Digitale Volumentomographie: Was man wissen muss

Die Diagnostik in der Zahnmedizin wurde in den vergangenen Jahren durch die Einführung der digitalen Volumentomographie (DVT) erweitert. Diese bietet eine dreidimensionale Darstellung der Mund-, Kiefer- und Gesichtsregion und liefert Informationen, die bei einer Projektionsaufnahme verloren gehen. Seit ihrer Einführung hat die Anzahl der installierten Systeme in Deutschlands Praxen insbesondere nach den großen Messen 2009 und 2011 deutlich zugenommen. Der folgende Beitrag stellt die digitale Aufnahmetechnik sowie ihre Indikationen detailliert vor und beleuchtet kritisch ihre Vor- und Nachteile.

Prinzip der Volumentomographie

Im zahnmedizinischen Bereich hat die DVT die konventionelle Computertomographie fast vollständig verdrängt. Neben sehr speziellen Fragestellungen gilt nur noch der zwingend erforderliche Einsatz von Kontrastmittel als Rechtfertigung für eine Datenakquisition mittels CT in der Zahnmedizin. Begründen lässt sich dies im Wesentlichen durch eine geringere Strahlendosis, die für die Erstellung einer DVT benötigt wird. Das Rekonstruktionskonzept beruht, ähnlich wie bei der CT, meist auf einer Rückprojektion von Bildinformationen in eine vorgegebene Matrix. Das Röntgenröhren-Detektor-System rotiert um das zu untersuchende Objekt und erfasst, durch oftmals gepulste Röntgenstrahlung hervorgerufen, sogenannte Fluoroskopien. Während einer einzigen Untersuchung werden so je nach Hersteller und Gerätetyp zirka 200 bis 600 einzelne Durchleuchtungen erzeugt. In einem Rechenprozess, der heute dank der immer schneller werdenden Rechnerleistung nur noch wenige Minuten dauert, werden diese Daten zu einem Volumen verarbeitet. Wesentliche Unterschiede zur CT sind zum einen das kegelförmige (engl.: cone beam) Strahlenbündel sowie die fehlende Bewegung des Patienten entlang der Körperlängsachse durch die Gantry. In den meisten Fällen setzen die Hersteller heute auf den sogenannten Flachdetektor (flat panel detector, FPD), um die Fluoroskopien aufzuzeichnen. Dieser kann aufgrund des recht komplizierten Herstellungsprozesses zwar teurer sein als ein Bildverstärkersystem (image intensifier) und sollte mit einer höheren Energie angesteuert werden, liefert aber im Allgemeinen die hochwertigeren Ergebnisse in Form von rauschfreieren und kontraststärkeren Daten.

Das Grundgerüst der fertig rekonstruierten Datensätze sind die Voxel (engl.: volumetric element). Sie stellen zugleich die kleinste Baueinheit dar und sind bei der DVT in aller Regel isotrop, also würfelförmig. Die CT hingegen liefert oftmals – abhängig von der selektierten Schichtdicke – anisotrope Voxel. Durch weitere Rechenprozesse können die Daten auf verschiedenste Weise dargestellt werden. Die multiplanaren Rekonstruktionen stellen die sinnigste Weiterverarbeitung der Daten dar. Hierbei wird das Volumen durch senkrecht zueinander stehende Ebenen zerlegt, wodurch die Ansichten Axial, Sagittal und Koronal erzeugt werden (Abb. 1). Die farbliche und transparente Darbietung von Daten schindet zwar Eindruck bei Patienten genauso wie bei potenziellen Kaufinteressenten eines solchen Röntgensystems, ist aber diagnostisch von keinerlei größerem Nutzen. Die Manipulation, Interpolation und Abstrahierung der Daten wird hier in aller Regel übertrieben.

Dosis der Volumentomographie

Die Strahlenexposition durch eine DVT hängt im Wesentlichen von der verwendeten Röntgenröhre, der Filterung der Einblendung, den gewählten Expositionsparametern und nicht zuletzt von der untersuchten Körperregion ab. Im zahnmedizinischen Anwendungsbereich kommt eine relativ harte Strahlung zum Einsatz, was durch eine Röhrenspannung von etwa 90 kV und eine geeignete Filterung erreicht wird. Die höhere Röhrenspannung sorgt für eine größere Beschleunigung der Elektronen auf ihrem Weg von der Katode zur Anode, was wiederum zu einer kurzwelligeren, also energiereicheren Strahlung führt. Die Filterung entscheidet über die Wellenlänge der passierenden Photonen. Langwellige, also energieärmere Röntgenstrahlung wird hierdurch zurückgehalten. Die relative Härte der Strahlen sorgt für eine gute Durchdringung und führt – bis zu einer bestimmten Schwelle – zu einer Reduktion der effektiven Dosis (Deff).

