Tomografia komputerowa wiązki stożkowej w diagnostyce pionowego złamania korzeni zębów badanie in vitro

Transkrypt

1 Czas. Stomatol., 2010, 63, 3, Polish Dental Society Tomografia komputerowa wiązki stożkowej w diagnostyce pionowego złamania korzeni zębów badanie in vitro Cone-Beam Computed Tomography in diagnostics of vertical dental root fracture in vitro study Ingrid Różyło-Kalinowska, T. Katarzyna Różyło Zakład Rentgenodiagnostyki Stomatologicznej i Szczękowo-Twarzowej Uniwersytetu Medycznego w Lublinie Kierownik: prof. zw. dr hab. n. med. T. K. Różyło Summary Introduction: Clinical diagnostics of vertical root fracture is difficult. The fracture line is generally not directly visible and indirect radiological symptoms are non-specific. Aim of the study: To evaluate the effectiveness of Cone-Beam CT imaging of vertical root fractures in an in vitro setting. Material and methods: The material consisted of four molar teeth, extracted due to clinical indications, in which vertical root fractures were artificially created. The teeth were scanned using Galileos (Sirona) CBCT machine. Results: In all cases fracture lines were well visible in CBCT examination on axial and sagittal scans. Frontal, tangential and transsectional scans were helpful in most cases, while diagnosing lesions only on the basis of pseudo three-dimensional images was impossible. Conclusions: Dental volumetric tomography is a promising diagnostic alternative in vertical root fracture cases in comparison with conventional radiodiagnostics and CT examination. Streszczenie Wstęp: diagnostyka kliniczna pionowego złamania korzenia zęba jest trudna. Szczelina złamania najczęściej nie jest bezpośrednio widoczna na zdjęciu rentgenowskim, zaś pośrednie objawy radiologiczne są niespecyficzne. Cel pracy: określenie możliwości obrazowania pionowych złamań korzeni zębów za pomocą tomografii komputerowej wiązki stożkowej w warunkach in vitro. Materiał i metody: materiał stanowiły cztery zęby trzonowe usunięte ze wskazań klinicznych, w których doświadczalnie wywołano pionowe złamanie ich korzeni. Zęby obrazowano za pomocą tomografii komputerowej wiązki stożkowej Galileos (Sirona). Wyniki: we wszystkich przypadkach szczeliny złamania były dobrze widoczne w obrazowaniu wolumetrycznym na przekrojach osiowych i strzałkowych. Przekroje czołowe, styczne i transsektalne były pomocne w większości przypadków, natomiast diagnozowanie zmian na podstawie wyłącznie obrazów pseudotrójwymiarowych było niemożliwe. Wnioski: tomografia komputerowa wiązki stożkowej jest obiecującą alternatywą diagnostyczną pionowych złamań korzeni zębów w porównaniu z konwencjonalną radiodiagnostyką i badaniem TK. KEYWORDS: Cone-Beam Computed Tomography (CBCT), Vertical Root Fracture (VRF) HASŁA INDEKSOWE: tomografia komputerowa wiązki stożkowej, pionowe złamanie korzenia zęba 191

