Możliwość zastosowania obrazowania magnetyczno rezonansowego w prognozowaniu postępowania endodontycznego*

PRACE ORYGINALNE Dent. Med. Probl. 2007, 44, 3, 351 360 ISSN 1644 387X Copyright by Silesian Piasts University of Medicine in Wrocław and Polish Stomatological Association MARTA TANASIEWICZ Możliwość zastosowania obrazowania magnetyczno rezonansowego w prognozowaniu postępowania endodontycznego* Possibility of Using Magnetic Resonance Imaging in Endodontic Treatment Prediction Katedra i Zakład Materiałoznawstwa i Propedeutyki Stomatologii Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach Streszczenie Wprowadzenie. W czasie postępowania endodontycznego niezmiernie ważne jest prawidłowe zobrazowanie to pografii kanałów korzeniowych zębów. Cel pracy. Opracowanie i sprawdzenie możliwości wykorzystania technik obrazowania magnetyczno rezonanso wego opartych na sekwencji przestrzennej echa spinowego w zakresie obrazowania topografii zewnętrznej oraz struktury komory i kanałów korzeniowych, a także wyznaczania objętości przestrzeni wewnętrznych zębów. Materiał i metody. Materiał stanowiło sześć nieuszkodzonych trzonowych zębów ludzkich. W doświadczeniu po służono się tomografem badawczym rezonansu magnetycznego o polu 4,7 T wyposażonym w konsolę pomiarową Maran DRX. Wyniki. Postępowanie badawcze umożliwiło uzyskanie wizualizacji przestrzennej struktur zewnętrznych i we wnętrznych zębów oraz wartości liczbowych określających objętość wewnętrzną komór i kanałów korzeniowych przed i po opracowaniu endodontycznym. Uzyskane wartości zostały opracowane statystycznie. Wnioski. Wyznaczenie parametrów pomiarowych oraz uzyskanie przestrzennego odwzorowania topografii komo ry i kanałów korzeniowych zębów może w przyszłości usprawnić planowanie i prowadzenie postępowania endo dontycznego (Dent. Med. Probl. 2007, 44, 3, 351 360). Słowa kluczowe: mikroskopia rezonansu magnetycznego, leczenie endodontyczne, systemy diagnostyczne. Abstract Background. The necessary condition for a successful endodontic treatment is the precise mapping of the shape of dental cavities. Objectives. The aim of this work has been elaboration and verifying the possibility to use 3D Spin Echo MRI tech niques in dentistry within the scope of: a dimensional imaging of the outer topography of teeth and spatial struc ture of root canals and determination of volumes of the inner spaces of teeth during an endodontic procedure. Material and Methods. 6 extracted molar teeth were used for measurements without additional preparation and after endodontic preparation. MR measurements were carried out on a 4.7 T research MRI system equipped with Maran DRX console. Results. Figures show 3D images of outer surface and inner space of the teeth. The size of the presented volume were calculated. Conclusions. The results indicate the possibility to employ MRI technique for the dimensional mapping of the outer topography and inner structure of the root canals. Indication of the measuring parameters may facilitate plan ning of the endodontic procedure (Dent. Med. Probl. 2007, 44, 3, 351 360). Key words: Magnetic Resonance Imaging, endodontic treatment, diagnostic system. * Praca była realizowana w ramach projektu badawczego Ministerstwa Nauki i Informatyzacji nr 2 P05C 05426 Zastosowanie mikroskopii rezonansu magnetycznego w dentystyce, prowadzonego pod kierownictwem autorki, która w tym miejscu składa podziękowania wszystkim wykonawcom tego projektu badawczego.

