title: Digitale 3D Analyse der Artefaktintensität von Keramik- und Titanimplantaten in digitaler Volumentomographie und Computertomographie
Creators: name: Knapp Giacaman, Stephanie Franziska
Publisher: name: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)
Year: 0
Subjects: subject: Artefakte
subject: Titanimplantate
subject: Keramikimplantate
subject: DDC Classification::6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften :: 61 Medizin und Gesundheit :: 611 Menschliche Anatomie, Zytologie, Histologie
subject: DDC Classification::6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften :: 61 Medizin und Gesundheit :: 616 Krankheiten

description: Hintergrund und Ziele: Für die orale Rehabilitation mittels implantatgetragenem Zahnersatz ist eine umfangreiche präoperative Behandlungsplanung für langfristige Therapieerfolge empfehlenswert. Virtuelle dreidimensionale (3D) Modelle, erstellt aus Digital Imaging And Communications In Medicine (DICOM)-Datensätzen, ermöglichen eine präzise Reproduktion individueller anatomischer Merkmale. Eine solche radiologische Bildgebung kann mittels Digitaler Volumentomographie (DVT) sowie Computertomographie (CT) realisiert werden. Allerdings kann die Aussagekraft der Volumendatensätze durch Artefakte, die von Strukturen wie dentalen Implantaten ausgehen können, eingeschränkt werden. Die resultierenden Artefakte können zu einer Maskierung relevanter anatomischer Strukturen und damit zu einer verschlechterten Bildqualität führen, wodurch die Beurteilbarkeit umliegender Hartgewebe sowohl im Schnittbild als auch im 3D Modell limitiert wird. Ziel dieser in-vitro Studie war es, die von dentalen Implantaten ausgehenden Artefakte in DVT und CT in Abhängigkeit des Implantatmaterials und des angewendeten Scanprotokolls quantitativ zu evaluieren. Methoden: Zu Beginn erfolgte unter standardisierten Bedingungen die Insertion von jeweils zuerst einem, und dann im folgenden Schritt zweier weiterer Keramik- (PURE Ceramic, Straumann, Basel, Schweiz) beziehungsweise Titanimplantate (Roxolid, Straumann, Basel, Schweiz) in die Mandibula an zwei humanen Kopfpräparaten. Zuvor (Pre OP) wie auch nach der Implantation von einem (OP 1) und von drei (OP 2) Implantaten wurden die Präparate im DVT sowie CT gescannt. Diese Datensätze wurden für folgende Einstellungen mit jeweils zehnfacher Wiederholung durchgeführt: 0,2 mm3 Voxel und 0,3 mm3 Voxel bei 120 kV im DVT (3D eXam, KaVo dental GmbH, Biberach, Deutschland) sowie 80 kV und 140 kV im CT (Somatom Definition AS, Siemens, Erlangen, Deutschland). Die generierten DICOM-Daten wurden anschließend zu 3D Modellen im STL-Format konvertiert und in eine industrielle CAD-Software für 3D Messtechnologie (GOM Inspect Professional, Version 2020, GOM GmbH, Braunschweig, Deutschland) importiert. Die 3D Pre OP Modelle (Soll-Wert) wurden hochpräzise mittels eines Softwarealgorithmus mit den postoperativen 3D Modellen (Ist-Wert) über die Knochenoberflächen übereinander gelagert und im Flächenvergleich analysiert. Dabei wurden die Oberflächenabweichungen der digitalen Modelle zur Artefaktbestimmung prozentual berechnet. Die deskriptive Statistik der Ergebnisse und die statistische Auswertung der zu vergleichenden Gruppen erfolgte mithilfe der Statistiksoftware „R“ (Version 3.6.3, R Core Team, Wien, Österreich). Ergebnisse und Beobachtungen: Das Ausmaß der Artefakte belief sich in der CT bei 140 kV und drei inserierten Titanimplantaten auf durchschnittlich 5,39 ± 0,45 % und dagegen für keramische Implantate im Schnitt auf 39,17 ± 0,53 %. Die Gegenüberstellung der beiden Materialien lieferte signifikante Unterschiede, wobei Keramikimplantate in der CT circa sieben mal mehr Artefakte erzeugten als Titanimplantate. Weiterhin war der Vergleich der Parametereinstellungen 80 kV und 140 kV in der CT signifikant und zeigte für die Artefakte bei drei Keramikimplantaten einen Wert von durchschnittlich 50,18 ± 1,21 % bei einer Einstellung von 80 kV, hingegen nur 39,17 ± 0,53 % bei 140 kV. Ähnliche Ergebnisse konnten auch bei Titanimplantaten mit 15,71 ± 1,28 % für 80 kV und 5,39 ± 0,45 % für 140 kV beobachtet werden. Den größten Anstieg der Artefaktintensität zwischen OP 1 und OP 2 lieferten die DVT-Modelle mit Keramikimplantaten mit einer Auflösung von 0,3 mm3 Voxel. Das Artefaktaufkommen stieg von 7,94 ± 0,41 % auf 36,53 ± 0,58 % an. Schlussfolgerungen und Diskussion: Die angewandte 3D Auswertungsmethode erlaubte eine quantitative Bestimmung vorhandener Artefakte in der CT- und DVT-Bildgebung. Mit den untersuchten Einstellungsparametern in CT und DVT konnte bei Keramik- im Vergleich zu Titanimplantaten ein höheres Ausmaß an Artefakten im 3D Modell beobachtet werden. Weiterhin konnten bei einer Röhrenspannung von 140 kV in der CT signifikant weniger Artefakte registriert werden als bei 80 kV.