2 Różyło-Kalinowska, T. K. Różyło Wstęp Konwencjonalne zdjęcie rentgenowskie jest dwuwymiarowym cieniem trójwymiarowych struktur. W związku z tym skuteczność diagnostyki rentgenowskiej złamań korzeni zębów jest uzależniona od kierunku padania promienia centralnego wiązki rentgenowskiej, który musi przechodzić przez szczelinę złamania [5, 6, 12]. Obrazowanie trójwymiarowe pozwala na eliminację głównego ograniczenia konwencjonalnych zdjęć rentgenowskich poprzez ukazanie struktur w trzech płaszczyznach oraz uniknięcie rzutowania się na siebie cieni badanych obiektów. W diagnostyce części twarzowej czaszki można zastosować w tym celu tomografię komputerową (TK) lub tomografię komputerową wiązki stożkowej, (ang. Cone- Beam Computed Tomography CBCT), nazywaną też stomatologicznym obrazowaniem wolumetrycznym (ang. Dental Volumetric Tomography DVT). O ile tomografia komputerowa jest już od ponad 30 lat stosowana w praktyce klinicznej, to możliwości CBCT, jako stosunkowo nowej techniki radiologicznej, są dopiero badane. Pionowe złamanie korzenia jest podłużnie przebiegającym złamaniem mającym swój początek w koronie lub w korzeniu [3]. Złamania takie występują w zębach leczonych endodontycznie (dotyczą nawet ponad 3,5% tych zębów), a także w zębach z założonym wkładem koronowo-korzeniowym [1, 10]. Diagnostyka kliniczna tych złamań jest trudna, w związku z niespecyficznymi objawami, tj.: ból, obrzęk, ruchomość zęba, występowanie głębokich kieszonek w przyzębiu, a także obecność przetok [3, 10]. Rozpoznanie pionowego złamania korzenia na klasycznym zdjęciu rentgenowskim jest problematyczne zwłaszcza, gdy nie doszło do przemieszczenia odłamów z powodu obrzęku lub rozwoju ziarniny. Szacuje się, Czas. Stomatol., że szczelina takiego złamania jest widoczna na zdjęciu wewnątrzustnym zaledwie w około jednej trzeciej przypadków [15]. Również nie jest specyficzne poszerzenie szpary ozębnej, obecność przejaśnień przywierzchołkowych lub bocznych pojawiających się w późniejszym czasie po złamaniu korzenia zęba [3, 16, 17]. Dlatego też, podejrzenie pionowego złamania korzenia zęba warunkuje zastosowanie techniki obrazowej zapewniającej najwyższą dokładność diagnostyczną [5, 6]. Cel pracy Celem pracy było określenie możliwości obrazowania pionowych złamań korzeni zębów za pomocą tomografii komputerowej wiązki stożkowej w warunkach in vitro. Materiał i metody Materiał stanowiły cztery zęby trzonowe usunięte ze wskazań klinicznych. Wśród nich był jeden ząb leczony endodontycznie. We wszystkich zębach wywołano doświadczalnie pionowe złamanie korzeni za pomocą siły mechanicznej skierowanej w osi korzenia. Odłamy zębów ściśle sklejono, zaś przebieg szczeliny zaznaczono na ich powierzchni niezmywalnym markerem. Badania wolumetryczne zębów wykonano aparatem Galileos (Sirona, Niemcy) o polu obrazowania średnicy 15 cm (ryc. 1). Zęby do badania unieruchomiono za pomocą wosku protetycznego i ustawiono wzdłuż krzywizny, naśladując ustawienie łuku zębowego w odcinku bocznym. Otrzymane dane wolumetryczne analizowano korzystając z kompatybilnego oprogramowania Galaxis (Sirona, Niemcy). Morfologię korzeni zębów oceniano w przekrojach osiowych, strzałkowych i czołowych, a także transsektalnych i stycznych. 192

3 2010, 63, 3 Tomografia komputerowa wiązki stożkowej Za szczelinę złamania uznawano przejaśnienie, którego granice nie przekraczały zarysów zęba, widoczne na co najmniej dwóch kolejnych przekrojach. Wyniki We wszystkich przypadkach szczeliny złamania korzenia zębów były dobrze widoczne w obrazowaniu wolumetrycznym na przekrojach osiowych (ryc. 2) i strzałkowych (ryc. 3). Przekroje czołowe (ryc. 4), styczne (ryc. 5) i transsektalne (ryc. 6) były pomocne w większości przypadków. Rozpoznanie złamania korzenia zęba wyłącznie na podstawie obrazów Ryc. 3. Przekrój strzałkowy zęba nr 4 umożliwia uwidocznienie szczeliny złamania. Ryc. 1. Aparat wolumetryczny Galileos. Ryc. 4. Przekrój czołowy zęba nr 1 również uwidocznił przejaśnienia odpowiadającego szczelinie złamania. Ryc. 2. Przekrój osiowy zębów nr 3 i 4 dobrze widoczne szczeliny złamania. Ryc. 5. Przekrój styczny zęba nr 3 posłużył do zobrazowania przebiegu złamania. 193

