Cone Beam: risorsa diagnostica e vincoli normativi

1. Responsabile scientifico: Dott. Gian Paolo
Damilano
Relatore : Dott. Osvaldo Rampado
Modulo A
CBCT dentali: tecnologia, valutazione di dose e rischio radiologico,
influenza dei parametri tecnici su dose e qualità dell’ immagine
CORSO FAD
CONE BEAM: risorsa diagnostica e vincoli normativi

2. L'argomento trattato nel presente modulo riguarda l'utilizzo delle
apparecchiature Cone Beam dentali, la valutazione della qualità di immagine
in rapporto ai parametri di esposizione e la valutazione del rischio radiologico.
La Cone Beam CT dentale è un'apparecchiatura volumetrica studiata per
l'acquisizione di immagini tomografiche e 3d: si ha una rotazione del
complesso tubo-deflettore intorno al paziente. Si tratta di una pura rotazione
con isocentro mediante un fascio conico (generalmente con collimazione
rettangolare sul rivelatore).
Per ogni angolo viene presa una vista del volume esaminato ed i dati
vengono poi utilizzati per la ricostruzione volumetrica con un processo che si
chiama retroproiezione filtrata. Ogni pixel del rivelatore fa una misura
dell'attenuazione del fascio radiogeno subita nell'attraversare il paziente e
questo dato lo riproietta lungo la direzione geometrica di provenienza. Questo
processo viene fatto per ogni vista: la sovrapposizione di tutte queste misure
permette di ricostruire un volume e quindi visualizzarlo in sezioni o in 3D.
INTRODUZIONE

5. Rispetto all'invenzione vi è stato un po‘ di ritardo nella diffusione dell'apparecchiatura poichè era
necessaria un'alta potenza di calcolo. Infatti per ricostruire il volume servono molte operazioni:
ad esempio nel 2003 il processo richiedeva 90 minuti, mentre oggi bastano poche decine di secondi.

6. Anche il mantenimento della posizione da parte del paziente è fondamentale per ottenere una
maggiore qualità, poichè per l'acquisizione possono essere necessare decine di secondi.

8. APPROFONDIMENTO
Il rivelatore raccoglie i dati. Le prime implementazioni
utilizzavano un intensificatore di brillantezza (IB), sistema con
tecnologia simile al tubo catodico: i fotoni vengono raccolti da
uno schermo al fosforo, poi si ha una conversione da segnale
luminoso a segnale elettrico. Gli elettroni sono convogliati
verso un altro dispositivo che li converte in segnale luminoso
e una telecamera riprende l'immagine. Si tratta però di un
sistema ingombrante, con dei limiti.
Attualmente le tecnologie Flat Panel e Flat CMOS sono
dominanti.

9. .

13. APPROFONDIMENTO
E' possibile usare il rivelatore in posizione sbandierata rispetto all'asse
del fascio radiogeno. Con la progressione della rotazione del tubo
radiogeno viene eseguito un campionamento parziale del volume totale
ma matematicamente, retroproiettando i dati, è possibile ricostruire il
volume esteso, che coincide con la tangente alla parte più esterna del
fascio radiogeno. La qualità dell'immagine in questo caso cambia
risultando un po' inferiore.
Altri costruttori propongono lo stitching, cioè l'acquisizione multipla di più
volumi di dimensioni ridotte combinati per ricostruire un volume più
grande. Nell’esempio l'apparecchio acquisisce 6x6 ma con lo Stitching si
riesce a ricostruire tutta l'arcata dentaria perchè l'acquisizione viene
ripetuta in posizioni diverse e il software le combina
successivamente,consentendo la rappresentazione di un volume esteso.

18. APPROFONDIMENTO
Ogni apparecchiatura radiologica dopo la legge 187 deve
riportare un'indicazione della dose. Ciò verrà ripreso dalla
nuova legge che uscirà entro il 2018: un'indicazione della dose
dovrà andare anche nel referto in ambito radiologico.
Ogni apparecchiatura ha uno specifico indicatore di dose. Per
l'endorale si può usare la dose in ingresso, che è una misura
calcolata e indicata dall'apparecchio, riferita al punto di
ingresso del fascio sul paziente.

