Kartiokeilatietokonetomografian sovellettavuus pään alueen kuvauksissa muihin kuvantamismenetelmiin verrattuna

Kartiokeilatietokonetomografia pään alueen kuvauksissa Kartiokeilatietokonetomografia (KKTT) on kolmiulotteinen radiologinen kuvantamis-menetelmä, joka on otettu käyttöön hammaslääketieteellisessä radiologiassa 1990-luvun lopulla. Menetelmän etuna perinteiseen tietokonetomografiaan verrattuna on pienempi potilaaseen kohdistuva säderasitus. KKTT-menetelmää on tutkittu vilkkaasti. Tutkimuksen pääasialliset mielenkiinnon kohteet ovat olleet KKTT:n tarkkuus ja sekä sädeannos pään alueen kuvauksissa. Tarkkuutta käsittelevä kirjallisuus voidaan jakaa kolmeen ryhmään. Jotkut tutkimukset käsittelevät KKTT-laitteen ominaisuuksia ja asetuksia, kuvantamisvokselin koon vaihtelua, säteen ominaisuuksien vaihtelua tai kuvankäsittelyn tekniikoita ja ohjelmia. Toinen ryhmä tutkimuksia on tarkastellut kuinka kuvaustarkkuus vaihtelee eri anatomisten kohteiden välillä. Kolmanneksi on tutkittu KKTT:n kuvantamistarkkuutta verrattuna muihin kuvantamis-menetelmiin. KKTT-laitteita on markkinoilla useita ja siksi monet tutkimukset ovat raportoineet eri laitteiden ja kuvausasetusten vaikutusta sädeannokseen. Tosiasia kuitenkin on, että sädeannoksen vähentäminen merkitsee kuvauksella saatavan informaation vähentymistä. Potilaan sädeannos tulisikin aina arvioida suhteessa diagnostiseen tarkkuuteen, jotta haitta-hyöty arvio voidaan tehdä. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli tehdä useita kliinisesti hyödynnettäviä tutkimuksia, jotta voitaisiin määrittää KKTT:n diagnostinen tehokkuus ja säteilybiologinen riski käytettäessä erilaisia kuvausparametreja. Ensimmäisen tutkimuksen tarkoituksena oli tutkia kuinka hyvin KKTT kuvantaa ohutta, alaetuhampaita ympäröivää alveoliluuta. Toisen tutkimuksen tarkoituksena oli verrata KKTT:n kuvantamistarkkuutta perinteisen monileiketietokonetomografian (monileike-TT) kanssa kiinnittäen erityistä huomiota metallin (hampaiden metallitäytteet, hammasimplantit) aiheuttamien artefaktien haitalliseen vaikutukseen diagnostiikassa. Edelleen tarkoituksena oli tutkia alaleuan nousevan haaran ja leukanivelulokkeen pituusmittausten tarkkuutta käytettäessä kolmiulotteisia menetelmiä (KKTT, monileike-TT ja magneettikuvaus eli MRI) verrattuna kaksiulotteisiin mittauksiin. Diagnostista tehokkuutta tarkastelevan viimeisen tutkimuksen tarkoituksena oli verrata kaulanikamien mahdollisten yhteenliittyminen ja nivelrikon havaitsemista KKTT:lla ja monileike-TT:lla. Säteilyn aiheuttaman haitta-hyöty suosituksen aikaansaamiseksi KKTT:n sädeannoksen määrää tutkittiin käyttämällä eri kuvausparametrejä sekä suojaamalla tai jättämättä kaularanka suojaamatta. Tutkimus toteutettiin pääasiassa Zurichin yliopiston hammaslääketieteen laitoksella vuosien 2009-2013 aikana. Kuvantamisessa käytettiin kadaveripäitä, jotka oli saatu käyttöön vainajien lääketieteelliseen tutkimukseen tekemällä elinluovutustestamentilla. Ko. materiaalin käyttäminen mahdollisti suorat anatomiset mittaukset pään alueen rakenteista ja niiden käyttäminen vertailuna radiologisilla menetelmillä saaduille vastaaville mittauksille. Tulokset osoittavat, että kuvausparametrit (mm. käytetty vokselikoko) vaikuttaa KKTT:lla tehtyjen mittausten tarkkuuteen, ja että pienempi kuin 1 mm alveoliluun paksuus saattaa jäädä havaitsematta, jopa käytettäessä 0.125 mm vokselikokoa. Metalliartefaktat näyttävät vaikuttavan vähemmän KKTT:n kuin monileike-TT:n kuvanlaatuun. KKTT vaikuttaa myös olevan hieman luotettavampi pitkittäisissä suun sisäisissä mittauksissa. KKTT, monileike-TT ja MRI ovat lähes yhtä hyviä alaleuan pituusmittauksissa ja luotettavampia kuin kaksiulotteiseen kuvaukseen perustuvat mittaukset. MRI soveltuu myös hyvin leukanivelulokkeen kortikaaliluun paksuusmittauksiin ja nivelrikon muutosten tarkasteluun. Huolimatta KKTT:n hyvästä toistettavuudesta ja tarkkuudesta alaleuan pituusmittauksissa magneettikuvausta voidaan suositella, koska näin vältetään säderasitus. Tässä tutkimuksessa tuli ilmi, että hammas- ja suuradiologit tulkitsevat KKTT-dataa yhtä luotettavasti kuin yleisradiologit lukuunottamatta kaulanikamien yhdentymisiä. Toisaalta yleisradiologit olivat hieman parempia havaitsemaan nivelrikon muutoksia monileike-TT:llä kuin hammas- ja suuradiologit KKTT:llä. Säteilyannostutkimukset osoittavat, että kuvauskohteen koon rajaaminen ja kilpirauhassuojan käyttäminen vähentävät sädeannosta ja tästä syystä näitä menetelmiä tulisi käyttää. Yhteenvetona voidaan