Vergleichende Untersuchung konventioneller und digitaler
Werbung
Aus der Klinik für kleine Haustiere der Tierärztlichen Hochschule Hannover ___________________________________________________________________ Vergleichende Untersuchung konventioneller und digitaler intraoraler Röntgentechnik in der Tierzahnmedizin INAUGURAL – DISSERTATION zur Erlangung des Grades eines Doktors der Veterinärmedizin (Dr. med. vet.) durch die Tierärztliche Hochschule Hannover Vorgelegt von Markus Eickhoff aus Lennestadt Hannover 2002 Wissenschaftliche Betreuung: Univ.-Prof. Dr. Michael Fehr 1. Gutachter: Univ.-Prof. Dr. Michael Fehr 2. Gutachter: Univ.-Prof. Dr. Peter Stadler Tag der mündlichen Prüfung: 05.06.2002 meinen Eltern INHALTSVERZEICHNIS 1 2 Einleitung............................................................................................................. 9 Literaturübersicht............................................................................................... 11 2.1 Geschichte und Prinzipien dentalen Röntgens........................................... 11 2.1.1 Konventionelles dentales Röntgen in der Humanmedizin ................... 11 2.1.2 Konventionelles dentales Röntgen in der Veterinärmedizin ................ 17 2.1.3 Digitales dentales Röntgen in der Humanmedizin............................... 21 2.1.4 Digitales dentales Röntgen in der Veterinärmedizin............................ 25 2.2 Prinzip der Bildgewinnung in der dentalen Radiographie ........................... 26 2.2.1 Prinzip konventionellen dentalen Röntgens ........................................ 26 2.2.2 Prinzip digitalen dentalen Röntgens.................................................... 27 2.3 Bildarchivierung.......................................................................................... 36 2.3.1 Bildarchivierung in der konventionellen dentalen Radiographie .......... 36 2.3.2 Bildarchivierung in der digitalen dentalen Radiographie ..................... 36 2.3.3 Telemedizin......................................................................................... 38 2.4 Qualität dentalen Röntgens........................................................................ 40 2.4.1 Prinzipien der Qualitätsbeurteilung ..................................................... 40 2.4.2 Qualität konventioneller dentaler Röntgenbilder.................................. 47 2.4.3 Qualität digitalisierter konventioneller dentaler Röntgenbilder ............ 49 2.4.4 Qualität digitaler dentaler Röntgenbilder ............................................. 50 2.4.4.1 Allgemeines ................................................................................. 50 2.4.4.2 Bildverbesserung ......................................................................... 55 2.4.4.3 Bildrestaurierung.......................................................................... 59 2.4.4.4 Bildanalyse................................................................................... 59 2.4.4.5 Bildkompression........................................................................... 61 2.4.4.6 Bildsynthese................................................................................. 61 2.4.4.7 Problemstellungen digitaler Technik ............................................ 62 2.5 Gegenwärtiger Stand der digitalen Radiographie....................................... 67 2.5.1 Humanmedizin .................................................................................... 67 2.5.2 Tiermedizin.......................................................................................... 68 3 Untersuchungsgut, Material und Methoden....................................................... 70 3.1 Untersuchungsgut ...................................................................................... 70 3.2 Geräteausstattung...................................................................................... 72 3.2.1 Konventionelles dentales Röntgen...................................................... 72 3.2.1.1 Dentale Röntgeneinheit ............................................................... 72 3.2.1.2 Filme ............................................................................................ 72 3.2.1.3 Entwicklungsmaschine................................................................. 73 3.2.1.4 Röntgenbildbetrachter.................................................................. 74 3.2.2 Digitales dentales Röntgen ................................................................. 74 3.2.2.1 Dentale Röntgeneinheit ............................................................... 74 3.2.2.2 Sensoren...................................................................................... 74 3.2.2.3 PC-System................................................................................... 75 3.2.2.4 Software....................................................................................... 76 3.3 Methoden ................................................................................................... 86 3.3.1 Bildgewinnung..................................................................................... 86 3.3.2 Bildvorauswahl .................................................................................... 87 3.3.3 Bildbetrachtung ................................................................................... 87 3.3.4 Bildbewertung ..................................................................................... 87 4 Ergebnisse ........................................................................................................ 90 4.1 Platzieren der Sensoren und Projektionsgeometrie ................................... 90 4.1.1 Hund ................................................................................................... 90 4.1.2 Katze................................................................................................... 90 4.1.3 Heimtiere (Kaninchen, Meerschweinchen, Chinchilla) ........................ 91 4.1.4 Exoten (Leguan, Schlange)................................................................. 91 4.2 Mehraufnahmen ......................................................................................... 91 4.3 Qualitative Bewertung konventioneller und digitaler Röntgenaufnahmen .. 92 4.3.1 Hund ................................................................................................... 92 4.3.2 Katze................................................................................................. 101 4.3.3 Heimtier............................................................................................. 107 4.3.4 Exot................................................................................................... 114 4.3.5 Qualitativer Vergleich in absoluten Zahlen........................................ 120 4.3.6 Beste digitale Darstellung ................................................................. 121 4.3.7 Nachbearbeitungsoptionen ............................................................... 121 4.3.7.1 Kontrast- und Helligkeitsvariation............................................... 121 4.3.7.2 Invertieren .................................................................................. 122 4.3.8 Blooming ........................................................................................... 124 4.4 Dosisreduktion.......................................................................................... 124 5 Diskussion ....................................................................................................... 125 5.1 Platzierung der Sensoren......................................................................... 125 5.1.1 Platzierung der Sensoren beim Hund ............................................... 127 5.1.2 Platzierung der Sensoren bei der Katze............................................ 127 5.1.3 Platzierung der Sensoren beim Heimtier........................................... 128 5.1.4 Platzierung der Sensoren bei Exoten................................................ 130 5.2 Qualität konventioneller und digitaler Röntgenaufnahmen im Vergleich .. 130 5.2.1 Hund ................................................................................................. 133 5.2.2 Katze................................................................................................. 134 5.2.3 Heimtier............................................................................................. 135 5.2.4 Exot................................................................................................... 136 5.3 Diagnostischer Nutzen digitaler Technik .................................................. 137 5.4 Dosisreduktion.......................................................................................... 138 5.5 Ökonomischer Nutzen digitaler Technik................................................... 140 5.6 Ökologischer Nutzen digitaler Technik ..................................................... 145 5.7 Kommunikativer Nutzen digitaler Technik ................................................ 145 5.8 Problemstellungen digitaler Bildgewinnung.............................................. 146 5.8.1 Sensoren........................................................................................... 146 5.8.2 Qualität.............................................................................................. 147 5.8.3 Hardcopy und Papierausdruck .......................................................... 151 5.8.4 Datensicherheit ................................................................................. 152 5.8.5 Veterinärmedizinsche Adaptation...................................................... 153 5.8.6 Tierzahnheilkundliche Erwartungen .................................................. 154 6 7 8 Zusammenfassung.......................................................................................... 155 Summary ......................................................................................................... 158 Literaturverzeichnis ......................................................................................... 161 Verzeichnis der verwendeten Abkürzungen Abb. ADC A-DSL ca. CCD CID CMOS CMOS APS DICOM DIR dpi DQE DSR FDI ISO JPEG kV lp/mm mA mAs MB MOS mSv MTF OK PC PSP RAM SNR Tab. TACT TCP/IP TFT TIFF UK Abbildung Analog to Digital Converter Asymmetric Digital Subscriber Line circa Charged Coupled Device Charge Induction Device Complementary Metal Oxide Semiconductor Complementary Metal Oxide Semiconductor Active Pixel Sensor Digital Imaging and Communications in Medicine Digital Image Ratio dots per inch Detective Quantum Efficiancy Digitale Subtraktions-Radiographie Féderation Dentaire Internationale International Standardisation Organisation Joined Photographic Experts Group Kilovolt Linienpaare pro Millimeter Milliampere Milliampere-Sekunde Produkt Mega Byte Metal Oxide Semiconductor Millisievert Modulation Transfer Funktion Oberkiefer Personal Computer Photostimulable Phosphorplates Random Access Memory Signal to Noise Ratio Tabelle Tuned Aperture Computed Tomography Transmission Control Protocol/Internet Protocol Thin Film Transistor Tagged Image File Format Unterkiefer Einleitung 1 Einleitung Eine stetig sich weiterentwickelnde Veterinärmedizin hat insbesondere in den letzten beiden Jahrzehnten zu einer Diversifikation der einzelnen medizinischen Sparten geführt. Vom allgemein praktizierenden Tierarzt mit gemischtem Klientel, der sowohl die Wüstenrennmaus als auch den Holsteiner Kaltblüter adaequat behandeln muss, bis hin zu einem Veterinär, der sich in vielen sehr spezialisierten Bereichen einer durch die Fortschritte in der Humanmedizin gestiegenen Erwartungshaltung seiner Klienten ausgesetzt sieht. Diesen Anforderungen kann er nur über eine Spezialisierung mit Beschränkung auf eine oder wenige Spezies sowie bestimmte medizinische Fachsparten gerecht werden. Das positive Charakteristikum eines teils mit einer gewissen Latenz der Humanmedizin nachfolgenden veterinärmedizinischen Fortschrittes besteht in der Möglichkeit, schon erprobte Verfahren und Methoden zu übernehmen, zu modifizieren und ggf. zu verbessern. Auch die Tierzahnmedizin profitiert von den Errungenschaften der humanmedizinischen Zahnheilkunde. Vor allem im Bereich der Materialkunde können langjährige Erfahrungen der Humanmedizin meist komplikationslos übernommen werden. Viele Instrumente und Hilfsmittel sind jedoch deutlich auf den menschlichen Bedarf zugeschnitten, so dass allein schon aufgrund anatomischer und funktioneller Aspekte eine reibungslose Integration in die tiermedizinische Versorgung nicht möglich ist. Das dentale Röntgen hat sich in der veterinärmedizinischen Zahnheilkunde wie in der Humanmedizin als unabdingbares diagnostisches Hilfsmittel erwiesen (VERSTRAETE et al. 1998a, b; GRACIS 2001). Die Bedeutung kann man daraus ersehen, dass die Erstellung eines vollständigen Zahnstatus „state of the art“ darstellt. Die digitale Radiographie stellt selbst in der Humanmedizin eine noch sehr junge, sich aber rasant entwickelnde Technik dar (PRESTON 1999; WHITE et al. 1999). Viele Fragestellungen, z. B. hinsichtlich 9 Bildqualität oder Datensicherheit, Einleitung werden sich erst in den folgenden Jahren durch zunehmende Erfahrung mit dieser Form des Röntgens ausreichend beantworten lassen. Die Zielsetzung dieser Arbeit ist die Beantwortung der Frage, ob das digitale dentale Röntgen als diagnostisches Hilfsmittel auch in der Veterinärmedizin Anwendung finden kann bzw. welche Vor- und Nachteile sich im Vergleich zur konventionellen Röntgentechnik ergeben. Der Einsatz des Sidexis-Systems der Firma Sirona (Deutschland) an der Klinik für kleine Haustiere der Tierärztlichen Hochschule Hannover beschränkt sich dabei in dieser Studie auf die Spezies Hund, Katze, Heimtiere und Exoten. 10 Literaturübersicht 2 Literaturübersicht 2.1 Geschichte und Prinzipien dentalen Röntgens 2.1.1 Konventionelles dentales Röntgen in der Humanmedizin Nur wenige Wochen nach Entdeckung der Röntgenstrahlen im Jahre 1895 durch Wilhelm Conrad Röntgen wurden die ersten Aufnahmen von Zähnen und Kiefer angefertigt (SONNABEND 1988). Hat sich seitdem im Einzelnen vieles geändert, so ist das zugrundeliegende Prinzip dasselbe geblieben. Im Rahmen dieser Studie wird unter dentaler Radiographie insbesondere das intraorale dentale Röntgen verstanden. Andere Bereiche der zahnärztlichen Radiologie wie Panoramaschichtaufnahmen oder Fernröntgen werden aufgrund der zur Verfügung stehenden Geräteausstattung sowie des Grundansatzes dieser Arbeit nicht näher beleuchtet. Zur Erstellung von dentalen Röntgenaufnahmen werden dentale Kleinröntgengeräte eingesetzt. Die Röntgenröhre ist zusammen mit allen anderen zur Stromerzeugung und Strommodifikation notwendigen Apparaturen im Röhrengehäuse untergebracht, welches inwandig mit einer Bleischutzfolie versehen ist. Die zur Erzeugung von Röntgenstrahlen notwendige Anode und Kathode befinden sich gemeinsam innerhalb eines Glaszylinders in der Röntgenröhre (SONNABEND 1988; RAHN 1989). Die aufgrund der geringen Leistung dentaler Kleinröntgengeräte zur Anwendung kommende Festanode ist abgeschrägt, der Brennfleck hat eine Grösse von weniger als einem Quadratmillimeter. Sowohl die sich in der Röntgenröhre befindliche DrahtKathode als auch die scheibenförmige Anode bestehen in der Regel aus Wolfram, um den bei Betrieb entstehenden Hitzebedingungen standhalten zu können (Schmelzpunkt Wolfram ca. 3400°C). Der für den Betrieb der Röntgenanlage 11 Literaturübersicht benötigte Strom wird mittels eines Röntgengenerators erzeugt. Gleichrichter und eine Halbwellenschaltung ermöglichen eine konstante Spannung mit nur geringen Schwankungen. Transformatoren sind notwendig, um den unterschiedlichen Anforderungen von Heizstrom (6-12 V) und Röhrenstrom (bis 90 V) gerecht zu werden (SONNABEND 1988; RAHN 1989). Die Röhrenspannung dentaler Röntgengeräte bewegt sich zwischen 50 und 90 kV, die Heizstromstärke liegt zwischen 7 und 15 mA. Da diese Werte durch die Gerätekonzeption in der Regel unveränderlich sind, erfolgt die Beeinflussung der Belichtung immer nur über den Parameter Zeit. Moderne dentale Kleinröntgengeräte bieten eine auf humanmedizinische Belange abgestimmte Zeitschaltung an, bei welcher die Anpassung der Belichtung über eine prägnante Symbolgebung zur Patientenstatur erleichtert wird. Hauptsächlich definiert sich die Dauer der Belichtung jedoch über die zu röntgende Region, wobei der Zeitregler Molaren, Prämolaren, Canini und Frontzähne unterscheidet (RAHN 1989). Die bei einer Röhrenspannung von 50-75 kV in der intraoralen zahnärztlichen Diagnostik zur Anwendung kommenden Röntgenstrahlen bezeichnet man als „mittelhart“, d. h. diese elektromagnetischen Strahlen besitzen eine Wellenlänge von 0,025 nm bis 0,008 nm. Aluminiumfilter in einer Stärke von 1,5 mm bis 2,0 mm homogenisieren die erzeugte Strahlung, es kommt zu einer Strahlungsminderung bei gleichzeitiger Aufhärtung (RAHN 1989). Durch die Tubuslänge ist der Haut-FokusAbstand in der Regel vorgegeben und entspricht den Mindestanforderungen von 10 cm bei 50 kV bis 30 cm bei über 75 kV. Früher Verwendung findende Spitztuben sind aufgrund ungünstiger Strahlenschutzvoraussetzungen verboten. Das produzierte Nutzstrahlenkegelfeld darf maximal 