The assessment of the influence of patient s head movement on image distortion while taking panoramic radiographs

Transkrypt

1 Czas. Stomatol., 2006, LIX, 5, Organ Polskiego Towarzystwa Stomatologicznego Ocena wpływu ruchu głowy pacjenta podczas ekspozycji rentgenowskiej na zniekształcenia obrazu pantomograficznego The assessment of the influence of patient s head movement on image distortion while taking panoramic radiographs Magdalena Jędrusik-Pawłowska 1, Jan Drugacz 1, Andrzej Dyszkiewicz 2, Aleksander Lamża 2, Piotr Malara 1 Z Katedry i Kliniki Chirurgii Szczękowo-Twarzowej ŚAM w Katowicach 1 Kierownik: dr hab. n. med. J. Drugacz prof. ŚAM Z Zakładu Komputerowych Systemów Biomedycznych Instytutu Informatyki, Wydziału Techniki Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach 2 Kierownik: dr hab. inż. Z. Wróbel prof. UŚ Streszczenie Cel pracy: przedstawiono badania doświadczalne i kliniczne związane z oceną wpływu poruszania się głowy pacjenta na zniekształcenia wykonanych zdjęć pantomograficznych. Materiał i metody: materiał stanowiła 40-osobowa grupa chorych (8 kobiet i 32 mężczyzn), z izolowanymi złamaniami żuchwy, leczonych chirurgicznie w Klinice Chirurgii Szczękowo-Twarzowej ŚAM w Katowicach w latach Wszystkim pacjentom wykonywano tym samym aparatem ortopantomograficznym Siemens Orthophos dwa pantomogramy (pierwszy przed zabiegiem, drugi kontrolny, po osteosyntezie). Podczas ekspozycji rentgenowskiej obiektywnie mierzono ruchy głowy chorego. Otrzymane wyniki analizowano w porównaniu z techniczną oceną jakości wykonanego pantomogramu. Wyniki: u 2 chorych (1 kobiety i 1 mężczyzny) zaobserwowano ewidentne zniekształcenia obrazu na wykonanych pantomogramach. Współistniały one z wyraźnym ruchem głowy zarejestrowanym przez czujnik. W pozostałych przypadkach (u 38 badanych) pacjenci nie poruszali się w sposób znaczący dla jakości zdjęcia. Podsumowanie: zastosowanie akcelerometrycznego przyrządu umożliwia obiektywną ocenę wykonywanych pantomogramów. Summary Aim of the study: Experimental and clinical research on the influence of the patient s head movement on panoramic image distortions have been presented. Material and methods: The material consisted of 40 patients (32 males and 8 females) with isolated mandibular fractures who were surgically treated in the Department of Maxillofacial Surgery of the Silesian Medical University in Katowice between Each patient had two panoramic radiographs taken (one preoperatively, and the second the control one after osteosynthesis) with the same Siemens Orthophos panoramic unit. The movements of the patient s head during exposure were measured in an objective way. The obtained data were analyzed and compared with the technical assessment of the panoramic radiograph s quality. Results: In two patients (one male and one female) there was evident image distortion. They correlated with a distinct head movement recorded by a sensor. The remaining 38 patients did not move significantly enough to affect image quality. Conclusion: The use of an accelerometric appliance enables the objective assessment of the panoramic radiographs. HASŁA INDEKSOWE: zdjęcia pantomograficzne (pantomogramy), analiza ruchu głowy, zniekształcenia obrazu rentgenowskiego KEYWORDS: panoramic radiographs (dental panoramic tomography), head movement analysis, distortion of the radiographic image 329