21. APPROFONDIMENTO
La dose efficace è la combinazione delle dosi assorbite dai
diversi organi che hanno una radiosensibilità elevata e la
possibilità di induzione di tumori. E' una grandezza che può
essere utilizzata, secondo le raccomandazioni
internazionali di radioprotezione, nel confronto tra le dosi
risultanti da procedure diverse tra loro o tra diverse
tecnologie applicate alla stessa procedura.

23. APPROFONDIMENTO
Se si confrontano CB o ortopantotomografia si utilizza la
dose efficace.
La valutazione del rischio indicata è basata sulla
probabilità di induzione di tumori. Si tratta di una stima
grossolana, in quanto sarebbe più opportuno parlare di
dose agli organi, in particolare in queste situazioni di
irradiazione parziale.

25. APPROFONDIMENTO
La misura della dose efficace è affetta da incertezze, dal
momento che è molto complesso ottenere una valutazione
accurata della dose assorbita dai diversi organi. Se viene
eseguita una misura non sufficientemente campionata si
possono avere incertezze elevate.
Alcuni studi hanno previsto l'inserimento di 150 dosimetri in un
fantoccio antropomorfo per ottenere una valutazione affidabile.
L'incertezza in tale ambito si attesta intorno al 30-40%. Un
metodo alternativo consiste nell'utilizzo di pellicole
radiocromatiche radiosensibii inserite in un fantoccio
antropomorfo che permettono di avere un campionamento
molto efficace.

28. Sul display compare un indicatore di dose.

30. APPROFONDIMENTO
Il CTDI viene utilizzato per la CB e per la TAC multistrato.
Rappresenta una stima della dose assorbita dai tessuti che
sono rappresentati nel volume. Per la CB presenta tuttavia
diverse criticità.
Per questo motivo si è passati all’utilizzo del DAP, che è più
facile da calcolare e da misurare: è il prodotto della dose
puntuale x l'area.
Nelle nuove apparecchiature verrà indicata questa
grandezza, come richiesto dalle norme tecniche e linee guida
europee.

32. Ortopantomografia: il dato è in dose x area e tiene conto dell'intensità del fascio di quanto esso è
esteso. Se cambia l'estensione il DAP aumenta.
Per la cefalometria il valore del DAP è simile a quello dell'ortopantomografia.
In questo esempio per la CBCT si ha un campo molto grande, e quindi un valore DAP molto maggiore
rispetto agli altri due casi. Nel caso di piccoli volumi il valore diminuisce decisamente.

33. APPROFONDIMENTO
Il DAP è indipendente dalla distanza dalla sorgente: allontanandosi
dalla sorgente aumenta l'area ma diminuisce l'intensità e il prodotto
DAP è costante.
Secondo le Linee guida europee Radiation Protection 172 I
costruttori dell'apparecchiatura CB dovrebbero fornire il DAP, e tale
dato dovrebbe essere sottoposto a verifica da parte del fisico
medico. A volte infatti il DAP è calcolato dalla macchina, non è
misurato, quindi potrebbero verificarsi errori anche grossolani.
Se non viene fornito il dato DAP, la linea guida suggerisce di far fare
al fisico medico una valutazione in modo che il clinico sappia che
per i diversi protocolli c'è un dato valore di DAP e ne tenga memoria
nei documenti per la garanzia della qualità.
Anche nelle norme tecniche IEC viene specificata la richiesta di
indicazione di tale grandezza per tutte le nuove apparecchiature.

35. APPROFONDIMENTO
Esiste una correlazione tra dose efficace e DAP, che
cambia con l'estensione del FOV. Se si usano campi ridotti
si può fare il calcolo 0,15 μSv/mGycm², quindi 100 mGycm²
dato dalla macchina si può assimilare a 15 μSv di dose
efficace. Tale calcolo non è scevro da incertezze anche
piuttosto ampie ma almeno fornisce un valore di riferimento.
Se si usa un campo più grande questo fattore tende a
diminuire.
In conclusione, se si prende il valore di DAP in mGycm² e si
divide per 10 si ha una prima stima grossolana.