352 M. TANASIEWICZ W stomatologii, podczas kompleksowego po stępowania leczniczego mającego na celu odtwo rzenie uszkodzonych zębów, niezmiernie ważne jest prawidłowe i precyzyjne zobrazowanie topo grafii kanałów korzeniowych. W tym celu stosuje się nowoczesne techniki radiologiczne, radiowi zjografię i mikrotomografię komputerową. W przy szłości często wykorzystywaną techniką może być również mikroskopia rezonansu magnetycznego. Obecnie w stomatologii techniki rezonansu magnetycznego znalazły zastosowanie w diagno styce chorób stawów skroniowo żuchwowych przebiegających ze zwyrodnieniem krążków sta wowych [1, 2], zapaleń kości twarzoczaszki [3, 4], w ocenie stanu ślinianek, zatok szczękowych, mię śni żwaczy, w detekcji wczesnych zmian kostnych o charakterze guzów, złamań, stanów zapalnych i krwiaków [4]. Metoda obrazowania magnetycz no rezonansowego jest ponadto stosowana do określenia miejsca punktów kontrolnych wzrostu kości twarzoczaszki [5] i do oceny stanu kości przed aplikacją implantów dentystycznych [6]. Zęby w konwencjonalnym obrazowaniu magne tyczno rezonansowym są widoczne w trzecim dol nym kwadrancie obrazu głowy i długo nie były głównym celem rejestracji. Szkliwo i zębina po winny ujawniać się jako ciemne pasma na wszyst kich przekrojach poprzecznych, miazga natomiast jako biała lub szara struktura [7, 8]. Konwencjo nalne techniki oparte na rezonansie magnetycz nym nie pozwalają na rzeczywiste zobrazowanie struktur wewnętrznych zęba komory i kanału ko rzeniowego [9]. Pionierska publikacja traktująca o zastosowaniu mikroskopii magnetyczno rezo nansowej do obrazowania struktur zęba i tkanek bezpośrednio go otaczających pochodzi z 1992 r. [10]. Uzyskane mikroobrazy (100 µm 3 ) uwidocz niły miazgę i kanały korzeniowe, ubytki próchni cowe, struktury przyzębia. W kolejnych latach ukazały się prace prezentujące próby wykorzysta nia mikroskopii magnetyczno rezonansowej do określenia geometrii powierzchni zęba, kanałów korzeniowych, umiejscowienia ubytków próchni cowych oraz porównania struktury zębów pocho dzących od pacjentów młodocianych i starszych [11 22]. Do tego typu obrazowania są stosowane techniki ogólnie określane mianem metod typu echa spinowego oraz echa gradientowego, pozwa lające łatwo uwidaczniać tkanki miękkie lub uwo dnione medium [23 28]. Rozwój metod obrazo wania ciał stałych, takich jak: techniki SPI (Single Point Imaging), techniki SPRITE (Single Point Ramped Imaging with T 1 Enhancement), techniki STRAFI (Stray Field Imaging), zaowocował próbami rozróżnienia w ekstrahowanych zębach tkanki miękkiej (miazgi) i zmineralizowanej (szkliwa, zębiny, cementu korzeniowego) [18, 23, 29]. Obecnie mikroskopia magnetyczno rezonan sowa nie jest jeszcze wykorzystywana w klinicz nej praktyce dentystycznej. Dopiero technika STRAFI umożliwiła zobrazowanie protonów rze czywistych tkanek twardych zęba, chociaż roz dzielczość tak rejestrowanych obrazów pozosta wiała wiele do życzenia, a rozróżnienie poszcze gólnych rodzajów twardych tkanek nie było możliwe [18, 30]. Celem pracy było opracowanie i sprawdzenie możliwości wykorzystania na poziomie analiz in vitro technik obrazowania magnetyczno rezonan sowego, opartych na sekwencji 3D echa spinowe go (Spin Echo 3D SE) w zakresie: obrazowania przestrzennego topografii ze wnętrznej zębów i przestrzennej struktury komory i kanałów korzeniowych zęba do celów terapeu tycznych oraz dydaktycznych, wyznaczania objętości przestrzeni wewnę trznych zębów, podczas postępowania endodon tycznego oraz planowania postępowania endodon tycznego. Materiał i metody Materiał biologiczny poddany badaniu stano wiło sześć nieuszkodzonych trzonowych zębów ludzkich usuniętych ze wskazań ortodontycznych u pacjentów w wieku 16 18 lat. Po ekstrakcji zę by oczyszczono, oznaczono kolejno symbolami A1, A2, A3, A4, A5, A6 i przechowywano przez 24 godziny w 0,5% roztworze chloraminy w tem peraturze pokojowej. Następnie utrwalony mate riał badawczy przeniesiono do roztworu soli fizjo logicznej, w którym przechowywano go, w tempe raturze pokojowej, między kolejnymi etapami analiz. Etapy preparacji materiału badanego poprzedzające pierwszą fazę pomiaru Przed doświadczeniem wszystkie zęby odga zowano w celu jednolitego wypełnienia jam zębo wych roztworem oraz usunięcia mikropęcherzy ków powietrza. Proces odgazowywania przepro wadza się przez zmniejszanie ciśnienia nad próbką umieszczoną w cieczy. Pęcherzyki gazu zwiększa ją swoją objętość i wypływają na powierzchnię. Po odpompowaniu powraca się do ciśnienia atmo sferycznego i szczelnie zamyka pojemnik (strzy kawkę o średnicy wewnętrznej 12,7 mm), w którym przeprowadza się odgazowanie zębów, a później pomiary. Odgazowanie umożliwia wyeliminowa

