Maggio 2013

Applicazioni potenziali della tomografia computerizzata cone beam nella gestione dei problemi endodontici

dS. Patel1,2, A. Dawood2, T. Pitt Ford1 & E. Whaites3

1Endodontic Postgraduate Unit, Guy’s, King’s & St Thomas’ Dental Institute, King’s College,

London; 2Private practice, 45 Wimpole Street, London; and 3Department of Dental Radiology,

Guy’s, King’s & St Thomas’ Dental Institute, King’s College, London, UK

Abstract

Patel S, Dawood A, Pitt Ford T, Whaites E. The potential applications of cone beam computed

tomography in the management of endodontic problems. International Endodontic Journal, 40, 818–

830, 2007.

Scopo: Fornire informazioni di base sulla tecnologia CBCT

e sulle sue potenziali applicazioni nella pratica endodontica.

Riassunto: La CBCT è stata disegnata specificamente per produrre informazioni non distorte e tridimensionali dello scheletro maxillo-facciale, dei denti e dei loro tessuti circostanti. Questo viene ottenuto generalmente con una dose sostanzialmente più bassa rispetto alla TC medica convenzionale. Utilizzando la CBCT, la malattia periapicale può essere rilevata prima rispetto a quanto si possa fare con i radiogrammi periapicali. Si possono stimare le dimensioni, l’estensione, la natura e la posizione delle lesioni periradicolari e del riassorbimento radicolare.

Si possono valutare le fratture della radice, l’anatomia del canale radicolare e la topografia dell’osso alveolare attorno ai denti. Le scansioni CBCT sono desiderabili prima dell’endodonzia chirurgica nei denti posteriori perchè è possibile  valutare accuratamente lo spessore dell’osso corticale e dell’osso spugnoso come pure le inclinazioni delle radici all’interno delle ossa mascellari. Si possono altresì visualizzare chiaramente i rapporti fra gli apici radicolari e le strutture anatomiche (seno mascellare/ nervo alveolare inferiore).

Punti chiave:

  • La CBCT ha una dose effettiva bassa simile a quella delle radiografie convenzionali.
  • La CBCT ha numerose applicazioni potenziali nella gestione delle problematiche endodontiche.

Introduzione

L’esame radiografico è un componente essenziale nella gestione dei problemi endodontici. Questo coinvolge tutti gli aspetti del trattamento endodontico: diagnosi,  piano di trattamento e valutazione del successo endodontico. La quota di informazioni ottenuta dalle radiografie periapicali convenzionali e dalle radiografie digitali è limitata dal fatto che l’anatomia tridimensionale dell’area viene compressa in un’immagine bidimensionale. Come risultato della sovrapposizione, le radiografie periapicali mostrano aspetti limitati dell’anatomia tridimensionale. Inoltre ci potrebbe essere anche una distorsione geometrica delle strutture anatomiche che vengono riprodotte nelle immagini (Gro¨ ndahl & Huumonen 2004). Questi problemi si possono superare utilizzando la tecnica diagnostica (CBCT) a FOV ridotta che può produrre immagini tridimensionali di denti singoli e dei tessuti circostanti.

I benefici della tomografia computerizzata medica tridimensionale (TC) sono stati ben definiti in alcune specialità dell’odontoiatria. E’ stata utilizzata per i pazienti che richiedevano la ricostruzione facciale chirurgica, la chirurgia ortognatodontica, l’implantologia e le avulsioni complicate (Schwartz et al. 1987. Zeigler et al. 2002, Enciso et al. 2005). L’elevata dose di radiazioni, i costi, la disponibilità ridotta, la risoluzione scarsa e le difficoltà interpretative hanno portato ad un uso limitato delle immagini TC in endodonzia.

Questi problemi possono essere risolti dalle innovazioni recenti della tecnologia CBCT che potrebbe alterare sostanzialmente la gestione dei problemi endodontici complessi dei pazienti. Scopo del presente lavoro è descrivere le applicazioni potenziali della tecnologia CBCT in endodonzia con esempi clinici.

