DVT im Low-Dose-Modus

dvt-abb-01Welche klinischen Möglichkeiten bietet die moderne strahlenreduzierte 3D-Analyse?

von Dr. Denis Novakovic und Dr. Franz Xaver Wack

Die 3D-Diagnostik mittels CT oder DVT ist noch immer nicht zum Standardverfahren in der Zahnmedizin aufgestiegen − trotz der vielen Vorteile gegenüber dem konventionellen 2D-Röntgen. Die erhöhte Röntgenbelastung soll dank der neu entwickelten strahlenreduzierten Modi einiger Hersteller nicht mehr zu den genannten Gegenargumenten gehören. Welche Möglichkeiten und Grenzen haben Aufnahmen im Low-Dose-Modus bezüglich Diagnostik und Therapie? Im vorliegenden Artikel werden einige klinische Fälle mit Hilfe des KaVo OP 3D Pro vorgestellt.

Die „dentale Volumentomographie“ (DVT), wie die aktuelle offizielle Bezeichnung lautet, gewinnt im zahnmedizinischen Alltag immer mehr an Bedeutung. Trotzdem ist die zweidimensionale Röntgentechnik noch das Standardverfahren in der zahnärztlichen Diagnostik. Selbst in der Implantologie, dem Haupteinsatzgebiet der Volumentomographie, hat sich die DVT-Diagnostik noch nicht flächendeckend durchgesetzt.

Neben den Anschaffungskosten wird immer wieder die hohe Strahlenbelastung für den Patienten als Gegenargument angebracht.

Die Hersteller haben darauf mit der Entwicklung von Low-Dose-Modi reagiert, welche die 3D-Diagnostik in Dosisbereiche vordringen lässt, die bisher für 2D-Verfahren reserviert waren.

KaVo OP 3D ProEines dieser Geräte, welches über einen Low-Dose-Modus verfügt, ist das KaVo OP 3D Pro der Firma KaVo. Hier werden auch bei großen FOV (Field of View) die Strahlenwerte einer konventionellen Panoramaaufnahme erreicht und sogar unterschritten.

Laut Röntgenverordnung ist stets das Verfahren zu wählen, welches die geringste Dosis für den Patienten verursacht (ALARA-Prinzip). Wird somit in der Zukunft die Zahl der 2D-Aufnahmen durch die Low-Dose-Protokolle sinken?

In welchen therapeutischen und diagnostischen Bereichen die strahlenreduzierte Aufnahmetechnik mittels DVT heute schon gut funktioniert und auch Sinn macht, wollen wir mittels einiger Aufnahmen unseres Gerätes (KaVo OP 3D Pro) in diesem Artikel erläutern und auch anschaulich machen. Auch widmen wir uns den Kontraindikationen der Low-Dose-Technik.
 

Technische Grundlagen

Bei der digitalen Volumentomographie handelt es sich um eine digitale Aufnahmetechnik, bei der das gesamte Aufnahmefeld in einem Umlauf mit einem pyramidenförmigen Strahlenbündel erfasst wird. Auf einer zirkulären Bahn wird eine große Anzahl von Projektionsaufnahmen erzeugt, aus denen dann ein 3D-Volumen des zu untersuchenden Körperteils berechnet wird. Aus dem Rohdatensatz lassen sich beliebige axiale Rekonstruktionen erstellen.

Moderne DVT-Geräte bieten individuelle Einstellungsparameter an, um eine optimale Bildgebung bei unterschiedlichen Fragestellungen erzeugen zu können.

Die Firma KaVo ermöglicht hierfür bei ihrem Gerät OP 3D Pro vier verschiedene FOV (Field of Views):
Ø 5 x 5 cm, Ø 8 x 6 cm, Ø 8 x 8 cm, Ø 15 x 8 cm und optional Ø 15 x 13 cm. Je grösser das Sichtfeld, desto höher auch die effektive Dosis für den Patienten (siehe Tabelle 1 und 2). Zudem liefert das Gerät pro FOV drei verschiedene Auflösungs-Modi: High Resolution, Standard Resolution und Low Dose; sowie im kleinsten
FOV Ø 5 x 5 cm einen Endo-Modus mit sehr hoher und präziser Auflösung.