Obrazowanie magnetyczno rezonansowe w prognozowaniu postępowania endodontycznego 353 nie źródeł artefaktów wynikających z różnicy po datności magnetycznej między powietrzem a roz tworem (ryc. 1a). Etapy preparacji materiału badanego poprzedzające drugą fazę pomiaru Zęby zostały opracowane endodontycznie zgodnie z obowiązującymi zasadami nowoczesnej endodoncji. Usunięto tkankę miękką (miazgę) z wnętrza komory zęba oraz z kanałów korzenio wych, opracowano komorę i kanały korzeniowe z wykorzystaniem ręcznych narzędzi endodon tycznych. Bezpośrednio przed pomiarem przepro wadzono proces odgazowania próbek (ryc. 1b). Pomiary badawcze przeprowadzono w Pra cowni Radiospektroskopii Instytutu Fizyki Jądro wej PAN w Krakowie. Posłużono się tomografem badawczym o polu 4,7 T wyposażonym w konso lę pomiarową Maran DRX, cewki gradientowe oraz głowicę pomiarową wykonaną w pracowni. Pomiar właściwy obejmował dwie fazy: pomiar zębów przed opracowaniem endo dontycznym, pomiar zębów po opracowaniu endodon tycznym. Pomiary wykonano z czasem repetycji 1,2 s, a całkowity czas rejestracji wyniósł około 6 go dzin. Do wizualizacji przestrzennej struktury zę bów wykorzystano program 3D Segmentation. a b Metody statystyczne Ryc. 1. Ząb A1. a przygo towany do badania, b po opracowaniu endodontycznym Fig. 1. a tooth A1 before experiment, b tooth A1 after endodontic preparation Wyniki badań dotyczące objętości zębów, przestrzeni wewnętrznych i zawartości miazgi w komorze oraz kanałach korzeniowych, repre zentujące cechy ciągłe, zebrano w próby, których rozkład był normalny. Weryfikację normalności prób przeprowadzono z użyciem testu Shapiro Wilka. Charakterystykę opisową analizowanych danych przedstawiono w postaci średniej arytme tycznej, odchylenia standardowego oraz wartości skrajnych, tzn. minimum i maksimum. Estymację wartości średnich przedstawiono w postaci 95% przedziałów ufności. Próby zawierające dane do tyczące objętości wewnętrznych uzyskane przed oraz po usunięciu miazgi i opracowaniu przestrze ni wewnętrznych zęba potraktowano jako zależne. Średnie objętości przestrzeni wewnętrznych po usunięciu miazgi i opracowaniu porównano testem ANOVA (jednoczynnikowa analiza wariancji) wy konanym dla modelu z powtarzanymi pomiarami. Założenie dotyczące sferyczności sprawdzono te stem Mauchleya. Statystycznie istotny wynik testu ANOVA pozwolił na porównania post hoc, których dokonano testem Newman Keulsa. Siłę związków korelacyjnych oceniono współczynnikiem korela cji liniowej Pearsona. Wszystkie testy wykonano na poziomie istotności α = 0,05 z użyciem progra mu Statistica v. 6,0. Wyniki Postępowanie badawcze umożliwiło uzyska nie wizualizacji przestrzennej struktur zewnętrz nych i wewnętrznych zębów oraz wartości liczbo wych określających objętość wewnętrzną komór i kanałów korzeniowych przed i po opracowaniu endodontycznym (ryc. 2, 3). Wyznaczono objętości przestrzeni wewnętrz nych zębów (komory i kanałów korzeniowych) przed i po opracowaniu endodontycznym oraz ob jętości całkowite zębów. Dane liczbowe zawarto w tabeli 1 3. W wyniku usunięcia miazgi i opracowania ko mór oraz kanałów korzeniowych dochodzi do po większenia ich objętości. Przed opracowaniem ob jętość przestrzeni wewnętrznych wynosi średnio 55,59 mm 3. Po usunięciu miazgi i opracowaniu ja my zęba objętość przestrzeni wewnętrznych zwiększa się od wartości 55,59 mm 3 do wartości przeciętnie równej 125,46 mm 3. Różnica między średnimi przed i po opracowaniu jest istotna staty stycznie (p = 0,0002). Należy zauważyć, że wyni ki dotyczące objętości przestrzeni wewnętrznych przed usunięciem miazgi i opracowaniem charak teryzują się większym rozrzutem (współczynnik zmienności 26,49%), usunięcie miazgi i opraco wanie zdecydowanie poprawia jednorodność wy ników, o czym świadczy bardzo mała wartość współczynnika zmienności równa 6,85% (ryc. 4). W wyniku usunięcia miazgi i opracowania ja my zęba zmniejsza się ilość twardych tkanek z po

354 M. TANASIEWICZ a b c d e Ryc. 2. a, b trójwymiarowe rekonstrukcje zewnętrznych powierzchni zęba A1, c rekonstrukcja powierzchni zewnętrznych i przestrzeni wewnętrznych zęba A1, d, e trójwymiarowe rekonstrukcje komory oraz kanałów korzeniowych zęba A1. Fig. 2. a, b reconstructed 3D representation external structure of A1 teeth, c reconstructed representation external and inner space of A1 teeth, d, e reconstructed 3D representation chamber and canals of A1 teeth a b c Ryc. 3. a trójwymiarowa rekonstrukcja zewnętrznych powierzchni zęba A1 po opracowaniu endodontycznym, b rekonstrukcja powierzchni zewnętrznych i przestrzeni wewnętrznych zęba A1 po opracowaniu endodontycznym, c trójwymiarowa rekonstrukcja opracowanych kanałów zęba A1 Fig. 3. a reconstructed 3D representation structure of A1 teeth after endodontic preparation, b reconstructed rep resentation external and inner space of A1 teeth after endodontic preparation, c reconstructed 3D representation canals of A1 teeth after endodontic preparation Tabela 1. Objętości przestrzeni wewnętrznych zębów przed opracowaniem endodontycznym oraz objętości całkowite zębów Table 1. Capacity of inner space of teeth before endodontic preparation and total capacity of teeth Zęby przed opracowaniem Całkowita objętość zęba Objętość wewnętrzna przed (Teeth before endodontic (Total capacity of teeth) opracowaniem mm 3 (Capacity of inner space before endodontic mm 3 A1 849,70 57,45 A2 983,09 36,70 A3 877,59 50,21 A4 928,76 55,38 A5 977,47 81,71 A6 843,30 52,08 ziomu 854,40 mm 3 do poziomu przeciętnego rów nego 784,53 mm 3. Różnica między średnimi przed i po opracowaniu jest wysoce istotna statystycznie (p = 0,0002). Należy zauważyć, że wyniki doty czące ilości twardych tkanek zęba przed usunię ciem miazgi i opracowaniem oraz po opracowaniu charakteryzują się niewielkim rozrzutem współ czynnik zmienności przed opracowaniem 7,24%, współczynnik zmienności po opracowaniu 6,89% (ryc. 5).

