Digitale Volumentomographie

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Volumen-Rendering einer DVT (Mundkrebspatient mit partieller Mandibula-Ektomie und Fibula-Transplantat)

Die digitale Volumentomographie (DVT) ist ein dreidimensionales, bildgebendes Tomographie-Verfahren unter Nutzung von Röntgenstrahlen, das vor allem in der Hals-Nasen-Ohren-Heilkunde, der Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie und der Zahnmedizin zum Einsatz kommt. In der Zahnmedizin spricht man inzwischen von der Dentalen Volumentomographie. Im englischsprachigen Raum ist für dieses Verfahren die Bezeichnung Cone-Beam CT (CBCT) üblich.

Bildgebung[Bearbeiten]

Ähnlich wie bei der Computertomographie oder der Magnetresonanztomographie dient auch die DVT der Erzeugung von Schnittbildern. Wie beim digitalen Röntgen rotiert auch bei der DVT eine Röntgenröhre und ein gegenüberliegender digitaler Bildsensor, ein sogenannter Flatpanel-Detektor, der über eine röntgenempfindliche Szintillator-Schicht verfügt, um einen liegenden, sitzenden oder stehenden Patienten. Die um 180 bis 360 Grad rotierende Röntgenröhre sendet einen kegelförmigen, meist gepulsten Röntgenstrahl (Röntgenblitz) aus. Die Röntgenstrahlung durchdringt das 3-dimensionale Untersuchungsgebiet und erzeugt ein abgeschwächtes Grauwerte-Röntgenbild als 2D-Parallelprojektion. Die gesamte rotierende Anordnung wird dabei so geführt, dass das Zentrum immer exakt in der gewünschten Betrachtungsebene liegt. Dabei sind bewegungsbedingt Objekte außerhalb dieser Fokusebene zunehmend unscharf. Somit ist es möglich, durch beide Schädelhälften gleichzeitig hindurch zu sehen und nur eine davon scharf abzubilden.

2D-Panorama-Röntgenaufnahme

Während des Umlaufs der Röntgenröhre wird eine große Zahl von zweidimensionalen Einzelbildern aufgenommen, wobei die Breite des Bildes in Richtung des Umlaufs bei der Panoramaaufnahme meist sehr gering ist. Oft kommen hier eindimensionale Zeilensensoren oder schmale zweidimensionale Bildsensoren zum Einsatz. Durch die in etwa kreisförmig umlaufend geschossene Bilderserie entsteht ein fließend beobachtbares 2D-Panoramabild. Mit einer anschließenden mathematischen Verrechnung mittels eines PCs kann durch Skalierung, Identifizieren und Überlagern verwandter Bereiche, sowie Helligkeitskorrektur der Bilder ein optimiertes Panoramabild erstellt werden, wobei identische Pixel aus unterschiedlichen Bildern in Deckung gebracht werden können, um das Rauschen zu mindern und die Tiefenschärfe einzustellen.

Als weiterführender Schritt kann mit entsprechend aufwändigeren Rechenverfahren darüber hinaus ein Grauwert-Koordinatenbild in den drei Raumebenen erzeugt werden. Dieses dreidimensionale Koordinatenmodell entspricht einer Volumengrafik, die sich aus einzelnen Voxeln zusammensetzt. Dafür sind Bilderserien mit jeweils breiten 2-dimensionalen Bildern nötig, welche alle möglichen Projektionen des 3D-Raums in der jeweiligen 2D-Ebene auf dem Sensor zeigen. Aus diesem Volumen können später einzelne Schnittbilder (Tomogramme) in beliebigen Raumebenen sowie 3D-Ansichten von Körperregionen generiert werden.

Durch die für die Bildgebung entstehenden Umlaufzeiten von bis zu 30 Sekunden entstehen eventuell Bildfehler durch Verwackeln, die die Qualität der Bildgebung negativ beeinträchtigen, da sie sich bei der algorithmischen Bearbeitung aufgrund ihres zufälligen Charakters nicht vollständig eliminieren lassen. Metallische Objekte wie Zahnplomben können ebenfalls unerwünschte Bildstörungen erzeugen, da sie den Strahl z. T. vollständig absorbieren und dahinter liegende Gebiete abschatten, was zu Phantomobjekten führen kann.

