Vergleich der Strahlenbelastung von konventionellen orthodontischen Röntgenaufnahmen mit konventionellen und indikationsabhängigen dosisreduzierten digitalen Volumentomographien

Abstract

Einleitung Die digitale Volumentomographie (DVT) bildet heute eine entscheidende diagnostische Komponente in der zahnmedizinischen Radiologie. Ein besonderer Fokus in der An-wendung liegt auf der Kieferorthopädie. Mit ihrer effektiven Dosis liegt die Anwendung einer DVT weit unterhalb derer einer CT-Aufnahme. Allerdings zeigen DVT-Aufnahmen im Vergleich zu konventionellen orthodontischen Röntgenaufnahmen (KOR) eine höhe-re Strahlenbelastung. In der vorliegenden Arbeit soll die Strahlenbelastung unterschied-licher DVT-Protokolle bei unterschiedlichen Field of Views (FoVs) und bei der Verwen-dung von Schutzmaßnahmen quantifiziert werden. Darüber hinaus sollen die effektiven Dosen mit der Strahlenbelastung von KOR-Aufnahmen verglichen werden. Methodik Für die Dosismessungen wurde das DVT-Gerät ProMax 3D MID® (Planmeca, Helsinki, Finnland) und ein anthropomorpher RANDO Phantomkopf verwendet. An den Phan-tomkopf wurden 20 Metall-Oxid-Halbleiter- Feldeffekttransistoren (MOS-FET) an durch die International Commission on Radiological Protection (ICRP 103) definierten Positio-nen platziert. Die Berechnung der effektiven Dosis erfolgte auf der Basis der Angaben der ICRP 103 aus dem Jahr 2007. Es wurden DVT Aufnahmen in den FoV Größen 20x17cm, 20x10cm und 10x10cm für die Messungen ausgewählt sowie Panorama- schichtaufnahmen (PSA) in 14x30cm und Fernröntgenseitenbildaufnahmen (FRS) in den Größen 30x27cm (Ceph lat.) und 24x27cm (Ceph PA). Jede Messaufnahme wurde zehnmal wiederholt. Im ersten Teil der Untersuchungen wurden die effektiven Dosen konventioneller DVT-Aufnahme-Modi ermittelt. Im zweiten Teil wurden die effektiven Dosen modernster indi-kationsabhängiger dosisreduzierender- Protokolle (IADR) bestimmt. Im dritten Teil wur-den die ermittelten Strahlendosen der IADR-Aufnahmen mit KOR verglichen. Im vierten Teil wurden die effektiven Dosen von DVT-Aufnahmen mit und ohne Anwendung eines Schilddrüsenschutzes verglichen. Ergebnisse Die effektiven Dosen für konventionelle DVT-Aufnahmen betrugen zwischen 293,9 und 55,1 µSv. Die Strahlendosen bei modernen IADR Protokollen lagen dagegen zwischen 63,9 und 10,9 µSv und damit signifikant niedriger. Aufnahmen unter IADR-Bedingungen zeigten gegenüber KOR-Aufnahmen eine signifikant höhere Strahlendosis. Lediglich die Einstellung „IADR-Low Dose“ ergab bei einer FoV-Größe von 20x10 cm eine signifikant niedrigere effektive Dosis verglichen mit KOR. Eine zusätzliche Reduzierung der Milliampere-Werte von 5,0 auf 2,0 führte bei einem FoV von 20x17 cm im „IADR-Low Dose“-Protokoll zu einer Reduktion der Strahlendosis auf 13,5 µSv ohne Schilddrüsenschutz. Diese effektive Dosis war signifikant niedriger als die Dosis bei KOR-Aufnahmen. Der zusätzliche Einsatz eines speziellen Schilddrüsenschutzes reduzierte die effektive Dosis bei modernen IADR-Protokollen um weitere 7,2% und 14,6%. Dadurch ergab sich bei einem FoV von 20x17 cm unter IADR „Low Dose“-Bedingungen und 2,0 mA eine effektive Dosis von 12,3 µSv. Schlussfolgerung Die Ergebnisse dieser Studie verdeutlichen, dass bei einer geeigneten Parameter- und FoV-Wahl moderne IADR- Protokolle eine niedrigere effektive Dosis als KOR-Aufnahmen besitzen. Durch einen zusätzlichen Schilddrüsenschutz kann die Strahlen-belastung weiter gesenkt werden. Schlüsselwörter: DVT, effektive Dosis, FoV, MOS-FET, konventionelle DVTs, mo-dernste IADR-Protokolle, Strahlenreduktion, Schilddrüsenschutz

Introduction Cone-Beam Computerized Tomography (CBCT) images constitute a key diagnostic component in dental radiology. A special focus in its application lies in orthodontics. In an effective dose, the use of a CBCT is far below that of a CT scan. CBCT images, however, still occur with a higher radiation exposure than in conventional orthodontic radiographs (COR). In the present study, the radiation exposures of different CBCT pro-tocols are quantified with different Field of Views (FoVs) and with the use of a thyroid gland shielding. Moreover, the effective doses are compared to the radiation exposure of COR recordings. Methodology The measurements for the dose determination were performed with the CBCT device ProMax 3D MID® (Planmeca, Helsinki, Finnland) on an anthropomorphic RANDO phantom head. 20 metal-oxide semiconductor field effect transistors (MOS-FET) were placed in positions defined by the International Commission on Radiological Protection (ICRP 103). The information provided by the ICRP 103 from 2007 was used to calculate the effective dose. CBCT Scans were chosen in 20x17cm, 20x10cm and 10x10cm. Panoramic x-rays (OPG) were chosen in 14x30cm and FRS in 30x27cm (Ceph lat.) and 24x27cm (Ceph PA). Each recording was carried out with ten repeats. In the first part of the investigations, the effective doses of conventional CBCT recording modes were identified. In the second part, the effective doses of modern indication-depending dose-reduction-protocols (IADR) were determined. In the third part, the determined radiation doses of IADR were compared with the recordings of COR. Finally the effective doses of CBCT images were compared with and without the use of thyroid protection. Results The effective doses for conventional CBCT images range from 293.9 µSv to 55.1 µSv. The radiation doses for modern IADR protocols range from 63.9 µSv to 10.9 µSv. In comparison the IADR protocols result in a significantly higher radiation dose than those of COR. The FoV size 20x10cm with "IADR-Low Dose" setting resulted in a significantly lower effective dose compared with those of COR. By reducing the milliampere settings on the CBCT device from 5,0 to 2,0 mA, the result for a FoV 20x17cm with IADR „Low Dose" protocol is 13,5 μSv without thyroid protec-tion. Comparing these effective doses with the results for COR, COR shows a significa-ntly higher dose. The additional use of a specific thyroid protection reduced the effective dose in modern IADR protocols from 14.6% to 7.2% compared to recordings without thyroid protection. This results in an effective dose of 12,3 μSv with a FoV of 20x17 cm using the IADR „Low Dose" and 2,0 mA protocol. Conclusion The results of this study show that with appropriate parameter- and FoV choice modern IADR protocols achieve a lower effective dose than COR radiographs. Radiation dose can be furthermore reduced by an additional thyroid gland protection. Keywords: DVT, effective dose, FoV, MOS-FET, conventional DVTs, modern IADR-protocols, dose reduction, thyroid protection