Digitale Volumentomografie

Die DVT basierte 3D Bildgebung setzt mit der räumlichen Darstellung anatomischer Strukturen eine neue Stufe der diagnostischen und therapeutischen Perfektion.



Die Domänen sind präoperative Planung und Navigation in Implantologie und MKG-Chirurgie. Aber auch Parodontologie und Endodontologie können in bisher nicht dagewesenem Maße von der Darstellung der bisher verborgenen 3. Ebene mit erheblichen Konsequenzen für die Erhaltung verloren geglaubter Zähne profitieren. Mit der für den Laien als GOOGLE – EARTH – MOUTH zu beschreibenden Technologie verfügen die spezialisierten implantologischen Zahnarztpraxen auch vom strahlenhygienischen Aspekt über die perfekte radiologische Diagnostik – und das in ihren eigenen Händen.

DVT und CT: Funktionsprinzipien

Der von Godfrey N. Hounsfield 1972 eingeführte Computertomograph, CT, machte es möglich, die menschliche Anatomie dreidimensional abzubilden. Bei dieser Technik umkreist eine Röntgenröhre den liegenden Patienten, der schrittweise in z.B. 1mm Schritten durch dieses Strahlenfenster hindurch geschoben und in eine Vielzahl von Schichten geschnitten wird. Diese Einzelschichten sind zweidimensional. Als Ergebnis erhält man einen Stapel spiralförmig angeordneter Einzelschichten – als FAN BEAM bezeichnet – , die erst nach mathematischer Rekonstruktion als dreidimensionales Konstrukt das Computertomogramm ergeben.

Im Gegensatz zum CT verwendet die Digitale Volumentomographie DVT keine Einzelschichten, sondern ein konusförmiges Nutzstrahlbündel – als CONE BEAM bezeichnet . Der Strahler umläuft den Patienten in einem einzigen Umlauf im Bereich zwischen 180-360 Grad und nimmt dabei das Objekt aus verschiedenen Projektionsrichtungen auf. In einem Schrittraster von z.B. 1 Grad wird jeweils 1 Aufnahme anfertigt bis der Geräte spezifische Umlaufwinkel erreicht ist . Die so gewonnenen Aufnahmen, nach Gerätetyp unterschiedlich in ihrer Anzahl – mindestens im Bereich von 180 bis 360 Grad, also 180 bis 360 Aufnahmen – werden mathematisch rekonstruiert und resultieren in einem 3D Datensatz, dem digitalen Volumentomogramm.

DVT Gerätetypen

Das Herz der Bilddatenerfassung bildet der Bildsensor. Er erzeugt ein Bild nachdem die Strahlen bei den Gerätetypen mit Bildverstärker auf eine vorgelagerte Folie zur Übertragung des Signals auf den Sensor aufgetroffen sind. Diese „Bildverstärkergeräte“ benötigen eine geringere Strahlendosis als die Flatpanelgeräte ohne Verstärkertechnologie. Jedoch scheinen sich die letztgenannten durchzusetzen, weil sie weniger wartungsintensiv und im Unterhalt wesentlich preiswerter sind und schließlich die bessere Bildqualität besitzen. Neben der Sensortechnologie unterscheiden sich DVT Geräte in der Größe des Aufnahmevolumens, des Field of view (FOV). Hier erscheint dem Verfasser ein Volumen von 8 x 8 x 8 cm zur vollständigen Erfassung von Ober- und Unterkiefer notwendig. Geräte mit nur kleinen FOV´s bilden den Kiefer nur teilweise ab. Mit solchen Geräten müssen zu vollständigen Abbildung eines Kiefers 2 oder mehr Aufnahmen angefertigt werden, die mit dem als Stitching bezeichneten Vorgang zu einem großen Volumen zusammengefügt werden können. Dieser Vorgang ist zeitaufwändig und die Qualität des Patchworkbildes nicht immer einheitlich beurteilbar.