6 cm betragen. Dieses wird über entsprechende Bleilochblenden sichergestellt (SONNABEND 1988; RAHN 1989). Die Montage im Betriebsraum erfolgt als Wand- oder Deckenmodell über einen schwenkbaren Arm, mobile Versionen werden nur selten verwendet. Eine Standardisierung von Projektionsregeln für Zahngruppen gleichen Typs oder die anatomische Position erlaubt die Sicherung der Qualität von Röntgenaufnahmen. Wiederholungsaufnahmen aufgrund geometrischer Unzulänglichkeiten können durch 12 Literaturübersicht Einhaltung der Projektionsregeln vermieden oder zumindest minimiert werden. Grundlage der Erstellung von Projektionsvorgaben sind anatomische Fixpunkte und daran orientierte Hilfsebenen am Schädel, die eine räumliche Orientierung des Patienten ermöglichen. Beim Menschen dient als sagittaler Anhaltspunkt in der Regel die Medianebene, als horizontaler Anhalt die Frankfurter Horizontale oder die Campersche Ebene, als transversale Hilfe die Ohrvertikale (SONNABEND 1988; RAHN 1989). Diese Ebenen sind folgendermaßen festgelegt: Medianebene: sagittale Symmetrieebene Frankfurter Horizontale: Ebene, die am oberen Rand des Porus acusticus externus und am unteren Rand der Orbita verläuft Campersche Ebene: Ebene, die am oberen Rand des Porus acusticus externus und durch die Spina nasalis anterior verläuft Ohrvertikale: Ebene, die senkrecht zur Frankfurter Horizontalen und durch die Mitte beider Pori acustici externi verläuft Nach Orientierung des Patienten anhand dieser Ebenen kann durch eine standardisierte Gradeinteilung die gewünschte Projektion erreicht werden. Projektionshilfen in Form von Metall- und Kunststoffgestängen sind eine weitere Hilfe zur Erzielung projektionstechnisch perfekter Aufnahmen. Zum einen entfällt für den Patienten das lästige Fixieren des dentalen Films mit der eigenen Hand, zum anderen findet der Zahnarzt über eine in der Halterung integrierte Führung schneller in die gewünschte Projektionsregeln Position. der Im Folgenden zahnärztlichen sollen Radiographie einige grundsätzliche dargestellt werden (SONNABEND 1988; RAHN 1989; HOFFMAN-AXTHELM 1995). Das Einstellen des Röntgentubus erfolgt anhand der Ausrichtung des Zentralstrahls. Der Zentralstrahl ist der Strahl, der ausgehend von der Brennfleckmitte die Mitte des Strrahlenaustrittfensters schneidet. Die Anatomie der Schädelknochen sowie die Masse und Dehnbarkeit betroffener Weichgewebe erlauben nicht die Anwendung 13 Literaturübersicht einer alleinigen Projektionsmethode. Als Standard gilt, als eine die isometrische Darstellung der Strukturen gewährleistende Methode, die Rechtwinkel- oder Paralleltechnik. Bei dieser Methode liegen Film- und Objektebene parallel zueinander, der Zentralstrahl steht senkrecht auf beiden. Bedingt durch zu geringe Gaumenhöhe oder Mundbodentiefe muss in bestimmten Kieferabschnitten von der Rechtwinkeltechnik abgewichen werden. Durch die Halbwinkeltechnik, bei welcher der Zentralstrahl senkrecht auf eine Winkelhalbierende von Film- und Objektebene trifft, kann eine annähernd isometrische Abbildung erzielt werden. Die sich aus dem Gesagten ergebenden Einstellwinkel des Zentralstrahls zur Bissebene können der folgenden Tabelle entnommen werden. Tab. 1: Einstellwinkel des Zentralstrahls zur Horizontalen in der humanmedizinischen Zahnheilkunde (RAHN 1989) (OK = Oberkiefer, UK= Unterkiefer): Region Grad-Einstellung Projektionsrichtung OK-Molaren 30-35° von kranial OK-Prämolaren 40-45° von kranial Caninus 45-50° von kranial Inzisivi 45-55° von kranial UK-Molaren 0-5° von kaudal UK-Prämolaren 10-15° von kaudal Caninus 20-25° von kaudal Inzisivi 10-20° von kaudal Auch unter Beachtung dieser Regeln ergeben sich jedoch projektionstechnische Problemstellungen. Bei Anwendung der Halbwinkeltechnik kann es aufgrund der in einem spitzeren Winkel auftreffenden Strahlung zur Überlagerung durch benachbarte knöcherne Strukturen kommen. So kann sich zum Beispiel im Bereich der Oberkiefermolaren der Jochbeinschatten über die Wurzeln projizieren. Die 14 Literaturübersicht Anwendung der Rechtwinkeltechnik ist jedoch aufgrund fehlender Gaumenhöhe nicht möglich – zumindest nicht, wenn der Film dem Zahn anliegen soll. Mit der Aufnahmetechnik nach LeMaster kann dieses Problem umgangen werden. Durch Befestigung einer Watterolle am koronalen Teil des dentalen Films wird die Distanz zum Objekt zwar erhöht, durch das höhere Gaumendach nahe der Medianen kann jedoch der Zentralstrahl flacher eingestellt werden, welches den Jochbogen aus dem Nutzstrahlenfeld bewegt. Eine Vergrösserung der abgebildeten Zähne muss aufgrund des grösseren Film-Objekt-Abstandes toleriert werden. Aufbissaufnahmen von Oberkiefer- und Unterkieferfront dienen der Feststellung von Zahnverlagerungen oder dem Vorhandensein von Speichelsteinen oder Zysten. Eine isometrische Darstellung der Zähne ist bei dieser Form der Aufnahme in der Humanmedizin daher nicht das primäre Ziel, auf eine zahnbezogene Projektionsgeometrie wird hierbei verzichtet. Die Anwendung der Parallaxe ermöglicht die Zuordnung von Objekten in der Tiefe des Strahlengangs. Durch gegenseitige Verschiebung von Objekten innerhalb der Bildebene durch Änderung der Projektionsrichtung in der Horizontalen kann darauf zurückgeschlossen werden, ob sich Objekte fokusnah oder fokusfern befinden. Aus der unterschiedlichen Grösse der darzustellenden Strukturen ergibt sich zwangsläufig eine Grössenpalette dentaler Filme. Grösse 0 mit 22 mm x 35 mm dient zur Darstellung von Zähnen bei Kindern sowie Unterkieferfrontzähnen, Grösse 2 mit 31 mm x 41 mm ist das Standardformat dentaler Aufnahmen. Grösse 3 mit 27 mm x 54 mm weist eine zusätzliche Lasche auf, die zwischen den Zahnreihen fixiert werden kann und der Darstellung der koronalen Anteile der Seitenzähne dient. Man bezeichnet diese Form der Aufnahme als Bissflügeltechnik. Grösse 4 mit 57 mm x 76 mm dient der Erstellung von Aufbissaufnahmen. Im Sinne der Erzielung einer Dosisreduzierung werden fast ausschliesslich Röntgenfilme der derzeit höchsten Empfindlichkeitsklasse E verwendet. Verstärkerfolien finden aufgrund der Herabsetzung der Detailgenauigkeit keine Anwendung. Die erforderliche Dosis wird 15 Literaturübersicht anhand der Statur des Patienten und des darzustellenden Kieferabschnittes gewählt. Die prä- und postexpositionelle Zuordnung der Filme zum abzubildenden Zahn ist über eine Eckenprägung der Filme verwechslungsfrei möglich (Abb. 1). Quadrant II OK links Quadrant I OK rechts Quadrant III UK links Quadrant IV UK rechts Abb. 1: Dentalfilmprägung: Eine Eckenprägung ermöglicht das verwechslungsfreie Zuordnen der Röntgenaufnahmen zum jeweiligen Kieferabschnitt Nach Akquisition der Aufnahme wird der Film dem Entwicklungsprozess zugeführt. Die Filmentwicklung geht in der Reihenfolge Entwicklerbad, Fixiererbad, Wasserbad und Lufttrocknung vonstatten, unabhängig davon, ob die Entwicklung manuell über das Eintauchen in verschiedene Tauchbäder oder maschinell über Röntgenfilmentwicklungsmaschinen erfolgt. Die fertiggestellten Filme können in entsprechenden Kartierungssystemen aufbewahrt werden, eine Kennzeichnung am Bild erfolgt entweder vor der Entwicklung mittels Bleistift oder nachträglich mittels Röntgenstift. Einer Verwechslung vorbeugende Informationen wie Patientenname und Datum der Aufnahme sind obligat, weitere Daten müssen den Röntgenbildern zugeordnet vermerkt werden können (RÖNTGENVERORDNUNG 1987) 16 Literaturübersicht 2.1.2 Konventionelles dentales Röntgen in der Veterinärmedizin Die Anwendung der intraoralen dentalen Radiographie hat durch die rasante Weiterentwicklung der Tierzahnheilkunde enorme Verbreitung gefunden und stellt ein unabdingbares Diagnostikum dar (SAGER u. BIENIEK 1988; BELLOWS 1993). Die inadaequate Diagnosestellung bei alleiniger Möglichkeit zu extraoralen Aufnahmen bereitete den Weg hin zu einer Tierzahnmedizin, die die Erstellung eines kompletten Zahnstatus bei Hund und Katze aufgrund der Fülle der akzidentiellen pathologischen Befunde als „state of the art“ ansieht (VERSTRAETE et al. 1998a, b). Die Erstellung eines vollständigen Zahnstatus bei Hund und Katze wird durch folgende Statistik untermauert: Tab. 2: Bedeutung der Erstellung eines vollständigen Zahnstatus (SAGER u. BIENIEK 1988; BELLOWS 1993; VERSTRAETE et al. 1998a, b): Röntgenaufnahmen von Zähnen mit klinischen Befunden beim Hund Bestätigung 24,30% zusätzliche Befunde 50,00% zusätzliche wichtige Befunde 22,60% ohne klinischen Wert 3,10% Röntgenaufnahmen von Zähnen ohne klinische Befunde beim Hund wichtige Befunde 27,80% nebensächliche Befunde 41,70% ohne klinischen Wert 30,50% 17 Literaturübersicht Röntgenaufnahmen von Zähnen mit klinischen Befunden bei der Katze Bestätigung 13,90% zusätzliche Befunde 53,90% zusätzliche wichtige Befunde 32,20% Röntgenaufnahmen von Zähnen ohne klinische Befunde bei der Katze wichtige Befunde 41,70% nebensächliche Befunde 4,80% ohne klinischen Wert 53,50% Die Vorteile dentalen Röntgens liegen, wie in der Humanmedizin auch, vor allem im Vermeiden der Superposition darzustellender anatomischer Strukturen sowie in der Detailgenauigkeit dentaler Filme, welche sich durch den Verzicht auf Verstärkerfolien erklärt. Die dentale Röntgeneinrichtung der Tiermedizin unterscheidet sich nicht von seinem humanmedizinischen Pendant. Auch die dentalen Filme finden ohne Modifikation Verwendung. Hinsichtlich der Projektionsprinzipien sind jedoch speziesspezifische Unterschiede vorhanden. unterschiedlichsten Aufgrund Kopfformen der sowie Mannigfaltigkeit sehr weit an gefächertem Rassen mit Statur- und Gewichtsspektrum, ist die Angabe von standardisierten Projektionsregeln nur bedingt möglich. Der bei Hund und Katze sehr flache Gaumen verhindert die Annäherung an die Rechtwinkeltechnik, auch mit der Technik nach LeMaster ist dieses Problem nicht lösbar. Bei der Katze kommt es zu einer solch drastischen Überlagerung des Processus zygomaticus der Maxilla über die Prämolaren/Molaren Region, dass u. U. bessere Ergebnisse erzielt werden, wenn der dentale Film extraoral plaziert wird. Vordere Prämolaren sowie Oberkiefercanini und Oberkieferfrontzähne lassen sich mithilfe der Halbwinkeltechnik adaequat darstellen. 18 Literaturübersicht Eine gute Darstellung der Unterkieferfront inklusive der Canini lässt sich durch eine Aufbissaufnahme unter Beachtung der Halbwinkeltechnik erreichen. Der Seitenzahnbereich des Unterkiefers ist via Rechtwinkeltechnik diagnostizierbar. Projektionsregeln sind bei standardisierter Lagerung auch in der Veterinärmedizin soweit entwickelt worden, dass Gradeinstellungen vorgegeben werden können (SHIPP u. FAHRENKRUG 1992; BIENIEK u. BIENIEK 1993; HARVEY u. EMILY 1993; WIGGS u. LOBPRISE 1997; MULLIGAN et al. 1998; VERSTRAETE et al. 1998a, b; DEFORGE u. COLMERY 2000). Da sich die in der Humanmedizin üblichen Hilfsebenen auf Hund und Katze nur schlecht übertragen lassen, müssen andere Referenzen gefunden werden. Als horizontale Hilfsebene dient bei Aufnahmen des Oberkiefers die Lage des Gaumendaches bzw. der Verlauf der Höckerspitzen der Seitenzähne. Werden diese Hilfspunkte in der Horizontalen oder Vertikalen ausgerichtet, können folgende Gradeinstellungen als Projektionsrichtlinien angesehen werden: Tab. 3: Einstellwinkel des Zentralstrahls zur Horizontalen und Medianen beim Hund (MULLIGAN et al. 1998; DEFORGE u. COLMERY 2000). UKSchneidezähne können in gleichbleibender Projektion zusammen mit dem UK-Eckzahn abgebildet werden. (OK = Oberkiefer, UK = Unterkiefer) Region Lagerung Projektion zur Projektion zur Horizontalen Medianen OK-Molaren Brustlage 45° von dorsal 90° OK-Prämolaren Brustlage 45° von dorsal 90° Caninus Brustlage 45-60° von dorsal 80° von rostral Inzisivi Brustlage 50-60° von dorsal 0° UK-Molaren Seitenlage 60° von dorsal 90° UK-Prämolaren Seitenlage 60° von dorsal 90° Caninus Rückenlage 45-60° von dorsal 90° Inzisivi Rückenlage 60° von dorsal 0° 19 Literaturübersicht Tab. 4: Einstellwinkel des Zentralstrahls zur Horizontalen und Medianen bei der Katze (MULLIGAN et al. 1998; DEFORGE u. COLMERY 2000). UKSchneidezähne können in gleichbleibender Projektion zusammen mit dem UK-Eckzahn abgebildet werden. (OK = Oberkiefer, UK = Unterkiefer) Region Lagerung Projektion zur Projektion zur Horizontalen Medianen Brustlage 35° von dorsal 90° Caninus Brustlage 45-60° von dorsal 80° von rostral Inzisivi Brustlage 60° von dorsal 0° UK-Molaren Seitenlage 60° von dorsal 90° Caninus Rückenlage 45-60° von dorsal 90° Inzisivi Rückenlage 60° von dorsal 0° OK-Molaren und Prämolaren und Prämolaren Die benötigte Expositionsdosis richtet sich aufgrund der anatomischen Mannigfaltigkeit der Schädelformen nach dem Gewicht des Tieres, entsprechende Belichtungstabellen sind daher die Basis der korrekten Einstellung der Belichtungszeit (NEUMANN 1988). Intraorale Einzelzahnaufnahmen an Kaninchen und Meerschweinchen sind in einer aktuellen Studie zum erstenmal beschrieben (BÖHMER 2001). Im Regelfall werden bei Heimtieren dentale Filme extraoral genutzt. Vor allem die Filmgrösse 4 mit 57 mm x 76 mm kommt hierbei zum Einsatz. Der Strahlengang ist laterolateral und dorsoventral, in Ausnahmefällen auch rostrokaudal. (WIGGS u. LOBPRISE 1995; WIGGS u. LOBPRISE 1997). Eine eindeutige Zuordnung pathologischer Veränderungen ist bei extraoraler Aufnahmetechnik nur unter Schwierigkeiten möglich. 20 Literaturübersicht Da die radiologische Untersuchung am Kleintier vollständig unter Anästhesie erfolgt, ist die Fixation des Films – anders als in der Humanmedizin – nur passiv möglich. Die Verwendung der Fixations- und Projektionshilfen der Humanmedizin ist nur bedingt möglich, da das sekodonte Gebiss von Hund und Katze eine sichere Fixierung des entsprechenden Kunststoffaufbisses zwischen den Zahnreihen nicht gewährleistet. Einfache Hilfsmittel wie Papiertücher oder Tupfer erfüllen durchaus denselben Zweck, es besteht aber auch die Möglichkeit spezielle Fixationshilfen käuflich zu erwerben (Flexi-Film Holders, Dr. Shipp´s Laboratories, Beverly Hills, USA) (MULLIGAN et al. 1998) . In der Veterinärmedizin haben sich insbesondere halbautomatische Röntgenfilmentwicklungsmaschinen (chair side developer) durchgesetzt. Sie können im Behandlungsraum betrieben werden, benötigen keine Dunkelkammer und gewährleisten die ständige Anwesenheit des behandelnden Arztes am narkotisierten Tier. Im Vergleich mit vollautomatischen Entwicklungsgeräten stellen sie ausserdem eine kostengünstige Variante dar (SAGER u. BIENIEK 1988; BIENIEK u. BIENIEK 1993; WIGGS u. LOBPRISE 1997; MULLIGAN et al. 1998; DEFORGE u. COLMERY 2000). 2.1.3 Digitales dentales Röntgen in der Humanmedizin Im Jahre 1987 wurde das erste filmlose intraorale Röntgensystem von F. Mouyen entwickelt und von der Firma Trophy auf den Markt gebracht (MOUYEN et al. 1989; BENZ et al. 1990; BENZ u. MOUYEN 1991; BLENDL et al. 2000; SANDERINK u. MILES 2000). Die Entwicklung digitaler Systeme erhielt insbesondere durch die Einführung der Computertomographie durch G. N. Hounsfield im Jahre 1973 einen enormen Schub, da diese deutlich die Vorteile digitaler radiologischer Bilder zeigte (YAFFE u. ROWLANDS 1997). Dem breiten Einsatz digitaler Systeme ging allerdings eine Verbesserung der Detektortechnologie, Computertechnologie und Displayauflösung voran (YAFFE u. ROWLANDS 1997). Die Weiterentwicklung der digitalen Röntgentechnik in der Zahnmedizin liegt unter anderem darin begründet, dass die Reduktion der Dosis einen elementaren 21 Literaturübersicht Gesichtspunkt darstellt. Eine Einzelzahnaufnahme konventioneller Technik hat eine recht hohe Hautoberflächendosis zur Folge, die bei circa 10 mSv – 15 mSv liegt. Ursache der hohen Hautoberflächendosis ist der geringe Film-Fokus-Abstand in der dentalen Radiographie (YOUSSEFZADEH et al. 1999). Mit somatischen Schäden muss schon ab einem Wert von 0,5 Sv gerechnet werden (YOUSSEFZADEH et al. 1999). In diesem Zusammenhang ist von Interesse, dass dentale Aufnahmen ca. 25% aller medizinischen Röntgenaufnahmen ausmachen (BROWN 2001). Durch die Anwendung digitaler Aufnahmeverfahren konnte die benötigte Dosis im Vergleich mit einem Röntgenfilm der Empfindlichkeitsklasse E um 50 % – 90 % gesenkt werden (ROHLIN u. WHITE 1992; VAN DER STELT 1992; WENZEL u. GRONDAHL 1995; TYNDALL et al. 1998; PFEIFFER et al. 2000; SANDERINK u. MILES 2000). In der derzeit noch gültigen Röntgenverordnung vom 08.01.1987 sowie in der Strahlenschutzverordnung vom 20.07.2001 wird explizit die Vermeidung einer unnötigen Strahlenexposition des Menschen gefordert, die erforderliche Bildqualität muss allerdings gewährleistet sein (RÖNTGENVERORDNUNG 1987; STRAHLENSCHUTZVERORDNUNG 2001). Im Entwurf einer Verordnung zur Änderung der Röntgenverordnung und im zugehörigen Hintergrundpapier ist die Umsetzung der europäischen Richtlinien 96/29/Euratom vom 29.06.1996 (Grundnormen) und 97/43/Euratom vom 09.07.1997 (Patientenschutz) beschrieben. Primäres Ziel ist die Strahlenreduzierung durch eine verbesserte Qualitätssicherung. Der Dosisgrenzwert für die Bevölkerung soll von 1,5 mSv auf 1 mSv pro Kalenderjahr gesenkt werden, der Dosisgrenzwert für strahlenexponierte Personen von 50 mSv auf 20 mSv pro Kalenderjahr. Dennoch wird es in der medizinischen Diagnostik nicht zur Festlegung von Grenzwerten kommen. Die erforderliche Bildqualität soll jedoch mit einer möglichst geringen Strahlenexposition erreicht werden. An die Umsetzung von Referenzwerten auf europäischer Basis als Richtwerte im Sinne einer Qualitätssicherung wird gedacht (ENTWURF EINER VERORDNUNG ZUR ÄNDERUNG DER RÖNTGEN- VERORDNUNG 2001). Aus dem Blickwinkel der Dosisreduzierung liegt der Vorteil digitaler Verfahren in der geringeren benötigten Strahlendosis, in der Vermeidung unnötiger Doppelaufnahmen, da Belichtungsfehler minimiert werden können, und in 22 Literaturübersicht der Teleradiologie, welche eine einfache Methode der Befundübermittlung darstellt und damit Zweitaufnahmen unnötig macht (WENZEL 2000). Seit Einführung der digitalen Radiographie wurden deren zugrundeliegende Systeme auf unterschiedlichen Wegen weiterentwickelt, wobei die genutzten Technologien massgeblich das Aussehen und die Masse der lichtsensitiven Sensoren bestimmten. Heute gebräuchliche Detektoren, die die Basiselemente digitaler Radiographie darstellen, sind schon in früheren Jahren entwickelt worden. W.S. Boyle und G.E. Smith entwickelten in den Bell Laboratorien seit dem Jahre 1966 Charge Coupled Device (CCD) Sensoren als Speicherchips für die Computerindustrie (YAFFE u. ROWLANDS 1997; EXTREMTECH 2001). Nachdem die als primäres Ziel angestrebten Speichermöglichkeiten dieser Chips durch andere technische Entwicklungen schnell überholt wurden, versuchte man die Vorteile der CCDSensoren im Rahmen bildgebender Systeme zu nutzen. Der erste kommerzielle CCD-Sensor wurde im Jahre 1973 produziert. Bis zum Einsatz in der intraoralen Radiographie vergingen jedoch weitere 14 Jahre. Da die konventionelle Radiographie bis zu diesem Zeitpunkt als „Goldstandard“ galt, mussten sich die Ergebnisse digitalen Röntgens hieran messen lassen. Die anfänglich noch nicht zufriedenstellende Auflösung digitaler Systeme führte im Nachfolgenden zu einer immer stärkeren Verkleinerung der lichtsensitiven Einzelelemente, der sogenannten Pixel (Akronym für picture element). Für den Einsatz in der Radiographie sind bis dato Pixelgrössen von bis zu 19,5 µm erzielt worden (YAFFE u. ROWLANDS 1997; SANDERINK u. MILES 2000). Als Konsequenz dieser stringenten Entwicklung werden digitale Aufnahmen in vielen aktuellen Studien hinsichtlich ihrer Ortsauflösung als gleichwertig angesehen (VERSTEEG et al. 1997a; YAFFE u. ROWLANDS 1997; TYNDALL et al. 1998; LOMOSCHITZ et al. 1999; SANDERINK u. MILES 2000). 