4 Różyło-Kalinowska, T. K. Różyło Czas. Stomatol., Ryc. 6. Przekrój transsektalny zęba nr 2 okazał się w tym przypadku pomocny w uwidocznieniu szczeliny przełomu. Ryc. 7. Obraz pseudotrójwymiarowy zęba nr 3 jedyny obraz 3D, w którym szczelina złamania była bezpośrednio widoczna. T a b e l a 1. Uwidocznienie szczeliny złamania w zależności od płaszczyzny przekroju (+ szczelina widoczna, szczelina niewidoczna). Przekroje Ząb 1 Ząb 2 Ząb 3 Ząb 4 Osiowe Czołowe Strzałkowe Transsektalne Styczne Obrazy 3D pseudotrójwymiarowych okazało się niemożliwe (ryc. 7). Wyniki badań zestawiono sumarycznie w tab. 1. Dyskusja Po raz pierwszy tematykę obrazowania za pomocą tomografii komputerowej pionowych złamań korzeni zębów podjęli Youssefzadeh i wsp. [17] w 1999 r. U 37 pacjentów z wstępnym rozpoznaniem klinicznym pionowego złamania korzenia badaniem TK ocenili 42 zęby w przekrojach osiowych, warstwami grubości 1,5 mm i zakładką 1 mm. Złamanie korzenia rozpoznawano wówczas, gdy widoczna była separacja odłamów na co najmniej dwóch kolejnych skanach, zaś hipodensyjna linia nie przechodziła na tkanki miękkie, co miało na celu wykluczenie artefaktów pasmowych. Wyniki badania TK porównywano z obrazem korzenia uzyskanym w mikroskopie operacyjnym podczas zabiegu chirurgicznego. Stwierdzono, że wśród 42 zębów z podejrzeniem złamania korzenia w badaniu klinicznym występowało ono w 28 przypadkach. Średnia czułość badania TK wyniosła 70%, zaś jego specyficzność 100%. Zgodność pomiędzy dwoma obserwatorami była wysoka (93%), podobnie jak powtarzalność obserwacji tego samego oceniającego (93%). Jednocześnie 194

5 2010, 63, 3 Tomografia komputerowa wiązki stożkowej określona czułość zdjęć zębowych w tych samych przypadkach była bardzo niska zaledwie 23%. Na tej podstawie cytowani autorzy wyciągnęli wniosek o wyższości badania TK nad konwencjonalną diagnostyką rentgenowską w wykrywaniu pionowego złamania korzenia zęba [17]. Warto zauważyć, że ograniczeniem badania TK układu stomatognatycznego są artefakty pasmowe pochodzące od metalicznych wypełnień i uzupełnień protetycznych [13, 17] oraz zęby o małej średnicy korzenia z dużym wypełnieniem kanału, w których odległość pomiędzy brzegiem wypełnienia a szparą ozębnej jest niewielka [17]. Hannig i wsp. [3] użyli prototypu aparatu TK z detektorem typu flat-panel (FD-VCT) do zbadania pięciu usuniętych zębów, które wykazywały obecność złamań lub pęknięć korzeni, niekiedy mikroskopijnych rozmiarów. Żadna ze szczelin nie była widoczna w badaniu radiologicznym. Natomiast we wszystkich przypadkach na zdjęciu były widoczne przejaśnienia przy wierzchołkach lub bocznych powierzchniach korzeni oraz towarzyszyły im objawy kliniczne wskazujące na możliwość pionowego złamania korzenia. Rozdzielczość użytego aparatu była wysoka (grubość skanu 140 μm) w porównaniu z rozdzielczością aparatów TK stosowanych w celach