Apparecchiature radiologiche e necessità cliniche

1. CORSO FAD 4824-215046
CONE BEAM: applicazione ed indicazioni
cliniche in radiologia odontoiatrica
MODULO C
Apparecchiature radiologiche e necessità cliniche
Responsabile scientifico: Dott. Gian Paolo Damilano
Relatori : Dott. G. M. Magnano – Dott. C. Gazzerro

2. Apparecchiature
radiologiche e necessità cliniche
a) Metodiche radiologiche in odontoiatria finalizzate agli obiettivi
clinici
b) Parametri d’impostazione dell’apparecchiatura per l’acquisizione
dell’immagine in relazione alle diverse necessità cliniche
c) Variazioni di risoluzioni radiografiche e radioprotezione
d) Dosaggi radiologici e interazioni sui tessuti biologici

3. Metodiche radiologiche in
odontoiatria finalizzate agli obiettivi
1. Apprezzare il risparmio dosimetrico offerto dall’esame Cone Beam CT
2-Individuare le indicazioni all’esame Cone Beam CT in base alle richieste cliniche
Tecnica CBTC vs. tecnica radiologica OPT
Esistono somiglianze procedurali tra la CBTC e la OPT ma anche importanti
differenze tra le due tecniche. La tecnica CBTC consente sicuramente un maggior
numero di parametri disponibili.
Parametri tecnici
Per acquisire una scansione con il Cone Beam devono essere regolati due
parametri principali che sono la corrente (ma) e la tensione al tubo (Kv) . Questi
due fattori controllano la quantità (ma) e la qualità (Kv) dei fotoni a raggi X
generati dalla testa del tubo. Ma e Kv hanno una influenza diretta sulla qualità
dell'immagine e sulla dose di radiazione erogata al paziente. La corretta
regolazione di questi parametri fornisce una significativa riduzione della dose
senza compromettere la qualità dell'immagine.

4. Metodiche radiologiche in
odontoiatria finalizzate agli obiettivi
A differenza della OPT, la CBTC permette anche altre modifiche dei parametri
di scansione che influenzano sia la qualità delle immagini sia la dose al
paziente:
Campo di Vista (Field Of View, FOV)
il volume corporeo del paziente oggetto di indagine è definito FOV. Il
FOV deve essere modificabile dall’operatore, in modo da comprendere
solo ed esclusivamente la regione di interesse, allo scopo di ridurre al
minimo la dose radiante, ad un livello tale da renderla comparabile ad
una OPT.
Dati grezzi
il numero totale di immagini incluse nel dataset di ogni singola scansione
può essere fisso o variabile. Aumentando il numero di immagini si aumenta il
tempo di acquisizione.

5. Metodiche radiologiche in
odontoiatria finalizzate agli obiettivi
Risoluzione spaziale
La risoluzione nominale della Cone Bean TC varia in base al tipo di scanner utilizzato
(range: 0,076 mm – 0,4 mm). In qualche scanner è possibile variare la risoluzione spaziale
mediante un procedimento di manipolazione dei pixel, che consiste nella interpolazione di
dati tra pixel adiacenti, ottenendo un migliore rapporto segnale-rumore, con minore tempo
di ricostruzione , ma con riduzione della risoluzione spaziale.
La risoluzione spaziale non è necessariamente una priorità, soprattutto se il suo
raggiungimento avviene a spese della velocità di acquisizione e quindi della potenziale
presenza di artefatti da movimento del paziente. La maggior parte delle apparecchiature
CB TC consente tre livelli di ottimizzazione : alta media bassa risoluzione con conseguente
proporzionale erogazione di dose.
Range di scansione
alcuni scanner utilizzano un sistema di rotazione a 360° del sistema tubo-detettore
(traiettoria circolare), in altri scanner il sistema descrive una traiettoria ad arco.
Quest’ultima tecnica permette di ridurre il tempo di acquisizione; non sono noti eventuali
vantaggi dosimetrici o di qualità delle immagini.