 Blenden geben die Ausdehnung des Nutzstrahlenfeldes vor und sorgen für die gezielte Steuerung der Strahlung. Die Stromstärke (mA) ist für die Menge der emittierten Elektronen, respektive Photonen, verantwortlich. Die Wellenlänge und damit die Energie des einzelnen Photons werden durch diesen Parameter nicht beeinflusst. Ganz entscheidenden Einfluss auf die effektive Dosis hat hingegen die untersuchte Körperregion. Die Gewebe einer Hand sind beispielsweise nicht so strahlenempfindlich wie die eines Kopfes in Form von Schild- und Speicheldrüsen, intraoraler Mukosa sowie Augenlinse, um nur ein paar wenige zu nennen. Die rechnerische Ermittlung der effektiven Dosis soll an dieser Stelle nicht weiter erläutert werden; es sei jedoch gesagt, dass diese nicht ganz unumstritten ist. Die SI-Einheit dieser Größe ist das Sievert (Sv), wobei in der Zahnmedizin getrost ein „?“ davor gesetzt werden kann. Eine Panoramaschichtaufnahme (PSA) ruft etwa 5 bis 15 ?Sv hervor. DVT können eine Spannweite von 20 bis 300 ?Sv bei einem Mittelwert von ca. 100 bis 150 ?Sv hervorrufen. Zum Vergleich: Eine entsprechende CT schlägt mit 500 bis 1.500 ?Sv zu Buche (Abb. 2). Um weitere Vergleiche anzustrengen, ist jeder Bundesbürger im Durchschnitt einer Kombination aus natürlicher und zivilisatorischer Strahlung im Gegenwert von 4.000 ?Sv pro Jahr ausgesetzt. Die Flugstrecke Frankfurt – New York entspricht ca. 90 ?Sv und eine Stunde auf dem Feldberg im Schwarzwald (1.493 m ü. NN) geht mit 0,1 ?Sv in die Rechnung ein.

Indikationen der Volumentomographie

Haupteinsatzgebiet ist die präimplantologische Diagnostik und wird es in absehbarer Zukunft wahrscheinlich auch bleiben (Abb. 3). Zum einen soll das Knochenvolumen bestimmt werden, welches für das geplante Implantatlager zur Verfügung steht, zum anderen gehört der Ausschluss von Pathologien im Implantationsgebiet zur rechtfertigenden Indikation der Aufnahme. Im Gegensatz zur PSA hat bei der DVT ein eventueller Vergrößerungsfaktor keinen Einfluss. Das Einbringen einer Röntgenschablone bleibt aber weiterhin obligat, um eine Referenzierung der prothetisch gewünschten Implantatposition zu gewährleisten. Hierbei kommen allerdings keine 5 mm durchmessenden Stahlkugeln zum Einsatz, sondern Hülsen des entsprechenden Implantatsystems mit einem Innendurchmesser von ca. 2 mm. Insbesondere bei größeren zahnlosen Kieferabschnitten ist dieses Vorgehen von Vorteil.

Ein weiterer Schritt ist die virtuelle Planung von Implantaten am Computer mithilfe einer Software. Hierfür sind in der Regel ein oder mehrere Referenzkörper erforderlich, um die Röntgenschablone in einem anschließenden Laborschritt zu registrieren und in eine Bohrschablone umzuarbeiten. In der Bohrschablone sind dann Implantatposition und -winkel sowie Bohrtiefe verschlüsselt, deren Werte vorher in der Planungssoftware festgelegt und exportiert wurden. Nachteil dieses Vorgehens sind zum einen die Kosten der Prozedur sowie die teils komplizierte Anwendung gerade für Anfänger. Weiterhin gibt es nur wenige Anbieter, die nicht gleichzeitig auch Implantathersteller wären, was aus Anwendersicht nicht immer vorteilhaft sein muss. Auch die Beurteilung der Kieferhöhlen kann bei geplanter Implantation im Oberkiefer erforderlich sein. Hier gilt es, etwaige Veränderungen in der Kieferhöhle und besonders der auskleidenden Schleimhaut auszuschließen und das Vorliegen von Septen zu prüfen. Im Unterkiefer zählt die Darstellung des Mandibularkanals (nicht des N. alveolaris inferior) zu den häufigsten Fragestellungen bei der Erstellung einer DVT (Abb. 4).