Comparazione della TC medica e della CBCT

Gli scanner della TC medica sono stati sviluppati alla fine degli anni sessanta, e successivamente brevettati da Hounsfield (1973). L’invenzione di Hounsfield ebbe un profondo ed immediato impatto nella diagnostica radiologica medica e per ciò fu insignito del Premio Nobel per la  medicina nel 1979. Gli  scanner TC della prima generazione  acquisivano dati nel piano assiale scansionando il paziente strato su strato facendo passare un fascio a ventaglio di raggi X  attraverso il paziente verso una singola serie di detettori reciproci. Nelle tre decadi successive, ci sono stati significativi progressi tecnologici che hanno consentito la scansione in piani differenti. Gli scanner delle TC attuali hanno un raggio lineare e detettori multipli, cosa che consente di ottenere simultaneamente sezioni multiple con conseguenti tempi di scansione ridotti e spesso minore esposizione alle radiazioni per il paziente (Sukovic 2003). Le sezioni dei dati vengono poi “impilate” e possono essere riformattate per ottenere immagini in tre dimensioni. Anche l’intervallo fra ogni sezione può essere variato; sezioni molto vicine daranno una migliore risoluzione spaziale ma comporteranno una maggiore dose per il paziente. Gli scanners TC sono grandi e molto costosi  e per questo si trovano negli ospedali che hanno i dipartimenti di diagnostica per immagini. Non sono stati disegnati per l’odontoiatria generale.

Alla fine degli anni 1990 gruppi italiani e giapponesi (Arai et al. 1999, Mozzo et al. 1998), lavorando indipendentemente, hanno sviluppato un nuovo scanner per tomografie  conosciuto come tomografia computerizzata a fascio conico (CBCT) o tomografia volumetrica digitale (DVT) specifica per l’impiego in odontoiatria e la chirurgia maxillo-facciale. L’imaging CBCT è  diverso da quello della TC medica perchè l’intero volume di dati viene acquisito nel corso di un singolo movimento circolare dello scanner , utilizzando una relazione diretta e singola fra il sensore e la sorgente. Il fascio di raggi X  ha forma conica (da cui deriva il nome della tecnica), e cattura un volume di dati cilindrico o sferico descritto  come  campo di visione “FOV”. Le dimensioni del FOV sono variabili, gli scanners CBCT per volumi grandi (es. i-CAT, Imaging Sciences International, Hatfield, PA, USA and NewTom 3 G, QR, Verona, Italia) catturano l’intero scheletro  maxillo-facciale  all’interno di un FOV grande, cilindrico o sferico. Alcuni scanners CBCT consentono di aggiustare l’altezza del FOV cilindrico per catturare solo la  mascella o la mandibola (es. i-CAT). Gli scanners delle CBCT “limitate” catturano piccoli volumi di dati che possono includere solo due o tre denti. Per esempio , Accuitomo 3 D  (J Morita Corporation, Osaka, Japan) cattura un volume  di dati cilindrico alto 30 mm con un diametro di  40 mm , simile in altezza e profondità ad una radiografia periapicale. Recentemente, è stata introdotta nel mercato dentale la Planmeca Promax 3D (Planmeca, Helsinki, Finland). Questo scanner CBCT come il 3D Accuitomo può produrre anche immagini di piccole aree specifiche di interesse con    dimensioni di FOV cilindrico alto 50 mm e con diametro di 30 mm. In tutte le unità CBCT, i dati vengono acquisiti utilizzando o un intensificatore di immagini o un pannello piatto (CMOS or amorphous silicon) in relazione al tipo di  scanner CBCT (Mah & Hatcher 2004). Poichè tutte le informazioni vengono ottenute con una scansione singola,  è essenziale che il paziente rimanga fermo durante l’esposizione. Forse l’aspetto più importante ed utile dal punto di vista clinico degli scanners CBCT è il loro sofisticato software che consente  ad un enorme volume di dati di essere scomposto e processato o ricostruito in un formato che si avvicina strettamente a quelli prodotti  dagli scanner TC. I dati vengono ricostruiti per formare piccoli (cioè 0.125 mm) voxel isotropi (pixels tridimensionali). Tipicamente, una scansione contiene oltre 100 milioni di voxels. Le sezioni tomografiche, sottili quanti lo spessore di un voxel, possono essere mostrate in molti differenti modi. Un’opzione, per esempio, interessa le immagini che possono essere mostrate nei tre piani ortogonali, assiale, sagittale e coronale, simultaneamente. Selezionando e muovendo il cursore in un’immagine, automaticamente vengono alterate le altre sezioni ricostruite; in questo modo si possono far scorrere le immagini su video in tempo reale. I clinici  non sono limitati da queste visualizzazioni predeterminate  mentre sono possibili ricostruzioni multiplanari che consentono di selezionare virtualmente qualunque visualizzazione. Per esempio, con la maggior parte dei software disponibili, è possibile seguire la curvatura e la forma dell’arcata dentale per consentire al  computer di costruire un’immagine panoramica costituita di voxels che coincidono con la morfologia dell’arcata  rilevata. Questi punti possono essere  ripercorsi per produrre un’altra visione panoramica con un punto focale leggermente differente. Un’altra opzione, come avviene con  il Sirona Galileos 3D (Sirona Dental Systems GmBh, Bensheim, Germany), è mostrare inizialmente i dati come un’immagine panoramica che assomiglia in modo stretto ad una radiografia dentale  panoramica  convenzionale. Questa immagine agisce come una mappa dalla quale l’operatore seleziona la regione di interesse, e poi si possono produrre le sezioni rilevanti nei piani sagittale, coronale ed assiale. Tutti i software includono  miglioramenti di base che comprendono l’ingrandimento, miglioramenti della visualizzazione (scala di grigi, livelli di luminosità e contrasto), si possono aggiungere annotazioni alle immagini e si possono prendere le misurazioni. E’ possibile anche ottenere ricostruzioni di superficie per produrre immagini tridimensionali.