23 Literaturübersicht Ein CCD-Sensor stellt eine sehr spezielle Formen eines Computerchips dar, die nur von wenigen Firmen hergestellt werden wie Sony, Philips, Kodak, Fuji oder Sharp (ROPERSCIENTIFIC 2000). Sie sind daher in der Produktion wesentlich kostenintensiver als Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS) Sensoren, eignen sich jedoch aufgrund einer hohen Auflösung, eines weiten dynamischen Spektrums, hoher Lichtsensitivität, geringen Rauschfaktors sowie einem hohen Mass an Linearität hinsichtlich des eintreffenden Signals hervorragend für den Einsatz in der digitalen Radiographie (YAFFE u. ROWLANDS 1997; EXTREMTECH 2001; GREEN 2001; WILLIAMS 2001). Die CMOS-Technologie wurde in den späten 60er Jahren entwickelt, ihr Anwendungsspektrum ist im Gegensatz zu CCD-Sensoren wesentlich weiter gefasst. CMOS Sensoren sind aufgrund ihres weitverbreiteten Einsatzes in der Computertechnik in der Produktion wesentlich günstiger als CCD-Sensoren. Ihr Vorteil liegt vor allem darin, dass viele verschiedene Funktionen auf einem Chip vereint werden können, so kann z. B. auch die Konversion von analog zu digital via Analog-Digital-Wandler (Analog to Digital Converter, ADC) „on chip“ erfolgen, weiterhin sind Bildbearbeitungsfunktionen auf dem Chip integrierbar. Daraus folgt ein geringerer Platzbedarf in elektronischen Geräten. Hinzu kommt, dass CMOSSensoren weniger Energie benötigen als CCD-Sensoren. Nicht nur die Produktionsaufwendungen, sondern auch laufende Kosten lassen sich somit reduzieren (WILLIAMS 2001). Hersteller bildgebender Systeme mit Priorität in der Bildqualität favorisieren die CCDTechnologie. Die Weiterentwicklung der CMOS Sensoren in den 90er Jahren hat den technischen Vorsprung der CCD-Sensoren jedoch kleiner werden lassen, so dass zukünftig unter dem Aspekt der Ökonomie mit dem verstärkten Einsatz von CMOS Sensoren in der medizinischen Diagnostik (ROPERSCIENTIFIC 2000). 24 gerechnet werden muss Literaturübersicht Die intraorale Positionierung der Sensoren folgt den Prinzipien des konventionellen Röntgens. Die Steifheit und Dicke der Sensoren sowie das zur Verbindung von Sensor und Röntgenbox notwendige Kabel machen allerdings eine Eingewöhnungsphase notwendig. Der Zeitaufwand für die Positionierung von Film oder Sensor unterscheidet sich jedoch nach Erlernen des Handlings nicht mehr vom Platzieren dentaler Filme (SANDERINK u. MILES 2000). 2.1.4 Digitales dentales Röntgen in der Veterinärmedizin In der veterinärmedizinischen Zahnmedizin hat die Adaptation der digitalen Radiographie bisher auf Versuchsebene begonnen, wobei sich der Einsatz auf Hund und Katze beschränkt. Die nicht auf veterinärmedizinische Belange ausgelegten Sensorgrössen, im Besonderen das Fehlen einer Sensorgrösse entsprechend der dentalen Filmgrösse 4, sowie die Qualität digitaler Aufnahmen werden im aktuellen Schrifttum diskutiert (DUPONT 1997; GRACIS 2001). 25 Literaturübersicht 2.2 Prinzip der Bildgewinnung in der dentalen Radiographie 2.2.1 Prinzip konventionellen dentalen Röntgens In der konventionellen dentalen Radiographie erfolgt die Röntgenbildgewinnung nach folgendem Prinzip (RAHN 1989): Über einen Heizstrom (6-12 V, 7-15 mA) wird die Kathode im hochevakuierten Glaszylinder der Röntgenröhre auf über 2000° Celsius erhitzt. Nachfolgend kommt es zum Austritt von Elektronen aus der Kathode, welche über die angelegte Röhrenspannung (50 – 90 kV) zur Anode hin beschleunigt werden. Das Abbremsen dieser korpuskulären Strahlung im Bereich der Anode führt zur Entstehung von elektromagnetischen Röntgenstrahlen. Deren Härte ist von der angelegten Röhrenspannung abhängig und entspricht der Strahlenqualität. Die Strahlenquantität ist proportional der Zahl der auftreffenden Elektronen auf der Anode und somit auch proportional der Röhrenstromstärke und der Zeit und damit dem mAs-Produkt. Die Röntgenstrahlung wird durch Filter in ihrer Intensität gemindert, gleichzeitig jedoch aufgehärtet und homogenisiert. Durch das kreisförmige Strahlenaustrittfenster mit integrierten Bleilochblenden tritt ein Nutzstrahlenbündel aus, welches auf der Haut maximal einen Durchmesser von 6 cm besitzt. Zahnfilme sind aufgebaut aus einer Trägerschicht aus Acteylzellulose sowie beidseitig einer Haft- und Schutzschicht für die lichtempfindliche Emulsionsschicht. In dieser Emulsionsschicht befinden sich Silberbromidkristalle in einer Grösse von 0,3 µm bis 6,4 µm, die als lichtsensitive Einzelelemente fungieren (LAVELLE 1999; LUDLOW u. MOL 2001; RAHN 1989). Dentalfilme sind in einer Kunststoffhülle lichtund flüssigkeitsgeschützt eingeschweisst. In der Kunststoffverpackung befindet sich weiterhin schwarze Pappe sowie rückseitig Bleifolie. Zur Orientierung der Filme findet sich ein Markierungspunkt, der bei Platzierung im Mund jeweils nach mesial ausgerichtet werden muss (Abb. 1). Bei dentalen Filmen handelt es sich sich durchweg um folienlose Filme, da durch die Verwendung von Verstärkerfolien die erforderliche Feinzeichnung von kleinen Objekten nicht gegeben ist. 26 Literaturübersicht Hat die Strahlung das darzustellende Objekt durchdrungen, führt das Strahlenrelief hinter dem Objekt zur Belichtung des Films. Das zugrundeliegende Prinzip ist die Transmission von Röntgenquanten durch die darzustellende Körperregion, bei der sich Kontraste durch die Variation der Dicke und der Zusammensetzung der Gewebe ergeben (YAFFE u. ROWLANDS 1997). Die Röntgenstrahlen lockern die Bindung des Silbers an das Brom. Die Entwicklerflüssigkeit führt den durch die Belichtung begonnenen Reduktionsprozess fort, das Brom des belichteten Silberbromids wird abgespalten. Das nicht reduzierte Silberbromid diffundiert beim Fixiervorgang aus der Emulsionschicht heraus. Nach Wässerung und Trocknung liegt das fertige Endprodukt, der unveränderliche, entwickelte Röntgenfilm vor. An den Stellen, an denen es durch die Röntgenstrahlendurchlässigkeit des Objektes zu einer Belichtung des Filmes gekommen ist, führt das vom Brom befreite elementare Silber zur Entstehung eines schwarzen Niederschlages. Stellen, die nicht belichtet wurden, sind nach Herauswaschen des unbelichteten Silberbromides hell. Stellen starker Schwärzung bezeichnet man als Transluzenz, Stellen geringer oder fehlender Schwärzung als Opazität. 2.2.2 Prinzip digitalen dentalen Röntgens Die Erzeugung von Röntgenstrahlen erfolgt auch beim digitalen Röntgen mittels eines konventionellen Röntgenstrahlers. Aufgrund der geringeren benötigten Dosis muss der Zeitschalter, über welchen die Dosismenge bestimmt wird, auch minimale Expositionszeiten von 0,05 bis 0,01 Sekunden zulassen. Bei einzelnen älteren Fabrikaten ist dieses nicht möglich. Bei einer zu erwartenden Verbesserung digitaler Systeme muss von noch niedrigeren erforderlichen Strahlendosen ausgegangen werden (HAYAKAWA et al. 1999). Das austretende Nutzstrahlenbündel trifft nach Durchtritt durch das darzustellende Objekt nicht auf zufällig verteilte Silberbromidkristalle unterschiedlicher Grösse, sondern auf lichtsensitive Elemente mit defininierten Abmessungen in einem regelmässigen Gitter aus Reihen und Spalten (VAN DER STELT 2000). Die einzelnen Lichtdetektoren des Röntgensensors werden Pixel genannt. Der Begriff ist eine Abkürzung des aus dem 27 Literaturübersicht englischen Sprachgebrauch stammenden „Picture Element“. Jedem Pixel wird entsprechend der auftreffenden Strahlung ein Wert zugeordnet, korrespondierend einer Graustufe. Vollständig weiss entspricht der Zahl 255, vollständig schwarz der Zahl 0. Die Zusammenstellung der einzelnen Pixelwerte in der Monitordarstellung führt zur Entstehung des digitalen Gesamtbildes (VAN DER STELT 2000). Im Laufe der Entwicklung digitaler Radiographie haben sich insbesondere zwei Verfahren durchgesetzt, so dass sich die ausführliche Besprechung digitaler Verfahren im Folgenden auf diese beiden beschränken soll (VANDRE u. WEBBER 1995). Photostimulierbare Phosphorplatten respektive Lumineszenzspeicherfolien stellen ein semi-direktes digitales System dar. Bei diesem Verfahren wird das auf die PSP auftreffende Strahlenrelief nicht direkt ausgewertet, sondern zuerst mittels Phosphorkristallen als latentes Bild gespeichert (VANDRE u. WEBBER 1995; VERSTEEG et al. 1997a; VAN DER STELT 2000). Die Energieniveaus der in den Phosphorkristallen nach Exposition vorhandenen angeregten Elektronen werden in einem Nachverarbeitungsvorgang via eines Auslesegerätes, meist ein Helium-NeonLaser, ausgewertet (WENZEL u. GRONDAHL 1995; VAN DER STELT 2000). Dieser Scan-Prozess dauert von ca. 30 Sekunden bis zu mehreren Minuten (WENZEL u. GRONDAHL 1995; VERSTEEG et al. 1997a; MILES et al. 1999). Die gespeicherte Elektronenenergie wird durch das Zurückfallen der Elektronen auf ihr Ausgangsniveau in sichtbares Licht umgewandelt und über einen Photomultiplier verstärkt (SANDERINK u. MILES 2000). Der Output des Photomultipliers wird nachfolgend in Form elektrischer Signale weitergeleitet und im Analog-DigitalWandler (Analog-to-Digital-Converter, ADC) in diskrete Pixelwerte umgewandelt (VAN DER STELT 2000). Photostimulierbare Phosphorplatten sind in den handelsüblichen Dentalfilmgrössen erhältlich (VANDRE u. WEBBER 1995; VAN DER STELT 2000). Die Daten der Aufnahme werden an einen Personal Computer (PC) mit entsprechender Software weitergeleitet, die Darstellung des Bildes erfolgt am 28 Literaturübersicht Bildschirm. Die in der Regel anfänglich vorhandenen 4096 Graustufen werden für die Darstellung am Monitor auf 256 Graustufen reduziert. Durch das weite dynamische Spektrum der Lumineszenzspeicherfolien können auch unter- oder überbelichtete Aufnahmen in einen für das menschliche Auge differenzierbaren Bereich transferiert werden. Die Pixelgrösse von PSP liegt bei circa 60 µm bis 70 µm, ist somit in der Auflösung mitterweile weit von der Qualität von Röntgenbildern des nachfolgend beschriebenen Systems entfernt (VAN DER STELT 2000). Die zweite Form digitaler Bildgewinnung, die sich in der medizinischen Diagnostik durchgesetzt hat und in grossem Masse Anwendung findet, arbeitet mit einem Charged coupled device (CCD) Sensor. In die deutsche Sprache übersetzt bedeutet dieses soviel wie „ladungsgekoppeltes Bauelement“. Ein CCD-Sensor ist vereinfacht gesehen ein Siliziumchip (KOSONOCKY u. SAUER 1975; MILES et al. 1999; WILLIAMS 2001). Silizium stellt auch die stoffliche Grundlage der lichtsensitiven photoelektrischen Zellen dar (WENZEL 2000). Diese lichtsensitiven Elemente (Pixel) sind in einem regelmässigen Gitter in Reihen und Spalten angeordnet und besitzen eine definierte geometrische Struktur, sind daher alle von einheitlicher Grösse. Eine absolute Konformität ist aufgrund des natürlichen Wachstums der Siliziumkristalle bisher nicht erreicht worden. Das auftreffende Röntgenlicht wird via der sensitiven Elemente des CCD-Sensors entweder direkt aufgenommen, oder aber ein vorgeschalteter Szintillator wandelt das Röntgenlicht in sichtbares Licht um, welches dem CCD-Sensor in der Regel über optische Fasern zugeleitet wird. Ohne Szintillator arbeiten die Systeme Sens A Ray (Regam, Schweden), Visualix (Gendex, Italien) und CDR (Schick Technologies, USA); sie können aufgrund des Verzichts auf die Szintillationschicht dünner gestaltet werden (VERSTEEG et al. 1997a). Mit Szintillator arbeiten die Systeme Sidexis (Sirona, Deutschland), Radio Visio Graphy (Trophy, Frankreich) und Flash Dent (Villa, Italien) (WENZEL u. GRONDAHL 1995; VERSTEEG et al. 1997a). Die Umwandlung von Röntgenphotonen in Photonen des sichtbaren Spektrums wird hinsichlich der Detektoreffizienz von bestimmten Autoren als Vorteil verstanden (VAN DER STELT 2000). 29 Literaturübersicht Grundsätzlich hat ein CCD-Sensor fünf Aufgaben zu bewältigen, die Photonenabsorption, die Ladungsgenerierung, das Speichern der Ladung, den Ladungstransfer sowie die Umwandlung der Ladung in entsprechende Spannungsqualität. Lichtphotonen, die das darzustellende Objekt durchdrungen haben und auf den Sensor auftreffen, werden durch Pixel aufgefangen. Direkt proportional der Menge der auftreffenden Photonen kommt es zur Anregung von Elektronen des Siliziums. Die pro Photon erzielte Ladungsentstehung bezeichnet man als „System Gain“ (APOGEE 2001b). Die Speicherung der Elektronen und der Fluss der Information wird über Elektroden gesteuert, die aufgrund ihrer regulativen Tätigkeit auch als „Torwächter“ bezeichnet werden. Die Elektroden stellen einen Teil der MOS (Metal Oxide Semiconductor)-Kondensatoren dar, welche die Grundlage eines jeden CCD-Sensors darstellen. MOS-Kondensatoren bestehen aus einem Halbleiter, in der Regel Silizium, einem Dielektrikum als Nichtleiter, in der Regel Siliziumdioxid und einer Metallelektrode, in der Regel Polysilizium. Durch Anlegen einer Spannung kommt es zur Ausbildung von Senken respektive Wells in der Siliziumschicht, die der Ladungsspeicherung dienen (KOSONOCKY u. SAUER 1975; YAFFE u. ROWLANDS 1997; MILES et al. 1999). Die durch Photonen generierten Elektronen werden in die Wells gezogen, in welchen sie für die Weitergabe vorerst gespeichert werden (MILES 1999). Ein MOS-Kondensator dient vereinfacht also als Vorratsbehälter für durch Photonen erzeugte Ladungen. Durch abgestimmte Spannungsänderungen regulieren die Elektroden die räumliche Verschiebung der durch die auftreffenden Photonen generierten Ladungspakete. Wie schon dargestellt, verwenden CCD-Sensoren zur Speicherung und Weiterleitung MOS-Kondensatoren. Ein grundlegender baulicher Unterschied zu CMOS Sensoren besteht daher nicht (KOSONOCKY u. SAUER 1975; MILES et al. 1999). Der Ladungstransfer läuft immer in einer unveränderlichen Abfolge ab. Die Ladungen des Gitters werden in vertikaler Richtung von einer horizontalen Pixelreihe zur nächsten transportiert. Die letzte horizontale Reihe dient als horizontales Wechselregister, aus welchem die Ladungen in regelmässiger Folge aus dem Sensor herausbefördert werden. 