Aus zahnmedizinischer Sicht kann gesagt werden, dass die Planung von Implantaten und die anschließende Versorgung durch den Einsatz der DVT – gerade bei größeren Arbeiten – erleichtert wird. Zu wissen, wie es um die Knochenquantität und -qualität bestellt ist, sollte in aller Regel mehr hilfreich als hinderlich sein. Aus forensischer Sicht hingegen muss die Gemeinschaft der niedergelassenen Zahnärzte darauf achten, nicht durch rechtliche Aspekte bei jeglicher Implantatversorgung zur Erstellung einer DVT gezwungen zu werden. Die Aufnahme von Kiefergelenken ist nur indiziert, wenn eine knöcherne Läsion, sei sie degenerativ oder traumatisch bedingt, vermutet wird, da Weichgewebe mittels ionisierender Strahlung nicht in ausreichender Kontrastierung abgebildet werden können. Dies gilt bei dieser Fragestellung ebenso für die konventionelle CT. Hierfür ist nach wie vor die Kernspintomographie (MRT) das diagnostische Mittel der Wahl.

Als eines der wenigen Einsatzgebiete der DVT in der Kieferorthopädie gilt die Darstellung von retinierten und verlagerten Zähnen. Hierbei steht nun nicht mehr die reine Lagebestimmung im Vordergrund, sondern ebenso die Beurteilung möglicher Resorptionen und Ankylosen. Einschränkende Faktoren sind hier zum einen die Bewegungen der jungen Patienten sowie das Auflösungsvermögen des verwendeten Systems.

Sehr gut lassen sich mit der DVT tumorartige Veränderungen des Knochens sowie die Folgen einer entzündlichen Veränderung diagnostizieren. Studien zeigten, dass die Aussagekraft eines Zahnfilms (ZFM) im Rahmen der Endodontie und der Parodontologie eingeschränkt ist. Als einfaches Beispiel sei hier der Zahnstatus genannt. Hierbei wird mit relativ hoher Strahlendosis relativ wenig Information generiert. Das Verhältnis von Dosis zu Information ist bei der DVT im Allgemeinen günstiger. Vertikale Knocheneinbrüche können hier nicht nur mesial und distal, sondern in allen Ebenen des Raumes dargestellt werden. Auch auf dem Gebiet der Endodontie kann mittlerweile ein Vorteil der Volumentomographie gegenüber dem Zahnfilm verzeichnet werden. So lassen sich Kanalstrukturen dreidimensional darstellen und somit Wurzelkanalfüllungen besser planen (Abb. 5).

Perspektiven

Der Anteil der digitalen bildgebenden Verfahren in der Zahnmedizin wird zusehends größer. Dies liegt jedoch auf keinen Fall an der Integration der Volumentomographie in den zahnmedizinischen Praxisalltag. In Deutschland sind laut den jüngsten Schätzungen etwa 1.400 Geräte im Einsatz. Bedenkt man jedoch die große Anzahl der Praxen von ca. 55.000, ist nur ein sehr kleiner Anteil (2–3 %) mit dieser Technik ausgestattet. Hinzu kommt weiterhin, dass in Kliniken und größeren Praxen durchaus mehrere Geräte parallel betrieben werden, was den Anteil weiter nach unten drückt. Ist demnach die Aufmerksamkeit, die dieser Technik auf größeren Messen zu Teil wird, möglicherweise übertrieben? Zum Glück sind wir keine prämierten Marketing- und Sales-Gurus, sodass die Beantwortung dieser Frage nicht in unseren Tätigkeitsschwerpunkt fällt – wohingegen die Befundung der akquirierten Daten sehr wohl in unseren Aufgabenbereich fällt. Hier entstehen meist größere Probleme. Ein Hauptgrund ist der Mangel an Zeit im täglichen Praxisablauf, um sich mit den Daten auseinanderzusetzen. Die Zeitspanne für die komplette Bearbeitung eines Datensatzes reicht von 10 bis 45 Minuten, je nach Größe des Datensatzes, Aufkommen von Besonderheiten und vor allem von der Erfahrung des Befunders. Bei chronischem Zeitmangel und dem Wissen, in einer halben Stunde mit anderen zahnärztlichen Therapien mehr „einspielen“ zu können, wird dies über kurz oder lang zu fehlenden oder fehlerhaften Befunden führen.

