mini|Genoray Papaya 3D Plus, ein DVT für die Zahnmedizin Die digitale Volumentomographie (DVT) ist ein dreidimensionales, bildgebendes Tomographie-Verfahren unter Nutzung von Röntgenstrahlen, das vor allem in der Hals-Nasen-Ohren-Heilkunde, der Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie und der Zahnmedizin zum Einsatz kommt. Der Ursprung der DVT in Deutschland liegt in der Zahnheilkunde. Dort wurde sie ursprünglich als „dentale Volumentomographie“ bezeichnet. Durch Verbesserung und Fortentwicklung konnte vor einigen Jahren die DVT in die HNO-Heilkunde eingeführt werden, da auch die Beurteilung von Weichteilstrukturen sowie eine sog. „virtuelle Endoskopie“ möglich ist, die Ramming und Waller erstmals in Deutschland wissenschaftlich im Bereich der Hals-Nasen-Ohren-Heilkunde vorstellten.J. Ramming, T. Waller, M. Ramming: DVT und virtuelle Endoskopie. Vortrag, Symposium der Dt. Gesellschaft für digitale Volumentomographie, Kiel 2011.J. Ramming, T. Waller, M. Ramming: Die digitale Volumentomographie (DVT) in der HNO-Praxis: Geräte, Indikationen und Anwendungsspektra. In: HNO-Forum. Band 15, 2013, S. 54–61.
Bildgebung Ähnlich wie bei der Computertomographie (CT) oder der Magnetresonanztomographie (MRT) dient auch die DVT der Erzeugung von Schnittbildern. Bei der DVT handelt es sich um eine digitale Aufnahmetechnik, bei der ein dreidimensionales (3D) Strahlenbündel in Kombination mit einem flächigen Detektor verwendet wird. Das Strahlenbündel wird entweder konusförmig (Bildverstärker) oder pyramidenförmig (Flachpanel-Detektoren) eingeblendet. Die Flachpanel-Detektoren zeichnen sich gegenüber den Bildverstärkern durch geringere Verzerrung und größere Detailschärfe und Ortsauflösung aus. Sie eignen sich besonders für die in der HNO gebräuchlichen großflächigen Sensoren und sollten den Bildverstärkern vorgezogen werden. Auf einer Kreisbahn wird eine große Anzahl von Projektionsaufnahmen erzeugt, aus welchen mittels Rückprojektion unmittelbar ein 3D-Volumen der abgebildeten Region berechnet wird. Für das Verfahren typisch ist eine isometrische Ortsauflösung im Volumen in allen drei Raumrichtungen sowie die Konzentration auf die Darstellung von Hochkontrast, das heißt auf Hartgewebe. Gegenüber der klassischen (Einzeilen-)Computertomographie (CT) grenzt sich die DVT durch die Verwendung eines dreidimensionalen Nutzstrahlenbündels sowie eines zweidimensionalen Bildrezeptors technisch ab.
DVT-Geräte generieren ihre Volumendatensätze mittels eines mathematischen Prozesses (Rückprojektion) aus in der Regel mehreren Hundert einzelnen Röntgen-Projektionsaufnahmen. Letztere sind, wie jede technische Messung, fehlerbehaftet. Die auf diesen Messungen sowie vereinfachten physikalischen Annahmen basierenden, errechneten 3D-Rekonstruktionen beinhalten diese Fehler als sogenannte „Artefakte“. Typisch sind hierbei Auslöschungs- und Aufhärtungsartefakte bedingt durch hochdichte Strukturen (zum Beispiel metallische Restaurationen) in Strahlengangsrichtung. Diese können die Beurteilung von unmittelbar angrenzenden Strukturen (zum Beispiel Approximalräume in der Kariesdiagnostik) unmöglich machen, manchmal können auch pathologische Strukturen vorgetäuscht werden (beispielsweise dunkel dargestellte periimplantäre Zonen um Implantatabbildungen). Weiterhin kann es zu Aliasing-Artefakten kommen (sog. Moiré-Muster, das heißt sich wiederholende Muster oder Streifen im Bild). Bedingt durch die relativ langen Umlaufzeiten von mehreren Sekunden treten zudem Verwacklungsartefakte auf, welche aus technischen Gründen bei höherer Ortsauflösung zunehmen.
Dreidimensionale Röntgenbildgebung bietet gegenüber herkömmlichen, zweidimensionalen Verfahren den grundsätzlichen Vorteil, die natürlicherweise vorliegende Dreidimensionalität anatomischer Strukturen ohne Dimensionsverlust wiedergeben zu können. Im Gegensatz zum zweidimensionalen Röntgen, wo die Information in Strahlengangsrichtung stark reduziert wird, ermöglicht das dreidimensionale Röntgen wie die DVT die Darstellung der abgebildeten anatomischen Strukturen in allen Raumrichtungen. Dies führt zu einem erhöhten Richtungsinformationsgehalt dreidimensionaler Aufnahmen (siehe Abbildung). Die räumliche Zuordnung anatomischer Strukturen wird in drei Dimensionen häufig überhaupt erst möglich. Da es sich um ein relativ neues Verfahren handelt, liegt für viele Fragen jedoch bisher keine Evidenz dahingehend vor, inwieweit diese Zusatzinformation einen erhöhten diagnostischen Nutzen oder einen klinischen Vorteil für den Patienten erbringt. Aus der klinischen Routinediagnostik kann dies jedoch klar bejaht werden.