Obrazowanie magnetyczno rezonansowe w prognozowaniu postępowania endodontycznego 355 Tabela 2. Objętości przestrzeni wewnętrznych zęba po opracowaniu endodontycznym Table 2. Capacity of inner space of teeth after endodontic preparation Zęby po opracowaniu Objętość przestrzeni wew Różnica względna endodontycznym nętrznych po opracowaniu (Relative difference) (Teeth before endodontic (Capacity of inner space % of teeth after endodontic mm 3 A1 114,10 0 A2 135,46 0 A3 125,46 0 A4 127,28 0 A5 133,50 0 A6 116,94 0 Tabela 3. Statystyki opisowe Table 3. Statistics descriptive Zmienna Liczba prób Średnia SD Współczynnik Zakres wartości 95% przedział ufności (Variable) (Number (Average) zmienności V minimum (95% partition of trust) of tests) mm 3 (Ratio of varia maksimum bility V) (Range of value +95% 95% % min max) mm 3 Objętość całko 6 909,98 62,26 6,84 843,30 983,09 844,65 975,32 wita zęba (Total capacity of teeth) Objętość miazgi 6 6,12 1,50 24,60 3,73 8,36 4,54 7,70 (Capacity of chamber) Objętość wewnętrzna 6 55,59 14,72 26,49 36,70 81,71 40,14 71,04 przed opracowaniem (Capacity of inner space after endodontic Objętość wewnę 6 125,46 8,60 6,85 114,10 135,46 116,43 134,48 trzna po opracowaniu (Hard tissues before endodontic Tkanka zęba przed 6 854,40 61,83 7,24 791,22 946,39 789,50 919,29 opracowaniem (Hard tissues before endodontic Tkanka zęba po 6 784,53 54,09 6,89 762,36 847,63 727,76 841,29 opracowaniu (Hard tissues after endodontic Procent tkanki pozo 6 91,85 1,60 1,74 89,56 94,28 90,18 93,53 stałej po opracowaniu (% value of hard tissues after endodontic Ubytek tkanki po 6 8,15 1,60 19,58 5,78 10,43 6,47 95,82 opracowaniu (Waste hard tissues after endodontic

356 M. TANASIEWICZ objętość przestrzeni wewnętrznej zęba capacity of inner space of teeth (mm ) 3 140 120 100 80 60 40 Test t dla prób zależnych: p = 0,0002 przed opracowaniem before endodontic preparation po opracowaniu after endodontic preparation średnia + SD mean + SD średnia SD mean SD średnia mean Ryc. 4. Zależność objętości przestrzeni wewnętrznych zęba przed usunięciem miazgi i opracowaniem oraz po opracowaniu Fig. 4. Dependence between capacity of inner space of teeth before preparation and after endodontic prepara tion objętość tkanki zęba capacity of hard tissue of teeth (mm ) 3 950 900 850 800 750 700 przed opracowaniem before endodontic preparation Test t dla prób zależnych: p = 0,0002 po opracowaniu after endodontic preparation średnia + SD mean + SD średnia SD mean SD średnia mean Ryc. 5. Zależność objętości tkanek zęba przed opra cowaniem oraz po opracowaniu Fig. 5. Dependence between capacity of hard tissue of teeth before and after endodontic preparation Stwierdzono korelację między objętością cał kowitą zęba a przestrzeniami wewnętrznymi po usunięciu tkanki i ich opracowaniu (r = 0,9568; p = 0,0028). Dodatni znak współczynnika korela cji świadczy o tym, że im większa jest całkowita objętość zęba, tym można oczekiwać większej przestrzeni wewnętrznej. Prognozowanie sytuacji po usunięciu miazgi i opracowaniu przestrzeni wewnętrznych zęba na podstawie stanu wyjściowego (przed rozpoczęciem procesu opracowywania zęba) wykonano na podsta wie modeli regresji liniowej, dotyczących wpływu: 1) objętości całkowitej zęba na objętość przestrzeni wewnętrznej po opracowaniu, 2) objętości całkowitej zęba na tkankę zęba pozostałą po opracowaniu. Na podstawie zbudowanego modelu dokona no prognozy objętości przestrzeni wewnętrznych po opracowaniu dla wybranych wyjściowych ob jętości zęba. Przykładowe objętości całkowite zę ba przed opracowaniem i przewidywane, ustalone z wykorzystaniem modelu y = 5,225 + 0,132 x, objętości przestrzeni wewnętrznych zębów po opracowaniu wraz z 95% przedziałem prognozy przedstawiono w tabeli 4 oraz na rycinie 6. objętość przestrzeni wewnętrznej zęba po opracowaniu inner space of teeth after endodontic preparation (mm ) 3 150 145 140 