Обоснование применения конусно-лучевой компьютерной томографии в стоматологии

Д. В. Рогацкин

врач-рентгенолог стоматологического объединения «ОРТОС» (Смоленск)

За последние полтора века в медицине произошло немало великих событий, изменивших человеческое мировоззрение. Одним из таких событий можно считать открытие рентгеновского излучения. Благодаря этому открытию врачи получили возможность увидеть то, что раньше было скрыто и недоступно для прижизненного исследования. В настоящее время использование рентгенографии в диагностике всевозможных патологических процессов уже является стандартной и неотъемлемой частью любого комплексного обследования. В полной мере это касается и стоматологии.

По мере внедрения в практику разного рода высоких технологий развивались и интраскопические методы исследования в медицине. Настоящий переворот в мировоззрении произвело появление компьютерной томографии (КТ). Первый компьютерный томограф был испытан в 1974 г. Впоследствии его создатели, инженеры Кормак и Хаунсфильд, получили за это изобретение Нобелевскую премию, а компьютерная томография стала одним из самых востребованных методов лучевой диагностики.

Преимущество компьютерной томографии по сравнению с другими методами рентгенодиагностики заключается прежде всего в том, что при стандартной рентгенографии или, например, панорамной томографии в итоге получается единое плоскостное и суммационное изображение объекта, а при современном КТ-исследовании полностью сканируется трехмерный объект. Любой обычный снимок делается в реальном режиме времени и в дальнейшем остается статичным плоским двухмерным (2D) изображением. Его можно рассматривать на негатоскопе или в программе визиографа, но посмотреть объект под другим углом или в другой проекции уже невозможно — для этого нужно делать новый снимок. В противовес этому, восстановленная в памяти компьютера трехмерная модель является точной копией всей сканированной области, и уже в отсутствие пациента специалист может изучить любой интересующий его объект под любым углом, с любой стороны, во всех плоскостях и на любой глубине. Если обычная рентгенограмма представляет собой суммационное изображение, при котором все расположенные последовательно детали накладываются друг на друга, то компьютерная томограмма — это срез тканей объекта толщиной от долей миллиметра до нескольких миллиметров, прочерченный произвольно в заданном месте. В процессе проведения рентгенологического обследования с использованием любого метода съемки неизбежно возникает определенное проекционное искажение объекта по величине или конфигурации, что может привести к ошибкам при интерпретации изображения. При проведении конусно-лучевой компьютерной томографии объект сканируется практически «один к одному», что исключает данный вид искажения в процессе реконструкции трехмерного изображения и получении среза (рис. 1).

Безусловно, внутриротовые снимки зубов были и останутся самым часто используемым и распространенным способом рентгенодиагностики на рутинном стоматологическом приеме, однако данный метод исследования подразумевает самую высокую степень искажения по величине, что может привести к целому ряду осложнений в процессе лечения. В то же время наличие компьютерной томограммы как раз обеспечивает абсолютную точность измерений при планировании лечения (рис. 2).

В современной медицине в целом компьютерная томография считается одним из самых информативных, достоверных и востребованных методов обследования. В настоящее время существует три основных типа томографов — последовательный, спиральный и конусно-лучевой компьютерные томографы с единым плоскостным приемником изображения (Flat panel). Последний появился на рынке медицинского оборудования уже в XXI веке и пока используется исключительно для исследования челюстно-лицевой области. За рубежом томографическое исследование данного типа, согласно версии Европейской академии зубочелюстной радиологии (European Аcademy of DentoMaxilloFacial Radiology) и Американского международного института конусно-лучевой томографии (International Cone Beam Institute), носит название Cone Beam Computer Tomograph (CBCT), то есть конусно-лучевая компьютерная томография.

При последовательной и спиральной томографии первичными являются аксиальные срезы, на основе которых потом строится трехмерная реформация и объемная модель. При конусно-лучевой томографии, наоборот, первична объемная модель (рис. 3), которая восстанавливается после сканирования в виртуальной памяти и уже потом, для сохранения файлов, нарезается в виде слоев, соответствующих аксиальному срезу. В связи с этим томограммы, полученные с помощью конусно-лучевого томографа, иногда называют объемными томограммами (Volumetric Imaging). Соответственно области применения томографы такого класса можно назвать челюстно-лицевыми компьютерными томографами.

Любой компьютерный томограф состоит из сканера и компьютера, с помощью которого обрабатываются данные, полученные в ходе сканирования. При последовательной и спиральной томографии сканируется аксиальный слой (срез параллельно основанию черепа или близко к тому), затем гентри сдвигается, то есть делается шаг сканирования, и сканируется следующий слой. Таким образом, объект сканируется не полностью, а информация, содержащаяся между срезами, реконструируется путем интерполяции, то есть получения промежуточного значения путем вычисления на основе известных проксимальных данных. В результате структура тканей, оставшаяся между срезами, как бы «додумывается» компьютером и мелкие детали могут быть не распознаны.