7. Parametri d’impostazione
dell’apparecchiatura per l’acquisizione
dell’immagine in relazione alle diverse necessità
La scelta dei parametri di scansione dipende dal quesito clinico.
E' necessario considerare la tecnica di ottimizzazione dell’esame in
funzione della riduzione di dose al paziente.
ESEMPI PRATICI:
1. Se si deve valutare l’angolo di traslazione del condilo mandibolare
a bocca aperta, bisogna impostare lo scanner a bassa/media
risoluzione, con minor tempo di acquisizione e FOV ridotto.
2. Anche nel caso di un incluso non è necessario utilizzare la max
risoluzione ed è invece buona norma proteximetrica utilizzare un
FOV piccolo con un rapido tempo di acquisizione.

8. DOSE RIDOTTA (dose +/-)
C.T. IMMAGINE
• kV 70
• mA 10
• Dim. Voxel 0.400mm
• DAP mGy x cm2: 69
• Dimens. Immag.:145
• Num. Acqui.: 300
• Tempo frame: 0.010s

9. ALTA DEFINIZIONE (dose ++)
C.T. IMMAGINE
• kV 70
• mA 10
• Dim. Voxel 0.100mm
• DAP mGy x cm2: 228
• Dimens. Immag.:580
• Num. Acqui.: 400
• Tempo Frame: 0.030s

10. ALTA RISOLUZIONE (dose +++)
C.T. IMMAGINE
• kV 70
• mA 10
• Dim. Voxel 0.150mm
• DAP mGy x cm2: 284
Dimens. Immag.:380
• Num. Acqui.: 500
• Tempo Frame: 0.030s

11. ALTA RISOLUZIONE (dose +++)
C.T. IMMAGINE
• kV 70
• mA 10
• Dim. Voxel 0.150mm
• DAP mGy x cm2: 284
Dimens. Immag.:380
• Num. Acqui.: 500
• Tempo Frame: 0.030s

12. Posizionamento del
paziente
La testa del paziente deve essere bloccata stabilmente,
indipendentemente dalla posizione del paziente (seduto,
sdraiato, in piedi). In questo modo è possibile ridurre gli
artefatti da movimento, che rappresentano una potenziale
fonte di riduzione della qualità finale dell’esame. La
stabilizzazione può essere effettuata utilizzando strumenti
contenitivi per il torace e/o la testa e istruendo
adeguatamente il paziente prima dell’esame. La rima buccale
deve essere mantenuta al minimo grado di apertura, anche
con l’ eventuale ausilio di bite.
NB: la CBTC è estremamente sensibile agli artefatti di
movimento, un corretto posizionamento/contenzione evita
una seconda esposizione!

13. Variazioni di risoluzioni
radiografiche e radioprotezione
Protezione del paziente
per ridurre gli effetti derivanti dalla radiazione diffusa, il paziente
può indossare un camice piombato. Può essere impiegato un
collare di protezione per la tiroide sempre che questo DPI non
interferisca con il FOV.
Ottimizzazione dell’esposizione
Il tempo di acquisizione di un Cone Beam CT è comparabile a una
radiografia panoramica, ma a differenza di questa la Cone Beam CT
prevede una fase di rielaborazione computerizzata del dataset
acquisito, con durata da 30 secondi a alcuni minuti, oltre al tempo di
acquisizione vero e proprio. Inoltre lo scanner necessita di routine di
calibrazione del detettore, per prevenire eventuali artefatti.

14. Visualizzazione delle
immagini
Visualizzazione delle immagini
a differenza della panoramica Rx, la Cone Beam CT
produce una serie sequenziale di immagini sul piano
coronale, sagittale e assiale. Questi set di immagini
non sono di immediata interpretazione. La
visualizzazione delle immagini Cone Beam TC è un
processo interattivo che prevede la variazione della
“windowing” e “levelling”, contrasto e luminosità,
orientamento spaziale, rotazione e riformattazione
dello spessore delle immagini.

15. Dosaggi radiologici e
interazioni sui tessuti biologici
Esposizione radiante
Il modello di scanner Cone Beam CT e i parametri di
acquisizione delle immagini (in particolare il FOV)
influenzano la dose radiante. La Cone Beam CT
fornisce una dose al paziente in un range da 3 a 44
volte superiore ad una OPT, o per dare un parametro
più oggettivo da 8 e 131 giorni di radiazione terrestre
(alla nostra latitudine la radiazione naturale anno, a
cui siamo esposti è di 2.5-3 mSv).

