CT cone beam (Cone beam computed tomography) là một kỹ thuật chuẩn đoán hình ảnh ngày càng quan trọng trong kế hoạch điều trị và chẩn đoán cấy ghép implant. Có lẽ vì ưu điểm của công nghệ này, máy chụp CT cone beam ngày càng được sử dụng nhiều trong nha khoa, chẳng hạn như trong nội nha, chỉnh hình răng mặt và implant. Trong suốt quá trình chụp CT cone beam, máy chụp xoay quanh đầu của bệnh nhân, chụp đến gần 600 hình ảnh riêng biệt. Các phần mềm số sẽ thu thập dữ liệu, tái cấu trúc, tạo nên hình ảnh khối 3 chiều về đối tượng được chụp.
1.4.1. Các dạng chụp cắt lớp vi tính
Chụp cắt lớp vi tính có thể được chia thành 2 loại dựa trên cách thu lại chùm tia X, cụ thể là: chùm tia hình quạt và chùm tia hình nón.
Hình 1.12. Chùm tia hình quạt và chùm tia hình nón [58]
Trong các máy quét chùm tia hình quạt (fan-beam), một nguồn chiếu tia X và một đầu đo phát hiện thể rắn được đặt trên một dàn quay (Hình 1a). Dữ liệu được thu lại bằng cách sử dụng một chùm tia X hình quạt hẹp truyền qua bệnh nhân. Bệnh nhân được chụp ảnh từng lát một, thường theo trục, và sự phiên dịch
được thực hiện bằng cách chồng lát các hình ảnh để có được các hình ảnh 2D. Sự sắp xếp thành hàng của các đầu đo được sử dụng trong máy CT scanner với chùm tia hình quạt xoắn ốc truyền thống thực sự là nhiều đầu đo thẳng hàng. Cấu hình này cho phép các đầu đo CT của máy quét thu đến 64 lát đồng thời, làm giảm đáng kể thời gian quét so với các hệ thống cắt 1 lát duy nhất đơn thuần và cho phép tạo ra các hình ảnh 3D ở liều bức xạ thấp hơn đáng kể hơn so với máy CT với chùm tia hình quạt có một đầu dò duy nhất.
Hình 1.13. Quy trình xử lý phim CT Cone beam [58]
1.4.2. Kĩ thuật chụp phim CT Cone-Beam
Máy quét CT cone beam được dựa trên cắt lớp thể tích, bằng cách sử dụng mảng 2D kỹ thuật số mở rộng cung cấp một đầu đo vùng. Điều này kết hợp với chùm tia X 3D. Kỹ thuật CT cone beam liên quan đến việc quét 360°, trong đó nguồn tia và đầu đo di chuyển xung quanh đầu của bệnh nhân, ở tư thế bệnh nhân
ổn định. Sau khoảng thời gian nhất định, hình ảnh chiếu duy nhất, được gọi là hình ảnh "cơ sở", được ghi lại. Nó tương tự như hình ảnh trên phim mặt nghiêng cephalometric. Các hình ảnh chiếu cơ sở được gọi là các dữ liệu kế hoạch. Chương trình phần mềm kết hợp các thuật toán phức tạp, sử dụng các dữ liệu hình ảnh để thiết lập một khối dữ liệu 3D, mà có thể được sử dụng để cung cấp hình ảnh tái thiết theo 3 chiều (cắt trục, cắt đứng và cắt ngang).
Mặc dù nguyên tắc CT cone beam đã được sử dụng trong gần hai thập kỷ qua, nhưng chỉ gần đây, với sự phát triển của ống tia X giá thành thấp, hệ thống đầu đo chất lượng cao và các máy tính cá nhân có cấu hình mạnh - giá cả phải chăng khiến CT cone beam bắt đầu được thương mại hóa. Bắt đầu với NewTom QR DVT 9000 (Quantitative Radiology srl, Verona, Italy) được giới thiệu vào tháng 4 năm 2001, các hệ thống khác bao gồm CB MercuRay (Hitachi Medical Corp, Kashiwashi, Chibaken, Nhật Bản), 3D Accuitomo XYZ Slice View Tomograph (J.Moritafg Corp, Kyoto, Nhật Bản) và i-CAT (Xoran Technologies, Ann Arbor, Michigan, và Imaging Sciences International, Hatfield, PA).