135 130 125 120 115 110 r = 0,9568, p = 0,0028; y = 5,225 + 0,132* x 105 820 840 860 880 900 920 940 960 980 1000 Ryc. 6. Wykres zależności liniowej objętości przestrzeni wewnętrznej zęba po opracowaniu od obję tości całkowitej zęba wraz z 95% obszarem predykcji Fig. 6. Diagram of linear dependence between inner space of teeth after endodontic preparation and total capacity of teeth with 95% partition of forecast objętość tkanki zęba pozostałej po opracowaniu hard tissue of teeth after endodontic preparation (mm ) 3 880 860 840 820 800 780 760 740 720 Na podstawie zbudowanego modelu dokona no prognozy objętości tkanki pozostałej po opra cowaniu dla wybranych objętości całkowitych zę ba przed opracowaniem. Wyniki prognozowania przewidywanej wartości objętości tkanki pozosta łej po opracowaniu dla wybranych objętości cał kowitych zęba przed opracowaniem z użyciem modelu y = 5,225 + 0,868 x przedstawiono w ta beli 5 i na rycinie 7. Omówienie objętość całkowita zęba total capacity of teeth (mm 3) r = 0,9989, p < 0,0001; y = 5,225 + 0,868* x 700 820 840 860 880 900 920 940 960 980 1000 objętość całkowita zęba total capacity of teeth (mm 3) Ryc. 7. Wykres zależności liniowej objętości tkanki zęba pozostałej po opracowaniu od objętości całkowitej zęba wraz z 95% obszarem prognozy Fig. 7. Diagram of linear dependence between hard tissue of teeth after endodontic preparation and total capacity of teeth with 95% partition of forecast Wyniki badań ukazują możliwość zastosowa nia obrazowania magnetyczno rezonansowego do wizualizacji struktur zębów na poziomie analiz in vitro. Po przeprowadzeniu eksperymentów otrzy

Obrazowanie magnetyczno rezonansowe w prognozowaniu postępowania endodontycznego 357 Tabela 4. Przewidywana objętość przestrzeni wewnętrznych zęba po opracowaniu dla wybranych objętości całkowitych zęba przed opracowaniem z wykorzystaniem modelu y = 5,225 + 0,132 x Table 4. Forecasted capacity of inner space of teeth after endodontic preparation for chosen total capacity of teeth before endodontic preparation with using of model y = 5.225 + 0.132 x Objętość całkowita zęba Przewidywana objętość przestrzeni 95% przedział prognozy przed opracowaniem wewnętrznej po opracowaniu (95% partition of forecast) (Total capacity of teeth (Forecasted capacity of inner space of before endodontic teeth after endodontic mm 3 mm 3 800 110,93 100,54 121,31 825 114,29 104,60 123,86 850 117,53 108,51 126,56 875 120,83 112,23 129,44 900 124,14 115,74 132,4 925 127,44 119,02 135,86 950 130,74 122,07 139,41 975 134,05 124,91 143,18 1000 137,35 127,58 147,12 Tabela 5. Wyniki prognozowania przewidywanej wartości objętości tkanki pozostałej po opracowaniu dla wybranych obję tości całkowitych zęba przed opracowaniem z użyciem modelu y = 5,225 + 0,868 x Table 5. Forecasted capacity of hard tissue of teeth after endodontic preparation for chosen total capacity of teeth before endodontic preparation with using of model y = 5.225 + 0.868 x Objętość całkowita zęba Przewidywana wartość objętości 95% przedział prognozy (Total capacity of teeth) tkanki pozostałej po opracowaniu (95% partition of forecast) mm 3 (Forecasted capacity of hard tissue of teeth after endodontic mm 3 800 689,08 678,70 699,46 825 710,77 701,14 720,40 850 732,47 723,44 741,50 875 754,16 745,56 762,77 900 775,86 767,46 784,26 925 797,56 789,14 805,98 950 819,26 810,58 827,93 975 840,95 831,82 850,09 1000 862,65 852,88 872,42 mano odwzorowania przestrzenne struktury ze wnętrznej zębów ludzkich. Dokonano nieimpre syjnego odwzorowywania topografii komór i ka nałów korzeniowych zębów przed ich opracowa niem i po przeprowadzeniu postępowania endodontycznego. Zarejestrowano wskaźniki po miarowe, takie jak: objętość całkowita zęba, obję tość przestrzeni wewnętrznych zębów przed i po opracowaniu endodontycznym. Przeprowadzona analiza statystyczna wskaza ła przydatność uzyskanych wyników