2 M. Jędrusik-Pawłowska i in. Czas. Stomatol., Wstęp Zdjęcie pantomograficzne (pantomogram) części twarzowej czaszki jest warstwowym zdjęciem radiologicznym, na którym uwidacznia się obraz sąsiadującej żuchwy, wyrostek zębodołowy i część trzonu szczęki oraz okolice anatomiczne (7, 9). Zdjęcia pantomograficzne są obecnie najczęściej wykonywanymi zdjęciami rentgenowskimi w chirurgii i traumatologii szczękowo-twarzowej. Wykorzystuje się je między innymi do diagnostyki i oceny wyników chirurgicznego leczenia złamań żuchwy (2, 5, 6, 10). Ocena wyników repozycji odłamów złamania polega na porównaniu pantomogramu wykonanego po zespoleniu odłamów żuchwy z pantomogramem sprzed zabiegu. Ocena ta zależy w znacznej mierze od doświadczenia lekarza i jakości wykonanego zdjęcia rentgenowskiego. Ekspozycja rentgenowska w trakcie wykonywania zdjęcia pantomograficznego wynosi około 15 sekund. Ze względu na tak długi czas ekspozycji, w ortopantomografach, w których pacjent podczas badania musi utrzymać pozycję stojącą jego unieruchomienie jest trudne i istnieje możliwość poruszenia się, co uwidacznia się w postaci zniekształcenia obrazu na wykonanym pantomogramie (9). w Klinice Chirurgii Szczękowo-Twarzowej ŚAM w Katowicach w latach Do badań zakwalifikowano 40 chorych (8 kobiet i 32 mężczyzn). Wszystkim pacjentom z badanej grupy wykonywano dwa zdjęcia pantomograficzne (pierwsze przed zabiegiem, drugie kontrolne, po osteosyntezie) tym samym aparatem ortopantomograficznym Ortophos (Siemens). W trakcie wykonywania pantomogramów obiektywnie mierzono ruchy głowy podczas ekspozycji rentgenowskiej. W tym celu zastosowano akcelerometryczny przyrząd badania narządów równowagi (ryc. 1). Składa się on z czujnika o działaniu statocysty, umieszczanego na głowie badanego pacjenta oraz układu cyfrowego rejestrującego zmiany w jego położeniu. Czujnik mierzy przyspieszenie powstające w czasie ruchu głowy, a cały przyrząd zamienia wartość przyspieszenia na wartość wychylenia głowy od pionu. Po zamocowaniu czujnika na głowie badanego wykonywane było zdjęcie pantomograficzne. W trakcie 15-sekundowej ekspozycji rejestrowano zmiany w położeniu czujnika, a co za tym idzie głowy pacjenta. Wynikiem pojedynczego badania ruchu jest wykres przedstawiający drogę, jaką przebył czujnik, czyli głowa pacjenta oraz wykres przedstawiają- Cel pracy Celem pracy była ocena wpływu poruszania się głowy pacjenta w trakcie ekspozycji rentgenowskiej na zniekształcenia wykonywanych zdjęć pantomograficznych. Materiał i metody Materiał stanowiła dokumentacja kliniczna i radiologiczna pacjentów z izolowanymi złamaniami żuchwy leczonych chirurgicznie Ryc. 1. Przyrząd akcelerometryczny badania narządów równowagi. 330

3 2006, LIX, 5 Zniekształcenia obrazu pantomograficznego cy kierunek ruchu, czyli wychylenie głowy. Wykres wychylenia głowy może być również zapisany jego bezwzględną wartością liczbową, która nie jest wyrażona w żadnych jednostkach miary. Jeżeli pacjent nie poruszał się w trakcie badania, na wykresach widnieje pojedynczy punkt (ryc. 2a, b). Przykład wykresów drogi i kierunku ruchu dla pacjenta nieutrzymującego równowagi podczas wykonywania zdjęcia przedstawiono na rycinie 3. Otrzymane wykresy drogi i bezwzględne wartości wychylenia głowy analizowano w porównaniu z techniczną oceną jakości wykonanego pantomogramu. W celu lepszego zobrazowania ruchów głowy pacjenta w trakcie ekspozycji rentgenowskiej skalibrowano przyrząd akcelerometryczny badania narządów równowagi, tak że bezwzględnej wartości liczbowej wychylenia głowy równej 100, odpowiada rzeczywiste wychylenie głowy o 1 milimetr. Wyniki Na podstawie akcelerometrycznej analizy ruchu głowy podczas wykonywania zdjęć pantomograficznych u czterdziestoosobowej grupy badanych uzyskano bezwzględne wartości liczbowe wychylenia głowy. Minimalna wartość liczbowa wychylenia głowy wynosiła 38, natomiast wartość maksymalna wyniosła Zakres bezwzględnych wartości liczbowych Ryc. 2. Wykresy dla pacjenta nieporuszającego się podczas wykonywania pantomogramu; a wykres drogi, b kierunek ruchu. Ryc. 3. Wykresy dla pacjenta nieutrzymującego równowagi podczas wykonywania pantomogramu; a wykres drogi, b kierunek ruchu. 331

4 M. Jędrusik-Pawłowska i in. Czas. Stomatol., T a b e l a I. Rozkład bezwzględnych wartości wychylenia głowy i mediana dla poszczególnych przedziałów (wartości liczbowe wychylenia głowy nie są wyrażone w żadnych jednostkach miary) Przedział wartości liczbowych wychylenia głowy (0; 5) (5; 25) (25; 125) (125; 625) (625; 3125) (3125; 15625) * * ze względu na parzystą liczbę wyników wybrano wartość najbliższą medianie. 332

