212 ORIGINALARBEIT / ORIGINAL ARTICLE H. Neller 1, M.-A. Geibel 2 Vergleich verschiedener mit dem 3D exam (KaVo) erstellter Volumentomogramme eines menschlichen Kopfpräparats zur Analyse der Bildqualität Comparison of different cone-beam computed tomography scans of a human head preparation created using the 3D exam (KaVo) for analysis of the image quality Einführung: Unterschiede in der Bildqualität und der Darstellungsgenauigkeit von digitalen Volumentomogrammen eines humanen Kopfpräparats sollen durch visuelle Analyse und Vergleichen von Entfernungsmessungen und Messungen von Hounsfield Units beurteilt werden. Methoden: 55 Datensätze eines humanen Kopfpräparats werden mit unterschiedlichen Einstellungsparametern mit dem 3D exam (KaVo) erstellt und mittels der Software 3D exam Vision (KaVo) ausgewertet. Ergebnisse: Alle Datensätze haben reproduzierbare Ergebnisse. Die Analyse der Volumentomogramme zeigt eine steigende Bildqualität und Detailtreue mit zunehmender Auflösung. Die Vergleiche der Scans zeigen geringfügige Unterschiede bei den Entfernungsmessungen und den Messungen von Hounsfield Units. Schlussfolgerung: Verschiedene Volumentomogramme zeigen eine bessere Bildqualität und Detailgenauigkeit bei steigender Auflösung, liefern aber geringfügig unterschied - liche Werte bei Entfernungsmessungen und Messungen von Hounsfield Units. Die geringfügig auftretenden Unterschiede sind jedoch vernachlässigbar. Sie kommen in gleicher Größenordnung auch beim Vergleich von Datensätzen, erstellt im exakt identischen Aufnahmemodus, vor. Schlüsselwörter: digitale Volumentomographie; Auflösung; Entfernungsmessung; Hounsfield Unit; Bildqualität Introduction: Differences in the picture quality and accuracy of digital representations of a human head preparation are to be assessed by visual analysis and comparison of distance measurements and measurements of Hounsfield Units. Methods: 55 records of a human head preparation are created with the 3D exam (KaVo) and are evaluated using the 3D exam Vision software (KaVo). Results: All records have reproducible results. The analysis of the cone-beam computed tomography scans shows an improving image quality and detail with increasing reso - lution. The comparison of scans shows slight differences in the values of distance measurements and measurements of Hounsfield Units. Conclusion: Different cone-beam computed tomography scans show an improved image quality and detail with increasing resolution, but provide slightly different values for distance measurements and measurements of Hounsfield Units. The slightly occurring differences are negligible since they also occur in the same order of magnitude in the comparison of records created in the exactly identical recording mode. Keywords: cone-beam computed tomography; resolution; distance measurement; Hounsfield unit; image quality 1 Zahnarzt, Fellbach, Deutschland 2 Oberärztin, Leitung dento-maxillo-faciale Radiologie, Klinik für Mund-Kiefer-Gesichtschirurgie, Department für Zahnheilkunde der Universität Ulm, Deutschland DOI 10.3238/ZZI.2012.0212-0223 1 Dental Surgeon, Fellbach, Germany 2 Consultant, Head of Dento-Maxillo-Facial Radiology, Department of Oral and Maxillofacial Surgery, Department of Conservative Dentistry, University of Ulm, Germany Übersetzung: LinguaDent Deutscher Ärzte-Verlag zzi Z Zahnärztl Impl 2012; 28 (3)