Các đơn vị này có thể được phân loại theo hệ thống đầu đo phát hiện tia X.
[6,7] Hầu hết các đơn vị CT cone beam ứng dụng cho răng hàm mặt sử dụng một ống khuếch đại hình ảnh (IIT) - một thiết bị tích điện kép. Gần đây, một hệ thống sử dụng một màn hình phẳng (FPI) được phát triển (i-CAT) [47,48]. Hình ảnh tạo nên với một ống khuếch đại hình ảnh nói chung có kết quả nhiễu hơn so với hình ảnh từ màn hình phẳng và cũng cần được xử lý trước để giảm bớt sai lệch hình học vốn có trong cấu hình máy đo [6,7].
1.4.3. Lợi ích của CT cone beam
CT cone beam thích hợp sử dụng cho các hình ảnh ở sọ mặt. Nó cung cấp hình ảnh rõ ràng các cấu trúc với độ tương phản cao và cực kỳ hữu ích để đánh giá xương [47,60]. Mặc dù vẫn còn những hạn chế hiện tồn tại trong việc sử dụng của công nghệ này cho hình ảnh mô mềm, các nỗ lực đang được hướng tới để phát triển kỹ thuật và các thuật toán phần mềm để cải thiện tỷ lệ tín hiệu nhiễm và tăng độ tương phản.
Việc sử dụng công nghệ CT cone beam trong thực hành lâm sàng cung cấp nhiều lợi ích trong răng hàm mặt so với hình ảnh CT thông thường;
• Giảm cường độ tia X-ray: Giảm kích thước của chùm tia tới khu vực chiếu xạ cần chụp với liều tia xạ tối thiểu. Hầu hết các đơn vị CT cone beam có thể được điều chỉnh để quét các khu vực nhỏ cho những chẩn đoán cụ thể. Mặt khác vẫn có khả năng quét toàn bộ phức hợp sọ mặt khi cần thiết.
• Cho hình ảnh chính xác: thiết lập dữ liệu thể tích bao gồm một khối 3D của các cấu trúc hình lập phương nhỏ hơn, được gọi là voxels, đại diện cho một mức độ hấp thụ tia X cụ thể. Kích thước của các voxel xác định độ phân giải của hình ảnh. Trong CT thông thường, các voxel là đẳng hướng - hình khối chữ nhật có kích thước dài nhất của voxel là các trục lát dày và được xác định bởi lát răng, một chức năng của giàn chuyển động. Mặc dù bề mặt CT voxel có thể được làm nhỏ như khối vuông 0,625 mm, độ sâu của họ thường là theo thứ tự 1-2 mm. Tất cả các đơn vị CT cone beam cung cấp độ phân giải voxel là đẳng hướng - ngang bằng trong 3 chiều. Điều này tạo ra độ phân giải dưới milimet (thường vượt quá mức cao nhất của đa lát cắt CT), từ 0,4 mm đến 0,125 mm (Accuitomo).
• Thời gian quét nhanh: Bởi vì CT cone beam thu lại tất cả các hình ảnh cơ sở trong một vòng quay duy nhất, thời gian quét nhanh (10-70 giây) và có thể so
sánh với của hệ thống cắt lớp vi tính. Mặc dù thời gian quét nhanh hơn thường có nghĩa là ít hình ảnh cơ sở hơn để từ đó tái tạo lại dữ liệu thể tích, sự chuyển động của bệnh nhân cần được hạn chế.