40. APPROFONDIMENTO
In base a vari studi si è osservato che con la MSCT
tendenzialmente si usano valori di dose molto più alti della
CBCT, ma nel caso dell'implantologia o della chirurgia, per
fare determinate valutazioni geometriche, si può diminuire la
dose di un fattore 8-10 rispetto ai valori utilizzati normalmente.
Uno svantaggio della CB è la minore capacità di
discriminazione del basso contrasto: le CB hanno un minore
rapporto contrasto/rumore dei rivelatori e una maggiore
influenza della radiazione diffusa.

45. Dal confronto tra Ortopantomografia e CB è emerso che con un FOV ridotto c'è la possibilità di avere
dosi efficaci di poco superiori o comparabili al range di valori indicato per la panoramica.

49. Documentazione della Health Public Agency inglese, che fornisce dei parametri in seguito valutati dai
fisici.

51. APPROFONDIMENTO
Dovrebbe essere buona norma che l'apparecchiatura venga
consegnata con un piccolo fantoccio-test da realizzare
periodicamente per valutare che rumore, valore di densità,
uniformità di immagine non si deteriorino nel tempo.
Ci dovrebbe essere una procedura per fare in autonomia
una verifica mensile per verificare che l'apparecchiatura
mantenga le prestazioni iniziali.
Sarebbero opportuni anche controlli sui monitor.

52. Le apparecchiature CB danno una risoluzione spaziale compresa in un range tra le 10 e le 20 lp/cm.

53. La dimensione del voxel non è necessariamente
assimilabile alla risoluzione spaziale perchè incide il
metodo di ricostruzione, il software.

54. A seconda dell'algoritmo
scelto per ricostruire le
immagini è possibile avere
diverse definizioni ma con la
CB si riesce ad ottenere una
risoluzione anche superiore.

56. APPROFONDIMENTO
Per la TAC multistrato esiste la scala Hounsfield, per cui l'acqua
ha valore 0 e l'osso è intorno a 1000, mentre con la CB è difficile
avere un'analoga scala di valori di densità. Per come viene
acquisita l'immagine si ha la radiazione CB scatterata che incide
sui rilevatori e confonde il dato o frequentemente si hanno
artefatti metallici.
Con una TAC tradizionale tutto il paziente sta all'interno del
campo di vista e quindi il processo di ricostruzione tiene conto di
tutti i dati di densità esaminati, invece con la CB viene
considerato soltanto una parte del campo di vista, per cui i dati
che arrivano al rivelatore sono usati per ricostruire solo quel
volume ma tali dati sono stati ottenuti anche da quello che c'è
prima e dopo, in modo variabile man mano che il tubo gira intorno
al paziente.
Quindi i valori di densità sono rappresentati dal punto di vista
iconografico (se vedo più bianco o meno) ma tali valori non
possono essere considerati assoluti.

58. Sono state eseguite prove su differenti apparecchiature: ne sono risultati valori molto variabili, in scale
differenti, per cui considerare i software attuali come numeri assoluti ha scarsa significatività.

59. Gli artefatti incidono sulla qualità dell'immagine finale.
Nell'immagine riportata si vedono dei fronti d'onda di
interferenze. E' un artefatto nel quale il rumore non ha una
distribuzione omogenea ma segue delle linee curve e può
essere dovuto ad un campionamento insufficiente, in
particolare sulle zone più alte e più basse del campo di vista
perchè le linee che congiungono la sorgente, la macchia
focale col rivelatore, a causa della divergenza geometrica
faranno sì che il campionamento sarà più efficace al centro
del campo di vista anche rispetto alle zone più alte o più
basse. Occorre migliorare il campionamento e la centratura
per avere dati più corretti.
GLI ARTEFATTI IN CBCT

62. APPROFONDIMENTO
Nel caso di artefatti ad anello associati a difetti del rivelatore,
alcune apparecchiature forniscono una procedura per
calibrare la macchina in proprio.
Se l'apparecchiatura in vostro possesso ne è sprovvista, è
consigliabile rivolgersi alla manutenzione.