H. Neller, M.-A. Geibel: 213 Einleitung Introduction Da Strukturen im Strahlengang bei der zweidimensionalen Bildgebung aufgrund von Summationseffekten überlagert werden, sind anatomische Details oft nicht deutlich sichtbar. Außerdem setzt eine Vielzahl oraler Erkrankungen ebenfalls eine zweite Darstellungsebene für eine erfolgreiche Diagnostik und Behandlung voraus. Darüber hinaus erfordern umfangreiche traumatologische Geschehnisse und bildgestützte Operationsverfahren eine dreidimensionale Bildgebung. So spielt die dreidimensionale radiologische Diagnostik oraler Regionen eine immer wichtigere Rolle für die Beurteilung anatomischer Verhältnisse und die Diagnose von pathologischen Prozessen im Mund-, Kiefer- und Gesichtsbereich. Ein standardisiertes Verfahren für die dreidimensionale Bildgebung ist die Computertomographie (CT). Durch neue technische Entwicklungen in der zahnärztlichen Radiologie hat sich mit der digitalen Volumentomographie (DVT) eine alternative Methode zur Computertomographie etabliert. Das in der Studie verwendete 3D exam (Kaltenbach & Voigt Dental GmbH, Bismarckring 39, 88400 Biberach/Riss, Deutschland) arbeitet nach dem Kegelstrahl-Prinzip. Die Röntgenquelle mit der Detektoreinheit gegenüberliegend umkreist den Kopf des Patienten. Der Patient sitzt im 3D exam und sein Kopf ist durch ein Nackenband, eine Kinnstütze und einen Stirnhaltegurt fixiert, während die Erstellung des Datensatzes ausgelöst wird. Das Sichtfeld ist durch motorisierte Kollimation des Strahlengangs justiert und hat auswählbare voreingestellte Größen. Der Detektor hat eine Größe von 20 x 25 cm. Er besteht aus amorphem Silizium und ermöglicht einen pyramidenförmigen Röntgenstrahl und dadurch ein zylindrisches Rekonstruktionsvolumen. Abhängig vom gewählten Field of View (FOV) ist der Detektor horizontal bzw. vertikal zu verstellen. So wird durch Kollimation das Aufnahmefeld auf die Region of Interest (ROI) eingeblendet und dadurch eine Reduzierung der Strahlendosis und eine kürzere Scan- und Rekonstruktionszeit erreicht. Das 3D exam arbeitet mit einer Röntgenquelle mit 90 kv, 3 8 ma, einem Focus von 0,5 mm und das Sichtfeld ermöglicht eine Auflösung mit Voxelgrößen von mm, mm, mm, mm bis 0,125 mm. Die notwendige Größe und die Auflösung des Aufnahmevolumens unterscheiden sich je nach Fachbereich. So ergeben sich viele verschiedene Regions of Interest (ROIs), immer abhängig von der Indikationsstellung [3]. In diesem Zusammenhang ist es wichtig, die Größe der abgebildeten Region of Interest (ROI) genau zu bestimmen, um daraus die entsprechende Größe des gewünschten Sichtfelds (FOV) herzuleiten. Ausschlaggebend für die zur Befundung notwendige Bildqualität der digitalen Volumentomogramme sind die Einstellungsparameter vor der Datenakquisition. As structures in the beam path of two-dimensional images are superimposed because of summation effects, anatomical details are often not clearly visible. In addition, a large number of oral diseases require a second representation level for successful diagnosis and treatment. A wide range of traumatological events and image-based surgical procedures also require threedimensional imaging. Three-dimensional radiological diagnosis of the oral region therefore plays an increasingly important role in the assessment of anatomical conditions and diagnosis of pathological processes in the oral-maxillofacial region. Computer tomography (CT) is a standardised procedure for three-dimensional imaging. Because of new technological developments in dental radiology, digital cone-beam computed tomography (CBCT) has become established as an alternative method to computer tomography. The 3D exam (Kaltenbach & Voigt Dental GmbH, Bismarckring 39, 88400 Biberach/Riss, Germany) used in the study operates according to the cone-beam principle. The X-ray source with the detector unit positioned opposite rotates around the head of the patient. The patient sits in the 3D exam with the head fixed in position by a neck strap, chin support and forehead brace, while the data record is created. The field of view is adjusted by motorised collimation of the beam path and has selectable preset levels. The size of the detector is 20 x 25 cm. It consists of amorphous silicon and provides for a pyramid-shaped X-ray beam, which produces a cylindrical reconstruction volume. Depending on the field of view (FOV), the detector is adjusted horizontally or vertically. Collimation fades in the field of view to the region of interest (ROI), which achieves a reduction of the radiation dose