Vergleich mit anderen radiologischen Bildgebungsverfahren[Bearbeiten]

Die Datenerfassung und Berechnung der Bilddaten der digitalen Volumentomographie ähnelt am ehesten der Rotationsangiographie. Zur Erfassung der Rohdaten kommt hier der Bildverstärker einer Angiographie-Anlage oder der eines C-Bogens zum Einsatz.[1]

Ein DVT erzeugt zur Berechnung dreidimensionaler Strukturen zweidimensionale Bilder als Datensatz, während die Bildgebung eines Computertomographen ursprünglich auf einer eindimensionalen Detektion auf einen einzeiligen Detektor beruhte.[2] Der Unterschied verwischt jedoch heute zunehmend, da aktuelle Computertomographen bis zu (2×) 320 Zeilen aufweisen und damit ebenfalls mit einer zweidimensionalen Projektion, also mit einem Kegelstrahl und nicht mehr mit einem Fächerstrahl arbeiten.

Bezüglich der Strahlenexposition liegt die DVT mit effektiven Dosen zwischen 0,1 mSv und 0,6 mSv bei der Mehrheit der Geräte im Bereich der eines modernen Spiral-CTs.[3] Allerdings ist mittels eines DVTs zur Zeit keine Bildgebung unterhalb des Kopfes möglich, so dass die DVT auf die Anwendung in der Zahnmedizin, der Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie sowie der Hals-Nasen-Ohren-Heilkunde (Nasennebenhöhlen, Mittelohr und Kiefergelenk) beschränkt ist. Hier ergibt sich aber ein breites Spektrum für die Anwendung der DVT.

Nach der geltenden Röntgenverordnung ist in Deutschland der Betrieb eines derartigen Gerätes (im Gegensatz zu einem CT) in einer Zahnarztpraxis durch den Zahnarzt erlaubt, wenn dieser eine entsprechend erweiterte Fachkunde nach Röntgenverordnung und Fachkunderichtlinie hat. Gleiches gilt für Hals-Nasen-Ohrenärzte.

Erste Geräte für eine Anwendung der digitalen Volumentomografie als Ersatz für ein konventionelles CT befinden sich bereits in der Entwicklung und werden seit einiger Zeit in zunehmendem Maße neben Kliniken auch in zahlreichen privaten Praxen routinemäßig eingesetzt.

Einsatzgebiete[Bearbeiten]

Die DVT wurde in der Zahnheilkunde vornehmlich zur Planung von Operationen und dem Setzen von Implantaten verwendet.[4]. Mittlerweile wird sie auch in der Traumatologie, Oral- bzw. Kieferchirurgie, Endodontie (Wurzelbehandlungen), Kiefergelenksbehandlung und Parodontologie (Zahnfleischbehandlung) eingesetzt. So können z. B. die genauen Lagebeziehungen von kompliziert retinierten (Weisheits-)Zähnen, etwa zum Canalis mandibulae oder zur Kieferhöhle, genau bestimmt werden[5]. In der zahnärztlichen Chirurgie wird die DVT vorwiegend zur Diagnostik von knöchernen, dento-maxillo-facialen Strukturen eingesetzt. Mögliche Indikationen sind Alveolarfortsatzfrakturen und knöcherne pathologische Veränderungen wie z. B. odontogene Tumoren und größere periapikale Läsionen.[6]

Dentale Volumentomografie einer Kieferhöhle mit Begleitsinusitis (*) nach akuter Zahnnerventzündung im Oberkiefer

In der HNO-Heilkunde wird sie ebenfalls zur Diagnostik und vor Operationen im Bereich der Nasennebenhöhlen oder der Schädelbasis herangezogen. Mittels DVT kann auch zwischen odontogener (vom Zahn ausgehender) Sinusitis und rhinogener (von der Nasenschleimhaut ausgehender) Sinusitis unterschieden werden.