16. Tecniche di Imaging
Le CBTC sono corredate da Software dedicati che semplificano la
fase di interazione con le immagini.
Le principali strategie di visualizzazione delle immagini sono:
1. Riformattazione multiplanare (MPR): mediante questa tecnica è
possibile creare immagini 2D in ogni piano a partire dal set di
immagini assiali. Riformattazioni lineari, curve o oblique sono utili
per l’Imaging del distretto maxillofaciale, ad esempio per valutare
l’articolazione temporo-mandibolare o l’arcata dentaria.
2. Incrementare lo spessore di strato: la sommatoria di voxel
adiacenti di sezioni ortogonali o MPR è nota anche come “ray sum”,
permette la creazione di immagini di proiezione come la laterale
cefalometrica e panoramica senza distorsione.

17. Tecniche di Imaging
3. 3D Volume Rendering: questa tecnica permette la
visualizzazione 3D di volumi selezionabili
manualmente. Può essere realizzata con una
ricostruzione volumetrica con vari livelli di profondità
(Volume Rendering diretto), o indiretto, più
comunemente nota come “maximum intensity
projection” (MIP). La ricostruzione MIP è utilizzata per
visualizzare strutture ad alta densità creando una
ricostruzione “pseudo” 3D.

18. Le modalità di visualizzazione delle immagini possono essere: Riformattazione Multiplanare
(MPR) che consiste in ricostruzioni lineari, curve o oblique e trans-assiali. Ray Sum: che
comprende immagini a spessore maggiore. Immagini Volumetriche: Maximum Intensity
Projection (MIP), Volume Rendering

19. Formato delle immagini
I dati provenienti dalla Cone Beam TC possono essere esportati in formato standard
DICOM e successivamente importati tramite appositi software di visualizzazione delle
immagini per decidere il planning terapeutico.
DICOM (Digital Imaging and COmmunications in Medicine:
è uno standard che definisce i criteri per la comunicazione, la visualizzazione,
l'archiviazione e la stampa di informazioni di tipo biomedico quali ad esempio
immagini radiologiche.
Lo standard DICOM applicato alla codifica dei file non è nient'altro che un metodo per
incapsulare i dati e per definire come questi debbano essere codificati o interpretati, ma
non definisce alcun nuovo algoritmo di compressione.
Un file DICOM oltre all'immagine vera e propria,include anche un “Header”.
Le informazioni contenute nell'Header DICOM sono molteplici, per esempio: nome e
cognome del paziente, il tipo di scansione, posizione e dimensione dell'immagine ecc...
NB: le immagini DICOM non sono manipolabili e quindi non possono essere modificate.

20. Appropriatezza delle
indagini Cone Beam TC
Attualmente non esistono in letteratura studi clinici di
analisi dell’efficacia e criteri stabiliti di selezione dei
pazienti. Le linee guida universalmente accettate
prevedono che la Cone Beam TC debba essere usata come
uno strumento diagnostico aggiuntivo rispetto alle
tecniche di Imaging tradizionali e non debba essere usato
come screening per patologie del cavo orale e carie
dentarie.
I parametri di acquisizione delle immagini devono essere
impostati per erogare la minore dose radiante al paziente,
per realizzare immagini di qualità diagnostica sufficiente
e per formulare la diagnosi o rispondere al quesito clinico.

21. Qualità delle immagini e
artefatti
Tramite la Cone Beam TC è possibile ottenere immagini ad elevata
risoluzione delle strutture ossea.
Tuttavia la Cone Beam TC rispetto alla Tomografia Computerizzata (TC)
realizza immagini con minore risoluzione di contrasto e maggiore
“rumore” (immagini più granulose).
Inoltre la qualità dell’immagini può essere inficiata dai seguenti fattori:
1.artefatti da indurimento del fascio (elementi ad elevata densità),
2.artefatti da movimento del paziente,
3.artefatti intrinseci allo scanner o alla sua calibrazione non ottimale
(distorsione periferica).