as well as shorter scan and reconstruction times. The 3D exam operates using an X-ray source with 90 kv, 3 8 ma, a focus of 0.5 mm and the field of view enables exposure with voxel sizes of 0.4 mm, 0.3 mm, 0.25 mm, 0.2 mm to 0.125 mm. The required size and exposure of the imaging volume are different depending on the specialist field. This produces many different regions of interest (ROIs), which always depend on the indication [3]. It is important in this context to define precisely the size of the region of interest (ROI) on the image in order to derive the correct size of the required field of view (FOV). The setting parameters before data acquisition are crucial for producing the image quality of the digital cone-beam computed tomography required for diagnosis. Zielsetzung Aim Durch visuelle Analyse einzelner Bildausschnitte und den Vergleich von Entfernungsmessungen und Messungen von Hounsfield Units sollen mögliche Unterschiede in der Bildqualität zwischen digitalen Volumentomogrammen eines humanen Kopfpräparats, die sich ausschlaggebend in der Einstellung des Field of Views und der Auflösung unterscheiden, aufgezeigt werden. Possible differences in the image quality between digital conebeam computed tomography scans of a human head preparation, which differ crucially in the field of view settings and exposure, are to be shown by visual analysis of individual image details and comparison of distance measurements and measurements of Hounsfield Units. Deutscher Ärzte-Verlag zzi Z Zahnärztl Impl 2012; 28 (3)
214 H. Neller, M.-A. Geibel: Material und Methoden Material and methods Zur Datenerfassung ist ein menschliches Kopfpräparat auf einem Holzgestell fest im 3D exam fixiert (Abb. 1), so dass es sich während der Erstellung von 55 unterschiedlichen Datensätzen nicht in seiner Position verändern kann. Die Einstellungsparameter der 55 Datensätze unterscheiden sich auschlaggebend im Field of View und der Auflösung (Tab. 1). Bei der Einblendung des Field of Views werden die Voreinstellungen des 3D exam verwendet (Tab. 1). For data acquisition a human head preparation on a wooden frame is fixed securely in position in the 3D exam (Fig. 1) so that its position cannot change during the creation of 55 different data records. There are critical differences in the field of view and exposure setting parameters of the 55 data records (Tab. 1). The presets of the 3D exam are used for fading in the field of view (Tab. 1). Abbildung 1 Holzgestell zur Positionierung des humanen Kopfpräparats im digitalen Volumentomographen KaVo 3D exam. Figure 1 Wood frame for the positioning of the human head preparation in the cone-beam computed tomograph KaVo 3D exam. Zur Datenerfassung wird die Akquisitionssoftware 3D exam und zur Auswertung von Daten am Befundungsmonitor die Bearbeitungssoftware 3D exam Vision (beide Kaltenbach & Voigt Dental GmbH, Bismarckring 39, 88400 Biberach/Riss, Deutschland) verwendet. In der sagittalen, axialen und koronalen Ansicht werden in der 3D exam Vision Software anatomisch sich entsprechende Punkte markiert (Abb. 2 4) und als Parameter für die Bildqualität werden anhand dieser Entfernungsmessungen Messungen von Hounsfield Units in der Sagittal-, Axial-, und Koronalebene vorgenommen. Es werden zur Auswertung der Mittelwert sowie das Minimum und das Maximum der Messwerte herangezogen. The 3D exam acquisition software will be used for data acquisition and the 3D exam Vision processing software will be used for analysing the data on the diagnostic monitor (both Kaltenbach & Voigt Dental GmbH, Bismarckring 39, 88400 Biberach/Riss, Germany). Relevant anatomical points will be marked in the sagittal, axial and coronal view in the 3D exam Vision software (Fig. 2 4) and these marks will be used to take distance measurements and measurements of Hounsfield Units in the sagittal, axial and coronal planes as parameters for the image quality. The measurements will be used to analyse the mean