medycznych, która wynosi z reguły 500 μm. Stwierdzono, że badanie FD-VCT jest cenną metodą nieinwazyjnego obrazowania pionowych złamań i pęknięć korzeni w warunkach ex vivo, a dalsze postępy technologiczne w zakresie zwiększenia rozdzielczości i obniżenia dawki promieniowania zapewnią możliwość stosowania tej techniki w praktyce klinicznej [3]. Mora i wsp. [9] wykazali, że wykonanie badania TK o ograniczonym polu obrazowania (local CT) w przypadku szczelin o przebiegu podłużnym znacznie zwiększa odsetek rozpoznań tych złamań w porównaniu ze zdjęciami zębowymi. W niniejszej pracy zastosowano model badawczy zbliżony do modelu użytego przez Mora i wsp. [9]. W usuniętych ludzkich zębach spowodowano powstanie pionowych szczelin złamań korzeni poprzez działanie siły mechanicznej w osi kanału korzenia zęba. Aparatura badawcza miała charakter doświadczalny i stanowiła połączenie źródła promieniowania rentgenowskiego pochodzącego z aparatu do zdjęć wewnątrzustnych (Planmeca Prostyle Intra), cyfrowego detektora promieniowania rentgenowskiego o wysokiej rozdzielczości (wymiary piksela 40 μm x 40 μm) oraz specjalnego obrotowego stolika dla badanego obiektu, wyposażonego w system precyzyjnej kontroli obrotu przesuw co 1 stopień. Należy jednak podkreślić, że aparatura tego typu nie może być zastosowana w praktyce klinicznej, gdyż w czasie jednego badania typu local CT konieczne było wykonanie, aż 180 konwencjonalnych zdjęć rentgenowskich. Dalsze badania nad tym typem obrazowania mają być ukierunkowane na ograniczenie dawki promieniowania oraz określenie minimalnej liczby ekspozycji koniecznych do uzyskania obrazu wolumetrycznego o wysokiej jakości. Ilgüy i wsp. [4] opisali przypadek pacjentki, u której po urazie części twarzowej czaszki będącym następstwem wypadku komunikacyjnego, wykonano badanie TK, a następnie CBCT. Porównując wyniki tych dwóch trójwymiarowych badań radiologicznych cytowani autorzy stwierdzili, że dwie szczeliny złamania wyrostków zębodołowych były wyraźnie widoczne na przekrojach czołowych CBCT, natomiast nie zostały wychwycone w badaniu TK. Złamanie trzonu żuchwy w okolicy prawego kła było dobrze widoczne w obu badaniach, zaś skośne złamanie korzenia zęba 195

6 Różyło-Kalinowska, T. K. Różyło 24 zostało uwidocznione tylko na przekrojach stycznych CBCT. Kamburoğlu i wsp. [5] badali skuteczność tomografii komputerowej wiązki stożkowej o ograniczonym polu obrazowania w wykrywaniu poziomych złamań korzeni. Materiał stanowiło 50 usuniętych ludzkich zębów siecznych przyśrodkowych i bocznych, nie wykazujących objawów złamania, patologii przywierzchołkowych, resorpcji korzenia, ani zaburzeń rozwojowych. Autorzy w badanych zębach wywoływali złamania ich korzeni przez przyłożenie zewnętrznej siły mechanicznej. Następnie zęby sklejano i umieszczano w pustych zębodołach ludzkiej czaszki. W 18 różnych grupach liczących po 3 zęby wykonywano zdjęcia zębowe konwencjonalne, cyfrowe (w systemie RVG 5.0, Trophy) i CBCT aparatem Accuitomo (Morita) o badanej objętości w kształcie cylindra o wysokości 30 mm i średnicy 40 mm. W cytowanej pracy czułość i specyficzność badania wolumetrycznego w stosunku do poziomych złamań korzeni była bardzo wysoka i wynosiła odpowiednio 0,92 i 0,97. Tym samym była dużo wyższa, niż dla konwencjonalnych i cyfrowych