30 Literaturübersicht Abb. 2: Funktionsprinzip CCD-Sensor: Auslesen der Pixelzeilen in vertikaler Richtung. Aus der letzten horizontalen Reihe (horizontales Wechselregister) werden die Signale zum Analog-Digital-Wandler transportiert. Nach Digitalisierung der Werte kann das Röntgenbild am Monitor dargestellt werden. Hierbei ist eine Uniformität hinsichtlich des Ansprechens des Sensors gefordert, damit die Sensitivität, also die Ladungsgenerierung pro eintreffender Photonen, nicht von Messung zu Messung variiert (YAFFE u. ROWLANDS 1997). Durch die „Infektion“ benachbarter Pixel mit überschüssigen Elektronen kann es zur Entstehung von Bildartefakten kommen, die sich als schwarze, unregelmässige Flächen darstellen, dem sogenannten „Blooming“ (SANDERINK u. MILES 2000). Durch Anti-Blooming Massnahmen wie „Overflow Wells“ oder „Anti-Blooming-Gates“ wird die ungewollte Elektronenabgabe an benachbarte Pixel vermieden, indem eine räumliche Distanz zwischen die einzelnen Pixel gebracht wird. Zwangsläufig geht durch diese Anti-Blooming-Maßnahmen sensitive Fläche des Sensors verloren. Bevor die Ladungen den Sensor endgültig verlassen, werden sie zu einem analogen 31 Literaturübersicht Signal entsprechender Spannung verstärkt. Das Prinzip der Signalweitergabe wird häufig mit dem einer Eimerkette (bucket brigade) verglichen (YAFFE u. ROWLANDS 1997; VAN DER STELT 2000). Das aus dem Sensor gelangende Signal wird zu einem ADC geschickt, der sich im Falle der CCD-Technik nicht auf dem Chip befindet (im Gegensatz zur CMOS-Technologie). Die Spannung wird entsprechend dem zur Verfügung stehenden Wertespielraum, dem dynamischen Spektrum, in eine bestimmte Anzahl von Graustufen konvertiert. Heutige Systeme stellen in der Regel 4096 Grauschattierungen zur Verfügung, entsprechend 12 bit (VAN DER STELT 2000). Erst der ADC konvertiert die analogen Signale in digitale Bytes, d. h., die im CCD-Sensor generierten Ladungen bleiben bis zur Konvertierung im ADC analog. Dies stellt einen Vorteil im Vergleich mit CMOS Sensoren dar, da der Transfer der elektrischen Ladung ohne Interferenz mit anderen elektrischen Komponenten abläuft und damit von höherer Reinheit ist. Sind die Ladungen der einzelnen Pixel ausgelesen, werden sie automatisch zerstört, der Sensor steht für weitere Aufnahmen zur Verfügung (SANDERINK u. MILES 2000). Im Gegensatz zu konventionellen Aufnahmen, bei welchen ein Silberbromidkristall im Grad der Schwärzung jeden erdenklichen Wert annehmen kann, ist das einzelne Pixel an einen bestimmten diskreten Wert gebunden. Für die Darstellung des Röntgenbildes am Monitordisplay muss ein Pixel jeweils einen Wert zwischen 0 (= schwarz) und 255 ( = weiss) annehmen, da das Monitordisplay im 8 Bit Modus mit insgesamt 256 Graustufen arbeitet (VAN DER STELT 2000). Wie schon bei den PSP beschrieben, werden auch bei direkten digitalen Systemen die hohe Anzahl initialer Graustufen (z.B. 12 bit, entsprechend 4096 Grauwerten) für die Darstellung am Monitor durch einen systeminherenten Vorverarbeitungsschritt (Preprocessing Procedure) auf 256 Graustufen reduziert (MILES et al. 1999; SANDERINK u. MILES 2000). Das initial grosse dynamische Spektrum, also die Anzahl der Grauschattierungen, verhindert Über- oder Unterbelichtungen. Die integrierte Dichtekontrolle passt das Bild an die Möglichkeiten des menschlichen Auges zur Differenzierung von Graustufen an (VAN DER STELT 2000). So können auch nach konventionellen 32 Literaturübersicht Gesichtspunkten unbrauchbare Aufnahmen so modifiziert werden, dass Dichteunterschiede wieder wahrgenommen werden können. Die systemimmanente Dichtekontrolle darf nicht mit einer Expositionskontrolle verwechselt werden, der Sensor erhält immer die ihm zugedachte Dosis (SANDERINK u. MILES 2000). Da die Herstellung von CCD-Sensoren mit immer kleiner werdenden Pixeln sehr kostenintensiv ist, sind sie bisher nur in den Dentalfilm-Grössen 0 und 2 erhältlich, entsprechend 22 mm x 35 mm und 31 mm x 41 mm. Die Lebensdauer von CCDSensoren wird bei mindestens 30 000 Aufnahmen angesetzt (SANDERINK u. MILES 2000). Neben diesen beiden etablierten Systemen gibt es folgende Ansätze zur Umsetzung digitaler Prinzipien in der dentalen Radiographie. Die Verwendung von Complementary metal oxide semiconductor (CMOS) Sensoren ist eine kostengünstige Form der digitalen Bildgewinnung (MILES et al. 1999). Im Vergleich mit einem CCD-Sensor birgt dieses System allerdings Nachteile in Form erhöhten Bildrauschens sowie schlechterer Bildqualität bei lichtschwachen Bedingungen (MILES et al. 1999). Auf CMOS Sensoren werden im Rahmen ökonomischen Denkens zusätzliche Funktionen on-chip integriert. Dieses wird ermöglicht durch die Versorgungsspannung. im Gegensatz Akzessorische zu CCD-Sensoren Bauelemente erhöhen einheitliche allerdings die Störsignale und vermindern durch ihren Platzbedarf die sensitive Fläche der Pixel (FOTOLINE 1998; EXTREMTECH 2001; GREEN 2001). Die Modifizierung der Technik im Jahre 1993 hin zu einem System, welches die direkte Ladungstransformation jedes einzelnen Pixels in eine bestimmte Spannung ermöglicht, hat zu einer enormen Attraktivitätssteigerung der CMOS-Sensoren geführt. Hierdurch kann direkt auf bestimmte Bereiche oder Pixel zugegriffen werden, ohne wie im CCD-Sensor eine bestimmte Form eines Ausleserasters benutzen zu müssen. In Anlehnung an das Prinzip des Random Access Memory (RAM) eines Computers bezeichnet man den separaten Zugriff auf jedes einzelne Pixel als „Random Pixel Addressing“. Weiterhin besitzt jedes Pixel eines CMOS-Sensors seine eigene Diode, Verstärker und Analog-zu-Digital-Wandler. Die Signale eines 33 Literaturübersicht einzelnen Pixels können daher auch separat bearbeitet werden. Im Gegensatz dazu können aufgrund der Art des Signaltransfers im CCD-Sensor nur Gruppen von Pixeln modifiziert werden (MILES et al. 1999). Die sehr guten Anti-Blooming Eigenschaften der CMOS-Sensortechnik werden von MILES et al. (1999) beschrieben. Complementary Metal Oxide Semiconductor Active Pixel Sensoren (CMOS-APS) stellen eine vielversprechende Verbesserung der herkömmlichen CMOS-Sensoren dar. Hierbei handelt es sich um eine Art „sehenden Mikrochip“ mit lichtempfindlichen Transistoren, die ausschliesslich mit digitalen Signalen arbeiten. Eine Konversion von analog zu digital als zusätzlichen Zwischenschritt per Analog-zu-Digital-Wandler gibt es bei dieser Form der digitalen Bildakquisition nicht mehr, der CMOS-APS Chip liefert direkt einen digitalen Code (ZÜRICH 2001). Basierend auf dieser Technologie ist derzeit ein dentales System auf dem Markt erhältlich (Schick Technologies, USA) (MILES et al. 1999). Weniger Bedeutung konnten in der digitalen Radiographie bisher Bulk charge modulated device (BCMD) Sensoren und Thin film transistor (TFT) Sensoren erlangen. BCMD-Sensoren sind in der Produktion ähnlich günstig wie CMOSSensoren, in der Leistung CCD-Sensoren vergleichbar. Der Vorteil von TFTSensoren ist die Möglichkeit zur Herstellung sehr grosser Sensorflächen, diese Technik findet z. Zt. Verwendung in Flachbildschirmen (SANDERINK u. MILES 2000). Digitale Systeme mit CCD, CMOS, CMOS APS oder TFT arbeiten mit sogenannten Echtzeitbildern (real time images), da die Bildinformation innerhalb kürzester Zeit, zumeist im Sekundenbereich, am Monitor zur Verfügung steht (VAN DER STELT 1992; VANDRE u. WEBBER 1995; VERSTEEG et al. 1997a; ANALOUI u. STOOKEY 2000; SANDERINK u. MILES 2000; WENZEL 2000). basierende digitale Systeme dagegen werden Auf PSP aufgrund ihres Verarbeitungszwischenschrittes mit einer latenten Bildspeicherung nicht den Echtzeitsystemen zugeordnet, auch wenn die Darstellung am Monitor innerhalb einer 34 Literaturübersicht halben Minute möglich ist (MILES et al. 1999). Die Software bildgebender digitaler Verfahren bietet neben der Präsentation der reinen Bildinformation zusätzlich die Möglichkeit, Patientendaten und Befundung am Bild zu notieren (VAN DER STELT 2000). 35 Literaturübersicht 2.3 Bildarchivierung 2.3.1 Bildarchivierung in der konventionellen dentalen Radiographie Die Aufbewahrung konventioneller dentaler Röntgenaufnahmen erfolgt mithilfe von Katalogisierungssystemen, meist bestehend aus Klarsichtfolien mit Einschubfächern entsprechender Grösse. Diese können handschriftlich oder über Etiketten klassifiziert und sortiert werden. Manche Systeme bieten die Möglichkeit zur Befundung der Bilder auf der Folie, in der Regel werden die nichtbildlichen Daten jedoch gesondert aufbewahrt. Sowohl in der Human- als auch in der Veterinärmedizin stellen Karteikästen oder –schränke derzeit immer noch das Aufbewahrungsmedium der Wahl dar. Diese Aufzeichnungen und die zugehörigen Röntgenaufnahmen sind 10 Jahre lang aufzubewahren (RÖNTGENVERORDNUNG 1987). 2.3.2 Bildarchivierung in der digitalen dentalen Radiographie Im Gegensatz zur konventionellen dentalen Radiographie stellt nicht die „Hardcopy“, also ein entwickelter Röntgenfilm oder der Papierausdruck eines Röntgenbildes das Speichermedium dar, sondern die „Softcopy“. Unter Softcopy versteht man die Darstellung eines digitalen Röntgenbildes am Monitor. Die diesem Bild zugrundeliegenden Daten werden in Form eines bestimmten Dateiformates konserviert und sind jederzeit wieder abrufbar (ANALOUI u. BUCKWALTER 2000). Die Speicherung erstellter Röntgenbilder erfolgt automatisch durch die Systemsoftware, so dass Daten nicht durch fehlerhafte Bedienung verlorengehen können (VANDRE u. WEBBER 1995; LOMOSCHITZ et al. 1999; ANALOUI u. BUCKWALTER 2000; WENZEL 2000). Bei der Archivierung von digitalen Röntgenbildern unterscheidet man die reversible, verlustfreie von der mit Datenverlust einhergehenden, irreversiblen Kompression. 36 Literaturübersicht Eine reversible, verlustfreie Kompression ist bis zu einem Verhältnis von 3:1 möglich, alles darüberhinausgehende ist mit Datenverlust verbunden (BENSON 2000; JANHOM et al. 2000; MACMAHON et al. 1991). Prinzip der Datenkompression ist hierbei die Unterdrückung redundanter Information, welche keinerlei zusätzlichen diagnostischen Wert besitzt. Das Dateiformat der Wahl ist hierfür das Tagged Image File Format (TIFF). Die irreversible Kompression entfernt im Gegensatz zur reversiblen Kompression nicht nur redundante Information, sondern entscheidet je nach Kompressionsfaktor, welche Bildinformation nicht erhaltenswert erscheint. Bei bestimmten dentalen Fragestellungen konnte mit Kompressionen von 27:1 gearbeitet werden, ohne dass ein diagnostischer Nachteil entstand. Andere Fragestellungen lassen solch hohe Kompressionen dahingegen nicht zu (YOUSSEFZADEH et al. 1999). Das Dateiformat dieses Speicherverfahrens ist das Joined Photographic Experts Group (JEPG) Format. Zur Übermittlung von digitalen Röntgenbildern per e-mail ist dieses Format gut geeignet, da geringere Datenmengen schneller übermittelt werden können. Aufgrund des heutzutage sehr schnellen Datenflusses sind Übertragungen von TIFF-Dateiformaten allerdings auch problemlos möglich. Das Komprimieren von Daten ist auch gesetzlich erlaubt, solange die diagnostische Aussagekraft erhalten bleibt (ENTWURF EINER VERORDNUNG ZUR ÄNDERUNG DER RÖNTGENVERORDNUNG 2001). Die Speicherung von Röntgenbildern im JEPG Format führt jedoch immer zu veränderten Grauwerten im Bild, z. T. kann dieses Phänomen auch bei der Speicherung im TIFF Format auftreten (GURDAL et al. 2001). Aber auch bei einer vorliegenden Transformation der Bilddaten sowie dem Verlust von Bildinformation durch die JEPG-Komprimierung kann nicht generell von einem schlechteren diagnostischen Ergebnis ausgegangen werden (JANHOM et al. 2000). Nachdem die digitalen Röntgenbilder ihr Format zugewiesen bekommen haben, ist die Speicherung auf der Festplatte des jeweiligen PCs möglich. Eine digitale Einzelzahnaufnahme der Grösse 2 (31 mm x 41 mm) beansprucht als Datei circa 90 bis 400 kB (WENZEL u. GRONDAHL 1995; YOUSSEFZADEH et al. 1999; ANALOUI 37 Literaturübersicht u. BUCKWALTER 2000). Auch wenn heutzutage die Speicherkapazitäten der Computer enorm angewachsen sind und Festplatten mit mehr als 20 Gigabyte Standard darstellen, was einer Speicherkapazität von ca. 60 Millionen Einzelzahnaufnahmen entspräche, bietet sich die Auslagerung von gespeicherten Röntgenbildern an (MILES u. RAZZANO 2000). Der auf dem PC freigewordene Speicherplatz steht für neue Aufnahmen wieder zur Verfügung. Via digitaler Speichermedien wie Diskette, CD-ROM (Compact Disk-Read Only Memory), DVD (Digital Versatile Disk) oder MOD (Magneto-Optical Disk) können die Daten einfach gesichert werden. Ausgelagerte Bilder können bei Bedarf wieder eingelesen werden, die Software fragt automatisch nach der entsprechenden Diskette oder Disk. Es muss jedoch bei jeder Form der Speicherung von Röntgenbildern auf elektronischen Datenträgern sichergestellt sein, dass bildlich und inhaltlich kein Unterschied zu den Ursprungsdaten besteht (ENTWURF EINER VERORDNUNG ZUR ÄNDERUNG DER RÖNTGENVERORDNUNG 2001, HINTERGRUNDPAPIER ZUR NOVELLE DER RÖNTGENVERORDNUNG 2001). Alle Daten müssen über den vorgeschriebenen Aufbewahrungszeitraum von 10 Jahren jederzeit verfügbar sein (RÖNTGENVERORDNUNG 1987). 2.3.3 Telemedizin Die Telemedizin stellt ein Behandlungs- und Diagnoseverfahren dar, welches das Element der räumlichen Trennung impliziert (LOMOSCHITZ et al. 1999). Eine der wichtigsten Sparten der Telemedizin ist die Teleradiologie. Sie stellt definitionsgemäss die elektronische Übertragung von Röntgenbildern von einem Ort zum anderen zum Zwecke der Interpretation, Konsultation oder beidem dar (AMERICAN COLLEGE OF RADIOLOGY 1994). Da sie in hohem Masse mit der Archivierung digitaler Aufnahmen assoziiert ist, soll sie auch in diesem Zusammenhang besprochen werden. Neben ortsunabhängiger Bildinterpretation und Konsultation kann die Teleradiologie auch intrainstitutionelle Bedürfnisse abdecken, wie z. B. die Weitergabe von Röntgeninformation in den Operationssaal oder sie kann als Grundlage von Studentenausbildung oder prostgradueller Fortbildung 38 Literaturübersicht dienen (LOMOSCHITZ et al. 1999; ANALOUI u. BUCKWALTER 2000). Weiterhin sind Kopien ohne grossen Aufwand erstellbar, Röntenbilder können bei Verlust ohne Qualitätseinbusse jederzeit reproduziert und weitergeleitet werden. Bei Import fremder Bilder ist darauf zu achten, dass diese in Originalgrösse konserviert werden, um eine Verschlechterung der diagnostischen Qualität zu vermeiden (VERSTEEG et al. 1997b). Die Grundlage für eine flächendeckende Nutzung der Teleradiologie musste durch einen einheitlichen Standard der Datenverarbeitung gewährleistet werden. Dieser wurde eingeführt mit dem „Digital Imaging and Communications in Medicine“ Standard (DICOM) und dem „Picture Archival and Communications System“ (PACS), durch welche die digitale Kommunikation zwischen verschiedenen Systemen ermöglicht wurde. DICOM dient als einheitliches Kommunikationsprotokoll und Bildformat für die Schnittstelle von Bildverarbeitungsprogrammen (SIEGEL 1999; ANALOUI u. BUCKWALTER 2000; BENSON 2000). PACS ist ein System, um medizinische Bilder aufzunehmen, zu speichern, zu verteilen und darzustellen. Ein digitales System muss für die Nutzung im Sinne der Teleradiologie daher DICOMkompatibel sein, um bidirektional das Senden und Empfangen von Bildern mittels PACS zu gewährleisten. Die Teleradiologie ist grosser Nutzniesser des Hochgeschwindigkeitinternets (z. B. A-DSL, Akronym für Asymmetric Digital Subscriber Line). Auch grosse Datenmengen können dort in kürzester Zeit transferiert werden, ggf. kann auf eventuell mit Informationsverlust verbundene Kompressionsverfahren verzichtet werden (SIEGEL 1999). Der Gesetzgeber fordert, dass die elektronische Datenübertragung dem Stand der Technik entsprechen muss, es darf auf keinen Fall zu einer Beeinträchtigung der übermittelten Daten und Bilder kommen, ein Datenverlust muss ausgeschlossen sein. In der Humanmedizin muss der Betrieb einer Röntgeneinrichtung zur Teleradiologie genehmigt sein, die Konstanz der Übertragungsweges muss in regelmässigen Zeitabständen geprüft werden (ENTWURF EINER VERORDNUNG ZUR ÄNDERUNG DER RÖNTGENVERORDNUNG 2001). 