Un inconveniente della  CBCT  è la sua risoluzione spaziale quando comparata alle radiografie convenzionali e digitali. La risoluzione spaziale delle pellicole è dell’ordine di 10–15 coppie di linee per millimetro (mm). Per i sensori  digitali moderni, la risoluzione varia ma tipicamente va da 7 a 25 coppie di linee per mm. Le immagini CBCT hanno una risoluzione spaziale di circa 2 coppie di linee per mm.

I tempi di scansione sono circa  10–40 s, anche se il tempo di esposizione attuale è significativamente minore (2–5 s) perchè le scansioni coinvolgono un numero (fino a 360) di  esposizioni separate, piccole ed individuali piuttosto che un’unica esposizione continua. Con gli scanners per TC i tempi di scansione e di esposizione per il cranio possono essere significativamente più lunghi. I tempi di ricostruzione per il sistema CBCT varia, ma solitamente richiede meno di 5 minuti. L’uso di una sorgente ad alto chilovoltaggio, combinato con sensori d’immagine sofisticati contribuiscono ad una considerevole riduzione dell’esposizione ai raggi rispetto alla TC. La maggior parte degli scanners CBCT sono molto più piccoli di quelli per TC, ed hanno un ingombro simile ad un ortopantomografo. Queste apparecchiature sono molto meno costose degli scanners per TC e questo dovrebbe favorirne la diffusione sia negli ospedali dentali sia negli studi privati.

La comparazione della dose di radiazioni di differenti macchine per CBCT con gli scanners per TC medica può essere motivo di confusione a causa delle diverse unità di dose di radiazioni utilizzate nei diversi studi. Per semplicità, ci sono tre unità base nella dosimetria radiologica. Queste sono la dose assorbita di radiazioni (D), la dose equivalente  (H) e la dose effettiva (E).

La dose assorbita di radiazione è definita come la misura dell’energia assorbita dal fascio di radiazione per unità di massa di tessuto ed è misurata in  joules per chilogrammo. L’unità utilizzata per comparare diversi dosaggi è il  Gray (Gy). Non può essere utilizzato per  comparare la dose fra uno studio e l’altro perchè non consente di stabilire quanto possa essere dannoso il tipo di radiazione, e neanche la sensibilità di una specifica parte del corpo all’esposizione radiogena. Per ottenere questa comparabilità sono stati effettuati vari calcoli matematici e vengono utilizzati altre unità di misura.