Tabelle 1

Abbildung 1

Tabelle 2
Tabelle 1 zeigt die Abhängigkeit der Voxelgröße und der effektiven Dosis bei erwachsenen Patienten von den beiden Einstellungsparametern (FOV und Auflösung). Die Daten wurden mit dem KaVo OP 3D Pro gemessen und stammen aus einer Studie von Prof. Ludlow (2014). Die Abweichungen der effektiven Dosis lassen sich durch die unterschiedlichen anatomischen Regionen (Oberkiefer, Unterkiefer, Kiefergelenk), welche bestrahlt wurden, erklären.

Eine genauere Aufschlüsselung der effektiven Dosen im Low-Dose-Modus je untersuchte Region und Sichtfeldgröße ergibt sich aus Abbildung 1. Zusätzlich ist hier im Balkenformat jeweils der Vergleich zur konventionellen Panoramaschichtaufnahme gut veranschaulicht. Die Daten wurden ebenfalls mit dem Gerät OP 3D Pro gewonnen und von der Firma KaVo anhand der Studienergebnisse grafisch aufbereitet.

Tabelle 2 zeigt die effektiven Dosen konventioneller digitaler Röntgenaufnahmen laut DGZMK. Die zum Teil sehr große Streuung der Werte lässt sich auf verschiedene Hersteller, Alter der Geräte und unterschiedliche Untersuchungsquellen zurückführen.

Fasst man die Ergebnisse der drei Abbildungen zusammen, so wird deutlich, dass fast alle Aufnahmen im Low-Dose- Modus unabhängig von der Auflösung oder der bestrahlten Region mit den effektiven Dosen der konventionellen Röntgentechnik (Ausnahme FRS) mithalten oder diese sogar unterbieten können. Die Bildqualität (Kontrast/Schärfe) nimmt allerdings mit fallender Auflösung aufgrund wachsender Voxelgröße ab.

Ist die Qualität der Aufnahmen im Low-Dose-Modus ausreichend und für welche diagnostische Zwecke kann sie empfohlen werden? Einige klinische Beispiele sollen hier Aufschluss geben.
 

Direkter Vergleich

Abbildung 2
Stellt man wie in Abbildung 2 die Aufnahmen im großen FOV mit den drei zur Verfügung stehenden Auflösungen gegeneinander, so erkennt man bereits in den Übersichtsaufnahmen gewisse Unterschiede.

Wie bereits erwähnt nimmt die Voxelgröße mit fallender Auflösung − sprich Bestrahlungsdosis − zu und hat somit Einfluss auf die Bildqualität.

Bewegungsartefakte sowie die bekannten Metallartefakte kommen mit geringen Dosiswerten mehr zur Geltung, was mit einer erschwerten diagnostischen Aussagekraft einhergeht.

In welchen Fällen eine strahlenreduzierte patientenfreundliche Auflösung vollkommen ausreichend ist und keine therapeutischen Konsequenzen zu befürchten sind, sollen folgende Beispiele aus dem Praxisalltag veranschaulichen.
 

Befundung: Lagebeziehung Weisheitszähne

Abbildung 3
In der präoperativen Befundung von kompliziert liegenden Weisheitszähnen, reicht in den meisten Fällen eine Aufnahme mit geringen Dosiswerten (Abbildung 3) aus. Die Vorteile einer dreidimensionalen röntgenologischen Voruntersuchung gegenüber einer konventionellen 2D-Aufnahme liegen hier auf der Hand.

Der Verlauf des Nervenkanals zwischen den drei Wurzeln des Zahnes 48 kann hier räumlich gut dargestellt werden. Ebenso war auf der Panoramaaufnahme die sehr grazile, linguale Wurzel nicht erkennbar. Die Wurzel ist zudem nur durch eine dünne knöcherne kortikale Struktur vom Mundboden begrenzt, welche trotz strahlenreduzierter Auflösung erkennbar ist.

Aufgrund ähnlicher Strahlenbelastung für den Patienten und trotzdem deutlich höherem Informationsgewinn für den Behandler ist die Indikation von DVT-Aufnahmen vor komplexer Weisheitszahnentfernung ganz klar gegeben. Mit der Low-Dose-Technologie umso mehr.
 