39 Literaturübersicht 2.4 Qualität dentalen Röntgens 2.4.1 Prinzipien der Qualitätsbeurteilung Die Objektivierung der Beurteilung von Röntgenbildern stellt die Crux der vergleichenden Radiologie dar. Eine fehlende gemeinsame Basis hinsichtlich zu untersuchender Parameter sowie der Auswertungsmassstäbe verhindert eine Vergleichbarkeit der Ergebnisse (OESTMANN u. GALANSKI 1989). Vor allem die Verifizierung erhobener Befunde gestaltet sich problematisch. Diagnostik an Röntgenfilmen als Goldstandard respektive Referenz kann nur als Kompromiss gesehen werden, da diese rein subjektiv erfolgt (BLENDL et al. 2000). Somit ist zumindest die Anwendung gleicher Normen für eine Vergleichbarkeit unerlässlich (FARMAN 2000). Die histopathologische Verifizierung oder Falsifizierung der erhobenen röntgenologischen Befunde kann eine Möglichkeit zur Festlegung eines Goldstandards sein (WENZEL 2000). Die Qualtiät von Röntgenaufnahmen wird hauptsächlich über physikalische Grössen wie Auflösung bzw. Ortsauflösung, Kontrast bzw. Kontrastauflösung und im Falle digitaler Aufnahmen auch über das Bildrauschen bestimmt (WENZEL 1993; VERSTEEG et al. 1997a; BLENDL et al. 2000; FARMAN 2000; FARMAN u. FARMAN 2001). Für lange Zeit wurde die Qualität von Röntgenaufnahmen allein anhand der Auflösung beurteilt. Als Mass hierfür dient die Darstellbarkeit von Linienpaaren pro Millimeter. Dentalfilme bieten eine Auflösung von 12-14 lp/mm (Linienpaare pro Millimeter) (VANDRE u. WEBBER 1995; VERSTEEG et al. 1997a; WENZEL u. GRONDAHL 1995), andere Publikationen nennen eine Auflösung im Bereich von ca. 20 lp/mm (LUDLOW u. MOL 2001). Die Aufösung von Röntgenfilmen wird über die Korngrösse der Silberbromidkristalle bestimmt, die zwischen 0,3 µm und 6,4 µm liegt (RAHN 1989; LAVELLE 1999; LUDLOW u. MOL 2001). Die räumliche Auflösung digitaler Bilder wird durch die Pixeldimensionen bestimmt (WENZEL 1993; VERSTEEG et al. 1997a; YAFFE u. ROWLANDS 1997; TYNDALL et al. 1998; LOMOSCHITZ et al. 1999). Digitale CCD-Sensoren, die mit Pixeln in 40 Literaturübersicht einer Grössenordnung von 40 µm arbeiten, erzielen eine Auflösung von ca. 12 lp/mm. PSP erreichen dagegen nur eine Auflösung von 6 – 9 lp/mm (MILES et al. 1999). Das Auflösungsvermögen des menschlichen Auges liegt bei einem angenommenen Betrachtungsabstand von 25 cm bei 5-6 lp/mm, also unter dem Auflösungsvermögen eines konventionellen und digitalen Systems bei Darstellung der Bilder im Format des Aufnahmemediums, also des Filmes oder des Sensors (SANDERINK u. MILES 2000; TYNDALL et al. 1998; VANDRE u. WEBBER 1995). Berücksichtigt man allerdings die am Monitor ca. 4-fach grössere Darstellung des digitalen Röntgenbildes, so wäre eine Auflösung von 24 lp/mm ideal. Dieser Wert ergibt sich aus der Multiplikation des Vergrösserungsfaktors 4 mit dem Auflösungsvermögen des menschlichen Auges von 6 Linienpaaren pro Millimeter. In der Endfassung der Bildschirmpräsentation wird man mit diesem Wert dem Limit des menschlichen Auflösungsvermögens gerecht (LENHARDT 2001). Die Auflösung als alleinigen Parameter zur Beurteilung eines optischen Systems heranzuziehen ist allerdings unsinnig, da auch ein Bild mit hervorragender Auflösung bei schlechter Kontrastdarstellung nur ein wenig zufriedenstellendes Ergebnis liefern kann (WENZEL 2000). So wurde schon früh erkannt, dass bei digitalen Systemen insbesondere eine gute Kontrastperformance Basis einer guten Bildqualität ist (YAFFE u. ROWLANDS 1997). Der Kontrast bzw. die Kontrastauflösung wird bestimmt durch die Anzahl von Graustufen (WENZEL u. GRONDAHL 1995; VERSTEEG et al. 1997a), d. h., die Intensitätsdimension wird bestimmt durch die Anzahl der Bits (YAFFE u. ROWLANDS 1997). Der Standard in der Anzahl initialer Graustufen bei Akquisition eines Röntgenbildes befindet sich bei den meisten digitalen Systemen in einer Grössenordnung von 4096 Grauschattierungen, entsprechend 12 Bit. Für die Darstellung am Monitordisplay wird diese hohe Anzahl von Graustufen auf eine Darstellung von 256 Grauschattierungen reduziert (VERSTEEG et al. 1997a). Kontrastdetaildiagramme von Prüfkörpern mit Bohrungen unterschiedlicher Tiefe und Durchmesser, die auf Röntgenaufnahmen zu beurteilen 41 Literaturübersicht sind, dienen der nichtklinischen Prüfung der Kontrastauflösung. Als klinisches Pendant werden Zahnaufnahmen am Schweinekiefer verwendet, die Zähne werden hierfür mit Bohrungen unterschiedlicher Tiefe und Durchmesser versehen. Allerdings wird der Wert von Studien mit künstlichen Kavitäten im Sinne einer artifiziellen Karies auch als fragwürdig eingeschätzt (FARMAN 2000). Die Kontrastübertragungsfunktion oder „Modulation Transfer Function“ (MTF) liefert die Verbindung von Kontrast und Auflösung, der Kontrast wird in Abhängigkeit von der Feinheit der Strukturen angegeben. Der Kontrast beträgt 100%, wenn Linien als schwarz und weiss unterschieden werden können. Der Kontrast zwischen nebeneinanderliegenden schwarzen und weissen Linien nimmt bei geringerem Auflösungsvermögen des abbildenden Systems ab, die Linien „verschwimmen“ bis hin zur Darstellung einer grauen Fläche. Das menschliche Auge kann Grauschattierungen nur unterscheiden, wenn der Kontrast grösser als 10% ist (GREEN 2001). Abb. 3 : Kontrastabnahme bei Erhöhung der Objektauflösung Der Kontrast zwischen unterschiedlichen Grauintensitäten nimmt bei zunehmender Auflösung (untere Reihe) ab. 42 Literaturübersicht Kontrastübertragungsfunktion (MTF) Kontrast (%) 100 80 60 A B 40 20 0 0 5 10 15 20 25 30 Auflösung (lp/mm) Abb. 4 : Kontrastübertragungsfunktion Bei einer angenommenen Pixelgrösse von 40 µm und 20 µm respektive einer theoretischen Auflösung 12,5 lp/mm (Sensor A) und 25 lp/mm (Sensor B) zeigt sich, dass die Auflösung von Sensor A bei einem für das menschliche Auge notwendigen Kontrast von 10% bei 9-10 lp/mm liegt, die Auflösung von Sensor B bei 20 lp/mm. Eine Objektstruktur, welche eine Auflösung von 10 lp/mm benötigt, wird durch Sensor B mit einem Kontrast von ca. 60% besser dargestellt als durch Sensor A mit einem Kontrast von weniger als 10%. Nicht das maximale Auflösungsvermögen eines Systems ist demnach aussagekräftig, sondern die Kontrastwiedergabe im Bereich der Auflösungsgrenze des menschlichen Auges in der Endvergrösserung (WELANDER et al. 1994). Die Erkennung feinster Details kann somit bei exzellentem Auflösungsvermögen durch eine vergrösserte Darstellung verbessert werden. Die Erkennung von Details, welche nur einer niedrigeren Auflösung bedürfen, wird aufgrund der höheren MTF infolge kleinerer Pixeldimensionen des Sensors ebenfalls erleichtert (GREEN 2001). Die MTF kommt in der Zahnmedizin insbesondere bei der Beurteilung von Spalten, z.B. des Parodontalspaltes, zum Tragen (BLENDL et al. 2000). 43 Literaturübersicht Das Verhältnis von diagnostisch verwertbarer Signalübemittlung zu dem Gesamtrauschen des Systems, welches sich zusammensetzt aus dem Quantenoder Pixelrauschen und dem Rauschen im elektronischen System, ist ein wichtiger Faktor der digitalen Bildgewinnung und wird mittels der Signal to Noise Ratio (SNR) erfasst. Unter Signal versteht man die nutzbare Bildinformation, unter Noise sind nicht nutzbare Störungen zu verstehen (VERSTEEG et al. 1997a). Das Pixel- oder Quantenrauschen erklärt sich durch eine nicht zu erreichende exakte Reproduzierbarkeit der Signale einzelner Pixel. Die Ursache des Quantenrauschens liegt in der statistischen Natur der Photonenproduktion, die einer Gauss-Verteilung folgt (WENZEL u. GRONDAHL 1995). Weiterhin ist die Zahl der auftreffenden Photonen in ein und demselben Pixel bei zwei aufeinanderfolgenden Expositionen nicht exakt dieselbe. Unter Rauschen im elektronischen System sind unerwünschte Informationen zu verstehen, die zusammen mit der Pixelladung zum ADC transportiert und umgewandelt werden, und somit die diagnostische Information verschleiern. Sie können ihre Ursache im Sensor selber haben, aber auch in jedem anderen Bereich des elektronischen Systems (z. B. im PC). Bei Beurteilung des Sensors ist im Besonderen der „Dark Count“ beachtenswert. Hierunter versteht man die Entstehung von Ladung im Pixel ohne äusseren Anlass. Er stellt ein wichtiger Parameter in der Bewertung der Sensorqualität dar. Weiterhin kann durch Hitzeentstehung im Sensor (Thermisches Rauschen) oder eine ungünstige Expositionszeit das Rauschen erhöht werden, auch die Bildkompression hat Einfluss auf das Gesamtrauschen (GREEN 2001). Als typische SNR-korrelierte Strukturen versteht man kariöse und periapikale Läsionen (BLENDL et al. 2000). Die durch sehr sensitive Sensoren möglich gewordene Dosisreduzierung bewirkt eine Verschiebung der SNR zuungunsten der Signalübermittlung (VELDERS et al. 1996; LOMOSCHITZ et al. 1999). Zusätzlich führt die zur Verbesserung der Ortsauflösung erwünschte Verkleinerung der Pixel zu weniger lichtsensitiven Einzelelementen, da ein extrem kleines Pixel auch nur geringe Mengen an Photonen 44 Literaturübersicht auffangen kann. Da das Pixelrauschen im Wert unbeeinflusst bleibt, verkleinert sich die SNR. Abhilfe schaft man durch sogenanntes „pixel binning“, einen Prozess, bei welchem nebeneinanderliegende Pixel zu einem grösseren Pixel zusammengefasst werden (APOGEE 2000; ROPERSCIENTIFIC 2000). Verbindet man also z. B. jeweils zwei horizontale und vertikale Pixel zu einem Superpixel, so vervierfacht man die Lichtempfindlichkeit, aber reduziert das Auflösungsvermögen auf die Hälfte. Gleichzeitig wird das Ausleserauschen um den Faktor vier vermindert, da letztendlich nur das Superpixel ausgelesen werden muss. Das Quantenrauschen der Pixel bleibt allerdings unbeeinflusst. Nach Sättigung des Sensors durch eine bestimmte Anzahl von Photonen führt jede weitere Strahlendosis zu einer Rauscherhöhung und damit zu einer kleineren SNR (VERSTEEG et al. 1997a). Zur Erzielung bestmöglicher Qualität digitaler Röntgenbilder ist daher trotz der systemimmanenten Möglichkeit zur Korrektur überbelichteter Bilder eine optimale Dosis voranzustellen. Die SNR-Werte verschiedener digitaler Sensoren können aufgrund unterschiedlicher technischer Konzeption stark divergieren (ATTAELMANAN et al. 2001) Ist es günstig, mittels der Kontrastübertragungsfunktion MTF Kontrastauflösung und Ortsauflösung in Zusammenhang zu sehen, so bietet es sich auch an, das Rauschen nicht als losgelöste Grösse zu betrachten. Die DQE, die „Detective Quantum Efficiency“, verbindet die Parameter Kontrast und Rauschen miteinander (Abb. 5). Die DQE stellt als Funktion des Objektdetails einen qualitativen Parameter digitaler Sensoren für die Effizienz des Transfers eines Signals und begleitenden Rauschens vom Eingang zum Ausgang des bildgebenden Systems dar (BLENDL et al. 2000). Gefordert ist eine gute und damit hohe DQE bei klinisch relevanter Ortsauflösung. 45 Literaturübersicht Abb. 5 : Detective Quantum Efficiency (DQE) Die Detective Quantum Efficieny ist ein Qualitätskriterium digitaler Sensoren. Sie verbindet die Parameter Kontrast und Rauschen miteinander. Ein hoher Kontrast bei niedrigem Rauschen gewährleistet eine hohe DQE. Ein System mit hohem Kontrast produziert bei hohem Rauschen (niedrige SNR) kein diagnostisch wertvolles Bild, ebenso ist ein System mit niedrigem Rauschlevel bei inadäquatem Kontrast limitiert. Ein digitaler Sensor sollte eine hohe DQE bei allen Ortfrequenzen bieten. (modifiziert nach GE-MEDICAL-SYSTEMS 2000) Eine hohe DQE ergibt sich aus einer ansteigenden Kontrastdarstellung bei gleichzeitig abnehmendem Rauschen. Eine hohe DQE bei allen Auflösungen muss als Ziel in der Produktion neuer Sensoren angesehen werden und findet sich bei der heutigen Generation von Sensoren berücksichtigt (ATTAELMANAN et al. 1999). Da die DQE eine enge Beziehung zur SNR hat, kann man die als SNR-korrelierten Veränderungen wie Karies und periapikale Läsionen als DQE-korreliert betrachten. Im Rahmen der Längenbestimmung einer endodontischen Feile wird die DQE als bestes Mass erachtet (VANDRE et al. 2000). Konsequenterweise berücksichtigen aktuelle, auf physikalischen Eigenschaften basierende Beurteilungen digitaler Sensoren die Parameter MTF, SNR und DQE (YOSHIURA et al. 1999a). 46 Literaturübersicht 2.4.2 Qualität konventioneller dentaler Röntgenbilder Die Qualität konventioneller dentaler Röntgenbilder ist nach Beendigung des Entwicklungsprozesses endgültig festgelegt (VERSTEEG et al. 1997a). Nur bis zu diesem Zeitpunkt ist es möglich, durch Beeinflussung expositions- oder entwicklungsspezifischer Parameter, Einfluss auf die Qualität der Aufnahmen zu nehmen. Untersuchungen weisen auf, dass ein grosser Anteil konventioneller Röntgenaufnahmen aufgrund ihrer schlechten Qualität unbrauchbar sind (BEIDEMAN et al. 1976). Da die Dosis-Kontrastkurve Anforderungen entsprechend dentaler angepasst Röntgenfilme ist, wird den bei zahnmedizinischen Wahl der richtigen Voreinstellung am Zeitschalter des Röntgengerätes der optimale Belichtungsbereich des Filmes getroffen. Dieser dient in Form einer „Kontrastlupe“ dazu, ein kontrastreicheres Bild zu erstellen, als es durch das Strahlenrelief eigentlich zu erwarten gewesen wäre (RAHN 1989). Die Erklärung hierfür liegt im nichtlinearen Verlauf der Dosis-Kontrast-Kurve respektive Gradationskurve (VANDRE u. WEBBER 1995). Die Gradationskurve beschreibt das Verhältnis von Belichtungsdosis zur Schwärzung des Röntgenfilms. Im mittleren steilen Teil der Kurve führen geringe Unterschiede in der Expositionsdauer zu deutlicheren Unterschieden in der Filmschwärzung, daher der Begriff der Kontrastlupe (Abb. 6) 47 Literaturübersicht Schwärzung Gradationskurve Bildumfang Belichtung (mAs) Objektumfang Abb. 6: Gradationskurve Die Gradationskurve weist den Zusammenhang zwischen Belichtung und Schwärzung eines Röntgenfilms aus. Auch ohne Belichtung weist ein Röntgenfilm eine gewisse Schwärzung auf (Grundschleier). Mit zunehmender Belichtung nimmt die Schwärzung im mittlerem Bereich der Kurve exponentiell zu, so dass der Bildumfang (Bildkontrast) grösser ist als der Objektumfang (Strahlungskontrast). Die Abbildung des Strahlenreliefs stellt sich kontrastreicher dar, als das Strahlenrelief in Wirklichkeit ist (aus RAHN 1989). Dentale Röntgenfilme zeigen eine sehr gute Ortsauflösung, die sich mit 12 – 14 lp/mm im oberen Bereich digitaler Systeme bewegt (ANALOUI u. BUCKWALTER 2000) bzw. mit 20 lp/mm sogar darüber liegt (LUDLOW u. MOL 2001). Die Qualität des Bildes ist vom fehlerfreien Ablauf des Entwicklungsvorgangs abhängig (VERSTEEG et al. 1997a). Durch Standardisierung dieses Prozesses in Form eines vollautomatischen Röntgenfilmentwicklers können manuelle Fehler minimiert werden, eine entsprechende Wartung der Entwicklungsmaschine vorausgesetzt. Die Entwicklung des Filmes über Handtauchbäder birgt immer die Gefahr von 48 Literaturübersicht Unregelmässigkeiten, die sich negativ auf die Qualität des Endproduktes auswirken können. Alle materialabhängigen Fehlerquellen wie Überalterung der Röntgenfilme, vorzeitiger Lichteinfall oder verbrauchte Entwickler- und Fixiererflüssigkeit sind als Fehlerquellen durch regelmässige Kontrollen und Reinigungsvorgänge soweit als möglich auszuschliessen, um die Qualität der Röntgenbilder neben verarbeitungstechnischen Mängeln durch Aufsummierung anderer Mängel nicht zusätzlich negativ zu beeinflussen. Der Einfluss allein von Entwicklereigenschaften wie Temperatur oder Alter in Longitudinalstudien ist bekannt (GOREN et al. 1997). 2.4.3 Qualität digitalisierter konventioneller dentaler Röntgenbilder Die Qualität digitalisierter konventioneller dentaler Röntgenbilder ist grundsätzlich abhängig von der Qualität der zugrundeliegenden konventionellen Aufnahme. Ist die konventionelle Aufnahme mit Fehlern behaftet, so sind diese nur z. T. korrigierbar. Der Informationsgehalt der konventionellen Aufnahme kann in keiner Weise erhöht werden, es kann nur die Darstellung durch bestimmte Bearbeitungsmassnahmen verbessert werden. Ein weiterer Informationsverlust ist durch den notwendigen Vorgang des Scannens gegeben. Um diesen Faktor so gering wie möglich zu halten, wird ein Scan-Modus mit 200 bis 400 dpi empfohlen (ATTAELMANAN et al. 2000). Mittels Nachbearbeitung lassen sich Kontrast und Auflösung der konventionellen Aufnahme im digitalen Format verbessern (PROKOP u. SCHAEFER-PROKOP 1997). Eine Verbesserung fehlbelichteter Aufnahmen ist möglich (WENZ et al. 1993). Auch eine Verringerung von Wiederholungsaufnahmen durch digitalisierte Aufnahmen ist beschrieben (WENZ et al. 1993; HIDAJAT et al. 1994). Zusätzlich können digitalisierte Aufnahmen im Rahmen der Teleradiologie genutzt werden (COOK et al. 1989). 49 Literaturübersicht 2.4.4 Qualität digitaler dentaler Röntgenbilder 2.4.4.1 Allgemeines Im Gegensatz zum Röntgenfilm ist die Qualität digitaler Röntgenbilder nach Akquisition nicht endgültig festgelegt (WENZEL 1993; VANDRE u. WEBBER 1995). Im Rahmen der durch die Expositionsparameter gewährleisteten Grenzen kann die Qualität durch Nachbearbeitungsmöglichkeiten verbessert oder zumindest dem Auge des Betrachters angepasst werden (WENZEL 1993). Der inherente diagnostische Informationsgehalt der Bilder kann in keiner Weise erhöht werden, die Darstellung der Information kann allerdings ihre diagnostische Verwertbarkeit beeinflussen (VERSTEEG et al. 1997a). Eine subjektive Bildverbesserung führt nicht zwangsläufig zu einem verbesserten diagnostischen Ergebnis (MOL 2000). Das weite dynamische Spektrum digitaler Sensoren (12 bit) erlaubt eine zufriedenstellende Darstellung auch unter- oder überbelichteter Bilder, da aufgrund der Menge an Graustufen unbrauchbare Bilder in einen für das menschliche Auge gut differenzierbaren Grauwertebereich verschoben werden können (VAN DER STELT 2000). In der konventionellen Radiographie wäre aufgrund der zu hellen oder dunklen Darstellung das menschliche Auge mit einem Unterscheidungsvermögen von circa 40 Graustufen überfordert, die Aufnahme muss verworfen werden (GREEN 2001). Kontrovers wird allerdings die Wertigkeit des dynamischen Spektrums in der Monitordarstellung beurteilt. Auch wenn initial 4096 Graustufen zur Verfügung stehen, reduzieren sich diese in der Enddarstellung auf 265 Graustufen, während auf Röntgenfilmen ein Spektrum von 1000 Graustufen zur Verfügung steht (FARMAN 2000). Somit sind Probleme in der Darstellung grosser Objektumfänge, wie z. B. Füllungs- und Kronenränder als Dynamik-korrelierte Strukturen, vorprogrammiert (BLENDL et al. 2000; FARMAN 2000). Im Gegensatz zum nichtlinearen Verlauf der Gradationskurve von Röntgenfilmen zeigen digitale Sensoren ein lineares Dosisansprechen. Dieses bedeutet, dass die produzierte elektrische Ladung eines Pixels direkt proportional der Lichtintensität ist (VERSTEEG et al. 1997a). Die Vorteile der Kontrastlupe im optimalen Belichtungsbereich dentaler Röntgenfilme 50 Literaturübersicht können im digitalen System daher nicht direkt bei der Exposition ausgenutzt werden. Aufgrund des weiten dynamischen Spektrums ist es aber möglich, systemimmanent oder im Rahmen der Nachbearbeitung eine Anpassung des Kontrastlevels und der Fensterweite vorzunehmen, wodurch auch hier der Effekt einer Kontrastlupe erzielt wird (GE-MEDICAL-SYSTEMS 2000). Digitale Verfahren bieten somit gleichfalls die Möglichkeit zur Optimierung der Bildschwärzung durch Gradations- oder Fensteranpassung, im Gegensatz zu konventionellen Filmen jedoch nicht bei der Exposition, sondern im Rahmen postexpositioneller Mechanismen (Abb. 7). Eine geschickte Grauwertanpassung macht eine Weichteil- und Hartgewebsdarstellung innerhalb eines Bildes möglich (DOHRING u. URBACH 1991a, b; BUSCH 1999; FREEDMAN u. ARTZ 1999). 