as well as the minimum and maximum. Ergebnisse Results Die Messwerte der Messungen in der Sagittal-, Axial- und Koronalebene sind in den Tabellen 2 bis 4 dargestellt. In der Sagittalebene ergibt sich für die Entfernungsmessung ein Mittelwert von 11,89 mm mit einer abweichung von ± 0,06 mm bei einem Minimum von mm und einem Maximum von 12,01 mm. Für die Messung der Hounsfield Units 1 ein Mittelwert von 770 HU ± 215 HU (Minimum: 510 HU, Maximum: 6 HU), der Hounsfield Units 2 ein Mittelwert von 1259 HU ± 67 HU (Minimum: 1138 HU, Maximum: 1482 HU) und der Hounsfield Units 3 ein Mittelwert von 319 HU ± 50 HU (Minimum: 446 HU, Maximum: 205 HU). In der Axialebene ergibt sich für die Entfernungsmessung ein Mittelwert von 9,55 mm mit einer abweichung von ± 0,08 mm bei einem Minimum von 9,38 mm und einem Maximum von 9,63 mm. Für die Messung der Hounsfield The readings of the measurements in the sagittal, axial and coronal planes are shown in Tables 2 to 4. In the sagittal plane there is a mean of 11.89 mm with a standard deviation of ± 0.06 mm with a minimum of 11.79 mm and a maximum of 12.01 mm for the distance measurement. For measurement of the Hounsfield Units 1 there is a mean of 770 HU ± 215 HU (minimum: 510 HU, maximum: 6 HU), for the Hounsfield Units 2 a mean of 1259 HU ± 67 HU (minimum: 1138 HU, maximum: 1482 HU) and for the Hounsfield Units 3 a mean of 319 HU ± 50 HU (minimum: 446 HU, maximum: 205 HU). In the axial plane there is a mean of 9.55 mm with a standard deviation of ± 0.08 mm with a minimum of 9.38 mm and a maximum of 9.63 mm for the distance measurement. For the measurement of the Hounsfield Units 1 there is a mean of Deutscher Ärzte-Verlag zzi Z Zahnärztl Impl 2012; 28 (3)
H. Neller, M.-A. Geibel: 215 Abbildung 2 Bereiche der Messungen in sagittaler Ansicht: Entfernungsmessung (Entf.), Messung der Hounsfield Units 1 (HU 1), Mes - sung der Hounsfield Units 2 (HU 2), Messung der Hounsfield Units 3 (HU 3). Figure 2 Ranges of measurements in the sagittal view: distance measurement (Entf.), measurement of Hounsfield units (HU 1), measurement of Hounsfield units 2 (HU 2), measurement of Hounsfield units 3 (HU 3). Abbildung 3 Bereiche der Messungen in axialer Ansicht: Entfernungsmessung (Entf.), Messung der Hounsfield Units 1 (HU 1), Mes - sung der Hounsfield Units 2 (HU 2), Messung der Hounsfield Units 3 (HU 3). Figure 3 Ranges of measurements in the axial view: distance measurement (Entf.), measurement of Hounsfield units (HU 1), measurement of Hounsfield units 2 (HU 2), measurement of Hounsfield units 3 (HU 3). Abbildung 4 Bereiche der Messungen in koronaler Ansicht: Entfernungsmessung (Entf.), Messung der Hounsfield Units 1 (HU 1), Mes - sung der Hounsfield Units 2 (HU 2), Messung der Hounsfield Units 3 (HU 3). Abbildungen 1 4. H. Neller Figure 4 Ranges of measurements in the coronal view: distance measurement (Entf.), measurement of Hounsfield units (HU 1), measurement of Hounsfield units 2 (HU 2), measurement of Hounsfield units 3 (HU 3) Figures 1 4: H. Neller Units 1 ein Mittelwert von 747 HU ± 314 HU (Minimum: 291 HU, Maximum: 1259 HU), der Hounsfield Units 2 ein Mittelwert von 1355 HU ± 92 HU (Minimum: 1058 HU, Maximum: 1548 HU) und der Hounsfield Units 3 ein Mittelwert von 9 HU ± 66 HU (Minimum: 97 HU, Maximum: 152 HU). In der Koronalebene ergibt sich für die Entfernungsmessung ein Mittelwert von 9,55 mm mit einer abweichung von ± 0,08 mm bei einem Minimum von mm und einem Maximum von 9,63 mm. Für die Messung der Hounsfield Units 1 ein Mittelwert von 859 HU ± 294 HU (Minimum: 420 HU, Maximum: 1390 HU), der Hounsfild Units 2 ein Mittelwert von 1465 HU ± 65 HU (Minimum: 1292 HU, Maximum: 1605 HU) und der Hounsfild Units 3 ein Mittelwert von 96 HU ± 42 HU (Minimum: 13 HU, Maximum: 196 HU). 