Indikationen, Strahlenhygiene, Zulassung, Qualifikation

Mit der “Rechtfertigenden Indikation“ bestätigt und verantwortet der Arzt, dass der gesundheitliche Nutzen das Strahlenrisiko überwiegt. Wegen der im Vergleich zum CT erheblich reduzierten Strahlenbelastung gesellen sich zu den klassischen CT-Indikationen Unklare Raumforderungen, NNH-Diagnostik, Traumatologie, Orthodontische Chirurgie und Implantologie neue zahnärztliche Indikationen hinzu, wenn ein deutlich erhöhter diagnostischer Nutzen erwartet werden kann:

Darstellung von Nervverläufen, Darstellung der 3. Dimension in der Parodontologie z.B. Trifurkationsdefekte, Darstellung von “hinter/vor Wurzeln“ gelegenen Pathologien der 3. Dimension in der Endodontologie/Diagnostik ap. Aufhellungen.

Weitere Angaben für DVT Indikationen findet man in der Leitlinie der Deutschen Gesellschaft für Zahn-/Mund- und Kieferheilkunde.

Die Effektive Dosis für eine Galileos Compact DVT-Aufnahme wird mit 29 Mikrosievert angegeben. Das CT ist vom Aspekt der Strahlenhygiene in der Zahnmedizin als nachteilig einzustufen, da es je nach Gerätetyp bei unglaublichen 534-2000 MikroSv liegt, während die neueren DVT´s zwischen mit 29-150 MikroSv auskommen. Betrachtet man die herkömmlichen Strahler in der normalen Zahnarztpraxis liegt der sogenannte Zahnfilm digital bei 1 Mikrosievert und das digitale OPG bei 10 MikroSv. Abschließend kann man vergleichend Werte für Flüge heranziehen, so z.B. Frankfurt-Kanarische Inseln mit 15 MikroSv oder Frankfurt-New York mit 50 MikroSv . Es muss erwähnt werden, dass Vergleiche über die Dosis nur dann zulässig sind, wenn sie nach den Richtlinien der ICRP 2007 (International Commision on Radiological Protection) erfolgen.

Für den Betrieb eines Digitalen Volumentomographen wird ein Fachkundenachweis mit Prüfung benötigt. Ein DVT darf danach nur von Absolventen des Zahnmedizinstudiums und unter bestimmten Voraussetzungen von HNO Ärzten betrieben werden.

Bildqualität, Artefakte, Genauigkeit

Wie bereits erwähnt fällt die Entscheidung “DVT oder CT“ allein aus strahlenhygienischen Gründen zu Gunsten des DVT aus. Ein weiterer wichtiger Punkt ist die geringere Empfindlichkeit des DVT gegenüber metallischen Körpern: die Artefaktbildung ist wegen der reduzierten Dosis und Streustrahlung deutlich geringer als beim CT. Gerade bei der intraoralen Implantatplanung führen Metallkronen oder metallische Füllungen zur Streustrahlung, die sich bis in planungsrelevante Knochenbezirke projizieren kann. Diese Artefakte treten bei dem DVT bezüglich der Implantat-/Knochendiagnostik nicht in auf. Wegen der geringeren Dosis beschränken sie sich auf die Zahnkrone. Dies führt allerdings dazu, dass die auf die Zahnkrone beschränkten Metallartefakte eine aussagenkräftige Kariesdiagnostik nicht zulassen. Die Auflösungen von DVT und CT mit dem unverzerrten 1:1 Abbildungsmaßstab sind für klinische Zwecke gut anwendbar. Als Nachteil des DVT muss erwähnt werden, dass es im Bereich der Weichgewebedifferenzierung schlechter abbildet als das CT. Für solche Fragestellungen ist das CT das Gerät der Wahl.