Die auf dem Markt befindlichen Geräte unterscheiden sich hauptsächlich durch die Ausführung als DVT/CBCT oder Hybrid-Gerät (Kombination aus DVT, OPG und CEPH), Scanwinkel (200°–360°), die Größe des Sichtfeldes (Field of View, FOV), Art der Patientenpositionierung und Fixierung (stehend, sitzend oder liegend) und dem verwendeten Sensortyp (CMOS, ASi Flachdetektor oder Bildverstärker). Besonderes Augenmerk liegt auf dem verwendeten Röhrentyp (Hochfrequenz gepulst, nicht gepulst), Röhren-Spannung (80–120 kV), Brennfleck (0,3–0,7 mm) und der Scan-Dauer (Belichtungszeit). Besonders positiv auf die Bildqualität bei niedriger Patientenbelastung wirken sich die folgenden Parameter aus: gepulste HF-Röhre, kleiner Brennfleck, hohe elektrische Spannung und kurze effektive Belichtungszeit. Weiterhin ist es vorteilhaft, dass auch die Gesamtbelichtungszeit kurz gehalten wird. Dadurch verringert sich die Wahrscheinlichkeit von Verzeichnungen oder Verwacklungsartefakten. Auch ist die Eingrenzung (Einblendung) der möglichen FOV über Blei-Blenden (Kollimatoren) bei einigen Geräten möglich. Durch die Kollimation wird der Strahlenkegel nur auf anatomische (Teil-)Region ausgerichtet, welche nach der Erfassung zur Berechnung der 3D-Volumen benötigt werden – so wird unnötige Bestrahlung vermieden. Nur diese echte Kollimation dient dem Strahlenschutz. Leider können die meisten Geräte der älteren und unverständlicherweise auch der neueren Generation eine Kollimation nur mathematisch, d. h. ohne Reduktion der realistischen Bestrahlungswerte, vornehmen.
In der Regel haben Geräte, welche als reine DVT-Geräte ausgeführt sind, andere mechanische Eigenschaften als Hybrid-Geräte. Das liegt an der Ausführung der Aufhängung des U-Arms. Bei Hybrid-Geräten ist es notwendig, den Kieferbogen für OPG-Aufnahmen in einer annähernd parabelförmigen Bahn zu belichten. Das hat zur Folge, dass der U-Arm des Hybrid-Gerätes sowohl eine radiale als auch X-Y-Bewegung ausführen muss. Bei reinen DVT-Geräten ist dagegen lediglich eine stabile zentrale Lagerung der Achswelle des U-Arms erforderlich. Die Aufhängung des U-Arms bei reinen DVT-Lösungen ist in der Regel auch massiver ausgelegt, da die Geräte meist einen größeren Fokus-Objekt-Abstand abbilden. Weiterhin ist es wichtig, den Detektor möglichst nahe an das Objekt zu bringen; dadurch ergibt sich eine asymmetrische Aufhängung des U-Arms, welche durch Gewichte im U-Arm ausgeglichen wird. Vereinfacht beschrieben, wird durch die Vergrößerung des Fokus-Objektabstandes und Verringerung des Detektor-Objektabstandes der Strahlenkegelwinkel flacher und Abbildung der im Strahlengang befindlichen Objekte – durch geringere Verzerrung auf dem Detektor – schärfer (Iluma, Whitefox). Aus der allgemeinen Röntgenlehre kennt man hierfür folgende Regel: Der Fokus-Objekt-Abstand muss möglichst groß und der Objekt-Film-Abstand möglichst klein sein.
Deshalb sind auch diese vornehmlich für zahnärztliche Anwendung entwickelten Hybrid-DVT-Geräte für die HNO-Heilkunde ungeeignet. Die neueste Generation der DVT-Geräte hat zusätzlich eine Hounsfield-Kalibrierung. Hierbei werden die Werte unterschiedlicher Röntgen-Dichte in standardisierte Hounsfield-Einheiten (hounsfield units=HU) umgerechnet. Diese liegen zwischen −1000 HU für Luft und 500 bis 3000 HU für Knochen. Dadurch kann auch Weichteilgewebe klar zugeordnet und mit Hilfe eines mathematischen Berechnungsprozesses dargestellt werden. Diese Technik eröffnet ganz neue Wege, sodass nun auch die Beurteilung von Weichteilstrukturen sowie eine sog. „virtuelle Endoskopie“ möglich ist. Hier wird noch keine gründliche computertomographische Weichteildiagnostik möglich, aber durch die dennoch hohen Kontrastwechsel zwischen Luft und Schleimhaut, zum Beispiel in der Nasenhaupt-/-nebenhöhle, kann die Oberfläche fotorealistisch dargestellt werden.J. Ramming, T. Waller, M. Ramming: Die digitale Volumentomographie (DVT) in der HNO-Praxis – Teil 1: Grundlagen und rechtliche Voraussetzungen. In: HNO-Forum. Band 15, 2013, S. 113–122.