747 HU ± 314 HU (minimum: 291 HU, maximum: 1259 HU), for the Hounsfield Units 2 a mean of 1355 HU ± 92 HU (minimum: 1058 HU, maximum: 1548 HU) and for the Hounsfield Units 3 a mean of 9 HU ± 66 HU (minimum: 97 HU, maximum: 152 HU). In the coronal plane there is a mean of 9.55 mm with a standard deviation of ± 0.08 mm with a minimum of 9.40 mm and a maximum of 9.63 mm for the distance measurement. For the measurement of the Hounsfield Units 1 there is a mean of 859 HU ± 294 HU (minimum: 420 HU, maximum: 1390 HU), for the Hounsfield Units 2 a mean of 1465 HU ± 65 HU (minimum: 1292 HU, maximum: 1605 HU) and for the Hounsfield Units 3 a mean of 96 HU ± 42 HU (minimum: 13 HU, maximum: 196 HU). Diskussion Discussion Vergleicht man die Maximalabweichungen mit den Mittelwerten, ergeben sich für alle Entfernungsmessungen Abweichungen zwischen den verschiedenen Volumentomogrammen, die unter dem Auflösungsvermögen der entsprechen- If the maximum deviations are compared with the mean val - ues, deviations are apparent for all the distance measurements between the different cone-beam computed tomographs, which are under the resolution capacity of the respective data Deutscher Ärzte-Verlag zzi Z Zahnärztl Impl 2012; 28 (3)
216 H. Neller, M.-A. Geibel: Art Type Feldgröße (cm) Field size (cm) Auflösung mm 3 Resolution mm 3 Bilder / Umlauf (1/ ) Images / Revolution (1/ ) Akqu.- zeit (s) Acqu. time (s) Röh.-strom (mas) Tube current (mas) Röh.-span. kv Tube voltage kv 23 x 17 300 / 360 () 23 x 17 600 / 360 () 17,8 37,10 23 x 17 300 / 360 () 23 x 17 600 / 360 () 17,8 37,10 160 / 180 () 300 / 360 () 160 / 180 () 300 / 360 () 300 / 360 () 27 600 / 360 () 160 / 180 () 300 / 360 () 160 / 180 () 300 / 360 () 300 / 360 () 27 600 / 360 () 160 / 180 () 300 / 360 () 160 / 180 () 300 / 360 () 300 / 360 () 27 600 / 360 () 160 / 180 () 300 / 360 () 160 / 180 () 300 / 360 () 300 / 360 () 27 600 / 360 () 300 / 360 () 27 600 / 360 () 160 / 180 () 300 / 360 () 160 / 180 () 300 / 360 () 300 / 360 () 27 600 / 360 () 300 / 360 () 27 600 / 360 () 160 / 180 () 300 / 360 () 160 / 180 () 300 / 360 () 300 / 360 () 27 Deutscher Ärzte-Verlag zzi Z Zahnärztl Impl 2012; 28 (3)
H. Neller, M.-A. Geibel: 217 600 / 360 () 300 / 360 () 27 600 / 360 () 160 / 180 () 300 / 360 () 160 / 180 () 300 / 360 () 300 / 360 () 27 600 / 360 () 300 / 360 () 27 600 / 360 () 0,125 600 / 360 () = = = High resolution Tabelle 1 Digitale Volumentomogramme in verschiedenen Aufnahmemodi bei verschiedener Auflösung (Akqu.zeit = Aquisitionszeit, Röh.-strom = Röhrenstrom, Röh.span = Röhrenspannung) Table 1 Digital cone-beam computed tomographs in different recording modes at a different resolution (Acqu.time = Acquisition time) den Datensätze liegen. Der Vergleich der Mittelwerte mit den Maximalwerten der Messungen der Hounsfield Units zeigt Abweichungen von bis zu 436 HU in der Saggital- bzw. 512 HU in der Axial- und 531 HU in der Koronalebene. Dies lässt sich allerdings im Rahmen der durch die Auflösung bedingten unterschiedlich großen kleinsten Messeinheiten nicht direkt auf die Darstellungsgenauigkeit übertragen. So ist bei einer Auflösung von 0,125 mm 3 ein deutlich kleinerer Messbereich möglich als bei mm 3 und bedingt durch die Inhomogenität des Kopfpräparats lassen sich so die größeren Abweichungen erklären. Beachtet man zusätzlich den Verlust an Bildqualität bei der Darstellung der Hounsfield Units in Grauwerten auf einem Befundungsmonitor, sind die Unterschiede rein visuell nicht mehr bemerkbar. So lässt sich bei der visuellen Auswertung der erstellten Volumentomogramme feststellen, dass die Bildqualität subjektiv für den Betrachter mit steigender Auflösung zunimmt. Die Eingrenzung des Field of Views lässt bei ansonsten gleichen Einstellungsparametern keinen Unterschied in der Bildqualität erkennen. Schon Mozzo et al. untersuchten mittels Streckenmessung die geometrische Genauigkeit der digitalen Volumentomographie am DVT 9000. Der direkte Vergleich von am Objekt gemessenen Strecken mit Messungen anhand eines mit dem DVT 9000 erstellten DVT-Scans ergab Abweichungen in einem Rahmen von 0,8 2,2 % [8]. Auch Marmulla et al. zeigten diese Tendenz