zdjęć zębowych. Autorzy podkreślili przy tym, że odłamy badanych zębów były ściśle sklejone, bez przemieszczeń, dzięki czemu szczelina złamania naśladowała sytuację kliniczną, z jaką lekarz ma najczęściej do czynienia bezpośrednio po urazie. Na tej podstawie wyciągnęli wniosek, że tomografia CBCT dostarcza użytecznych informacji w przypadkach poziomych złamań korzeni i pozwala na ich wcześniejsze wykrycie niż zdjęcia zębowe. Ponadto podkreślili, że w badaniu wolumetrycznym przebieg szczeliny złamania może być oceniony w trzech prostopadłych do siebie płaszczyznach. Grupa pacjentów z podejrzeniem złamania korzenia badana przez Bernardesa i wsp. [2] liczyła 20 osób, u których wykonano zdjęcia Czas. Stomatol., wewnątrzustne, a następnie tomografię komputerową wiązki stożkowej aparatem Accuitomo 3DX (Morita). Zdjęcia i badania wolumetryczne oceniało dwóch niezależnych obserwatorów, którzy wykryli złamania korzeni na odpowiednio 8 i 6 zdjęciach zębowych oraz w 18 przypadkach na podstawie CBCT. W dwóch przypadkach wykrycie szczeliny złamania było niemożliwe, nawet w tomografii wolumetrycznej z powodu artefaktów pochodzących od metalicznych materiałów. Również ci autorzy stoją na stanowisku, że badanie CBCT jest doskonałą techniką obrazowania do wykrywania złamań korzeni. Chociaż w tym rodzaju tomografii również występują artefakty pochodzące od cieniujących materiałów, takich jak metale, gutaperka, uszczelniacze kanałowe, to jednak są one mniej nasilone niż w badaniu TK [2]. W niniejszej pracy zęby były również zbadane za pomocą systemu radiografii cyfrowej Digora. Okazało się, że na zdjęciach w projekcji ortoradialnej, pionowe złamania korzeni nie były widoczne w żadnym przypadku, nawet z użyciem filtrów obrazu i narzędzi wzmacniających obraz cyfrowy. Na zdjęciach wykonanych w projekcji stycznej szczeliny złamań były widoczne we wszystkich opcjach oceny, jednakże w praktyce klinicznej nie jest możliwe otrzymanie zdjęcia w takim rzucie [14]. Stąd niezwykle istotna rola CBCT w diagnostyce złamań korzeni. W badaniach własnych zauważono szczególną przydatność przekrojów osiowych i strzałkowych do uwidocznienia szczeliny złamania biegnącej w osi długiej zęba. W przypadku przekrojów czołowych, stycznych i transsektalnych nie zawsze możliwa była wizualizacja szczeliny. Najmniejszą skuteczność stwierdzono w obrazowaniu pseudotrójwymiarowym. W związku z tym nie jest możliwe rozpoznawanie złamań korzenia jedynie na podsta- 196

7 2010, 63, 3 Tomografia komputerowa wiązki stożkowej wie takich rekonstrukcji. Najkorzystniejsza z punktu widzenia diagnostyki jest ocena badania we wszystkich dostępnych przekrojach, w różnych płaszczyznach. Warto podkreślić, że tomografia komputerowa wiązki stożkowej naraża pacjenta na niższą dawkę promieniowania rentgenowskiego niż TK [2]. Ludlow i wsp. [8] wykazali, że badanie CBCT żuchwy aparatem NewTom 3G daje dawkę efektywną rzędu 57 μsv. Według innych autorów dawka promieniowania generowana przez aparaty CBCT mieści się w granicach od 11 do 77 μsv, w zależności od rodzaju aparatu, ustawionych parametrów badania oraz badanego regionu [7]. Natomiast wg Ngana i wsp. [11] badanie TK tradycyjnym aparatem do celów medycznych to dawka promieniowania rzędu 1400 μsv dla obrazowania szczęki i 2100 μsv dla żuchwy. Podsumowanie W