5 2006, LIX, 5 Zniekształcenia obrazu pantomograficznego wychylenia głowy (38; 4227) podzielono w skali logarytmicznej (logarytm przy podstawie 5) na przedziały: (0; 5), (5; 25), (25; 125), (125; 625), (625; 3125), (3125; 15625). W każdym przedziale określono medianę, to jest wartość środkową. Wyniki zebrano w tab. I. Rozkład bezwzględnych wartości wychylenia głowy ilustruje ryc. 4. Ryc. 4. Rozkład wartości wychylenia głowy uzyskany na podstawie badania akcelerometrycznego (wartości liczbowe wychylenia głowy nie są wyrażone w żadnych jednostkach miary). Rycina 5 ilustruje zaś wykresy przedstawiające drogę, jaką przebył czujnik, czyli głowa pacjenta, dla poszczególnych median z przedziału (25; 125 ryc. 5a), z przedziału (125; 625 ryc. 5b) i z przedziału (3125; ryc. 5c). Odpowiadające wykresom wykonane zdjęcia pantomograficzne przedstawiają ryciny 6a, b, c. Analizując powyższe wykresy i odpowiadające im pantomogramy przyjęto, że w przedziałach (25, 125) i (25, 625) pacjenci nie poruszali się w sposób, który wpływał znacząco na powstawanie zniekształceń na zdjęciu (ryc. 6a, b). Natomiast wartości w przedziale (3125; 15625), który zawierał wyniki dwóch badanych, odzwierciedlają wyraźny ruch gło- Ryc. 5. Wykresy drogi, jaką przebył czujnik umieszczony na głowie pacjenta dla poszczególnych przedziałów bezwzględnych wartości liczbowych wychylenia głowy; a wykres ruchu głowy pacjenta dla długości wektora równej 70 z przedziału (25; 125), b wykres ruchu głowy pacjenta dla długości wektora równej 194 z przedziału (125; 625), c wykres ruchu głowy pacjenta dla długości wektora równej 4227 z przedziału (3125; 15625). 333

6 M. Jędrusik-Pawłowska i in. Czas. Stomatol., Ryc. 6; a pantomogram odpowiadający wartości liczbowej wychylenia głowy równej 70 z przedziału (25; 125), b pantomogram odpowiadający wartości liczbowej wychylenia głowy równej 194 z przedziału (125; 625), c pantomogram odpowiadający wartości liczbowej wychylenia głowy równej 4227 z przedziału (3125; 15625). Strzałkami zaznaczono obszar zniekształcony (w okolicy zębów widoczna szczelina złamania). 334

7 2006, LIX, 5 Zniekształcenia obrazu pantomograficznego wy. W tych przypadkach zdjęcia zostały zniekształcone i nie nadają się do dalszej obróbki komputerowej (ryc. 6c). Na tej podstawie przyjęto kryterium, że jeśli bezwzględna wartość wychylenia głowy zmierzona przyrządem akcelerometrycznym nie przekracza 400, pantomogramy są czytelne i nadają się do dalszej obróbki cyfrowej. Powyżej wartości 400 zdjęcia nie są akceptowane ze względu na widoczne zniekształcenia. Omówienie wyników i dyskusja Wielu autorów podkreśla wagę dobrej oceny radiologicznej złamania żuchwy potrzebnej chirurgowi do wyboru odpowiedniej metody leczenia (1, 4, 5, 6, 10, 11). Zdjęcia pantomograficzne stają się pod względem ekonomii i jakości obrazowania struktur anatomicznych żuchwy rentgenogramami z wyboru (2, 5, 6, 8). Chayra i wsp. (2) porównali przydatność standardowych rentgenogramów sumacyjnych i pantomograficznych w rozpoznawaniu złamań żuchwy. Autorzy ci dowodzą, że w celu obniżenia kosztów, ochrony pacjenta przed promieniowaniem rentgenowskim i zaoszczędzenia czasu pantomogram powinien stać się rutynowym zdjęciem przeglądowym w diagnozowaniu złamań żuchwy. Pantomografy przystosowane do wykonywania zdjęć w pozycji stojącej, nie spełniają swej roli wówczas, gdy chory jest po ciężkim urazie czaszkowo-twarzowym, jest nieprzytomny, ma zaburzenia oddechowe i nie może utrzymać równowagi w czasie 15 sekundowej ekspozycji. W takich przypadkach autorzy proponują wykonywanie przeglądowych, sumacyjnych rentgenogramów w pozycji leżącej lub tomografii komputerowej (1, 2, 5, 6). Tylko w opracowaniach Wilsona i wsp. pantomogramy były wykonywane za pomocą aparatu Zonarc (Siemens), który ma przewagę nad innymi pantomografami, ponieważ jest przystosowany do wykonywania zdjęć chorym znajdującym się w pozycji leżącej na plecach. Stąd można go zastosować do diagnostyki radiologicznej pacjentów z uszkodzeniami kręgosłupa szyjnego lub obrażeniami wielonarządowymi (10, 11). W naszej pracy pacjenci po urazach wielonarządowych, znajdujący się w ciężkim stanie klinicznym, nie zostali zakwalifikowani do grupy badanej. Dzięki pomiarom wykorzystującym przyrząd akcelerometryczny do badania narządów równowagi stwierdzono, że w trakcie wykonywania zdjęć pantomograficznych pacjenci nie poruszali się w sposób znaczący dla ich jakości (3). Wykonane pomiary akcelerometryczne ruchu głowy w trakcie ekspozycji rentgenowskiej dowiodły, że jakiekolwiek współistniejące choroby, mogące wpływać na zaburzenia równowagi powodują obniżenie jakości wykonanego pantomogramu w takim stopniu, że próba cyfrowej analizy zdjęcia staje się niemożliwa. W naszej pracy, na 40 przypadków badanych pacjentów, u 2 chorych (1 kobiety i 1 mężczyzny) zaobserwowano ewidentne zniekształcenia obrazu na wykonanych pantomogramach. Współistniały one z czterocyfrową wartością wychylenia głowy, znajdującą się w przedziale logarytmicznym <3125; 15625) oraz wyraźnym ruchem głowy zarejestrowanym przez czujnik umieszczony na niej podczas badania. Okazało się, że w obu tych przypadkach powyższe wyniki można było przewidzieć dokładnie analizując badanie podmiotowe i przedmiotowe pacjenta, bowiem mężczyzna w wywiadzie podawał współistniejącą chorobę Parkinsona, natomiast kobieta w wyniku wypadku komunikacyjnego oprócz złamania żuchwy doznała stłuczenia miednicy i 335