51 Literaturübersicht schwarz W=255 W=50 W=5 grau weiss L=0 L=75 L=100 Abb. 7 : Kontrastlevel und Fensterweite Durch Anpassung des Kontrastlevels (L) und der Fensterweite (W) kann postexpositionell die Detektion subtiler Veränderungen ähnlich der Kontrastlupe konventioneller Filme verbessert werden. Beispiel: in einem digitalen Röntgenbild besitzt der Hintergrund eine Intensität von 100 und das Objekt eine Intensität von 105. Somit liegt ein Objektkontrast von nur 5% vor. Bei einer Fensterweite von 255 und einem Kontrastlevel bei 0 ist das Objekt fast nicht auszumachen. Durch Verengung des Fensters (W=50) sowie Anhebung des Kontrastlevels (L=75) wird das Objekt deutlicher. Wird der Kontrastlevel dem Hintergrund (L=100) und das Fenster der Objektintensität (W=5) gleichgesetzt , so wird ein maximaler Kontrast erreicht (aus GE-MEDICAL-SYSTEMS 2000) Die adaequate Darstellung digitaler Röntgenbilder setzt voraus, dass alle Systemkomponenten entsprechende Voraussetzungen bieten. Hierzu zählen eine ausreichend kleine Pixelgrösse, um das Auflösungsvermögen über die Schwelle des menschlichen Auges von 5 lp/mm heraufzusetzen, eine angepasste Kontrastdarstellung sowie eine hohe SNR. Beim Monitor muss ein Grafiksystem mit einer Auflösung von mindestens 1024 x 768 Bildpunkten und einer Farbtiefe von mindestens 8 Bit als Minimalanforderung angesehen werden. Die Erfüllung dieser 52 Literaturübersicht Anforderungen vorausgesetzt, haben verschiedene Monitorfabrikate kaum Einfluss auf die Bewertung von Röntgenbildern (YOSHIURA et al. 1999b). Auch Laptopdisplays mit einem „active matrix liquid display“ erreichen dieselbe Qualität (LUDLOW u. ABREU 1999). Eine einheitliche Beurteilung der Qualität digitaler Röntgenbilder wurde aufgrund der vielen unterschiedlichen Systeme sowie der variierenden Untersuchungsansätze bisher nicht vorgenommen. In einigen älteren Studien werden digitale Röntgenbilder schlechter bewertet als konventionelle Aufnahmen (MCDONNELL u. PRICE 1993; WELANDER et al. 1994; KULLENDORFF u. NILSSON 1996; KULLENDORFF et al. 1996), aktuelle Untersuchungen gehen jedoch von einer Vergleichbarkeit der Qualität beider Verfahren aus (SHEARER et al. 1990; WENZEL et al. 1990; WENZEL et al. 1991; OHKI et al. 1994; SANDERINK et al. 1994; VANDRE u. WEBBER 1995; MOYSTAD et al. 1996; VERSTEEG et al. 1997a; ANALOUI u. STOOKEY 2000; BLENDL et al. 2000; VANDRE et al. 2000; EIKENBERG u. DOLLEY 2001; HAAK et al. 2001; KOSITBOWORNCHAI et al. 2001; NAIR et al. 2001; WAKOH u. KUROYANAGI 2001). Lediglich in spezifischen dentalen Fragen kommt es aufgrund der Prinzipien der Bildentstehung und Bilddarstellung zu Vorteilen oder Nachteilen des jeweiligen Systems (STEFFEL 1999; EIKENBERG u. VANDRE 2000; HAAK et al. 2001; KOSITBOWORNCHAI et al. 2001; MARTINEZ-LOZANO et al. 2001; WALLACE et al. 2001). So wurde in aktuellen Studien die Darstellung von kariösen Läsionen mittels konventioneller und digitaler Technik als vergleichbar nachgewiesen (WHITE u. YOON 1997; NAITOH et al. 1998; MURDOCH-KINCH 1999; EIKENBERG u. DOLLEY 2001; HAAK et al. 2001; NAIR et al. 2001; WENZEL 2000), wohingegen eine ältere Untersuchung die digitale Kariesdetektion schlechter beurteilt (HINTZE 1993). Insbesondere wurde die grössere Sensitivität digitaler Systeme bei einer allerdings etwas geringeren Spezifität herausgestellt (WENZEL 2000; HAAK et al. 2001). Die Ausdehnung kariöser Läsionen kann mittels digitaler Darstellung gut beurteilt werden (WENZEL 2000). Unterschiede zwischen PSP und CCD wurden im Rahmen der Kariesdiagnostik nicht gefunden (WENZEL et al. 1991; WENZEL u. GRONDAHL 53 Literaturübersicht 1995; MOYSTAD et al. 1996; WENZEL 2000). In der Darstellung intraossärer Läsionen sind konventionelle und digitale Systeme ebenbürtig (PARSELL et al. 1998). Subtile periapikale Veränderungen können mit digitaler Technik schon ab einer Grösse von 0,8 mm erkannt werden, wohingegen diese auf Röntgenfilmen erst ab einer Grösse von 1,16 mm festzustellen sind (BLENDL et al. 2000). Kontrastdetaildiagramme über Aufnahmen von Prüfkörpern mit Bohrungen unterschiedlicher Tiefe und Durchmesser ergaben, dass durch digitale Systeme geringere Dimensionen erkannt werden als durch Röntgenfilme (BLENDL et al. 2000). Werden kariöse Läsionen und periapikale Veränderungen als typische SNRkorrelierte Strukturen zusammengefasst, so ergibt sich eine qualitative Vergleichbarkeit konventioneller und digitaler Aufnahmen, im Bereich subtiler und damit auch kontrastarmer Veränderungen ist das digitale Verfahren dem Röntgenfilm jedoch überlegen (BLENDL et al. 2000). Bei MTF-korrelierten Strukturen wie z. B. dem Parodontalspalt erweisen sich digitale Aufnahmen nach Bearbeitung in der Qualtiät als gleichwertig (BLENDL et al. 2000). Ebenfalls unter dem Aspekt MTFkorrelierter Strukturen einzuordnende Erscheinungen sind Wurzelfrakturen, bei deren Detektion sich digitale Aufnahmen gleichwertig zeigten (KOSITBOWORNCHAI et al. 2001). Die Beurteilung von Schädelfrakturen mittels digitaler Technik war ebenso gut möglich wie auf konventionellen Röntgenfilmen (LANGEN et al. 1993), in einer Untersuchung von EBERMEIER (1999) fand sich eine Überlegenheit digitaler Röntgenbilder mit besserer Detailerkennbarkeit von Schädelstrukturen beim Hund. Eine Verbesserung endodontischer Behandlungen wird durch die digital bessere Visualisierung des endodontischen Systems erreicht (STEFFEL 1999). War gerade die Leistung von CCD-Sensoren schon in den Anfängen zufriedenstellend, so haben sich deren Leistungen über die Zeit noch deutlich verbessert (WENZEL 2000). Verschiedene Fabrikate können jedoch erhebliche Unterschiede z. B. in Dosisbreiten oder Auflösungseigenschaften zeigen (ARAKI et al. 2000). Ein offensichtlicher Vorteil digitalen Röntgens ist der Wegfall der Filmentwicklung, womit eine grosse Fehlerquelle 54 für die Bildqualität im Literaturübersicht konventionellen Röntgen hinfällig ist (VANDRE u. WEBBER 1995; WENZEL u. GRONDAHL 1995; TYNDALL et al. 1998). Die Möglichkeit der Nachbearbeitung digitaler Röntgenbilder hat Einfluss auf ihre Qualität und dient dem Hervorheben diagnostischer Information bei gleichzeitiger Unterdrückung nichtbenötigter Daten, führt also letztendlich zur Verbesserung der diagnostischen Genauigkeit (MOL 2000). Die Anzahl u. U. notwendig werdender Wiederholungsaufnahmen unterscheidet wird grundsätzlich hierdurch fünf reduziert Klassen der (WENZEL 2000). Man Nachbearbeitung: Die Bildverbesserung, die Bildrestaurierung, die Bildanalyse, die Bildkompression und die Bildsynthese (MOL 2000). 2.4.4.2 Bildverbesserung Die Verstärkung des Kontrastes dient der Verdeutlichung von Dichteunterschieden. Bei einer guten SNR des Originalbildes wird die Veränderung dieses Parameters allerdings nicht zu einer signifikanten Verbesserung führen (MOL 2000). Das Prinzip einer Kontrastverstärkung basiert auf dem sogenannten Histogramm-Stretching. Bei diesem Verfahren wird die Distanz einzelner Werte vergrössert, ohne die Charakteristik des Histogramms zu ändern. Mit anderen Worten werden hierbei die Eingangspixelwerte unter Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Graustufenspektrums transformiert (WENZEL 1993). Das Histogrammstretching muss deutlich von der Histogrammentzerrung unterschieden werden, bei welcher häufige Werte hervorgehoben und seltene Werte unterdrückt werden, so dass es letztendlich zu einer Veränderung der Histogrammcharakteristik kommt (WENZEL 1993; ANALOUI 2001b). Kontrovers ist bis dato der diagnostische Nutzen einer Kontrastvariation. Neben Studien, die z. B. die Detektion und Ausdehnungsbestimmung kariöser Läsionen mittels kontrastverstärkter Bilder positiv bewerten (WENZEL et al. 1990; WENZEL et al. 1991; PITTS 1993; HINTZE et al. 1994), finden sich auch Untersuchungen, die 55 Literaturübersicht von einer generell schlechteren Kariesdiagnostik kontrastverstärkter Bilder ausgehen (TYNDALL et al. 1998). Bei einem Vergleich solcher Untersuchungen muss immer bedacht werden, dass ein schon sehr gutes Originalbild durch eine Veränderung des Kontrastes kaum oder gar nicht verbessert werden kann. Somit ist auch die Bewertung der Nachbearbeitung immer vom Ausgangszustand abhängig. So kann z. B. ein optimales unbearbeitetes digitales Bild dem konventionellen Bild in der Qualität der Kariesdiagnostik vergleichbar sein, seine kontrastverstärkte Form hingegen schlechter (TYNDALL et al. 1998). In der Parodontologie wird eine Verbesserung der Diagnostik durch Kontrastanhebung zurückhaltend beurteilt (NAIR et al. 1997), auch in der Endodontie findet sich keine einhellige Meinung (SHEARER et al. 1990; WENZEL u. GRONDAHL 1995; NAIR et al. 1997). Eine Bildoptimierung durch Nachbearbeitung zur Erzielung einer ausreichenden diagnostischen Qualität wird in einer aktuellen Studie speziell im Falle des Sidexis-Systems gefordert. Insbesondere die Kontrast- und Helligkeitsanpassung scheint hierbei von Bedeutung (PFEIFFER et al. 2000). Die Anhebung des Kontrastes kann auch durch andere Verfahren, wie durch den Einsatz von Pseudofarben, erzielt werden. So können mittels eines solchen Vorgehens z. B. periapikale Veränderungen früher erkannt werden. Die artifizielle Farbgebung kann allerdings auch vom eigentlichen diagnostischen Wert des Bildes ablenken und ist daher nur vom erfahrenen Betrachter bei speziellen Fragestellungen einzusetzen. Der Vorteil des Einsatzes von Pseudofarben liegt in der Eigenheit des menschlichen Auges, Farben in höherem Masse differenzieren zu können als Grauschattierungen (MOL 2000). Ein weiterer Aspekt der Bildverbesserung ist die Optimierung der Helligkeit. Unterbelichtete Bilder können nachgedunkelt, überbelichtete Aufnahmen aufgehellt werden. Hinsichlich bestimmter Fragestellungen kann durch Veränderung der Helligkeit die diagnostische Effizienz erhöht werden. Marginaler Knochenverlust lässt sich z. B. in helleren Bildern deutlicher ausmachen, kariöse Läsionen werden in dunkleren Bildern hervorgehoben (VERSTEEG et al. 1997a). 56 Literaturübersicht Unter dem Einsatz von Filtern versteht man insbesondere die Scharf- oder Weichzeichnung von Röntgenbildern. Die Funktion „Scharfzeichnen“ (edge enhancement, hardening) basiert auf dem Prinzip der Kantenanhebung (VERSTEEG et al. 1997a). Regionale Dichteunterschiede werden verdeutlicht, gesunde und kranke Bezirke setzen sich klarer voneinander ab (WENZEL 1993). Als Scharfzeichnungsfilter wird häufig das Prinzip der „unscharfen Maske“ (low pass filtering) eingesetzt (BUSCH 1991). Ein durch bestimmte Bearbeitungsalgorithmen produziertes Kantenbild (Originalbild minus Maskenbild) wird dem Originalbild hinzugefügt. Hierdurch kommt es zu einer Hervorhebung der Bildkonturen (DOHRING u. URBACH 1991a). Ein Nachteil dieser Form der Nachbearbeitung ist, dass sich das Rauschen des Bildes verstärkt und es zu einer Vergröberung kommt (VERSTEEG et al. 1997a). Eine verbesserte Diagnostik via Scharfzeichnung erweist sich in der früheren Erkennung periapikaler Läsionen (MOL u. VAN DER STELT 1989; WENZEL 1993) sowie in der Karieserkennung (WENZEL u. FEJERSKOV 1992). Die Beurteilung der Tiefe kariöser Läsionen verbessert sich durch den Einsatz von Filtern nicht (EICKHOLZ et al. 1999). Im Gegensatz zur Scharfzeichnung wird mittels der Funktion „Weichzeichnen“ das Bildrauschen reduziert, dieses geschieht allerdings zu Lasten der Auflösung (VERSTEEG et al. 1997a). Eine aktuelle Studie sieht den Nutzen der Filterfunktionen in einer Verbesserung des Bildeindrucks, aber nicht in einer Beeinflussung des diagnostischen Wertes (MOL 2000). Die Zoomfunktion bzw. die Lupe findet ihre Limitierung in der Endauflösung der Bildschirmdarstellung. Jenseits eines bestimmten Vergrösserungsfaktors wird der natürliche Eindruck eines Bildes durch das Sichtbarwerden einzelner Pixel verfälscht. Der Einsatz der Digitalen Subtraktionsradiographie (DSR), die ebenfalls der Bildverbesserung zugeordnet wird, ist nur bei wenigen digitalen Systemen standardmässig vorhanden. Das Prinzip dieses Verfahrens basiert auf dem Vergleich zweier projektionsgleicher Bilder, die 57 zu unterschiedlichen Zeitpunkten Literaturübersicht aufgenommen werden. Die DSR entfernt die beiden Bildern gemeinsamen Informationen und stellt nur die Unterschiede graphisch dar, so dass diese Form der Nachbearbeitung eine Verlaufsuntersuchung darstellt (VAN DER STELT 1992; WENZEL 1993; VANDRE u. WEBBER 1995; ELLWOOD et al. 1997; VERSTEEG et al. 1997a). Unerlässliche Notwendigkeit zur Nutzung dieses Verfahrens ist eine möglichst identische Projektion, welche z. B. durch einen individuellen Positionierer erreicht werden kann (CHAI et al. 2001; MURATORE et al. 2001). Abweichungen bleiben jedoch bis zu einem gewissen Grad ohne nennenswerten Einfluss (JEFFCOAT et al. 1987; DUNN u. VAN DER STELT 1992; VAN DER STELT 1992; MOL 2000). Die digitale Form der Subtraktionsradiographie zeigt sich der konventionellen Form überlegen (GRONDAHL et al. 1983; LURIE et al. 1983; RETHMAN et al. 1985; JEFFCOAT et al. 1987; GRONDAHL et al. 1987; GRONDAHL et al. 1988; KULLENDORFF et al. 1988; PUTNINS et al. 1988; DUNN u. VAN DER STELT 1992; VAN DER STELT 1992; MOL 2000; HEO et al. 2001). Es finden sich allerdings auch Publikationen, in denen die mit digitaler Subtraktionsradiographie erzielten Ergebnisse kritisch beurteilt werden (YOUNG et al. 1996). Ist auf konventionellen Bildern ein Mineralverlust von mindestens 30 – 50 Prozent zur Detektion einer Osteolyse notwendig, reichen auf digitalen Röntgenbildern 5 Prozent aus (HAUSMANN et al. 1985). Periapikale Veränderungen können auf konventionellen Röntgenfilmen erst bei Beteiligung der Kortikalis erkannt werden (KULLENDORFF et al. 1988; TYNDALL et al. 1990; VAN DER STELT 1992). Der Nutzen der DSR liegt vor allem in der Erkennung von periapikalen Läsionen oder Wurzelresorptionen, Veränderungen der Alveolarkammhöhe, parodontalen Läsionen oder auch bei der Beurteilung von Implantateinheilungen (GRONDAHL et al. 1983; LURIE et al. 1983; GRONDAHL et al. 1987; JEFFCOAT et al. 1991; NICOPOULOUKARAYIANNI et al. 1991; ENGELKE et al. 1992; WENZEL 1993; MOYSTAD 1996; WAKASA et al. 1997; YING et al. 1999; NUMMIKOSKI et al. 2000). Der Versuch der Quantifizierung der erhobenen Werte durch Kalibrierung mit einem bekannten Standard ist bis dato noch nicht so ausgreift, als dass dieses Verfahren Eingang in 58 Literaturübersicht kommerzielle Software gefunden hätte (ELLWOOD et al. 1997). Die direkte Quantifizierung der Knochendichte ohne die Notwendigkeit eines Referenzobjektes wird im Rahmen der DSR über den Einsatz von Pseudofarben angestrebt, das Verfahren ist unter der Bezeichnung „Digital image ratio“ (DIR) bekannt (JEAN et al. 1996a, b ; ELLWOOD et al. 1997). Nachbearbeitungsmöglichkeiten zur Bildverbesserung zeigen einen signifikanten Einfluss auf die diagnostische Qualität digitaler Röntgenbilder (ANALOUI 2001a). 2.4.4.3 Bildrestaurierung Unter Bildrestaurierung versteht man die Behebung von Defekten der Bildgewinnung (MOL 2000). Hierzu zählen zum einen Systemdefekte, die z. B. durch das Rauschen eines CCD-Sensors entstehen können (YOSHIOKA et al. 1996, 1997), zum anderen geometrische Ungenauigkeiten, die z. B. bei Anwendung der DSR Probleme bereiten können. Spezielle Algorithmen sollen die Gefahr solcher Fehlerquellen in der Bildakquisition bannen (MOL 2000). 2.4.4.4 Bildanalyse Die Bildanalyse dient der Gewinnung von Informationen, die nicht direkt im Röntgenbild dargestellt werden (MOL 2000). Die Messung von Distanzen kann in den verschiedensten Bereichen der Zahnmedizin ausgenutzt werden. In der Endodontie dient sie der Bestimmung der Aufbereitungslänge von Wurzelkanälen oder der Ausdehnung periapikaler Veränderungen (SANDERINK et al. 1994; BORG u. GRONDAHL 1996; CEDERBERG et al. 1998), in der Kieferorthopädie sind mit ihr cephalometrische Messungen möglich (LIM u. FOONG 1997; GEELEN et al. 1998; GOTFREDSEN et al. 1999), in der Parodontologie kann sie zur Bestimmung der Alveolarkammhöhe genutzt werden (COCHRAN et al. 1997; HAUSMANN u. ALLEN 1997; BATENBURG et al. 1998). Qualitativ ist die Längenmessung endodontischer Feilen in digitalen Röntgenaufnahmen der Ausmessung in konventionellen Aufnamen 59 Literaturübersicht vergleichbar (MOL 2000; VANDRE et al. 2000) oder besser (EIKENBERG u. VANDRE 2000). Abweichungen von der tatsächlichen Kanallänge sind sowohl bei digitalen als auch konventionellen Messmethoden vorhanden, insbesondere bei gekrümmten Kanälen (BURGER et al. 1999). Allerdings ist im Rahmen einer Dosisreduzierung darauf zu achten, dass Feilen ab einer ISO (International Standardisation Organisation) – Grösse von 15 und kleiner deutlich verkürzt dargestellt werden (VELDERS et al. 1996). Viele endodontische Fragestellungen können jedoch mit sehr kleinen Strahlendosen beantwortet werden, durch digitale Technik ist somit eine enorme Dosisreduzierung erzielbar (SAAD u. AL-NAZHAN 2000). Dichtemessungen erlauben die Beurteilung der Knochendichte, z. B. im Rahmen der Therapiekontrolle periapikaler Veränderungen, der Resorption von Knochenersatzmaterialien oder aber auch der Einheilung von Implantaten. Über eine Dichtemessung kann auch eine Karies erkannt werden. Nachteil bisheriger Dichtemessungen ist die Beschränkung auf relative Dichteangaben, eine absolute Dichtebestimmung ist derzeit bei noch keinem Anbieter möglich (VANDRE 1995). Hingegen stehen schon Programme zur Verfügung, mit denen eine automatische Klassifizierung von pathologischen Veränderungen wie Karies oder Parodontitis erfolgt (MOL 2000). Diese Verfahren sind bekannt unter dem Begriff der „Computer Aided Analysis“. Dabei sollen sogar quantitative Werte im Rahmen einer automatisierten Bildinterpretation möglich werden (VAN DER STELT 1992). In der Kariesdiagnostik sind automatisierte Bildanalyseprogramme geeignet (FORNER et al. 1999), sie erwiesen sich im Vergleich mit einer Diagnostik durch den Menschen als sensitiver, jedoch weniger spezifisch (WENZEL 1993; DUNCAN et al. 1995). Eine Konstanz in der automatischen Kariesbeurteilung war so nicht erzielbar (WENZEL 2001). Weiterhin wird der Einsatz der Computer Aided Analysis in der Parodontologie zur Bestimmung des Kalziumgehaltes des Knochens (WEBBER 1993) und der Erkennung von Parodontalerkrankungen (HILDEBOLT u. VANNIER 1988) sowie in der Kieferorthopädie (VANDRE u. WEBBER 1995) beschrieben. 