Vergleich mit anderen radiologischen Bildgebungsverfahren Die Datenerfassung und Berechnung der Bilddaten der digitalen Volumentomographie ist eine Kegelstrahl-Computertomographie, die so auch bei C-Bögen oder der Rotationsangiographie eingesetzt wird. Zur Erfassung der Rohdaten wurden früher die Bildverstärkerröhren einer Angiographie-Anlage verwendet,Reiner Koppe u. a.: Die 3-D-Rotationsangiographie (3-D-RA) in der Neuroradiologie. In: Klinische Neuroradiologie. Band 13, Nr. 2, Juni 2003, S. 55–65. (link.springer.com) heute kommen fast ausschließlich Flachdetektoren zum Einsatz.
Ein DVT erzeugt zur Berechnung dreidimensionaler Strukturen zweidimensionale Bilder als Datensatz, während die Bildgebung eines Computertomographen ursprünglich auf einer eindimensionalen Detektion auf einen einzeiligen Detektor beruhte.R. Schulze: Aktueller Stand der digitalen Röntgentechnik. In: Zahnmedizin. Band 96, Nr. 6, 16. März 2006, S. 42–48. Der Unterschied verwischt jedoch heute zunehmend, da aktuelle Computertomographen bis zu (2×) 320 Zeilen aufweisen und damit ebenfalls mit einer zweidimensionalen Projektion, also mit einem Kegelstrahl und nicht mehr mit einem Fächerstrahl arbeiten.
Strahlenbelastung der DVT Die effektive Dosis, die von einer DVT-Untersuchung der Gesichtsregion ausgeht, lag in einer Studie aus 2018 bei 275-297 µSv; deutlich tiefer als die des verglichenen CT-Geräts, aber höher als die von C-Bögen mit CT-Ausstattung.Frank Mascha u. a.: Vergleich der Strahlendosen von CT oder DVT versus 3D-C-Bogen im Rahmen der postoperativen bzw. intraoperativen Bildgebung. Konferenzbeitrag: 68. Kongress der DGMKG - Dresden - 2018. (researchgate.net) Für einen korrekten Dosisvergleich müssen allerdings das Bildrauschen und die angestrebte Auflösung berücksichtigt werden. Mit auf den Gesichtsbereich optimierten Einstellungen konnte ein CT-Gerät ähnliche Energiedosis (2.7 mGy vs 2.3-3.1 mGy) und bessere Bildhomogenität erreichen.Y. Kyriakou, D. Kolditz u. a.: Digitale Volumentomografie (DVT) und Mehrschicht-Spiral-CT (MSCT): eine objektive Untersuchung von Dosis und Bildqualität. In: Rofo. Band 183, Nr. 2, 2011, S. 144–153. doi:10.1055/s-0029-1245709
Einsatzgebiete Die DVT wurde zunächst in der Zahnheilkunde vornehmlich zur Planung von Operationen und dem Setzen von Implantaten verwendet.R. Schulze: DVT-Diagnostik in der Implantologie: Grundlagen – Fallstricke. (zmk-aktuell.de, 17. Februar 2011) Mittlerweile wird sie auch in der Traumatologie, Oral- bzw. Kieferchirurgie, Endodontie (Wurzelbehandlungen), Kiefergelenksbehandlung und Parodontologie (Zahnfleischbehandlung) eingesetzt. So können z. B. die genauen Lagebeziehungen von kompliziert retinierten (Weisheits-)Zähnen, etwa zum Canalis mandibulae oder zur Kieferhöhle, genau bestimmt werden.J. Voßhans u. a.: Genaue Lagebestimmung der unteren Achter prae operationem. In: zm. 95, Nr. 2, 16. Januar 2005, S. 32–36. (drvosshans.de, PDF; 124 kB). In der zahnärztlichen Chirurgie wird die DVT vorwiegend zur Diagnostik von knöchernen, dento-maxillo-facialen Strukturen eingesetzt. Mögliche Indikationen sind Alveolarfortsatzfrakturen und knöcherne pathologische Veränderungen wie z. B. odontogene Tumoren und größere periapikale Läsionen.M-A. Geibel: DVT-Kompendium. Eigenverlag, 2011, ISBN 978-3-88006-300-6.