todeta, että KKTT:n asetuksia määritettäessä tulee ottaa huomioon kuvauksen diagnostinen tavoite sekä kuvauksen kohde. Vaihtoehtoisia kuvausmenetelmiä tulee aina harkita ja käytettävissä olevia menetelmiä soveltaa siten, että sädeannos jää mahdollisimman alhaiseksi.Since its introduction to dental radiology in 1998, cone-beam computed tomography (CBCT) has been subject to a wealth of scientific reports. The two preeminent queries attempted to be answered are its degree of accuracy in the craniofacial region and the radiological burden of a CBCT examination. The pertinent literature on accuracy can roughly be divided into three groups. Some studies evaluate the influence of device properties and settings, thereby altering voxel-size, varying beam properties (such as kilovoltage, milliampere, field of view, number of projections) or using different post-processing techniques and software. Other studies evaluate the impact different regions of interest have on CBCT accuracy. A third type of studies assesses the accuracy by comparing CBCT measurements to other imaging methods of the craniofacial region. Several studies were published reporting radiation doses of different CBCT devices or settings. However dose reduction implies also loss of information, and radiation doses should always be estimated in context of diagnostic efficacy to enable a risk-benefit assessment. The aim of this thesis was to perform several investigations considered representative and clinically relevant to establish accuracy and diagnostic efficacy of CBCT, and to determine the radiobiological risk of CBCT examinations in different settings. More specifically, the first aim was to assess CBCT accuracy in the anterior alveolar buccal bone region and to establish the impact of different voxel sizes on accuracy. The second goal was to compare the accuracy of CBCT to multidetector computed tomography (MDCT) with special emphasis on the susceptibility to metal artefacts. A further objective was the direct comparison of accuracy of linear measurements of mandibular ramus height and the condylar process based on data of 3D (CBCT, MDCT and magnetic resonance imaging (MRI)) and 2D imaging. For this, the best-suited MRI sequence for assessment of the condylar process had to be established, using micro-CT as reference. The purpose of the last investigation on diagnostic efficacy was to validate the assessment of fusions and osteoarthritic changes in CBCT and MDCT. To evaluate the radiobiological burden of CBCT, dose analysis at different settings, with and without exposure of the cervical spine was performed with the aim to report a risk-benefit recommendation. Unmitigated embalmed cadaver heads were used to obtain anatomical records which served as reference and corresponding radiological data of 2D imaging and 3D imaging (CBCT, MDCT, MRI, micro-CT) were generated. The results indicate that voxel size affects precision of CBCT measurements and that alveolar bone of 1mm thickness might be missed completely, even with voxel size of 0.125mm. Compared to MDCT, CBCT appears to be less susceptible to metal artefacts and is slightly more reliable for linear intraoral measurements. CBCT, MDCT and MRI are almost equal for measurements of mandibular ramus height and the condylar process and more reliable than 2D imaging. MRI is also well suited for cortical bone thickness measurement of the mandibular condyle and for evaluation of osteoarthritic changes in the condyle. Thus, although high reproducibility and precision of CBCT are shown for measurements of ramus height and the condylar process, MRI is recommended since it is not only an equal alternative to CBCT and MDCT, but also circumvents the issue of ionizing radiation. CBCT data screened by oral radiologists are as reliable as MDCT data viewed by general radiologists to exclude fusions in the cervical spine, but general radiologists appraising MDCT perform better in the assessment of osteoarthritis. The results of the radiation dose evaluation demonstrate that reducing the field of view or the application of a thyroid shield are both efficient methods to reduce the effective dose and must therefore be implemented. In conclusion, the clinician's choice over which CBCT setting to use should depend on the intended diagnostic purpose of the scan and on the region of interest. Alternative imaging methods should always be considered and available methods must be implemented to reduce exposure of vulnerable craniofacial tissues