Die hierbei im Mittelpunkt der Betrachtung stehende Kieferhöhle bildet somit die Schnittstelle zwischen Zahnmedizin und Hals-Nasen-Ohrenheilkunde[7]

Gerätetechnik und Software dentaler Volumentomografen[Bearbeiten]

Dentale Volumentomografie des Unterkiefers, gerenderte Darstellung mit Unterkiefernerv

Mittlerweile haben sich immer mehr große Dentalfirmen auf die Herstellung oder den Vertrieb von dentalen Volumentomografen verlegt. Durch die sinkenden Anschaffungskosten für DVT-Geräte sind diese mittlerweile auch für allgemeine Zahnarztpraxen interessant. Insbesondere sogenannte Kombinationsgeräte mit zusätzlichen Sensoren (für Orthopantomogramm und Fernröntgenseitenbild) bieten sich für eine allgemein-zahnmedizinische Zahnarztpraxis an. Derzeit zeichnet sich auch ein Trend zu Geräten mit volumenspezifisch frei einstellbaren Untersuchungsfeldern (Field of View=Sichtfeld) zur weiteren Strahlenreduktion ab. Die Datenformate sind mehr und mehr standardisiert, jedoch stellen nicht alle Hersteller den DICOM-Standard für die Archivierung und den Austausch der digitalen Tomografien zwischen den Ärzten bereit. Teilweise werden völlig herstellerspezifische Dateiformate gewählt, wodurch der ungehinderte Austausch zwischen Ärzten erschwert wird. Es gibt einige wenige Geräte welche speziell für die Anforderungen im HNO-Bereich entwickelt wurden. Diese Geräte stellen neben der DVT auch die klassische 2D-Projektionsradiographie zur Verfügung, welche bei einfachen Fragestellungen, wie einer Nasenbeinfraktur, Ihre Berechtigung haben. Geräte mit einer 2D-Projektionsradiographie dienen der teilradiologischen Befähigung des HNO-Arztes, welche mit reinen DVT-Geräten aktuell nicht vermittelt werden kann.

DVT-Geräte in der Hals-Nasen-Ohrenheilkunde[Bearbeiten]

In der Hals-Nasen und Ohrenheilkunde haben die DVT-Geräte, auch aufgrund der wesentlich kleineren Anzahl der in diesem Fachgebiet tätigen Ärzte, noch nicht so häufig Einzug in die Diagnostik gehalten. Die in diesem Bereich nötigen DVT-Geräte müssen notwendigerweise große Volumen abbilden und sind somit auch wesentlich teurer als viele dentale Volumentomografen.

Weitere Einsatzgebiete[Bearbeiten]

Abseits der Medizintechnik wird das Verfahren in leicht veränderter Form auch zur Materialprüfung eingesetzt. Dabei kommen größere Sensoren mit veränderter Empfindlichkeit, längerer Belichtungszeit und höheren Röntgendosen (höhere Spannung der Röntgenröhre) zum Einsatz.

Literatur[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Die 3-D-Rotationsangiographie in der Neuroradiologie Springerlink
  2. R. Schulze: Aktueller Stand der digitalen Röntgentechnik. Band 96, Nr. 6, 16. März 2006, Seite 42-48.
  3. C. Murith: KSR-Stellungnahme zur Digitalen Volumentomographie. Juli 2010.
  4. R. Schulze: DVT-Diagnostik in der Implantologie: Grundlagen - Fallstricke. zmk-aktuell.de, 17. Februar 2011.
  5. J. Voßhans et al: Lagebestimmung der unteren Achter prä operationem. zm 95, Nr. 2, 16. Januar 2005, Seite 32-36
  6. M-A. Geibel "DVT-Kompendium ISBN 978-3-88006-300-6"
  7. Jungehülsing, M.: Der Sinuslift aus der Sicht des HNO-Arztes Teil 1 bis 3 zmk-aktuell.de, 14. Juli 2010.
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