23. Applicazioni cliniche
specifiche
La Cone Beam TC è utilizzata quale strumento di approfondimento
diagnostico in ogni ambito dentistico:
1. Sedi di impianto: l’utilizzo più comune della Cone Beam TC è per la
valutazione e selezione dei potenziali siti di impianto, mediante immagini di
sezione nei tre piani dello spazio del tessuto osseo alveolare, per analizzare
accuratamente importanti caratteristiche anatomiche (canale mandibolare
o seno mascellare).
2. La Cone Beam TC permette di localizzare, misurare, valutare la morfologia
e estensione delle patologie mandibolari.E’ possibile identificare con
accuratezza denti soprannumerari, canini inclusi e terzi molari.
3. Ortodonzia: utilizzando un ampio FOV e riformattazioni 2D o 3D è
possibile evidenziare asimmetrie del massiccio facciale e anomalie
mascellari o mandibolari.

24. Applicazioni cliniche
specifiche
4. Articolazione temporo-mandibolare: la Cone Beam
permette una migliore visualizzazione della morfologia
ossea, spazio e dinamica articolare rispetto alle
tecniche diagnostiche tradizionali, ed ha pertanto un
impatto significativo in fase di pianificazione del
trattamento per i pazienti affetti da patologie delle
ATM.
5. Valutazione extragnatiche: è possibile valutare
istrutture come lo spazio aereo faringeo i seni
mascellari, le fosse nasali.

25. Bibliografia
1. Scarfe WC, Farman AG. What is Cone-Beam CT and How Does it Work? Dent Clin North Am. 2008;52(4):
709-730.
2. Kwong JC, Palomo JM, Landers MA, Figueroa A, Hans MG. Image quality produced by different cone-
beam computed tomography settings. Am J Orthod Dentofacial Orthop. 2008;133:317-27.
3. Palomo JM, Rao PS, Hans MG. Influence of CBCT exposure conditions on radiation dose. Oral Surg Oral
Med Oral Pathol Oral Radiol Endod. 2008;105:773-82.
4. Ludlow JB, Ivanovic M. Comparative dosimetry of dental CBCT devices and 64-slice CT for oral and
maxillofacial radiology. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod. 2008;106:106-14.
5. Bontempi M, Bettuzzi M, Casali F, Pasini A, Rossi A, Ariu M. Relevance of head motion in dental cone-beam
CT scanner images depending on patient positioning. Int. J of Computer Assisted Radiology and Surgery,
2008; 3:249-255.
6. Tsiklakis K, Donta C, Gavala S, Karayianni K, Kamenopoulou V, Hourdakis CJ. Dose reduction in
maxillofacial imaging using low dose Cone Beam CT. Eur J Radiol. 2005;56:413-7.
7. Carter L. Farman A. Geist J. Scarfe W. Angelopoulos C. Nair M. Hildebolt C. Tyndall D. Shrout M. American
Academy of Oral and Maxillofacial Radiology executive opinion statement on performing and interpreting
diagnostic cone beam computed tomography. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod.
2008;106:561-562.

26. Bibliografia
8. Haiter-Neto F, Wenzel A, Gotfredsen E. Diagnostic accuracy of cone beam computed
tomography scans compared with intraoral image modalities for detection of caries lesions.
Dentomaxillofac Radiol. 2008;37:18-22.
9. Korbmacher H, Kahl-Nieke B, Schöllchen M, Heiland M. Value of two cone-beam computed
tomography systems from an orthodontic point of view. J Orofac Orthop. 2007;68:278-289.
10. Kau CH, Richmond S, Palomo JM, Hans MG. Three-dimensional cone beam computerized
tomography in orthodontics. J Orthod. 2005;32:282-923.
11. Liu DG, Zhang WL, Zhang ZY, Wu YT, Ma XC. Localization of impacted maxillary canines and
observation of adjacent incisor resorption with cone-beam computed tomography. Oral Surg
Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod. 2008;105:91-8.
12. Honey OB, Scarfe WC, Hilgers MJ, Klueber K, Silveira AM, Haskell BS, Farman AG. Accuracy of
cone-beam computed tomography imaging of the temporomandibular joint: comparisons with
panoramic radiology and linear tomography. Am J Orthod Dentofacial Orthop. 2007;132:429-438.
13. Aboudara CA, Hatcher D, Nielsen IL, Miller A. A three dimensional evaluation of the upper
airway in adolescents. Orthod Craniofac Res 2003;6(Suppl 1):173–5.

27. Grazie per
l’attenzione