La dose equivalente viene definita come misura che indica l’efficacia radiobiologica di differenti tipi di radiazione e consente così di avere un’unità comune. E’ stata calcolata moltiplicando la dose assorbita per il fattore “qualità del peso di radiazione”. Quest’ultimo fattore è un numero che descrive la natura dannosa di diversi tipi di radiazione. Viene misurato anche in joules per chilogrammo, ma l’unità utilizzata per comparare differenti dosi equivalenti è il  Sievert (Sv). Un secondo calcolo matematico può essere ora messo a punto tenendo conto della parte del corpo che viene irradiata. Questo risulta nella dose efficace, che viene calcolata moltiplicando la dose equivalente per i fattori che pesano nei diversi tessuti cosa che converte tutte le dosi ad un’intera dose per il corpo e consente di comparare le dosi di differenti studi su differenti parti del corpo. L’unità rimane il  Sievert (Sv) e può essere utilizzata per valutare il danno da radiazione di una popolazione esposta alla radiazione stessa.

Come mostrato nella tabella 1, la dose effettiva riportata dagli scanners CBCT varia, ma può essere bassa quanto quella erogata da un’unità per radiografie dentali panoramiche e considerevolmente minore di quella associata agli scanners per TC medica. Le dosi effettive più alte di alcuni tipi di scanners CBCT sono dovute in parte alla dimensione più grande del campo di visione utilizzato ma anche al tipo di recettore d’immagine utilizzato. Come ci si aspettava, gli scanners a piccolo volume, come il  3D Accuitomo ed il Planmeca Promax 3D, che sono specificamente designati per catturare le informazioni da una piccola regione della mascella o della mandibola sviluppano una dose effettiva molto bassa e sono quindi i più adatti per l’imaging endodontico di un elemento dentale e dei due denti vicini, poichè il campo di visione è simile in dimensioni ad una radiografia periapicale convenzionale. Invero è stato riportato che  la dose efficace del sistema 3D Accuimoto si avvicinerebbe allo  stesso ordine di grandezza di esposizione di  2–3 radiografie periapicali convenzionali   (Arai et al. 2001), mentre la dose efficace per una serie completa di radiografie periapicali sarebbe simile, come ordine di grandezza alla dose efficace delle CBCT per grandi volumi (Danforth & Clarke 2000, Gibbs 2000). Se molti denti presenti in diversi quadranti richiedono il trattamento endodontico, potrebbe quindi essere appropriato il ricorso ad uno scanner CBCT per larghi volumi. Analogamente, se sono richieste informazioni endodontiche per molti denti in un unico osso mascellare, si potrebbe scegliere uno scanner CBCT per grandi volumi con un campo di visione limitato a quel mascellare. Questo ha come vantaggio una riduzione della dose effettiva fino al 65% rispetto alle CBCT a grandi volumi (Ludlow et al. 2006).

TABELLA 1 Comparazione della dose effettiva di diverse fonti radiogene e come percentuale della radiazione di fondo (raggi X) pro capite
Fonte radiogena
CBCT (dose effettiva μSv) (dose come % radiaz.di fondo)
ICRP 1990 ICRP 2005 ICRP1990 ICRP 2005
3D Accuitomo (a) 73 2%
NewTom 3 G 12” FOV (b) 445 589 12% 16%
Mercuray  9” FOV (b) 2.889 4.355 8% 121%
Mercuray 6” FOV (b) 1.684 2.833 47% 79%
i-CAT 12” FOV (b) 1.348 1.934 37% 54%
i-CAT 9” FOV(b) 687 1.045 19% 29%
Tomografia computerizzata
1320   mandibola 367%
1400   mascella 389%
Radiografia convenzionale
Panoramica (d) 6.3                           0.2% 2%
Periapicale (c) 5 14%
Occlusale mascellare (c) 7 2%
Radiazione cosmica in volo viaggio Parigi-Tokyo 150 42%

Applicazioni potenziali della tomografia computerizzata a fascio conico per la gestione dei problemi endodontici .