mit einem Mittel von 0,13 mm ± 0,09 mm bei ihren geometrischen Messungen am DVT 9000 [7]. Selbst Pinksy et al. konnten durch ihre an einem Acrylblock genommenen Messwerte, verglichen mit Messungen im DVT-Scan mittels i-cat-system, kaum geringere Abweichungen feststellen. Sie zeigten eine mittlere Abweichung von 0,01 mm ± 0,02 mm in lateraler beziehungsweise 0,03 mm ± 0,01 mm in vertikaler Richtung. Die mittleren Abweichungen für die humane Mandibula betrugen 0,07 mm ± 0,02 mm und record. The comparison of the means with the maximum values of the Hounsfield Units measurements shows deviations of up to 436 HU in the sagittal plane, 512 HU in the axial plane and 531 HU in the coronal plane. However, this cannot be directly assigned to the accuracy of the digital representation, which was due to the resolution of different sizes of the smallest measurements. Therefore, a much smaller measuring range is possible with a resolution of 0.125 mm 3 than with 0.4 mm 3 and this explains the large deviations, which were due to the inhomogeneity of the head preparation. If the loss of image quality during representation of the Hounsfield Units is also observed in the grey scale on a diagnostic monitor, the differences are no longer noticeable at a purely visible level. In the visual analysis of the cone-beam computed tomography scans it could be established that the image quality improves subjectively for the observer with increasing resolution. No difference in the image quality is seen, if the field of view is limited and the other setting parameters remain the same. Mozzo et al. investigated the geometric accuracy of digital cone-beam computed tomography on the DVT 9000 using distance measurements. A direct comparison of distances measured on the object with measurements using CBCT scans created using the DVT 9000 resulted in deviations in the range of 0.8 2.2 % [8]. Marmulla et al. also demonstrated this tendency with a mean of 0.13 mm ± 0.09 mm with their geometric measurements on the DVT 9000 [7]. Pinksy et al. could only establish slightly smaller deviations with their measurements, which were taken on an acrylic block and compared with measurements in a CBCT scan using the i-cat system. They showed a mean deviation of 0.01 mm ± 0.02 mm in a lateral direction and 0.03 mm ± 0.01 mm in a vertical direction. The mean deviations of the human mandible were 0.07 mm ± 0.02 mm and 0.27 mm ± 0.02 mm [9]. Lagravere et al. produced comparable results [4]. Deutscher Ärzte-Verlag zzi Z Zahnärztl Impl 2012; 28 (3)
218 H. Neller, M.-A. Geibel: Feldgröße (cm) Auflösung (mm Voxel) Scanart Entf.messung (mm) Messung HU 1 (HU) Messung HU 2 (HU) Messung HU 3 (HU) Field size (cm) Resolution (mm Voxel) Type of scan Distance measurement (mm) HU 1 (HU) HU 2 (HU) HU 3 (HU) 616 1228 346 758 1248 312 669 1256 307 691 0 233 807 7 365 806 1138 389 816 1215 364 767 1267 298 Landscap: 13 cm 587 1222 298 11,88 559 1150 373 802 1 317 938 1279 253 755 8 384 878 1308 384 11,88 562 1213 339 510 1223 392 945 4 279 950 1415 351 849 1260 306 905 1217 320 517 1194 334 11,88 531 1250 446 1060 1260 231 1045 1256 370 12,01 922 1297 240 907 1241 275 549 1193 313 11,95 548 1253 277 11,84 536 1269 318 11,98 525 1228 320 938 1280 341 1072 1212 292 944 1328 371 1009 1212 275 541 1183 357 11,95 572 1283 367 538 1228 304 11,98 543 4 340 1093 1364 361 1065 1449 283 1089 1260 245 952 1309 261 596 1281 286 Deutscher Ärzte-Verlag zzi Z Zahnärztl Impl 2012; 28 (3)