liczbowych do planowania postępowania endodontycznego, które mogłoby przyczynić się do usprawnienia przebiegu leczenia kanałowego. Na podstawie wstępnie wyznaczonej całkowitej objętości zęba będzie można przewidzieć objętość przestrzeni wewnętrznej zęba, jaka powinna zostać osiągnięta po opracowaniu endodontycznym i jaka ilość twardych tkanek zęba (na podstawie tego samego wskaźnika wstępnego oraz na podstawie wartości objętości wewnętrznej zęba przed opracowaniem) powinna pozostać po prawidłowym postępowaniu endodontycznym. Wartości te, ujęte w postaci pro stych i czytelnych schematów, mogą być niezwy kle cenną wskazówką dla lekarza klinicysty podej mującego czynności endodontyczne W celu poprawy rozdzielczości obrazu i uzy skania zapisu trójwymiarowego zastosowano se kwencję przestrzenną echa spinowego (3D SE) [19, 22, 24], co wiązało się z długim czasem po miaru [13]. W wykonanych na poziomie analiz in vitro badaniach, czas pomiaru znacznie przekraczał wymagania dotyczące postępowania klinicznego. Pragnąc uzyskać precyzyjną wizualizację, zastoso wano środowisko IDL 5,5, pracujące w systemie operacyjnym Windows 2000. W sekwencji 3D SE dwukrotne polepszenie rozdzielczości wymaga jednak czterokrotnie dłuższego czasu pomiaru,

358 M. TANASIEWICZ a dane zajmują ośmiokrotnie więcej miejsca na dysku [31]. Należy ponadto pamiętać, że w mikroskopii magnetyczno rezonansowej stosuje się wyższe wartości pola magnetycznego (w przedstawionym eksperymencie zastosowano magnes 4,7 T) niż w klasycznym obrazowaniu magnetyczno rezo nansowym (0,5 3,0 T). W planowanym w przy szłości postępowaniu klinicznym istotne będzie dążenie do obniżenia wartości pola (0,5 1,5 T) bez utraty jakości uzyskanej rejestracji. Ważna jest również możliwość zastosowania opracowanej metody obrazowania magnetyczno rezonansowego w postępowaniu dydaktycznym, mającym na celu przybliżenie adeptom sztuki den tystycznej i inżynierii dentystycznej anatomii śród tkankowej bez konieczności ingerencji w strukturę i ciągłość analizowanego materiału, jakim jest ludz ki ząb. Wizualizacja przestrzenna różnorodności typów anatomii śródtkankowej może stać się zna czącą pomocą w procesie kształcenia [32]. Stosowane do tej pory metody oparte na echu spinowym lub gradientowym nie dawały pełnej możliwości obrazowania zmineralizowanych czę ści zębów, a obrazowanie miazgi zęba za ich po mocą jest trudne. Bardzo dobrze natomiast nadają się do obrazowania powierzchni zęba oraz kana łów zębowych, gdy istnieje możliwość umieszcze nia próbki w roztworze wodnym formaliny, soli fi zjologicznej lub roztworze innej soli pozwalającej dobrać optymalne wartości T 1 it 2 tak, aby w jak najkrótszym czasie otrzymać obraz dobrej jakości. Wizualizację powierzchni otrzymuje się dzięki kontrastowi między silnym sygnałem pochodzą cym od roztworu a brakiem sygnału od zęba. Tego typu pomiar jest jednak możliwy na razie tylko w warunkach in vitro [11, 16, 21]. Obecnie mikroskopia magnetyczno rezonan sowa nie jest jeszcze wykorzystywana w klinicznej praktyce dentystycznej. Dopiero technika STRAFI umożliwiła zobrazowanie protonów rzeczywistych tkanek twardych zęba, chociaż rozdzielczość tak rejestrowanych obrazów pozostawiała wiele do ży czenia, a rozróżnienie poszczególnych rodzajów twardych tkanek było niemożliwe. W celu uszcze gółowienia wyników zastosowano między innymi metodę detekcji 31 Pi 19 F [6] oraz detekcji 1 H i 31 P w sekwencji SPI [12]. Mikroskopia rezo nansu magnetycznego pola zmiennego STRAFI nie zapewnia obrazowania miazgi. Technika ta na obecnym etapie rozwoju nauki jest przeznaczona do obrazowania struktur o wymiarach nieprzekra czających 5 cm długości, a ograniczenie to wyni ka z rozmiarów komory pomiarowej. Systemy po miarowe wykorzystywane w tej metodzie muszą przejść jeszcze wiele niezbędnych modyfikacji konstrukcyjnych, by można było metodę STRAFI stosować w aplikacjach klinicznych [6, 23]. Dlate go korzystnym i rozsądnym rozwiązaniem w przy padku uwidaczniania struktury zębów wydaje się zastosowanie metod typu SPI i echa spinowego, które są dostępne lub możliwe do zaimplemento wania na standardowym sprzęcie oraz pozwalają na obrazowanie zarówno części mineralizowa nych, jak i miazgi zębowej. Metodę SPI wykorzy stano we wcześniejszych opracowaniach do detek cji próchnicy w warunkach in vitro [17, 27]. Gdy zostaną pokonane obecne trudności wy stępujące w obrazowaniu magnetyczno rezonan sowym, będzie możliwe wprowadzenie tego typu techniki wizualizacji na poziom analiz in vivo. W przyszłości mikroskopia magnetyczno rezo nansowa może stać się narzędziem diagnostycz nym wspomagającym pracę lekarza klinicysty. Otrzymane wyniki wskazują na możliwość wykorzystania techniki obrazowania magnetycz no rezonansowego opartego na echu spinowym do przestrzennego odwzorowania topografii zewnę trznej zębów oraz przebiegu i struktury kanałów korzeniowych zębów do celów terapeutycznych, diagnostycznych oraz dydaktycznych. Wyznaczenie dzięki zastosowanym technikom obrazowania magnetyczno rezonansowego para metrów pomiarowych może w przyszłości usprawnić planowanie i prowadzenie postępowa nia endodontycznego. Piśmiennictwo [1] WANG M. Q., SHIBATA T., ZHANG Y.: Correlation of coronal form of condyle and disc on MR imaging. J. Dent. Res. 2002, 81, Spec Iss A, 1740. [2] ARAKI Y.: TMJ space in patients with unilateral posterior crossbite. J. Dent. Res. 2002, 81, Spec. Iss. A, 1586. [3] WEBBER R. L.: Oral imaging as a diagnostic tool for assessing osseous changes. J. Bone. Miner. Res. 1993, 8, Suppl. 2, 543 548. [4] UCHIYAMA K.: MRI evaluation in diagnosis of mandibular osteomyelitis J. Dent. Res. 2001, 80, Spec Iss. 658. [5] CEVIDANES L. H. S.: Precision of 3D craniofacial landmark data using magnetic resonance scans. J. Dent. Res. 2002, Spec. Iss. A, 3128. [6] GRAY C. F., REDPATH T. W. SMITH F. W.: Pre surgical dental implant assessment by magnetic resonance imaging. J. Oral. Implantol. 1996, 2, 147 153. [7] OLT S., JAKOB P. M.: Contrast enhanced dental MRI for visualisation of the teeth and jaw. Magn. Reson. Med. 2004, 1, 174 176.

Obrazowanie magnetyczno rezonansowe w prognozowaniu postępowania endodontycznego 359 [8] SHAFIEI F., HONDA E., TAKAHASHI H., NISHIMURA F., SAASAKI T.: Minimizing dental alloys artifacts in MR ima ging. J. Dent. Res. 2001, 80, Spec. Iss., 1493. [9] APPEL T. R., BAUMANN M. A.: Solid state nuclear magnetic resonance microscopy demonstrating human dental anatomy. Oral. Surg. Oral. Med. Oral. Pathol. Oral Radiol. Endod. 2002, 2, 260 266. [10] BAUMANN M. A., GROSS D., LEHMANN V., ZICK K.: Magnetic resonance microscopy new prospects for endodon tics. Schweiz Monatsschr. Zahnmed. 1993, 103, 1407 1414. [11] TANASIEWICZ M. M., WĘGLARZ W. P., KUPKA T. W., JASIŃSKI A.: Teeth caries decay in MR imaging. 38th Polish Seminar on Nuclear Magnetic Resonance and Its Aplications, Kraków 2005, 12. [12] GRUWEL M. L. H., LATTA P., TANASIEWICZ M. M, VOLOTOVSKYY V., SHRAMEK M., TOMANEK B.: Application of 1 H and 31 P single point imaging of teeth using silent gradients. Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med. 2006, 14, 1739. [13] TANASIEWICZ M.: Mikroskopia rezonansu magnetycznego w diagnostyce endodontycznej. Możliwości nieimpre syjnego obrazowania jam zębowych dla potrzeb dentystyki odtwórczej. Mag. Stomatol. 2003, 13, 3, 64 68. [14] TANASIEWICZ M. M., KUPKA T. W., WĘGLARZ W. P., JASIŃSKI A., GIBAS M.: 3D SE geometry imaging of tooth ou ter surface. An in vitro study. J. Dent. Res. 2003, 82 Spec. Iss. B: 81st General Session of the IADR, 2nd Meeting of the PEF (British, Continental European, Irish, and Scandinavian Divisions of the IADR) Göteborg 2003, 3047. [15] TANASIEWICZ M. M., WĘGLARZ W. P., MACHAJ E., KUPKA T. W., JASIŃSKI A.: MR Microscopy in Comparison of Young and Old Tooth Structure. XXXVI Ogólnopolskie Seminarium na temat MRJ i jego zastosowań, Kraków 2003, 87. [16] WĘGLARZ W. P., KUPKA T., TANASIEWICZ M. M., BANASIK T., SUŁEK Z., GIBAS M., JASIŃSKI A.: 3D MR Microsco py of Dental Cavities. An in vitro study. Book of Abstracts, 31 st Congress AMPERE, 2006, 178. [17] GRUWEL M, TANASIEWICZ M., LATTA P., WĘGLARZ W. P., KUPKA T. W., SRAMEK M., JASIŃSKI A., TOMANEK B.: Vi sualisation of dental caries with Magnetic Resonance Imaging. 