60 Literaturübersicht 2.4.4.5 Bildkompression Die Reduktion der Grösse einer Bilddatei ist ein für die Speicherung oder Übertragung wichtiger Vorgang, auch wenn dieser Aspekt in der heutigen Computertechnologie aufgrund extrem hoher Speicherkapazitäten nicht mehr ausschlaggebend ist. Wie schon im Kapitel der Bildarchivierung bei digitalen Systemen angesprochen, wird unterschieden zwischen der verlustfreien, reversiblen und der mit Verlust einhergehenden, irreversiblen Kompression. Eine ohne Beeinträchtigung der Bildqualität einhergehende Kompression wird erzielt mit der reversiblen Form, sie ist bis zu einem Verhältnis von 3:1 möglich. Redundante Bildinformationen werden einfacher verpackt (ANALOUI u. BUCKWALTER 2000), das entsprechende Dateiformat ist das TIFF (Tagged image file format). Ein visuell tolerabler Verlust wird bei der irreversiblen Kompression über das JPEG (Joined Photographic Experts Group) Format in Kauf genommen, bei welcher eine Speicherung mit einer geringeren Anzahl von Graustufen erfolgt (ANALOUI u. BUCKWALTER 2000). Allerdings ist jenseits einer bestimmten Kompressionsstufe mit einer Verschlechterung des diagnostischen Ergebnisses zu rechnen (YOUSSEFZADEH et al. 1999). Bei speziellen zahnmedizinischen Fragestellungen sind sogar Kompressionen bis zu 27:1 möglich (SANDERINK et al. 1997). In der Kariesdiagnostik gilt ein Verhältnis von bis zu 14:1 als tolerabel (WENZEL et al. 1995, 1996; JANHOM et al. 2000). Die Längenmessung in der Endodontie lässt eine Kompression im Verhältnis von 25:1 zu (VAN DER STELT et al. 1997). 2.4.4.6 Bildsynthese Mittels der Bildsynthese werden zusammengesetzte Bilder erzeugt, die aus Bilddaten verschiedener Projektionen ein und desselben Objektes zusammengefügt werden. Hierzu zählt das Verfahren der „Tuned Aperture Computed Tomography“ (TACT), bei welchem pseudo-dreidimensionale bzw. pseudoholografische Bilder entstehen (VANDRE u. WEBBER 1995; MOL 2000). Von einer Verbesserung der 61 Literaturübersicht dreidimensionalen Information durch TACT wird ausgegangen (WEBBER 1999). Im Rahmen der Kariesdetektion wird eine Verbesserung der Diagnostik durch TACT angezweifelt (ABREU JUNIOR et al. 1999). 2.4.4.7 Problemstellungen digitaler Technik Eine Fehlerquelle digitaler Systeme stellt, ähnlich dem konventionellen Pedant, die Unter- und Überbelichtung von Röntgenbildern dar. Im Falle einer Unterbelichtung führt dies zu einer Körnigkeit des Bildes, im Falle einer Überbelichtung zum sogenannten „Blooming“ (SANDERINK u. MILES 2000). Durch eine niedrige SNR kommt es zu einer Überbetonung von Störsignalen im Röntgenbild, die sich in einer erhöhten Körnigkeit der Darstellung niederschlägt. Der Versuch der Begrenzung der Strahlenexposition kann somit Wiederholungsaufnahmen notwendig machen, da diese Bildartefakte im Nachhinein nicht korrigiert werden können, weil ihre Ursache in der Bildentstehung liegt. 62 Literaturübersicht Abb. 8: Körnigkeit Im optimal belichteten digitalen Röntgenbild sind Konturen scharf gezeichnet (links). Bei zu niedriger Expositionsdosis wird das Signal-Rausch-Verhältnis kleiner, im Bild entsteht das Phänomen der Körnigkeit. Objektkonturen sind bei Körnigkeit nicht scharf gezeichnet (rechts). Pixel besitzen ein Limit hinsichtlich maximaler Ladungsspeicherung. Jenseits einer bestimmten Ladungsmenge kommt es zur Saturation, der vollständigen Sättigung eines Pixels. Ist die auftreffende Strahlungsenergie jedoch zu gross, um in einem Pixel aufgefangen zu werden, kann es zum „Überfliessen“ der Pixelladung auf benachbarte Pixel kommen, dem sogenannten „Blooming“ (GREEN 2001). Hierdurch wird die Bildinformation verfälscht. Dieses Problem entsteht insbesondere in Bildern mit stark variierender Strahlenabsorption. Ungebremst auftreffende Strahlung kann so gross sein, dass Blooming entsteht, welches sich in unregelmässig begrenzten, schwarzen Flecken im Röntgenbild äussert (YAFFE u. ROWLANDS 1997). Blooming-Artefakte eines Röntgenbildes können nicht restauriert werden, die Aufnahme muss wiederholt werden. 63 Literaturübersicht Abb. 9: Blooming Im optimal belichteten digitalen Röntgenbild sind Objektstrukturen vollständig abgebildet (links). Bei zu hoher Expositionsdosis kommt es zum Phänomen des Blooming durch Überschreitung der Ladungskapazität von Pixeln. Betroffene Pixel geben überschüssige Ladung an benachbarte Pixel ab. Dort entstehen schwarze Areale, welche abgebildete Objektstrukturen miteinbeziehen können (rechts). Als Gegenmassnahmen wurden Antiblooming Gates oder auch Overflow wells entwickelt, die das Überfliessen von Elektronen verhindern sollen bzw. diese auffangen. Nachteil solcher Antiblooming Verfahren ist allerdings, dass hierdurch bis zu 30% der Pixelfläche beansprucht wird, wodurch die Lichtsensitivität der einzelnen Pixel reduziert wird (APOGEE 2001a). Der Bereich des Dosisspektrums, in welchem unter Vermeidung von Körnigkeit und Blooming ein zufriedenstellendes Röntgenbild erzielt werden kann, ist definiert durch das Verhältnis von grösster zu kleinster möglicher Dosis, der sogenannten Dosisbreite (latitude) (GREEN 2001). 64 Literaturübersicht Unterschiede sowohl der räumlichen Dimension (Ortsauflösung) als auch der Intensitätsdimension (Kontrastauflösung) im Subpixelbereich gehen aufgrund der für die Digitalisierung notwendig werdenden Zuordnung eines diskreten Wertes zu jedem Pixel verloren. analoger Signale Es kommt zum Verlust des kontinuierlichen Spektrums (YAFFE u. ROWLANDS 1997). Um eine ausreichende Aussagekraft zu erzielen, muss daher Pixelgrösse, Welltiefe und die Anzahl der Bit der klinischen Fragestellung angepasst sein. Über die Pixelgröße wird die Menge der eingefangenen Photonen festgelegt, über die Tiefe der Wells (Ladungssenken der Pixel) die Speicherung der dadurch generierten Ladung; die Anzahl der Bit letztendlich bestimmt die Möglichkeiten zur Umsetzung der unterschiedlichen Pixelwerte. Darstellungsprobleme entstehen in Bereich der höchsten übertragbaren Linienpaarzahl. Bei Strukturen, die schmaler sind als die Pixelbreite kommt es zu Fehlinformationen im Bild. Pixel erhalten gleichzeitig Informationen unterschiedlich heller, nebeneinanderliegender Bereiche. Diese unterschiedlichen Werte werden jedoch nicht einzeln dargestellt, sondern in einem diskreten Wert gemittelt, es entstehen Fehlinformationen (SCHNEIDER 2001) Die produktionstechnisch bedingt kleinere Grösse der CCD-Sensoren im Vergleich mit dentalen Filmgrössen machen u. U. Mehrfachaufnahmen notwendig, da die in der Humanmedizin geforderte Darstellung des gesamten Zahnes mit ausreichender Darstellung der Zahnperipherie – 3mm des die Wurzel umgebenden Knochens – erschwert ist (SANDERINK u. MILES 2000; VAN DER STELT 2000). Aber auch bei der Notwendigkeit von Positionierungsschwierigkeiten Wiederholungsaufnahmen bleibt die Gesamtdosis aufgrund unterhalb dieser derer konventioneller Aufnahmen (VERSTEEG et al. 1998). Die Form der Sensoren sowie das Sensorkabel erfordern eine Modifikation des Platzierens, dadurch entstehender erhöhter Zeitaufwand ist jedoch nur ein transientes Problem. Die Wiederverwendung der Sensoren im Gegensatz zum „Einmal-Röntgenfilm“ erhöht die Gefahr der Kreuzinfektion. Die konsequente Verwendung von Einmalschutzhüllen aus Latex oder Plastik (Sirona Hygieneschutz 65 Literaturübersicht 500©, Sirona, Bensheim, Deutschland) minimiert diese Gefahr. Die tägliche Desinfektion der Sensoren wird empfohlen, da ein Autoklavieren nicht möglich ist (GREEN 2001). Die Gefahr der Manipulation digitaler Daten ist im Vergleich zum nach der Entwicklung unabänderlichen Röntgenfilm wesentlich grösser (ANDERSON 1994; RICHARDSON et al. 1995; HORNER et al. 1996). Die Software digitaler Systeme ist in der Regel mit Sicherheitsvorkehrungen versehen, die das Löschen oder Verfälschen von Hintergrundpapier Originaldaten zur verhindern Novellierung der sollen (SIRONA Röntgenverordnung 2001b). wird auf Im den Datenschutz in der Teleradiologie im Sinne der Sicherung von Patientendaten vor unbefugten Personen und der Sicherung von Oringinalbilddaten vor Verfälschung eingegangen, eine verbesserte Datensicherheit wird gefordert (ENTWURF EINER VERORDNUNG ZUR ÄNDERUNG DER RÖNTGENVERORDNUNG 2001; HINTERGRUNDPAPIER ZUR NOVELLE DER RÖNTGENVERORDNUNG 2001). Bei Auftreten von Unregelmässigkeiten wird es nicht bei Sicherheitsvorkehrungen allein seitens des Hersteller bleiben, entsprechende gesetzliche Regelungen sollen für diesen Fall geschaffen werden. Aufzeichnungen über Zeitpunkt und Ort der Aufnahme, Art der Strahlenanwendung, untersuchte Körperregion, rechtfertigende Indikation, Befund, erhaltene Körperdosis und verantwortlichen Arzt sind in der Humanmedizin Pflicht. Das Basisbild muss neben bearbeiteten Bildern unverändert aufbewahrt werden. Die Anzahl der erstellten Aufnahmen muss erkennbar sein genauso wie nachträgliche Änderungen der Daten (ENTWURF EINER VERORDNUNG ZUR ÄNDERUNG DER RÖNTGENVERORDNUNG 2001). Aus forensischer Sicht muss ein unabänderliches Dokument vorliegen, somit müssen Dateiformate durch entsprechende Sicherheitsvorkehrungen diesem Anspruch gerecht werden (JUNG et al. 1996). Diese Betrachtungsweise wird durch Studien bestätigt, welche aufweisen, dass Manipulationen nicht immer erkannt werden (VISSER u. KRUGER 1997). 66 Literaturübersicht 2.5 Gegenwärtiger Stand der digitalen Radiographie 2.5.1 Humanmedizin In der humanmedizinischen Zahnheilkunde hat die digitale Radiographie Eingang in den normalen Praxisablauf gefunden (HIRSCHINGER 2001). Dies stellt die konsequente Fortsetzung der Umstellung des Praxismanagements von der papiergebundenen Form auf ein papierfreies Format dar. Da auch andere Bereiche der dentalen Radiologie mittels digitaler Systeme weiterentwickelt wurden, wie Panoramaschichtaufnahmen oder Fernröntgenaufnahmen, ist die vollständige Umstellung von „analog“ auf „digital“ nicht fern. Vorraussetzung einer vollständigen Akzeptanz digitaler Technik ist die ergonomische Integration der Systeme in den Klinik- oder Praxisalltag, Handhabung und Software dürfen Arbeitsabläufe nicht erschweren (KOCH et al. 2000). Weiterhin wird die Akzeptanz digitaler Darstellung bei juristischen Fragestellungen gefordert (CLARK et al. 1999; MILES et al. 1999). Die Berücksichtigung digitaler Verfahren in der Novellierung der Röntgenordnung gibt dieser Akzeptanz eine gesetzliche Grundlage (ENTWURF EINER VERORDNUNG ZUR ÄNDERUNG DER RÖNTGENVERORDNUNG 2001). In der Humanmedizin ist die Dosisreduzierung einer der entscheidenden Faktoren für die Umstellung auf digitale Verfahren, da die Erzielung adaequater Röntgenbilder bei niedrigst möglicher Dosis in der Röntgenverordnung gefordert wird (RÖNTGENVERORDNUNG 1987). Die rechtliche Akzeptanz digitaler Röntgenbilder stellte sicherlich die Grundlage für die flächendeckende Einführung digitaler Methoden dar. Der Zeitfaktor ist für den Zahnarzt ein weiterer wichtiger Grund, auf digitale Verfahren auszuweichen. Mittels digitaler Bildgewinnung kann eine enorme Zeitersparnis erzielt werden, welche gleichzeitig die Effizienz und die finanzielle Gewinnspanne einer Behandlung anwachsen lässt (VAN DER STELT 1992; FARMAN 1995; VERSTEEG 1997; ANALOUI 2000; WENZEL 2000). 67 Literaturübersicht Letztendlich ist durch die Monitordarstellung eine erleichterte Patienteninformation möglich, die in der Regel eine verbesserte Compliance zur Folge hat (VANDRE u. WEBBER 1995; HATCHER u. DIAL 1999). Die Amortisation eines digitalen Systems ist auch in einer Durchschnittspraxis schon recht bald erreicht. Bei einer angenommenen Lebensdauer digitaler Sensoren von 10 Jahren und des digitalen Systems von 5 Jahren, liegen die Kosten konventionellen Röntgens bei durchschnittlicher Anzahl von Röntgenaufnahmen über denen digitaler Verfahren. In Zukunft ist daher mit einer fortlaufenden Umstellung auf digitales Röntgen zu rechnen (LI et al. 1998; PRESTON 1999). Die Investitionskosten eines digitalen Systems sind weit höher als die eines konventionellen Systems, aufgrund der wesentlich niedrigeren laufenden Kosten jedoch erweist sich – je nach Frequenz der Erstellung von Röntgenbildern – das digitale System über die Zeit gerechnet als kostengünstiger. Der „break even point“ ist bei einer angenommenen Zahl von 100 Röntgenaufnahmen pro Monat nach ca. drei Jahren erreicht (BRAUNSCHWEIG et al. 1996; PRESTON 1999; SIRONA 2001a). Die in der medizinischen digitalen Technologie erzielten Fortschritte ermöglichen auch in der Zahnmedizin neue diagnostische Ansätze (MILES 2001), so dass deren Umsetzung aufgrund der sehr positiv zu beurteilenden prospektiven Bedeutung in der Praxis zum Teil schon erfolgt ist. Der Einsatz des digitalen Röntgens kann auch als Anpassung an die Digitalisierung der Gesellschaft betrachtet werden (PRESTON 1999). 2.5.2 Tiermedizin In der veterinärmedizinischen dentalen Radiologie besitzt der Faktor der Dosisreduzierung, welcher in der Humanmedizin von so hervorragender Bedeutung ist, in der allgemeinen Sicht der Dinge nur geringeres Gewicht. Eine Dosisreduzierung wird in der Tiermedizin nicht so explizit gefordert, wie dies in der Humanmedizin der Fall ist. Somit ist als zweiter wichtiger Punkt der Zeitgewinn 68 Literaturübersicht bedeutend. Dieser kann aber nur in Zusammenhang mit den Kosten der Anschaffung eines digitalen Röntgensystems und der Häufigkeit zahnmedizinischer Behandlungen und Röntgenkontrollen gesehen werden. Im Schrifttum finden sich hierzu bisher keine Daten. Ein Negativum der Nutzung digitaler Systeme in der Veterinärmedizin ist das Fehlen der häufig verwendeten dentalen Filmgrösse 4 für Aufnahmen der Oberkiefer- oder Unterkieferfront bzw. für Aufnahmen im Seitenzahnbereich grosser Rassen. Seit 2001 ist auch ein für die Tiermedizin produzierter digitaler Röntgensensor für intraorale Aufnahmen auf dem Markt (VetRay, VetRay-GmbH, Deutschland). Hierbei handelt es sich um einen CMOS-Sensor mit Active Pixel Technologie, welcher in Verbindung mit der VetRay-Vision-Software installiert wird. Dieser Sensor hat die Masse 37 mm x 24 mm bei einer Dicke von ca. 5 mm. Die aktive Fläche beträgt 30 mm x 20 mm. Die Auflösung beträgt 12 lp/mm bei 625 Pixeln/mm2. 69 Untersuchungsgut, Material und Methoden 3 Untersuchungsgut, Material und Methoden 3.1 Untersuchungsgut Zur Erhebung eines Zahnstatus wurden Röntgenaufnahmen an Patienten angefertigt, die an der Klinik für kleine Haustiere der Tierärztlichen Hochschule Hannover aufgrund von zahnmedizinischen Problemen vorgestellt wurden. Weiterhin wurden intraorale Röntgenaufnahmen an Kadavern durchgeführt. Die Untersuchungen erstreckten sich auf den Zeitraum von Mai bis Dezember 2001. Die Patienten setzten sich wie folgt zusammen: Tab. 5: Patienten Hunde Rö-Nr. Klinik-Nr. Rasse Gewicht (kg) 1a 97220 Yorkshire Terrier 3,7 2a 100202 Bordeaux Dogge 16,0 3a 100266 Briard 65,0 4a 54565 Yorkshire Terrier 2,1 5a 100578 Mischling 19,0 6a 100513 Spaniel 14,0 7a 100536 Yorkshire Terrier 5,0 8a 64399 Deutscher Schäferhund 36,0 9a 100605 Norfolk Terrier 6,3 10a 100043 Bulldogge 7,4 11a 96376 Schnauzer 26,0 12a 98899 Havaneser 2,5 13a 27883 Retriever 32,0 14a 97043 Retriever 25,0 15a 73001 Deutscher Schäferhund 30,0 70 Untersuchungsgut, Material und Methoden Katzen Rö-Nr. Klinik-Nr. Rasse Gewicht (kg) 1b 95223 EKH 3,0 2b 97074 EKH 2,0 3b 97032 EKH 6,0 4b 100307 EKH 5,0 5b 95689 EKH 8,0 6b 42503 EKH 1,8 7b 100565 EKH 1,4 8b 100451 EKH 4,5 9b EKH 2,5 10b EKH 6,0 99618 EKH 5,0 Rö-Nr. Klinik-Nr. Rasse Gewicht (kg) 1c 100520 Kaninchen 4,1 2c 100519 Kaninchen 1,9 3c 85754 Zwerg-Kaninchen 1,7 4c Kaninchen 7,0 5c Kaninchen 3,7 11b Heimtiere 6c 98708 Meerschweinchen 0,7 7c 100512 Meerschweinchen 1,1 8c 98986 Meerschweinchen 0,7 9c 97246 Meerschweinchen 1,2 Rö-Nr. Klinik-Nr. Rasse Gewicht (kg) 1d 81178 Leguan 0,6 2d 97757 Python 0,2 Exoten 71 Untersuchungsgut, Material und Methoden 3.2 Geräteausstattung 3.2.1 Konventionelles dentales Röntgen 3.2.1.1 Dentale Röntgeneinheit Für die Anfertigung konventioneller intraoraler Röntgenaufnahmen wurde die dentale Röntgeneinheit Heliodent DS der Firma Sirona (Bensheim, Deutschland) genutzt. Diese wird betrieben mit einer Röhrenspannung von 60 kV Multipuls und einem Aufnahmestrom von 7 mA. Die Strahlendosis kann über die Veränderung der Belichtungszeit mittels eines Zeitschalters variiert werden. Die Festanode der Röntgeneinheit ist 20 Grad abgeschrägt, die Grösse des Brennflecks beträgt 0,7 mm2. Der Gesamtfilter besteht aus 2,5 mm Aluminium. Die Variation der Aufnahmezeiten ist möglich im Rahmen von 0,01 bis 3,2 Sekunden. Der Film-FokusAbstand ist durch die Länge des Tubus vorgegeben und beträgt 20 Zentimeter. Das Nutzstrahlenfeld hat auf der Hautoberfläche einen Durchmesser von 6 Zentimetern. Das Röntgengerät ist im Behandlungsraum mit einem langen Wandarm fest installiert. 