H. Neller, M.-A. Geibel: 219 559 1379 311 583 1273 348 537 1266 317 984 1249 236 1196 1329 205 12,01 6 1482 281 1104 1346 283 11,96 555 1198 321 610 1258 366 572 1226 313 11,84 570 1235 407 0,125 11,92 592 1284 358 = Minimum/Minimum 510 1138 446 = Mittelwert/Mean Maximum/Maximum 11,89 12,01 770 6 1259 1482 319 205 = High resolution abweichung/ deviation 0,06 215 67 50 Tabelle 2 Volumentomographische Scans Feldgröße Landscape 8 x 8 cm Dia bei verschiedener Auflösung Auswertung der Tomogramme: Zahn 17 Wurzel mit zwei Wurzelkanälen (sagittale Ansicht) anhand einer Entfernungsmessung und drei Messungen der Hounsfield Units. Die Bereiche der Messungen sind in Abbildung 2 dargestellt. Table 2 Cone-beam computed tomographic scans field size landscape 8 x 8 cm slide at a different resolution analysis of the tomographs: tooth 17 root with two root canals (sagittal view) using one distance measurement and three measurements of the Hounsfield Units. The ranges of the measurements are shown in Figure 2. 7 mm ± 0,02 mm [9]. Auf vergleichbare Ergebnisse kamen Lagravere et al. [4]. Setzt man nun für das 3D exam eine ähnliche Genauigkeit voraus, zeigen die Untersuchungen fortführend, dass sich die Werte der Entfernungsmessungen durch eine Änderung der Einstellungsparameter nicht verschlechtern. Es liegen nur wenige Vorarbeiten zur Darstellung von Hounsfield Units in experimentellen Studien vor. Die Werte der Messungen der Hounsfield Units in der sagittalen, koronalen und axialen Ebene, die vorrangig an dargestelltem Hartgewebe erfolgen, korrelieren mit den Ergebnissen Loubeles et al. [6] und Scarfes et al. [10], die eine gleichbleibende Qualität in der Darstellung der Hounsfield Units von Hartgewebe zeigen. Jedoch zeigen auch Untersuchungen von Lagravere et al. eine sehr eingeschränkte Darstellbarkeit von Hounsfield Units des Weichgewebes und damit die Tendenz, die DVT im Gegensatz zur CT als hartgewebeorientierte zahnmedizinische Bildgebung anzusehen [5]. Auch eine Studie von Dränert et al. deutet darauf hin, dass von Weichgewebe nur wenige Bilddaten erfasst werden [1]. Verschiedene neuere Forschungsergebnisse zeigen, dass im Hinblick auf die langen Umlaufzeiten einer DVT-Aufnahme eine Ortsauflösung von unter 100 200 µm am lebenden Patienten als unrealistisch anzusehen ist. Dies lässt sich insofern ergänzen, als durch die noch zu ungenauen mathematischen Berechnungen mit den zurzeit angewandten Rekonstruktionsalgorithmen, bei denen es sich meist um Modifikationen des bekannten, approximativen Feldkamp-Algorithmus handelt [2], die theoretisch er- If a similar accuracy is assumed for the 3D exam, the investigations continue to show that the values of the distance measurements do not deteriorate due to alterations in the setting parameters. There are only a few preliminary investigations into the representation of Hounsfield Units in experimental studies. The values of the Hounsfield Unit measurements in the sagittal, coronal and axial planes, which were primarily carried out on a hard tissue image, correlated with the results of Loubeles et al. [6] and Scarfes et al. [10], who demonstrated consistent quality in the representation of the Hounsfield Units of hard tissue. However, the investigations of Lagravere et al. also show a very limited capability for representation of Hounsfield Units of soft tissue and consequently a tendency to regard CBCT as an alternative to CT for imaging hard tissue in dentistry [5]. A study by Dränert et al. also indicates that there is only minimal soft tissue image data recorded [1]. Various, more recent research results demonstrate that a spatial resolution of less than 100 200 µm on a living patient is regarded as unrealistic due to the long revolution times of a CBCT scan. In addition, there is the fact that due to the still inexact mathematical calculation with the reconstruction algorithm currently in use, which mainly involves modifications of the well-known approximate Feldkamp algorithm [2], the theo retically expected improvement in image quality cannot be achieved by reducing the length of the voxel edges below 100 200 µm. Deutscher Ärzte-Verlag zzi Z Zahnärztl Impl 2012; 28 (3)