DVT-Betrachtungssoftware und Dicom-3-Standard

Herstellerabhängig existieren qualitativ sehr unterschiedliche und teilweise unpraktische Softwares zur Bildbetrachtung und Implantatplanung. Für die Planung von Implantaten erscheinen dem Verfasser die seit längerer Zeit auf dem Markt verfügbaren Planungssoftwares SIM/Plant, Straumann/CoDiagnostiX und Med3D überlegen. Für die Übertragung der Bilddaten steht das standardisierte Dicom 3 Format (Digital Imaging and Communication in Medicine) zur Verfügung. Eine DIN Norm zur DVT befindet sich zur Zeit ncoh in Bearbeitung.

DVT basierte Implantation und das Bohrschablonensystem

Der Zweck der DVT basierten Implantation besteht in Perfektionierung von Behandlungssicherheit für den Patienten Minimalisierung des Eingriffes auf die nächst niedrigere Stufe – oft ohne Skalpell Reduktion der Eingriffsdauer: der Arzt hat die virtuelle Implantat-OP im DVT bereits durchgeführt und kennt sich aus Optimierung von Behandlungsqualität und Behandlungsergebnis.

Damit ein Implantat in korrekter Zahnposition in den Kiefer eingesetzt werden kann, wird eine Prothetikplanungsschablone mit dem zu ersetzenden Zahn hergestellt. Sie simuliert in Form und Größe den geplanten Zahnersatz (Setup).

Diese Schablone trägt der Patient bei der DVT Aufnahme, damit der Operateur im Röntgenbild sehen kann, an welcher Stelle das Implantat unter dem optimal positionierten Zahn eingesetzt werden soll.

Die Prothetikplanungsschablone erhält 3 im DVT identifizier- und ansteuerbare Landmarks (Titanstifte) mit der über ein Registierungssystem die Planungssoftware an den DVT Röntgendatensatz andockt.

Die Implantatplanung macht der Operateur selbst: mit einer eigens für Implantate entwickelten Software setzt er die Implantate in den Röntgendatensatz. Dies nennt man virtuelle Implantation. Weil er durch diese Implantatsetzung die Verhältnisse des Patienten bereits kennt, findet er sich anschließend bei dem wirklichen Implantationseingriff viel besser aus: Die reale Implantation ist praktisch die Wiederholung seiner bereits im Computer durchgeführten Planungsimplantation.

Pilotbohrungsschablone und Navigation

Die NobelGuide Navigationsschablone besteht aus mehreren, beinahe identischen sequentiellen Bohrschablonen: sie unterscheiden sich nur im Durchmesser der Bohrkanäle auf der Schablone. Man beginnt bei der Schablone mit dem kleinsten Bohrer und wechselt die Schablonen mit jeder ansteigenden Bohrergröße so oft, bis man den geplanten Durchmesser erreicht hat. So hat man die Garantie, dass man immer an der richtigen, im 3D Datensatz zuvor geplanten Stelle bohrt und nicht in eine unerwünschte Richtung abgleitet.

Dieses Verfahren ist nach Meinung des Verfassers nur bei sehr großem Knochenangebot anwendbar. Bei schmalem Knochen ist es fahrlässig, wenn die Schablonen mit den großen Bohrkanälen zum Einsatz kommen würden: mit den großen Bohrern würde der Knochen zu stark ausgedünnt oder perforiert werden. Außerdem schließt es die Möglichkeiten von Knochen verformenden/verbreiternden Maßnahmen aus, wenn alle Schablonen nacheinander angewendet werden.

Um den Knochenverhältnissen optimal gerecht zu werden, schlägt der Verfasser dieses Artikels vor, ausschließlich mit der Pilotbohrungsschablone zu arbeiten, die nur die erste Bohrung mit kleinem Durchmesser (2 oder 2.3 mm) zulässt. Die Erweiterungsbohrungen werden “frei Hand“ – ohne Schablone angeschlossen. Für den Fall der Notwendigkeit von bone spread oder bone split Maßnahmen kann auf weiterführende Bohrungen und die finale Bohrung ggf. völlig verzichtet werden. Dieses Verfahren bedarf eines erfahrenen Implantologen und einer DVT basierten Implantatplanung inkl. Knochendichtemessungen im DVT.