8 M. Jędrusik-Pawłowska i in. Czas. Stomatol., jednej z kończyn w stopniu uniemożliwiającym jej utrzymanie stabilnej pionowej postawy przez 15 sekund. Podsumowanie Zastosowanie akcelerometrycznego przyrządu badania narządów równowagi jest dobrą propozycją dla oceny ruchu głowy pacjenta podczas wykonywania zdjęć pantomoraficznych w pozycji stojącej, gdyż umożliwia obiektywną ocenę jakości wykonanych zdjęć. U pacjentów, u których stan zdrowia pozwala na utrzymanie pionowej postawy ciała w czasie 15 sekund, obrazy na wykonywanych pantomografiach nie mają zniekształceń i nadają się do analizy porównawczej. Piśmiennictwo 1. Assael L. A.: Clinical aspects of imaging in maxillofacial trauma. Radiolog. Clin. North. Am., 1993, Chayra G. A., Meador L. R., Laskin D. M.: Comparison of panoramic and standard radiographs for the diagnosis of mandibular fractures. J. Oral Maxillofac. Surg., 1986, 44, Dyszkiewicz A., Koprowski R., Wróbel Z.: Akcelerometryczna ocena narządu równowagi oraz monitorowania terapii. Probl. Tech. Med., 1999, 1-4, Giovannini U. M., Goudot P.: Radiologic evaluation of mandibular and dentoalveolar fractures. Plast. Reconstr. Surg., 2002, 109, 6, Markiewicz H, Kryst L., Thun-Szretter K., Mańkowska E., Knorr R.: Wybrane zagadnienia z oceny radiologicznej złamań żuchwy. Czas. Stomatol., 1997, 50, 7, Markowitz B. L., Sinow J. D., Kawamoto H. K., Khoumehr F.: Prospective comparison of axial computed tomography and standard and panoramic radiographs in the diagnosis of mandibular fractures. Ann. Plast. Surg., 1999, 42, 2, Mlosek K.: Radiologia stomatologiczna i szczękowo-twarzowa. Warszawa: Meddentpress Sewell J., Drage N., Brown J.: The use of panoramic radiography in a dental accident and emergency department. Dentomaxillofac. Radiol., 2001, 30, 5, Whaites E.: Podstawy radiodiagnostyki stomatologicznej. Warszawa: Sanmedica Wilson I. F., Lokeh A., Benjamin Ch. I., Hilger P. A., Hamlar D. D., Ondrey F. G., Tashjian J. H., Thomas W., Schubert W.: Contribution of conventional axial computed tomography (nonhelical), in conjunction with panoramic tomography (zonography). Ann. Plast. Surg., 2000, 45, 4, Wilson I. F., Lokeh A., Benjamin Ch. I., Hilger P. A., Hamlar D. D., Ondrey F. G., Tashjian J. H., Thomas W., Schubert W.: Prospective comparison of panoramic tomography (zonography) and helical computed tomography in the diagnosis and operative management of mandibular fractures. Plast. Reconstr. Surg., 2001, 107, 6, Otrzymano: dnia 6.I.2004 r. Adres autorów: Katowice, ul. Francuska 20/