Gli esami radiografici tradizionali sono di solito limitati a visualizzazioni bidimensionali catturate da un film radiografico o da sensori digitali. Informazioni essenziali dell’anatomia tridimensionale del dente/i e delle strutture circostanti vengono oscurate ed anche con le migliori intenzioni e le tecniche parallele la distorsione e la sovrapposizione delle strutture dentali nelle proiezioni periapicali non è evitabile. Il principale vantaggio riportato per la CBCT è la sua accuratezza geometrica tridimensionale rispetto alle radiografie convenzionali (Sonick et al. 1994, Murmulla et al. 2005). Le immagini CBCT sagittali, coronali ed assiali eliminano la sovrapposizione delle strutture anatomiche.

Ad esempio le radici dei denti mascellari posteriori, ed i loro tessuti periapicali possono essere visualizzate in tutti e tre i piani ortogonali senza sovrapposizione del processo zigomatico, dell’osso alveolare  e delle radici adiacenti sovrastanti.

La CBCT consente di rilevare la malattia periapicale evidenziata dai cambiamenti radiografici dell’apice radicolare prima delle radiografie convenzionali (Lofthag-Hansen et al. 2007).

Invero, le scansioni CBCT rilevano il 62% in più di lesioni periapicali radiotrasparenti  su radici singole dei denti posteriori mandibolari e mascellari rispetto alla tecnica con due radiografie periapicali angolate. Il trattamento endodontico ha maggior successo nei denti trattati precocemente, prima della comparsa di segni radiografici importanti di malattia periapicale (Friedman 2002). Così, il rilevamento precoce di cambiamenti radiologici periradicolari con la CBCT dovrebbe portare all’identificatione ed alla gestione precoce della malattia endodontica e questo dovrebbe portare ad una migliore prognosi per il trattamento endodontico perchè il dente verrebbe trattato più precocemente. Nei casi in cui i pazienti abbiano sintomi poco localizzati associati con un dente non trattato o con otturazione canalare preesistente con esame clinico e radiografico periapicale privo di segni di malattia, la CBCT potrebbe essere indicata per rilevare la presenza di malattia periapicale non diagnosticata precedentemente (Nakata et al. 2006).

Simon e altri (2006) hanno comparato l’abilità della CBCT e della biopsia con esame istologico per differenziare le cisti periapicali dai granulomi nei denti con grandi lesioni del periapice. Si è stabilito che i valori della scala di grigio nella misurazione delle lesioni periapicali possono differenziare sulle immagini CBCT le lesioni solide (granulomi) da quelle cistiche o cavitarie (cisti). Si è concluso che le CBCT possono essere più accurate e più utili della biopsia. Se confermati, questi rilievi potrebbero influenzare il processo decisionale quando viene scelto l’approccio  non chirurgico o chirurgico al ritrattamento endodontico.

Sia la  TC sia la  CBCT sono state appena pianificate per la chirurgia endodontica (Velvart et al. 2001, Rigolone et al. 2003). L’imaging tridimensionale consente di identificare chiaramente le relazioni anatomiche fra apici radicolari ed importanti strutture anatomiche come il canale del nervo alveolare inferiore, il forame mentoniero ed il seno mascellare. (Fig. 5)

Velvart e altri (2001) hanno trovato che le relazioni del canale dentale inferiori con gli apici radicolari potrebbero essere determinate in ogni caso quando viene utilizzata la TC medica, ma in meno del 40 % dei casi quando viene utilizzata la radiografia convenzionale. E’ probabile che risultati similari potrebbero essere raggiunti con la CBCT utilizzando molte meno radiazioni. Rigolone e altri (2003) hanno concluso che la CBCT può giocare un importante ruolo nella micro-chirurgia periapicale delle radici palatine dei primi molari mascellari. Si potrebbe misurare  la distanza fra il piatto corticale e l’apice della radice palatina e la presenza o assenza del seno mascellare fra le radici.

Inoltre prima della chirurgia si potrebbero determinare per i denti candidati alla chirurgia lo spessore della radice palatina, il tipo di osso spugnoso, le fenestrazioni, la morfologia della mascella e della mandibola oltre all’inclinazione delle radici dei denti (Nakata et al. 2006). La morfologia radicolare può essere visualizzata in tre dimensioni così come il numero di canali radicolari e la loro confluenza o divergenza. I canali radicolari non identificati (e non trattati) negli elementi con trattamento endodontico si possono identificare utilizzando le sezioni assiali, cosa che non potrebbe essere facilmente identificabile con le radiografie periapicali anche se prese con differenti angolazioni. Si dovrebbe apprezzare la vera dimensione, localizzazione ed estensione della malattia periapicale e si dovrebbe identificare facilmente  la radice  a cui la lesione è associata .