23 rd Annual Scientific Meeting Warsaw, 2006, 706. [18] BEUF O., SEURIN M. J., BRIGUET A., LISSAC M.: Magnetic resonance imaging of rodent teeth. MAGMA 1999, 8, 83 86. [19] HEINZE PALUCHOWSKA E., SKÓRKA T., WIERTEK R., BOROWIEC P., KICZEK J., SKÓRKA P., JASIŃSKI A.: A Speciali zed Probehead for MR Imaging of Small Objects. XXXVII Polish Seminar on Nuclear Magnetic Resonance and Its Applications. Kraków, 2004, 87. [20] WĘGLARZ W. P., KUPKA T, TANASIEWICZ M., SKÓRKA T., SZYBIŃSKI K., SUŁEK Z., GIBAS M., JASIŃSKI A.: MRI vi sualization of teeth cavities. An in vitro study. XXXIV Polish Seminar on Nuclear Magnetic Resonance and Its Application. Kraków, 2001, 72. [21] TANASIEWICZ M. M., KUPKA T. W.: Specialized probehead for MRI in qualitative and quantitative caries detection. Joint Meeting of the Continental European Division (CED) and the Scandinavian Division (NOF) of the Interna tional Association for Dental Research (IADR), Amsterdam 2005, 11. [22] MARSHALL I., HIGINBOTHAM J., BRUCE S., FREISE A.: Use of Voigt lines shape for quantification of in vivo 1 H spec tra. Magn. Reson. Med. 1997, 5, 651 657. [23] LATTA P., GRUWEL M. L., EDIE E., SRAMEK M., TOMANEK B.: Single point imaging with suppressed sound pressu re levels through gradient shape adjustment. J. Magn. Reson. 2004, 170, 177 183. [24] SRAMEK M., KAUFMAN A.: Fast ray tracing of rectilinear volume data using distance transformers. IEEE Trans. Vis. Comp. Graphics 2000, 6, 236 2532. [25] PLODER O., PARTIC B., RAND T., FOCK N., VORACEK M., UNDTH G., BAUMANN A.: Reperfusion of autotransplan ted teeth comparison of clinical measurement by means of dental magnetic resonance imaging. Oral Surg. Oral Med. Oral. Pathol. Oral Radiol. Endod. 2001, 92, 335 340. [26] WĘGLARZ W. P., TANASIEWICZ M. M., KUPKA T. W., KLISZKA D., JASIŃSKI A.: Evaluation of the impressional map ping technique in dentistry by means of 3D MRI. 23 rd Annual Scientific Meeting Warsaw 2006, 705. [27] WĘGLARZ W. P., TANASIEWICZ M., KUPKA T. W., GRUWEL M. L., PRZEOREK C., JASIŃSKI A., TOMANEK B.: 3D vi sualization of the tooth caries potential new area for biomedical application of MRI. Proc. Intl. Soc. Mag. Re son. Med. 2006, 14, 1740. [28] WĘGLARZ W. P, TANASIEWICZ M., KUPKA T., SKÓRKA T., SUŁEK Z., JASIŃSKI A.: 3D MR imaging of dental cavities an in vitro study. Solid State Nucl. Magn. Reson. 2004, 25, 84 87. [29] BALCOM B. J., MACGREGOR, R. P., BEYEA S. D., GREEN D. P., ARMSTROMG R. L., BREMNER T. W.: Single point ramped imaging with T 1 enhancement (SPRITE). J. Magn. Reson. 1996, A123, 131 134. [30] EMID S., CREYGHTON J. H. N.: High resolution NMR imaging in solids. Physics B 1985, 128, 81 83. [31] JOHNSON G. A., BENVENISTE H., BLACK R. D., HEDLUND L. W., MAROPONT R. R., SMITH B.R.: Histology by ma gnetic resonance microscopy. Magn. Reson. Q. 1993, 1, 1 30. [32] LOCKHART P. B., LUND N. L., KIM S.: Correlation of magnetic resonance image and histology of human teeth. Proc. Finn. Dent. Soc. 1992, 88, Suppl. 1, 161 165.

360 M. TANASIEWICZ Adres do korespondencji: Marta Tanasiewicz Katedra i Zakład Materiałoznawstwa i Propedeutyki Stomatologii Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach Plac Akademicki 17 41 902 Bytom tel.: +48 32 282 79 42 e mail: martatanasiewicz@slam.katowice.pl Praca wpłynęła do Redakcji: 27.08.2007 r. Po recenzji: 21.09.2007 r. Zaakceptowano do druku: 21.09.2007 r. Received: 27.08.2007 Revised: 21.09.2007 Accepted: 21.09.2007