podsumowaniu można stwierdzić, że tomografia komputerowa wiązki stożkowej jest obiecującą techniką diagnostyczną w przypadkach pionowych złamań korzeni w porównaniu z konwencjonalną radiodiagnostyką i badaniem TK. Należy jednak zwrócić uwagę na konieczność całościowej oceny badania we wszystkich dostępnych przekrojach. Piśmiennictwo 1. Bąkiewicz R.: Pionowe złamanie korzenia. Por Stomat 2004, 12: Bernardes R A, de Moraes I G, de Azevedo J R, Bramante C M: Use of cone-beam volumetric tomography in the diagnosis of root fractures. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod 2009, 108, 2: Hannig C, Dullin C, Hülsmann M, Heidrich G: Three-dimensional, non-destructive visualization of vertical root fractures using flat panel volume detector computer tomography: an ex vivo in vitro case report. Int Endod J 2005, 38, 12: Ilgüy D, Ilgüy M, Fisekcioglu E, Bayirli G: Detection of jaw and root fractures using cone beam computed tomography: a case report. Dentomaxillofac Radiol 2009, 38, 3: Kamburoğlu K, Illker Cebeci A R I, Gröndahl H G: Effectiveness of limited cone-beam computed tomography in the detection of horizontal root fracture. Dent Traumat 1009, 25, 3: Kositbowornchai S, Sikram S, Nuansakul R, Thinkhamrop B: Root fracture detection on digital images: effect of the zoom function. Dent Traumatol 2003, 19, 3: Lofthag-Hansen S, Thilander-Klang A, Ekestubbe A, Helmrot E, Gröndahl K: Calculating effective dose on a cone beam computed tomography device: 3D Accuitomo and 3D Accuitomo FPD. Dentomaxillofac Radiol 2008, 37, 2: Ludlow J B, Davies-Ludlow L E, Brooks S L: Dosimetry of two extraoral direct digital imaging devices: New-Tom cone beam CT and Orthophos Plus DS panoramic unit. Dentomaxillofac Radiol 2003, 32, 4: Mora M A, Mol A, Tyndall D A, Rivera E M: In vitro assessment of local computed tomography for the detection of longitudinal root fractures. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod 2007, 103, 6: Morfis A S: Vertical root fractures. Oral Surg Oral Med Oral Pathol 1990, 69, 5: Ngan D C, Kharbanda O P, Geenty J P, Darendeliler M A: Comparison of radiation levels from computed tomography and conventional dental radiographs. Austr Orthod J 2003, 19, 2: Różyło T K, Różyło-Kalinowska I: Radiologia stomatologiczna. Wyd. Lek. PZWL, Warszawa

8 Różyło-Kalinowska, T. K. Różyło 13. Różyło-Kalinowska I, Jurkiewicz-Mazurek M, Lenard R, Czeszyk A, Łagowska M: Wpływ wypełnień stomatologicznych na jakość obrazu w tomografii komputerowej. Czas Stomatol 2006, LIX, 1: Różyło-Kalinowska I, Taras M, Kubera N, Krawczyk D, Taras M: Nowoczesna diagnostyka radiologiczna pionowego złamania korzenia badanie in vitro. TPS Twój Przegl Stomat 2008, 3: Rud J, Omnell K A: Root fractures due to corrosion. Scand J Dent Res 1970, 78, 5: Tamse A, Kaffe I, Lustig J, Ganor Y, Fuss Z: Czas. Stomatol., Radiographic features of vertically fractured endodontically treated mesial roots of mandibular molars. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod 2006, 101, 6: Youssefzadeh S, Gahleitner A, Dorffner R, Bernhart T, Kainberger F M: Dental vertical root fractures: Value of CT in detection. Radiol 1999, 210, 2: Adres autorek: Lublin, ul. Karmelicka 7 Tel.: Fax: rozylo.kalinowska@am.lublin.pl Paper received 1 October 2009 Accepted 25 March