• Giảm liều: Các báo cáo công bố cho thấy hiệu quả liều bức xạ (phạm vi trung bình 36,9-50,3 microsievert [μSv]) [15,25,30,31,41] được giảm đáng kể lên 98% so với hệ thống máy chụp CT chùm tia hình quạt "thông thường" (phạm vi trung bình cho hàm dưới là 1,320-3,324 μSv, phạm vi trung bình cho hàm trên 1,031-1,420 μSv) [15,41]. Điều này làm giảm liều ảnh hưởng trên bệnh nhân xấp xỉ một phim cận chóp khảo sát toàn bộ hàm răng (13-100 μSv) [16,22,59] hoặc 4- 15 lần so với một X-quang toàn cảnh (2,9-11 μSv) [16,22,30,59]
• Chế độ hiển thị hình ảnh hàm mặt duy nhất: Truy cập và tương tác với các dữ liệu CT là không thể như các máy trạm yêu cầu. Mặc dù dữ liệu này có thể được "chuyển đổi" và nhập vào các chương trình bản quyền để sử dụng trên máy tính cá nhân (ví dụ, Simplant, Materialise, Leuven, Bỉ), quá trình này tốn kém và đòi hỏi một giai đoạn trung gian để có thể mở rộng chẩn đoán. Tái thiết của dữ liệu CT cone beam được thực hiện đơn giản bởi máy tính cá nhân. Ngoài ra, phần mềm có thể có sẵn cho người sử dụng, không chỉ cho các bác sĩ chụp X-quang, hoặc thông qua mua trực tiếp hoặc qua mỗi lần sử dụng từ các nhà cung cấp khác nhau (ví dụ, Imaging Sciences International). Điều này cung cấp cho các bác sĩ có cơ hội sử dụng hiển thị hình ảnh trên ghế, phân tích thời gian thực và các chế độ MPR cho các nhiệm vụ cụ thể. Bởi vì thể tích bộ dữ liệu CT cone beam là đẳng hướng, toàn bộ khối thể tích có thể được định hướng lại để các đặc điểm giải phẫu của bệnh nhân được sắp xếp lại. Ngoài ra, các thuật toán đo lường điều khiển con trỏ cho phép các bác sĩ để đánh giá các chiều theo thời gian thực.
• Giảm hình ảnh nhân tạo: Với các thuật toán từ nhà sản xuất và tăng số lượng các thể tích, kinh nghiệm lâm sàng cho thấy hình ảnh CT cone beam có kết quả giảm hình ảnh nhiễm, đặc biệt trong tái tạo thì hai cho quan sát răng và xương hàm [8]
1.4.4. Máy chụp CT cone beam Sirona GALILEOS (Sirona Dental Systems, Đức).
Trong nghiên cứu này chúng tôi sử dụng máy chụp CT cone beam Sirona GALILEOS của hãng Sirona Dental Systems, Đức.
Hình 1.14. Máy chụp CT cone beam Sirona GALILEOS
Máy Sirona GALILEOS được sử dụng với công nghệ chùm tia hình nón mới nhất, hỗ trợ tốt hơn cho việc chẩn đoán và điều trị. Một thể tích hình ảnh 3D lớn được tạo ra sau khi quét đối tượng trong 14 giây, cung cấp hình ảnh với độ phân giải cao nhất với liều bức xạ thấp nhất. Phim toàn cảnh thông thường cũng được tự động tạo và hiển thị bằng phần mềm GALAXIS, một phần mở rộng của phần mềm Sirona. Các đơn vị hình và phần mềm của nó hoạt động hài hòa để cung cấp một dữ liệu tích hợp đầy đủ từ chẩn đoán đến điều trị và hướng dẫn cho phẫu thuật cấy ghép implant.
Khối hình ảnh (15x15x15) cm3
Kích thước khối voxel đẳng hướng 0,3/0,15 mm Thời gian quét/thời gian phơi nhiễm 14/2-6s
Thời gian phục hồi 4,5 phút
Tư thế bệnh nhân Đứng/ngồi
Ống tia X kV
mA
85 5-7
Liều ảnh hưởng 29àSv (21 mAs, 85 kV)
Bảng 1.1. Các thông số kĩ thuật của máy CT cone beam Sirona GALILEOS
CHƯƠNG II