Implantologische Diagnostik präoperativ

Abbildung 4
Zur präoperativen Beurteilung eines Implantatlagers bei überschaubaren anatomischen Verhältnissen ist eine Aufnahme mit geringen Dosiswerten absolut ausreichend (Abbildung 4).

Eine Ausnahme bilden horizontal oder vertikal reduzierte Knochenlager mit dünnen kortikalen Schichten, wie zum Beispiel in der Frontregion oder am Sinusboden. Plant man in diesen Fällen eine Navigation, sollte individuell über eine höhere Auflösung nachgedacht werden.

Alle bekannten Informationsvorteile einer präimplantologischen 3D-Aufnahme und der daraus gewonnen operativen Vorteile, von der Begutachtung des dreidimensionalen Knochenvolumens hin zur möglichen Vorauswahl vom Implantattyp bis zur dadurch verkürzten und mit weniger Überraschungen durchgeführten OP, bleiben bei der Low-Dose-Technologie erhalten.

Auf Grund vergleichbarer Strahlenbelastung sehen wir fast keine Indikation mehr für die konventionelle Panoramaaufnahme in der implantologischen Vorbereitung. Einzige Ausnahme bildet hier die intraorale Einzelaufnahme. Wenn man rein nach dem Kriterium Strahlenbelastung geht, hat sie noch Vorteile gegenüber dem DVT.

Allerdings eine deutlich reduzierte Aussagekraft präoperativ mit den bekannten Nachteilen intraoperativ.
 

Implantologische Diagnostik postoperativ

Abbildung 5
In Abbildung 5 werden die prä- und postoperativen DVT-Aufnahmen jeweils im Low-Dose-Modus gegenübergestellt. Sowohl die operative Voruntersuchung als auch die Nachuntersuchung dieses Implantatfalls können in der strahlenreduzierten Version gut beurteilt werden. Um eine optimale prothetische Achse zu gewährleisten, wurde das Implantat leicht lingualorientiert entgegen dem Knochenverlauf gesetzt. Folglich musste in der vertikalen Achse ein Dimensionsverlust von 2 mm in Kauf genommen werden, obwohl noch Spielraum zum Nervenkanal gewährleistet war. Diese Erkenntnis wäre mit einer 2DAufnahme präoperativ nicht gegeben. Die röntgenologische Kontrolle nach der Implantation kann ohne Probleme mit einer strahlenreduzierten 3D-Aufnahme erfolgen und vergleichbaren Dosiswerten einer Panoramaaufnahme. Wie bereits vorab erwähnt bilden die intraoralen Aufnahmen eine Ausnahme.
 

Implantologische Kontrolle samt Ergebniskontrolle

Für konkrete Vergleiche der prä- und postoperativen Situation bietet KaVo das OnDemand3D Zusatzmodul „Fusion“ an. Mit Fusion können zwei Volumen unterschiedlicher Größe und Auflösung zueinander referenziert werden. Als Ergebnis erhält man entweder ein einzelnes „verschmolzenes“ Volumen (sogenanntes „Stitching“) oder das zweite Volumen wird dem ersten koordinatenäquivalent angeglichen und als neues Volumen ausgegeben. Innerhalb des Fusion-Moduls können exakte Messungen der veränderten Strukturen vorgenommen werden.

In Verbindung mit In2Guide (Planungssoftware für die navigierte Implantation) erlaubt Fusion zusätzlich noch einen exakten Vergleich (inkl. Strecken und Winkelmessungen) der geplanten mit der realisierten Implantatposition. Die ursprüngliche Planung wird dabei dem koordinatenäquivalenten postoperativen Volumen überlagert.

Abbildung 6

So wurde auch in unserem klinischen Fall die reale Implantatachse mit der Planung verglichen. Abbildung 6 zeigt dies am Beispiel des Oberkiefers. Implantat 27 zeigt in der Achsausrichtung nur eine minimale Abweichung zu der geplanten virtuellen Achse (grüne Linie samt Modell). Die navigierte Bohrung verlief nur bis an die kortikale Knochengrenze des Sinusbodens, was den vertikalen Versatz erklärt. In diesem Fall wurde nur die Ergebniskontrolle im Low-Dose-Modus aufgezeichnet. Machbar sind allerdings auch beide Aufnahmen in strahlenreduzierter Auflösung.

