Die Bedeutung des Field of View für die Erfassbarkeit kephalometrischer Referenzpunkte in digitalen Volumentomogrammen mit und ohne Gesichtsscan

Abstract

Einleitung: Die zunehmende Anwendung der Digitalen Volumentomografie (DVT) innerhalb der Kieferorthopädie führt zu einer regen Diskussion über anfallende Strahlendosen, Kosten und die Größen der benötigten Aufnahmevolumina – sog. Field of View (FoV). Das Ziel dieser Arbeit war es zu prüfen, ob ein DVT-Gerät mit einem sphärischen FoV von r = 75 mm in der Lage ist, alle für die kephalometrische Behandlungsplanung benötigten Referenzpunkte zu erfassen und ob der kombinierte Einsatz von Face Scan (FS) und DVT einen Informationsgewinn bezüglich der bis dahin nicht erfassbaren Referenzpunkte erzielt. Des Weiteren wurde untersucht, wie groß ein sphärisches FoV sein müsste, um 95% aller Patienten erfassen zu können und wieviel Referenzpunkte benötigt werden, um ein sphärisches FoV möglichst optimal zu positionieren. Methodik: In dieser retrospektiven Studie wurden 1003 anonymisierte DICOM-Datensätze aus dem Röntgennetzwerk Mesantis® ausgewählt und nach graphischer Weiterverarbeitung mittels InVivo 4.0 (Anatomage Inc., San Jose, USA) in eine eigens programmierte Software importiert, an Hand frontaler Referenzpunkte ausgerichtet und anschließend vermessen. In zwei Messreihen wurde unter Verwendung von 17 Referenzpunkten sowohl eine reine DVT-Aufnahme als auch eine DVT-Aufnahme in Kombination mit einem FS simuliert. 32.758 gewonnene Koordinaten wurden auf Normalverteilung untersucht und anschließend die berechneten Häufigkeiten für ein Auffinden des jeweiligen Referenzpunkte innerhalb des FoV`s tabellarisch dargestellt. Mit Hilfe speziell entwickelter Software wurde der Mittelpunkt einer durch 17 Referenzpunkte definierten Kugel („ideal“) berechnet. Es folgte die Berechnung jener Referenzpunktkombination mit dem geringsten Abstand zur „idealen“ Kugel. Ergebnisse: Besonders Referenzpunkte im dorsalen Schädelbereich konnten mit größerer Häufigkeit nicht erfasst werden. Unabhängig von Alter und Geschlecht erwies sich das Porion als Messpunkt mit der geringsten Häufigkeit für ein Erfassen. Bei einer reinen DVT-Aufnahme schwanken die Häufigkeiten dafür zwischen 4,01% (männlich, >18 Jahre) und 83,23% (weiblich, <18 Jahre). Durch den zusätzlichen Einsatz eines FS verschieben sich die Häufigkeiten in den Bereich von 20,94% (männlich, >18 Jahre) und 93,07% (weiblich, <18 Jahre). Bei weiblichen Patienten unter 18 Jahren ist die Wahrscheinlichkeit für ein Auffinden aller benötigter Referenzpunkte am höchsten. Bei Männern ist diese am niedrigsten. Für das Erfassen von 95% aller Patienten bedarf es eines FoV von r = (102,35 ± 7,29) mm. Um ein sphärisches FoV möglichst ideal zu positionieren, erweist sich eine Ausrichtung anhand von Porion (beidseits), Weichteilpogonion und Weichteilnasenspitze als Mittel der Wahl. Schlussfolgerung: Sowohl mit einem sphärischen FoV von r = 75 mm als auch in Kombination mit einem FS ist es nicht möglich, sämtliche für eine kephalometrisches Diagnostik erforderlichen Referenzpunkte in zufriedenstellendem Maße abzubilden.

Introduction: The increasingly widespread use of cone-beam computed tomography (CBCT) in orthodontics has given rise to vivid discussions about radiation doses, costs, and scan volumes (known as “field of view” or FoV). This study aimed to examine whether a CBCT scanner with a spherical FoV 75 mm in radius would capture all the landmarks needed for cephalometric treatment planning. Another goal was to investigate if optical facial scans, used in combination with a CBCT scan, could open the door to capturing additional landmarks not otherwise accessible. Other points of evaluation were the size requirement for a spherical FoV that would cover 95% of all patients and how many landmarks are needed to optimize positioning of the spherical FoV. Methods. A total of 1,003 anonymized DICOM datasets were selected for this retrospective study from the Mesantis® radiographic network. After graphic processing with InVivo 4.0 (Anatomage Inc., San Jose, CA, USA), the datasets were imported into a specially developed software application and were aligned using anterior landmarks as reference. Based on 17 landmarks, two measurement series were conducted, simulating a CBCT scan either by itself or in combination with a facial scan. A total of 32,758 coordinates thus acquired were checked for normal distribution, followed by presenting in tabular format the resultant frequencies at which the various landmarks were captured inside the defined FoV. A specially developed software application was used to calculate the centre of an ideal sphere defined by 17 landmarks, then calculating the combination of landmarks characterized by the closest proximity to the ideal sphere. Results. Landmarks in the dorsal region of the cranium were captured less frequently. Regardless of age and gender, the least frequently captured landmark was the porion, with relative frequencies ranging from 4.01% (males ≥ 18 years) to 83.23% (females < 18 years) based on CBCT scans alone. Using an additional facial scan, these frequencies ranged from 20.94% (males ≥ 18 years) to 93.07% (females < 18 years). Female patients under 18 offer the best chances of identifying all landmarks required. The reverse is true of adult men. Covering 95% of all patients would require a FoV of 102.35 ± 7.29 mm in radius. The best reference points for optimal positioning of a spherical FoV are the porion (bilaterally) along with the soft-tissue pogonion and the nose tip. Conclusions. A CBCT scan with a spherical FoV 75 mm in radius cannot acceptably capture all of the landmarks needed for cephalometric diagnostics, whether used by itself of in combination with a facial scan.