La CBCT può essere utile anche nella diagnosi dei traumi dento-alveolari, perchè l’esatta natura e severità dei danni alveolari e della lussazione possono essere valutate da un’unica scansione. Si è riportato che la tecnologia CBCT è stata impiegata per rilevare la frattura orizzontale di radice (Terakado et al. 2000). La stessa frattura può richiedere, per essere rilevata,  radiografie periapicali multiple prese in diverse proiezioni e ciononostante non è detto che venga visualizzata. Recentemente le scansioni CBCT  (Fig. 7) sono state impiegate con successo nella gestione delle lesioni  da riassorbimento cervicale (Patel & Dawood 2007).

Forse l’area di applicazione più importante della tecnologia CBCT  in endodonzia è la determinazione della prognosi del trattamento. Le scansioni  CBCT, dettagliate, dovrebbero portare ad una determinazione della prognosi del trattamento più obiettiva e più accurata. Le immagini CBCT sono geometricamente accurate (Murmulla et al. 2005) e non c’è’ distorsione dei denti che vengono valutati o sovrapposizione dell’anatomia sovrastante come spesso avviene con le pellicole convenzionali e le radiografie periapicali digitali. Future ricerche potrebbero mostrare che i denti trattati endodonticamente che sembrano guariti nelle radiografie convenzionali possono avere ancora segni di malattia periapicale (cioè allargamento dello spazio del legamento parodontale, radiotrasparenza periapicale) quando la diagnostica per immagini si effettua utilizzando la CBCT. Questo può avere implicazioni sui criteri decisionali e di selezione quando si valuta l’applicazione di restauri coronali sui denti che sono stati trattati endodonticamente in precedenza e sembrano guariti successivamente con successo (Faculty of General Dental PractitionersUK, 2004).

E’ importante ricordare che l’esame CBCT utilizza ancora le radiazioni ionizzanti e non è privo di rischi. Fondamentale è quindi tenere la dose più bassa possibile e che si sviluppino criteri di selezione basati sull’evidenza.

Conclusioni

L’esame radiografico è parte essenziale nella diagnosi e nella gestione delle problematiche endodontiche. Al momento, la valutazione radiografica è limitata alle immagini periapicali bidimensionali. In modo cruciale, anche con le migliori intenzioni e le tecniche parallele, le informazioni essenziali dell’anatomia tridimensionale del/i dente/i e dell’anatomia circostante non sono visibili. L’esame CBCT dovrebbe fornire un modo efficace e sicuro per superare alcuni di questi problemi e può, con il tempo, cambiare il modo con cui viene stabilito il successo del trattamento endodontico.

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The potential applications of cone beam computed tomography in the management of endodontic problems

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Patel S, Dawood A, Pitt Ford T, Whaites E. The potential applications of cone beam computed
tomography in the management of endodontic problems. International Endodontic Journal, 40, 818–
830, 2007.
Aim
To provide core information on cone beam computed tomography (CBCT)
technology and its potential applications in endodontic practice.
Summary
CBCT has been specifically designed to produce undistorted three-dimensional
information of the maxillofacial skeleton as well as three-dimensional images of the
teeth and their surrounding tissues. This is usually achieved with a substantially lower
effective dose compared with conventional medical computed tomography (CT). Periapical
disease may be detected sooner using CBCT compared with periapical views, and the
true size, extent, nature and position of periapical and resorptive lesions can be assessed.
Root fractures, root canal anatomy and the true nature of the alveolar bone topography
around teeth may be assessed. CBCT scans are desirable to assess posterior teeth prior
to periapical surgery, as the thickness of the cortical and cancellous bone can be
accurately determined as can the inclination of roots in relation to the surrounding jaw. The
relationship of anatomical structures such as the maxillary sinus and inferior dental nerve
to the root apices may also be clearly visualized.
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