Dies ist sicher ein Spezialwerkzeug in der dreidimensionalen Begutachtung, welches allerdings im 2D-Bereich undenkbar wäre und der postoperativen DVT-Aufnahme, dank der Low-Dose-Technologie, einen weiteren Indikationsgewinn beschert.
 

Navigation mittels strahlenreduzierter DICOM-Daten

Abbildung 7
In Abbildung 7 wird bildlich der präoperative Workflow einer navigiert geplanten Implantation dargestellt. Die Basis der Planung sind eine DVT-Aufnahme im strahlenreduzierten Modus (KaVo OP 3D Pro; Low-Dose-Modus; FOV Ø 15 x 8 cm) und das mittels Laborscanner (Sirona in- Eos X5) digitalisierte Oberkiefermodell, welches durch ein virtuelles Wax-up der zu implantierenden Zähne ergänzt wurde (CAD-Design Software Exocad). Das Verknüpfen/ Matchen der STL-Daten (Modell) mit den DICOM-Daten (DVT) erfolgt im In2Guide Modul der 3D-Befundungssoftware OnDemand3D Dental von KaVo.

Der 4. Bildabschnitt in Abbildung 7 zeigt sehr deutlich, dass trotz niedriger Dosiswerte eine schöne fehlerfreie Überlagerung der Modell-STL-Daten (grüne Linie) mit den DICOM-Daten der Patientenaufnahme erfolgen kann.

Daraus lässt sich schließen, dass selbst eine navigierte Implantation mittel Low-Dose-Daten erfolgen kann. Das Matchen hat dabei kaum Präzisionsnachteile gegenüber den höheren Auflösungsmodi. Allerdings sollte bei engem Platzangebot oder nicht klar abgrenzenden kortikalen Strukturen eher die normale Auflösung gewählt werden. Ein Vergleich mit den konventionellen Röntgenaufnahmen fällt hier weg. Will man die Implantation navigiert durchführen, kommt man an einer DVT-Aufnahme nicht vorbei. Es ist nunmehr gut zu wissen, dass auch manche Fälle durchaus mit der Low-Dose-Technologie funktionieren können.
 

Kiefergelenksdiagnostik

Abbildung 8
Auch bei der Kontrolle der zahnärztlichen Schienenbehandlung einer vorhandenen CMD lässt sich die Low-Dose-Technologie im Bereich der Kiefergelenke sehr gut einsetzen. In Abbildung 8 wird ein Fall gezeigt, bei dem jeweils eine Aufnahme mit der Sichtfeldgröße Ø 8 x 8 cm und reduzierter Bestrahlung des betroffenen Kiefergelenks vor und nach Therapie einer festsitzenden Schiene durchgeführt wurde. Schon im 3D-Modell ist deutlich eine Kiefergelenksspaltvergrößerung im zuvor komprimierten linken Kiefergelenk (linker Bildausschnitt) nach vertikaler Erhöhung der Okklusalflächen durch eine adhäsiv verklebte semipermanente Schiene zu erkennen. Zusätzlich bietet das Fusion-Modul in der OnDemand3D Dental Software an, die beiden Aufnahmen koordinatenäquivalent übereinander zu legen und somit simultan durch gleiche Bildausschnitte fahren und befunden zu können. Dies erlaubt uns, Veränderungen exakt zu begutachten und zu vermessen.

Eine solche Bandbreite an Befundmöglichkeiten übersteigt im Kiefergelenk deutlich die Möglichkeiten einer konventionellen Kiefergelenksaufnahme. Wir haben in diesem anatomischen Gebiet bisher ausschließlich Aufnahmen im reduzierten Auflösungsbereich verwendet.
 

Wo gibt es noch Defizite?