220 H. Neller, M.-A. Geibel: Feldgröße (cm) Auflösung (mm Voxel) Scanart Entf.messung (mm) Messung HU 1 (HU) Messung HU 2 (HU) Messung HU 3 (HU) Field size (cm) Resolution (mm Voxel) Type of scan Distance measurement (mm) HU 1 (HU) HU 2 (HU) HU 3 (HU) 618 1-17 692 1108-43 9,62 667 1058 3 9,30 638 1068-44 905 1348 50 934 1355 56 986 1402 39 814 1362 99 9,51 409 1334-62 9,25 291 1236-74 939 1356 29 994 1365-30 979 1274-10 927 1374 51 392 1312-23 9,25 320 1233-39 9,63 1060 1372 64 1011 1422 79 937 1346 72 9,62 942 1371 68 453 1359-77 377 1328-77 1058 1363 40 1017 1385 93 1009 1341 68 9,62 1029 1386 82 347 1358 51 9,51 427 1358 23 435 1312 80 400 1475 75 1115 1445 40 961 1331 55 1092 1456 80 1089 1433 103 392 1358 97 466 1341 71 555 1362 78 424 1491 37 1259 1476 56 1187 1392 92 1069 1314 72 9,62 1069 1401 106 449 1430 27 Deutscher Ärzte-Verlag zzi Z Zahnärztl Impl 2012; 28 (3)
H. Neller, M.-A. Geibel: 221 9,25 409 1356 56 425 1362 21 451 1548 37 1142 1378 22 1214 1438 108 9,32 1105 1404 98 9,30 1179 1331 152 327 1392 54 440 1347 50 397 1345 64 9,41 472 1368 17 0,125 9,38 401 1478 35 = Minimum/Minimum 9,38 291 1058 97 = Mittelwert/Mean Maximum/Maximum 9,55 9,63 747 1259 1355 1548 9 152 = High resolution abweichung/ deviation 0,08 314 92 66 Tabelle 3 Volumentomographische Scans Feldgröße Landscape 8 x 8 cm Dia bei verschiedener Auflösung Auswertung der Tomogramme: Zähne 12, 11, 21 Wurzel mit je einem Wurzelkanal (axiale Ansicht) anhand einer Entfernungsmessung und drei Messungen der Hounsfield Units. Die Bereiche der Messungen sind in Abbildung 3 dargestellt. Table 3 Cone-beam computed tomographic scans field size landscape 8 x 8 cm slide at a different resolution analysis of the tomographs: teeth 12, 11, 21 roots each with one root canal (axial view) using one distance measurement and three measurements of the Hounsfield Units. The ranges of the measurements are shown in Figure 3. wartete erhöhte Bildqualität durch die Reduktion der Voxelkantenlänge unter 100 200 µm nicht zu erreichen ist. Schlussfolgerungen Der Vergleich verschiedener mit dem digitalen Volumentomographen KaVo 3D exam erstellter Datensätze eines humanen Kopfpräparats zeigt bei der Datenakquisition im exakt gleichen Aufnahmemodus keine für die Klinik relevanten Unterschiede in der Bildqualität. Wie erwartet, nehmen bei steigender Auflösung auch die Detailgenauigkeit und die Bildqualität zu. Werden Datensätze gegenübergestellt, die in unterschiedlichen Aufnahmemodi erstellt worden sind, zeigen rein visuelle Vergleiche sowie Vergleiche von Entfernungsmessungen und Messungen von Hounsfield Units keine klinisch relevanten Unterschiede. Die geringfügig auftretenden Unterschiede sind vernachlässigbar, da sie in gleicher Größenordnung auch beim Vergleich von Datensätzen, erstellt im exakt identischen Aufnahmemodus, vorkommen. Das Field of View und die Auflösung sollten sorgfältig der gewünschten Darstellungsgenauigkeit und der zur Diagnosestellung erforderlichen Bildqualität angepasst werden. Interessenkonflikt: Die Autoren erklären, dass keine Interessenkonflikte im Sinne der ICMJE bestehen. Conclusions Comparison of data records of a human head preparation, which were created using the KaVo 3D exam cone-beam computed tomography scanner, did not show any clinically relevant differences in the image quality during data acquisition in an exactly identical recording mode. As anticipated, the detail accuracy and image quality also improve with increased resolution. If data records are compared, which have been created in different recording modes, the purely visual comparison as well as comparison of distance measurements and measurements of Hounsfield Units do not show any clinically relevant differences. The slightly occurring differences are negligible, as they also occur in the same order of magnitude in the comparison of data records created in an exactly identical recording mode. The field of view and resolution should be carefully adjusted to suit the required accuracy of representation and the image quality necessary for diagnosis. Conflict of interest: The authors declare that there are no conflicts of interest in the sense of the ICMJE. Deutscher Ärzte-Verlag zzi Z Zahnärztl Impl 2012; 28 (3)