Betrachtet man die rechtlichen und organisatorischen Aspekte bei der Anwendung der Volumentomographie, so wird auch hier schnell klar, dass im Vergleich zu anderen inner- und außereuropäischen Ländern Nachholbedarf besteht. So ist bis zum heutigen Zeitpunkt, mehr als zehn Jahre nach Einführung der Volumentomographie, keine Notwendigkeit gesehen worden, eine Spezialisierung oder geschweige denn einen Facharzt auf dem Gebiet der bildgebenden Diagnostik in der Zahnmedizin in Deutschland einzuführen. Auch in europäischen Fachgesellschaften, die sich mit der bildgebenden Diagnostik in der Zahnmedizin befassen, ist Deutschland trotz seiner großen Zahl an installierten Volumentomographiegeräten nur spärlich vertreten. Dies wiederum führt zu relativ geringem Mitspracherecht auf dieser Ebene. Ein Versuch, eine breitere Interessenvertretung auf nationaler Ebene zu schaffen, stellt die Gründung des Vereines BDZmed e.V. dar. Hier soll eine Plattform geschaffen werden, auf der es in Zukunft möglich ist, Informationen zu erhalten und auszutauschen (Abb. 6). Mehr über den Verein erfahren Sie auf der zum dritten Quartal dieses Jahres verfügbaren Internetseite (www.bdzmed.de).

Kosten

Zum Schluss betrachten wir die Einnahmen und Ausgaben, die mit der Volumentomographie erwirtschaftet werden können. Die Rechnung, die Ihnen das Depot Ihres Vertrauens bei Erklärung einer Kaufabsicht (und wahrscheinlich sogar ohne diese) aufmachen wird, ohne an dieser Stelle auf steuerliche Aspekte einzugehen, sieht in etwa folgendermaßen aus: Auf der einen Seite stehen primäre Anschaffungskosten, Installation und Abnahme, die andere Seite wird von der Privatliquidationsvereinbarung mit den Patienten bestimmt. Hier ist die Rede von ca. 250 Euro pro Aufnahme, was einem 2,3-fachen Satz entspricht. Oftmals nicht aufgelistet sind zusätzliche Ausgaben wie z. B. die Notwendigkeit der Installation eines geeigneten Netzwerkes und einer entsprechenden Datensicherung. Diese beiden Posten sind spielend in der Lage, den Gesamtpreis um einen fünfstelligen Betrag zu erhöhen.

Außerdem sollte bei der Kaufentscheidung nicht vergessen werden, dass ein enormer Zeitaufwand erforderlich sein kann, um ein Volumentomographiesystem sachgerecht zu betreiben. Hier gibt es zwei Möglichkeiten: Die benötigte Zeit zur Befundung der Daten kann entweder von der Behandlungszeit abgehen oder aber im Anschluss an diese stattfinden. Auf der anderen Seite sollte nicht vergessen werden, dass durch den Betrieb eines Volumentomographiegerätes die Therapieplanung verbessert werden kann und somit möglicherweise die verloren gegangene Zeit durch ein gezielteres Vorgehen gutgemacht werden kann.

Fazit

Die Volumentomographie ist eine ausgezeichnete Erweiterung der zahnmedizinischen Diagnostik und wird sich vermutlich über kurz oder lang durchsetzen. Genau wie bei der Einführung der Panoramaaufnahme weist diese Technik Vor- und Nachteile auf. Als Vorteil ist mit Sicherheit die große Menge an generierter Informationen gegenüber der geringen Dosis zu werten. Nachteilig sind zum einen der hohe Anschaffungspreis sowie die fehlende standardisierte Aus- und Weiterbildung auf dem Gebiet der Volumentomographie. Gerade im zweiten Punkt besteht mit Sicherheit Nachholbedarf. 

Näheres zum Autor des Fachbeitrages: Dr. Dennis Rottke

Bilder soweit nicht anders deklariert: Dr. Dennis Rottke