Kombination von Backward und Forward Planning

In den 90er Jahren hat man die Implantate ohne Planungsschablonen dorthin gesetzt, wo ausreichend Knochen vorhanden war. Wenn von einem bestehenden Befund ausgegangen wird, ohne dass die Planung den status quo ante berücksichtigt, bezeichnet man dieses Vorgehen als Forward Planning. Wenn seit Anfang 2000 Bohrschablonen mit dem implantologischen Wunschergebnis programmiert wurden, das sich an der ursprünglichen Situation vor Knochenverlust und der prothetischen Versorgbarkeit orientiert, nennt man dieses bis zum heutigen Tag gültige System Backward Planning.

Beim Forward Planning benutzte man den vorhandenen Restknochen und so waren Implantate stets gut im Knochen verankert, aber teilweise an einer falschen Zahn-Kieferposition plaziert, wo die Implantatzahnkrone keine prothetische Versorgung zugelassen hat.

Beim Backward Planning muss Knochen an den Stellen aufgebaut werden, wo er durch Atrophie oder Entzündung verloren gegangen ist. Danach konnte man das Implantat an die auf der Bohrschablone geplante, idealisierte Zahn-Kieferstelle einsetzen – oft jedoch unter großem operativem und finanziellem Aufwand für Patienten und Arzt.

Im Jahre 2010 muss von anderen Voraussetzungen ausgegangen werden als 1990 oder 2000. In der Implantologie werden die weiße und die rote Ästhetik bis hin zur Papillenausformung beherrscht. Patient und Arzt können jetzt gemeinsam auswählen, welches Rekonstruktionsniveau erreicht werden soll. Da spielen pekuniäre, den Umfang des Eingriffes betreffende und nicht zuletzt auch risikoabwägende Gründe eine entscheidende Rolle. Der Umfang und die Art der Planung hängen ab von dem gewünschten Endergebnis:

• abnehmbar – festsitzend,
• Teilprothetischer Ersatz mit gingivalen Kunststoffanteilen oder perfektes Rote Ästhetik Design,
• Verzicht auf vertikalen Knochenaufbau mit dem Nachteil einer konsekutiv langen Implantatkrone

Muss die ursprüngliche Ausgangssituation rekonstruiert werden, oder gibt es eine akzeptable Kompromissmöglichkeit ohne die Anforderungen an die Implantatstellung und die Implantatprothetik zu verletzen?

In vielen Situationen kann man Backward und Forward Planning vereinigen, wenn man die adäquate diagnostische Unterlagen hat, wozu auch die radiologischen Unterlagen wie das DVT gehört ! So muss beispielsweise bei Abweichung von der geforderten idealen Implantatachsenrichtung nicht sofort eine umfangreiche Knochentransplantation durchführt werden, sondern es stehen nach Messung der Knochendichte im DVT und des Knochenangebotes im Cross sectional andere Möglichkeiten offen:

• Insertion eines zusätzlichen Implantates
• Anwendung von Bone Splitting Techniken
• Angulation des Implantates bei gleichzeitiger Vergrößerung der Implantatlänge

So hat Dr.Malo aus Portugal mit einer Erfolgsquote von über 98% mit seinen schrägen Implantaten die Implantologie erfolgreich auf den Kopf gestellt;

Er führt abnehmbare und festsitzende Ganzkieferrekonstruktionen auf nur 4 Implantaten durch, indem er 2 hintere 45 Grad schräge Implantate mit 2 vorderen gerade gesetzten Implantaten kombiniert. Als diagnostische Voraussetzung für sein Verfahren benutzt er die Digitale Volumentomographie, DVT.