63. Nella zona centrale della sezione si può osservare una perdita di segnale dovuta al fatto che il fascio
radiogeno che attraversa la parte più spessa del distretto subirà un indurimento, quindi si avrà un
maggiore relativo contributo nel rivelatore rispetto alle zone che attraversano le regioni più periferiche.
Quindi viene simulata una perdita di densità nella zona centrale.

64. Si tratta degli artefatti più frequenti. Nella tabella sono
indicati gli elementi che possono dare artefatti di tipo
metallico.

67. .

68. APPROFONDIMENTO
Generalmente la CB richiede di fare prima una proiezione
laterale o postero-anteriore o entrambe, e sulla base di
quelle vengono stabiliti i parametri da utilizzare, in
autonomia.
In altri casi è possibile eseguire una regolazione manuale,
per cui si possono scegliere i valori kV e mAs, oppure
attuare una regolazione mediante la scelta dei protocolli
(situazione intermedia).

70. APPROFONDIMENTO
Secondo lo studio riportato aumentando la filtrazione,
inserendo cioè un filtro di 0,4 mm di rame
nell'apparecchiatura, vi è la possibilità di ottenere una
riduzione del 40% della dose perchè in tal modo si riesce ad
avere la stessa dose sul rivelatore con una minore dose
incidente mentre con il fascio meno filtrato si ha una
maggiore radiazione che viene assorbita dal paziente per
arrivare al medisimo risultato sul rivelatore. Il problema è
che una filtrazione alta va poi supportata anche da un tubo
radiogeno che abbia le giuste prestazioni perchè è vero che
il fascio è più penetrante ma molti fotoni vengono già
arrestati dal filtro quindi il tubo deve essere più performante
e fornire una maggiore intensità all'origine.

71. SEDENTEXCT è un progetto europeo finalizzato alla definizione di linee guida sull’utilizzo della CB in
ambito dentale. In questo caso si osservano alcune immagini finalizzare alla valutazione della
variazione dei kV. Non è stata ancora definita un'indicazione specifica sul valore ottimale, si lavora su
dei range ed esistono differenti scuole di pensiero.

72. I mAs sono da considerare il prodotto dei mA per la durata effettiva della scansione, anche in caso di
fasci pulsati: i 154 mAs qui indicati sono associati a 15.4 mA per 10 s.

74. APPROFONDIMENTO
L'articolo descrive una prova che ha previsto la riduzione
dei mAs su tante apparecchiature: la conclusione indica
che il rumore è aumentato ma nella maggior parte dei
casi è stata preservata l'informazione diagnostica.
Non è però possibile fornire un valore standard di mA
adattabile sulle varie apparecchiature.

76. APPROFONDIMENTO
Per quanto riguarda il campo di vista le indicazioni della
Linea guida europea prevedono che in presenza di un
campo di vista ampio l'apparecchiatura, utilizzata anche per
scopi di implantologia, deve permettere di selezionare
differenti campi di vista, poichè il volume rappresentato e
irradidato deve essere ragionevolmente corrispondente a
quello di interesse.

77. Confrontando diversi campi di vista si hanno valori di risoluzione spaziale diversi. I campi di vista più piccoli hanno voxel piccoli.

78. Un'alta risoluzione implica spesso una dose superiore, per cui va utilizzata solo se in caso di effettiva necessità.

80. APPROFONDIMENTO
Molte apparecchiature permettono di fare anche solo ½ giro
intorno al paziente.
L'immagine viene comunque ricostruita perchè il numero di
viste è già sufficiente. La qualità dell'immagine peggiora un
po' ma l'accuratezza geometrica rimane invariata e il
risparmio di dose è significativo.
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81. Sono state effettuate delle prove su differenti apparecchiature. Il protocollo da 5'' ha fornito una rumorosità di immagine più elevata
ma ha comunque riportato accuratezza geometrica e dettaglio.

82. Nei bambini la proporzionalità tra dose assorbita e probabilità di indizione di tumori è di 3 volte rispetto ad
un adulto di 30 anni.

85. GRAZIE PER L'ATTENZIONE