Принципиальное отличие специализированных стоматологических томографов от последовательных и спиральных КТ заключается, во-первых, в том, что в данном случае для сканирования вместо тысяч точечных детекторов используется один плоскостной сенсор, похожий на сенсор панорамного томографа, и, во-вторых, в том, что генерируемый луч коллимируется в виде конуса. Аппарат не имеет гентри и конструктивно тоже напоминает панорамный томограф: вокруг головы пациента вращается консоль с сенсором и излучателем. Во время съемки излучатель работает непрерывно, а с сенсора несколько раз в секунду считывается информация. Например, при вращении генератора вокруг головы пациента конусно-лучевой КТ считывает информацию 30 раз в секунду.

Затем эта информация передается в компьютер, где восстанавливается в обратном порядке. В результате воссоздается виртуальная трехмерная модель сканированной области. После этого восстановленная модель «нарезается» слоями в виде аксиальных срезов определенной толщины и каждый слой сохраняется в памяти компьютера в виде файла в формате DICOM. Таким образом, такое понятие, как шаг сканирования, при конусно-лучевой томографии отсутствует, информация считывается в полном объеме без потери данных за счет промежутков между срезами и последующей интерполяции. Более того, если при мультиспиральной КТ за один оборот собирается практически 100 % информации, то при конусно-лучевой томографии 100 % информации собирается уже за половину оборота, а за полный оборот вся информация собирается два раза, что обеспечивает высокую точность реконструкции.

Что касается качества конечного изображения, здесь основную роль играют три фактора. Во-первых, это разрешающая способность матрицы детектора, во-вторых, количество считанной информации, в-третьих, способность программы качественно обрабатывать собранную информацию. Разрешающая способность матрицы детектора спирального КТ — не более 1 пары линий на миллиметр, и, соответственно, величина вокселя (структурной единицы объема) — 0,5 мм максимум. В противовес этому, матрица конусно-лучевого КТ имеет разрешение 2,5 пар линий на миллиметр и размер вокселя 0,2 мм.

В результате при исследовании с помощью конусно-лучевого томографа можно различить мельчайшие детали, например боковые ветвления корневого канала, свищевые ходы, пространство периодонтальной связки, трещины без смещения и т. д. (рис. 5). Следует особо отметить тот факт, что воксель конусно-лучевой томограммы всегда изотропный, то есть кубической формы, а спиральная томограмма в большинстве случаев подразумевает наличие анизотропного вокселя (в форме параллелепипеда), что очень негативно влияет на качество изображения косых реформатов, которые являются самым ценным исследовательским материалом для стоматологов.

С учетом того, что программа EzImplant оснащена не только полноценной функцией мультипланарной реформации, но и интерактивной системой координат, позволяющей визуализировать любой корень одновременно в трех окнах с трех сторон по всем трем осям (вертикальной, вестибуло-оральной и мезиодистальной) (рис. 6), можно утверждать, что компьютерная томограмма, выполненная с помощью современных аппаратов, является идеальным инструментом для диагностики в эндодонтии.

Специализированные челюстно-лицевые томографы рассчитаны на детальное исследование костной ткани и твердых тканей зубов (рис. 7).

Мягкие ткани дифференцируются лишь конфигуративно. В то же время благодаря использованию новых технологий лучевая нагрузка при исследовании по сравнению с другими видами КТ снижена в десятки раз. В процессе исследования черепа на последовательном конвенционном томографе пациент получает 1000—1500 мкЗв (микрозивертов), на спиральном — не мене 400 мкЗв. При сканировании челюстно-лицевой области с помощью томографа с плоскостным сенсором лучевая нагрузка составляет, в зависимости от экспозиции, всего 40—60 мкЗв. По нижней границе это соответствует пленочной панорамной томограмме зубных рядов (ортопантомограмме), а по верхней — цифровой флюорограмме. Таким образом, противопоказания к проведению конусно-лучевой томографии минимальны и сопоставимы с таковыми для панорамной томографии (ортопантомографии). С другой стороны, как уже упоминалось, панорамная томограмма является, по сути, двухмерной статичной суммационной зонограммой, демонстрирующей лишь общий приблизительный план зубочелюстной системы. Если сравнить степень информативности трех основных методов лучевой диагностики, используемых в стоматологии, — интраоральной рентгенографии, панорамной томографии и компьютерной томографии, — окажется, что для периодонтологии и эндодонтии панорамная томография является наименее достоверным методом (рис. 8).

В противовес этому, конусно-лучевая КТ представляет собой наиболее информативный и практически универсальный метод рентгенодиагностики в стоматологии и ринологии. Если пациенту проведено КТ-исследование, полностью отпадает необходимость в панорамной томографии и проведении дополнительных внутриротовых снимков, поскольку из массива данных КТ можно получить как панорамную реконструкцию зубных рядов (рис. 9), так и изображение каждого отдельного зуба в таком виде, который будет соответствовать любой требуемой внутриротовой проекции (рис. 6, 10).

В настоящее время очевидно, что компьютерная томография — наиболее совершенный диагностический инструмент, использующийся не только в имплантологии, но и во всех других разделах стоматологии. Конусно-лучевые томографы имеются уже в большинстве крупных городов нашей страны, и число их неуклонно растет. В связи с этим следует предполагать, что именно компьютерная томография в скором времени станет золотым стандартом в диагностике патологий челюстно-лицевой области.