Mit abnehmender Bestrahlungsdosis, wird es zunehmend wichtiger eine ruhige Körperhaltung der Patienten einzuhalten. Ältere oder unruhige Patienten können durch die Bewegungsartefakte in Zusammenspiel mit den gröberen Voxelwerten die Bildqualität nochmals schwächen. Eine Befundung wird dadurch deutlich erschwert. Gleiches gilt für die Metallartefakte. Metallrestaurationen in Befundnähe beeinträchtigen im strahlenreduziertem Modus die Diagnostik zusätzlich. Die Diagnostik von Erkrankungen, welche knochenauflösende oder verdichtende Befunde aufzeigen, sowie von nicht scharf begrenzten Zysten sollte weiterhin nicht im strahlenreduziertem Modus und dadurch reduzierter Bildqualität durchgeführt werden.

Endodontische Fragestellung (Anzahl und Verlauf von Kanälen, apikale Beherdungen, mögliche Perforationen, Wurzelfrakturen soweit überhaupt befundbar) können wir nur empfehlen weiterhin im Endo-Modus (sehr hohe Auflösung) und kleinstem FOV zu untersuchen. Hier kommt es in kleinen und engen Bereichen auf hohe Bildschärfe an, welche die Low-Dose-Methode nicht ausreichend liefern kann.

Wie bereits beschrieben, ist die navigierte Implantation bei großzügigen Knochenlagern im Low-Dose-Modus machbar. Hier wird aber weiterhin mindestens die Standard-Auflösung den Großteil der schablonengeführten Operationen aus zuvor besagten Gründen begleiten.
 

Zusammenfassung

Aus Sicht der Strahlenhygiene spricht im Hauptinteressensgebiet (Implantologie) der DVT-Aufnahmen nichts mehr gegen die dreidimensionale präoperative Diagnostik.

Die Dosisreduzierung erlaubt ein optimales Gleichgewicht aus dem Informationsgehalt einer Untersuchung, zu der dabei anfallenden Strahlenbelastung, und hat somit im implantologischen Gebiet einen klaren Vorteil gegenüber den konventionellen Panoramaaufnahmen. Selbst eine navigierte schablonengeführte Operation kann zum Teil mit der Low-Dose-Technologie durchgeführt werden, hat hier aber auch Einschränkungen.

Auch die postoperative DVT-Aufnahme sollte langsam als Indikationserweiterung eingeführt werden. Die erheblichen Vorteile und Möglichkeiten wurden in den gezeigten Fällen deutlich.

Trotz leicht reduzierter Bildqualität aufgrund der niedrigeren Strahlenwerte, können viele chirurgische Fragestellungen gut befundet und diagnostiziert werden. In der Kiefergelenksdiagnostik und -therapie hat die 3D-Aufnahme einen großen Informationsvorteil bei ähnlicher Bestrahlungsdosis gegenüber der konventionellen Methode.

Trotzdem hat die Low-Dose-Methode auch Einschränkungen, wie zum Beispiel: schwer erkennbare Nervenkanäle, diffuse kleine Knochenveränderungen, unscharf begrenzte Zysten, unruhige Patienten, hohe Quantität an Metallrestaurationen sowie endodontische Befunde. In diesen Fällen sollte weiterhin im normalen bzw. hochauflösenden Modus gearbeitet werden.

Sobald wir die Strahlenbelastung für den Patienten deutlich über die konventionellen Methoden anheben, stellt sich die individuelle und fallspezifische Frage nach der Notwendigkeit einer dreidimensionalen Röntgenaufnahme. Hier sollte man aber bedenken, dass nicht nur eine Reduktion der Strahlendosis die Belastung für den Patienten mindern kann. Moderne DVT-Geräte, wie in unserem Fall das KaVo OP 3D Pro, verfügen nicht nur über verschiedene Auflösungsmodi sondern bieten auch eine variable Sichtfeldgrößeneinstellung. Ein intelligenter Einsatz beider Parameter (Auflösung und FOV) kann somit den Patienten vor unnötiger Bestrahlung schützen ohne dabei Defizite in der Befundung in Kauf nehmen zu müssen.

Zusammenfassend kann man feststellen, dass die Low-Dose-Technologie eine sehr nützliche Entwicklung in der 3DRöntgenuntersuchung ist und den Indikationsbereich der DVT-Aufnahmen deutlich erweitern wird.


Autoren des Fachbeitrages: Dr. Denis Novakovic Dr. Franz Xaver Wack
Quelle: DI DENTALE IMPLANTOLOGIE & Parodontologie, 10.03.2017

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