exposure time, type of defect, tooth area, detection of the cemento-enamel-junction and variations of contrast / lightness on measuring accuracy were evaluated. Results: Evaluations by CBCT showed a significant underestimation of buccal bone height (0,13 mm for 35 mAs, p=0,000; 0,11 mm for 42 mAs, p=0,005). Mean deviations to reference were 0,26 mm and 0,28 mm, respectively. There was neither a significant influence of perceptibility of the cemento-enamel- junction, nor of the variation of contrast and brightness. Moreover, the two different exposure times showed no statistical difference, however, a tendency for more accurate measuring at 42 mAs was evident. Measuring anterior teeth (especially in the mandible) and dehiscences the real bone level tended to be underestimated, single measuring points showed great deviations. There was a good reliability of detection dehiscences (sensitivity 97/94 %, specifity 98 %), in contrast to fenestrations which were mostly overestimated and often (especially maxilla) detected false-positive (sensitivity 100 %, specifity 86 %). For a resolution of 0,3 mm voxel size areas with a bone thickness less than 0,39 mm could not be detected properly. The measurements showed significantly better results for 0,15 mm than 0,3 mm voxel size. Finally, comparing the results to the radiographic images, a subjectively diffuse depicted root surface could be a hint of false-positive detection of dehiscences or fenestrations in this area. Conclusion: Cone-beam computed tomography provides a good imaging of periodontal structures in three planes, true to scale and without overlap. For specific clinical consideration it seems to provide sufficiently precise radiological diagnostics of the osseous morphology at 0,3 mm voxel size for most discrepancies could be classified as negligibly small. There are limitations if the bony thickness ranges near to the spatial resolution of the CBCT leading to false-positive diagnosis of bone defects. Therefore use of high resolution CBCT is advisable for periodontal issues.