3.2.1.2 Filme Zur Erstellung der Röntgenaufnahmen wurden die Röntgenfilme Agfa Dentus M2 Comfort© der Firma Agfa (Deutschland) verwendet. Hierbei handelt es sich um folienlose Filme der Empfindlichkeitsklasse E (ISO 3665/5799). Die Grössen 0 (22 mm x 35 mm), 2 (31 mm x 41 mm) und 4 (57 mm x 76 mm) fanden Verwendung. 72 Untersuchungsgut, Material und Methoden 3.2.1.3 Entwicklungsmaschine Alle Röntgenfilme wurden mit der Entwicklungsmaschine DRY-O-MAT (Typ 9801 818 10009) der Firma Philips (Niederlande) entwickelt. Der DRY-O-MAT ist eine Tageslicht-Entwicklungsbox für die Entwicklung und Trocknung intra- und extraoraler Röntgenfilme. Die Filmentwicklung kann aufgrund einer Rotfilterlichtschutzscheibe unter Sicht vorgenommen werden. Durch lichtdichte Handschuhmanschetten werden die Hände mit dem Film in die Box eingeführt. Nach Entfernung des Filmverpackungsmaterials der belichteten Röntgenfilme innerhalb des DRY-O-MATs werden diese an den Filmklammern des Transportbügels befestigt. Der Bügel wird am rechten Anschlag in die Transportspindel der Maschine eingesetzt. Zur Vermeidung etwaigen Lichteinfalls kann nach Einsetzen der Filme der Tageslichtdeckel der Maschine für den weiteren Entwicklungsprozess geschlossen werden. Die Transportspindel sorgt in zweckmässiger Geschwindigkeit für den automatischen Transport der Filme durch das Entwicklungs-, Fixier- und Wässerungsbad zum Trocknungsbereich. Die schnelle Trocknung der Filme wird mittels Ventilator produzierter, bewegter Warmluft gewährleistet. Die Gesamtverarbeitungszeit eines Röntgenfilms beträgt etwa 5-6 Minuten. Nach dem Trocknungsprozess kann der Film zur Befundung entnommen werden. Durch einen permanenten Netzanschluss wird via Thermostat die Entwicklerbadheizung reguliert und somit eine konstante Temperatur von 26°C + 0,5°C gewährleistet. Der Ein-/Aus-Schalter des Gerätes ist lediglich für den Motor der Transportspindel sowie für die Trocknungseinrichtung zuständig, nicht für die Heizung des Entwicklers. Durch Anti-Verdunstungsdeckel wird während der Nichtnutzung eine Verflüchtigung der Chemikalien vermieden. Nach Durchlauf von ca. 100 Filmen oder nach drei bis fünf Wochen wurden entsprechend der Herstelleranweisungen die Chemikalien gewechselt. Das Wasserbad wurde täglich durch frisches, temperiertes Wasser (20°C) erneuert. An 73 Untersuchungsgut, Material und Methoden Entwickler- und Fixierflüssigkeit wurden folgende Fabrikate verwendet: Entwickler G 138 I und Fixierer G 334 I (Siemens medical solutions, Deutschland). 3.2.1.4 Röntgenbildbetrachter Die Beurteilung der Röntgenbilder wurde an einem Mediskop 2000-560 Röntgenbildbetrachter vorgenommen. 3.2.2 Digitales dentales Röntgen 3.2.2.1 Dentale Röntgeneinheit Bei Röntgenbildakquisition mittels des Sidexis-Systems fand derselbe dentale Röntgenstrahler Anwendung wie bei Erstellung der konventionellen Aufnahmen. Durch Betätigung eines Zeitwahlschalters der Röntgeneinheit konnte die Strahlendosis den digitalen Dosisanforderungen angepasst werden. Strahlzeiten oberhalb von 320 ms werden vom digitalen System nicht unterstützt. 3.2.2.2 Sensoren Die Erstellung, Analyse und Archivierung digitaler Röntgenaufnahmen der vorliegenden Arbeit erfolgte ausschliesslich mit dem System Sidexis Intraoral der Firma Sirona (Deutschland). Die an der Klinik für kleine Haustiere der Tierärztlichen Hochschule Hannover wandmontierten Modell verwandte der Systemkombination Röntgenbox. An die arbeitete Röntgenbox mit konnte dem ein Röntgensensor über eine Buchse angeschlossen werden. Die Röntgenbox war über einen Ethernet-Anschluss RJ-45 Stecker mit dem Netzwerk verbunden, über welchen der PC mit der Röntgenbox kommunizieren kann. 74 Untersuchungsgut, Material und Methoden Ein Fullsize Sensor mit den Abmessungen 29,2mm x 39,7mm und einer aktiven Fläche von 26 mm x 34 mm sowie ein Universal Sensor mit den Abmessungen 24,2 mm x 35,8 mm und einer aktiven Fläche von 20 mm x 30 mm sind im Sidexis System erhältlich und wurden im Rahmen dieser Arbeit auch verwendet. Sie wurden über eine drei Meter lange Sensorleitung mit Rundstecker mit der Röntgenbox verbunden. Die physikalische Pixelgrösse beträgt 19,5 µm x 19,5 µm, durch Pixel Binning wird eine funktionelle Pixelgrösse von 39 µm x 39 µm genutzt. Antiblooming-Massnahmen sind in den Sidexis-Sensoren nicht integriert. Die Röntgenbox besitzt SignalLeuchtdioden für die Betriebsbereitschaft der jeweiligen Sensoren sowie eine Leuchtdiodenanzeige für die allgemeine Betriebsbereitschaft. Ablagevorrichtungen für die Sensoren sind an der Röntgenbox montiert. Für die Sensoren wurden Einmal-Hygienschutzhüllen (Sirona Hygienschutz 500, Sirona, Deutschland) verwendet. Haltersysteme für die CCD-Sensoren (Dentsply, Rinn XCP-DS Digital Sensor Positioning System) bei Anwendung der Rechtwinkeltechnik wurden im Rahmen der intraoralen Aufnahmen aufgrund der anatomischen Gegebenheiten von Hund und Katze nicht verwandt. Daher konnte auch die zugehörige rechtwinklige Strahlenfeldbegrenzung im Tubus nicht genutzt werden, die das austretende Strahlenbündel in der Strahlungsfläche der Sensorgrösse anpassen würde. 3.2.2.3 PC-System Die Mindestanforderungen an ein Sidexis kompatibles PC System beinhalten eine Festplatte mit einer Speicherkapazität von mehr als 2 GB pro Datenbank sowie Speicherplatz von mehr als 50 MB für die Sidexis Installation. Der Arbeitsspeicher muss eine Kapazität von mindestens 64 MB haben, an Laufwerken sind ein CDROM-Laufwerk, ein 3,5``Diskettenlaufwerk sowie ein MOD-Laufwerk mit mindestens 640 MB notwendig. Das Grafiksystem benötigt eine Auflösung von mindestens 1024 x 768 Bildpunkten und eine Farbtiefe von mindestens 8 Bit. Alle diese Voraussetzungen wurde durch den eingesetzten PC gewährleistet. Der Monitor besass ein 17 Zoll Display mit einer Auflösung von 8 Bit. Als Betriebssystem diente 75 Untersuchungsgut, Material und Methoden Windows NT 5.0, für welches Sidexis Intraoral werksseitig auch konzipiert ist. Die Anbindung an ein Ethernet-Netzwerk wurde intstalliert, als Netzwerkprotokoll diente TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). 3.2.2.4 Software Die Sidexis Software wurde mittels CD-ROM als Einzelplatzversion im Behandlungsraum installiert. Die Sidexis Software stellte die Arbeitsumgebung für die Erstellung und Auswertung digitaler Röntgenaufnahmen am PC zur Verfügung. Das auf dem Monitordisplay erscheinende Sidexisfenster arbeitete mit der grafischen Oberfläche des Betriebssystems Windows. Nach dem Start von Sidexis erschien das Programmfenster mit Titel- und Menüleiste sowie der Arbeitsfläche des Programmfensters, welche durch Verwaltungs- und Bildbearbeitungswerkzeuge eingerahmt wurde. In der Titelleiste wurde der jeweils im Programm angemeldete Patient angezeigt, per Menüleiste konnten die durch Symbole gekennzeichneten Werkzeuge abgerufen oder zusätzliche Funktionen gewählt werden. 76 Untersuchungsgut, Material und Methoden Abb. 10: Arbeitsoberfläche Sidexis Die Arbeitsoberfläche der Sidexis-Software bietet im linken Randbereich Symbole zur Bildverwaltung, im rechten Randbereich Symbole zur Bildbearbeitung. Der angemeldete Patient ist in der Titelleiste aufgeführt. Der linke Randbereich des Programmfensters beinhaltet die Verwaltungswerkzeuge, dargestellt durch Schaltflächen mit Symbolen. Folgende Funktionen waren in absteigender Reihenfolge wählbar: 77 Untersuchungsgut, Material und Methoden Patientenverwaltung Über die Patientendatenbank konnte ein bestimmter Patient angewählt, seine Daten geändert, oder ein neuer Patient aufgenommen werden. Über Eingabe von Suchkriterien konnte die Suche nach einem bestimmten Patienten beschleunigt werden. Name, Vorname und Geburtsdatum stellen obligatorische Daten dar. Eine Gleichheit dieser Daten verschiedener Patienten wurde vom Programm nicht akzeptiert. Der Stammbehandler des jeweiligen Patienten konnte angegeben werden. In gleicher Art und Weise wurde ein Patient abgemeldet oder im System gelöscht. Ein Löschen von Patientendaten bei vorhandenen Röntgenaufnahmen war nicht möglich. Aufnahmedurchführung In dieser Funktionsgruppe waren verschiedene Arten dentalen Röntgens (Intraoralröntgen, Pantomographie, Cephalometrie-Aufnahme) oder Videoaufnahmen wählbar. Drei Varianten waren im Rahmen intraoraler Röntgenaufnahmen möglich: Bei der „Einzelzahnaufnahme“ wurde die Aufnahmebereitschaft für jedes neue Bild separat aktiviert. Bei der „Mehrfachaufnahmefunktion“ konnten mehrere Aufnahmen desselben Patienten erstellt werden, ohne dass jeweils eine erneute Aufnahmebereitschaft hergestellt werden musste. Die „Statusaufnahme“ war ähnlich der Mehrfachaufnahmefunktion, vor erneuter Aufnahmebereitschaft musste jedoch die Zahnanwahl erfolgen. Die Auswahl des zu röntgenden Zahnes erfolgte im sogenannten Befunddialog. Hier konnte mittels des internationalen Zahnschemas der Humanmedizin der Féderation Dentaire Internationale (FDI) ein Zahn mit entsprechender zweiziffriger Beschreibung gewählt werden. Nach Bestätigung wurde die Aufnahmebereitschaft des Systems via Monitor und Leuchtdiode des jeweiligen Sensors an der Röntgenbox angezeigt. 78 Untersuchungsgut, Material und Methoden Der dritte Funktionsblock betraf die Bildverwaltung. Erstellte oder importierte Bilder wurden patientenbezogen gespeichert, eine zusätzliche Abspeicherung modifizierter Aufnahmen war möglich. Das Originalbild konnte nicht überschrieben werden. Über die „Bildwahl“ Funktion konnte aus den vorhandenen Bildern des Patienten ausgewählt werden, wobei ein Vorschaufenster das Auffinden des gesuchten Bildes erleichterte. Die erhobenen Befunde konnten im Befundungsfeld vermerkt werden, hierbei konnte auf eine individuell erstellbare Liste von Standardbefunden zurückgegriffen werden. Mittels der „Bild löschen“ Funktion war es nur möglich, zusätzliche Ansichten aus dem System zu entfernen, das Löschen von Originalbildern war nicht möglich. Mit der „Bild schliessen“ Funktion wurde die Bearbeitung der aktiven Bildansicht beendet. Bilder konnten über die „Drucken“ Funktion auf geeigneten Peripheriegeräten ausgedruckt werden, entweder mit vollständigem Befund oder aber auch nur mit einer Kurzbeschreibung. Mittels der „E-Mail“ Funktion konnte jedes Röntgenbild im TIF-Format versandt werden. Im zugehörigen Textfeld konnten Erläuterungen zur versandten Aufnahme notiert werden. Der nächstuntere Funktionsblock enthielt allgemeine Funktionen. Über die „Info“ Funktion konnte der noch zur Verfügung stehende Speicherplatz abgefragt oder aber eine Internet-Verbindung mit der Sirona Homepage aufgebaut werden. Das letzte Verwaltungswerkzeug der linken Werkzeugleiste beendete das Sidexis Programm. 79 Untersuchungsgut, Material und Methoden Im rechten Randbereich des Programmfensters befand sich die Werkzeugleiste mit Bildbearbeitungsfunktionen. Die „Zoom“ Funktion ermöglichte die Vergrösserung oder Verkleinerung des momentanen Darstellungsmassstabes, wobei der aktuelle Massstab angegeben wurde. Die Grösse konnte zum einen über zwei Symbole stufenweise verkleinert oder vergrössert werden, zum anderen konnte der Maßstab auch über eine Laufleiste variiert werden. „Helligkeit“ und „Kontrast“ konnten über Laufleisten variiert werden. Ein „Graukeil“ vermittelet einen Eindruck der Intensität der durchgeführten Veränderung. Die Darstellung mit den Originalwerten konnte über das Helligkeit- und Konrastsymbol zurückgeholt werden. Die „Invertieren“ Funktion führte zu einer Umkehrung der Helligkeitswerte der einzelnen Pixel, es entstand eine Negativ-Darstellung des Röntgenbildes. Durch „Einfärben“ wurde eine Darstellung des Bildes in Pseudo- oder Falschfarben erzielt. Grauwerte wurden durch Farben ersetzt, über das Regulieren von Helligkeit und Kontrast konnte diese Farbdarstellung variiert werden. Durch den Filter „Kontrastoptimierung“ wurden die Grauwerte im Sinne des Systems „optimiert“, wobei dieser Optimierung keine lineare statistische Methode zugrunde lag. Der „Weichzeichnen“ Filter mittelte benachbarte Pixel in ihrem Kontrast, so dass es zu einer Reduzierung scharfer Kanten kam, was zu einer Minderung der Gesamtschärfe des Bildes führte, aber auch Rauschartefakte minderte. 80 Untersuchungsgut, Material und Methoden Der Filter „Scharfzeichnen“ hob Kanten durch Anhebung der Pixelkontraste hervor, welches zu einer Anhebung des Schärfeeindruckes des Bildes führte. Bei verrauschten Bildern konnte eine sogenannte „Körnigkeit“ entstehen. Der Filter „Rauschen mindern“ veränderte nicht die Gesamtschärfe des Bildes, sondern entfernte kleine Störungen des Bildes. Der Filter „Reliefdarstellung“ produzierte ein pseudo-dreidimensionales Bild der Röntgenaufnahme. Ränder im Bereich eines hohen Kontrastes wurden heller oder dunkler dargestellt, Kanten und Konturen wurden hervorgehoben und führten eine reliefartige Verfremdung herbei. Die gewählten Filterfunktionen konnten durch das Betätigen der „Filter rückgängig“ Schaltfläche zurückgenommen werden, mittels der Schaltfläche „Anfangsbild“ konnten alle Bearbeitungsschritte in ihrer Gesamtheit revidiert werden, am Monitor erschien wieder das Originalbild. Die „Drehen“ Werkzeuge ermöglichten in 90° Grad Schritten eine Umorientierung des Bildes auf der Arbeitsfläche. Die „Lupe“ vergrösserte einzelne Bildausschnitte, wobei der durch Mausauswahl selektierte Bildausschnitt im „Lupenfenster“ im oberen rechten Bereich der Arbeitsfläche separat erschien. Der Vergrösserungsfaktor konnte über eine Laufleiste im Massstab 1:1 bis 8:1 variiert werden. Das Feld „Hohe Auflösung“ vergrösserte die Darstellung der momentanen Aufnahme hin zu einer optimalen Betrachtungsgrösse bei gleichzeitiger schwarzer Einfärbung eventuell bestehender Randbereiche, welches zu einer möglichst blendfreien Betrachtung führte. 81 Untersuchungsgut, Material und Methoden Die Funktion „Fenster nebeneinander“ ordnete alle aktiven Bilder ohne Überlappungen unter Reduzierung der Einzelgrössen im Arbeitsbereich an. Die Funktion „Fenster Statusanordnung“ berücksichtigte die anatomische Position der dargestellten Zähne der jeweiligen Röntgenaufnahmen und ordnete sie dementsprechend unter eventuell notwendig werdender Zoom-Reduzierung ohne Überlappungen im Arbeitsbereich an. Weitere Funktionen des Sidexis-Systems waren nur über die Menü-Leiste aufrufbar. Im Menü „Analyse“ fanden sich folgende Funktionen: Die Funktion „Maus Regler“ bot die Möglichkeit zur gleichzeitigen Helligkeits- und Kontrastanpassung mittels eines Werkzeuges. Mit der Funktion „Dichteprofil messen“ konnte eine relative Dichtemessung interessierender Strukturen vorgenommen werden. Mit dem Mauscursor konnte eine Messstrecke festgelegt werden, der Mauscursor diente auch gleichzeitig zur Abfrage des Wertes. Über die Funktion „Dichteprofil anzeigen“ konnte die Dichte der interessierenden Struktur über den Messweg angezeigt werden. Ein Dichteprofilfenster wies die Dichte über ein Balkendiagramm aus, welches mittels Sucher im Röntgenbild der entsprechenden Lokalisation zugeordnet werden konnte. Mittels des Filters „Weichzeichnen“ konnten sehr kontrastreiche oder stark verrauschte Bilder gemittelt werden, die Gesamtschärfe des Bildes wurde reduziert. Die Funktion „Analysebereich festlegen“ begrenzte die Filterfunktionen der Bildverarbeitung auf eine zu definierende Region des Bildes und diente der Verdeutlichung bestimmter Details. Die „Länge messen“ Funktion ordnete Bildstrukturen einen metrischen Wert zu, wobei neben geradlinigen Verbindungen auch gekrümmte Strecken gemessen 82 Untersuchungsgut, Material und Methoden werden konnten. Anfangs- und Endpunkt sowie ggf. Zwischenpunkte wurden mittels des Mauszeigers gesetzt. Der Abstand wurde direkt im Röntgenbild an der Linie selbst angezeigt als auch in der Statuszeile am unteren Bildrand des Programmfensters. Geometrische Ungenauigkeiten des Röntgenvorgangs machten die Kalibrierung einer gemessenen Strecke notwendig, um den realen Wert zu erhalten. Die Funktion „Längenmessung kalibrieren“ bot diese Möglichkeit. Eine im Bild befindliche Referenzstruktur bekannter Länge wurde ausgemessen. Entsprach der gemessene Wert nicht der tatsächlichen Länge, konnte über ein spezielles Dialogfenster eine Kalibrierung vorgenommen werden. Eine korrekte Kalibrierung beschränkte sich allerdings auf Messungen in Nähe der Referenzstruktur. Die „Winkel messen“ Funktion bot die Möglichkeit, eine Winkelmessung interessierender Strukturen vorzunehmen, indem die Winkelschenkel per Mauszeiger festgelegt wurden. Mit der Funktion „Hand“ konnte man sich innerhalb eines in einem grösseren Massstab dargestellten Bildes bewegen. Der „Viewport“ ermöglichte das Bewegen innerhalb eines Bildes, welches aufgrund des gewählten Massstabes nicht vollständig im Arbeitsbereich dargestellt werden konnte. Im Gegensatz zur „Hand“-Funktion war die aktuelle Position im Bild über ein weiteres Fenster, welches eine Miniaturkopie des aktuellen Gesamtbildes enthielt, visuell darzustellen. Im Viewport konnte der durch einen roten Rahmen gekennzeichnete Ausschnitt des Bildes mittels Maus an jede beliebige Stelle des Röntgenbildes positioniert werden. Im Menü „Fenster“ fanden sich folgende Funktionen: Mittels der Funktionen „Fenster, Überlappend“, „Fenster, Vollbild“ oder „Fenster, Wiederherstellen“ konnte die Anordnung der Bilder oder die Darstellung des aktuellen Bildes entsprechend den Wünschen des Betrachters angepasst werden. Bei „überlappend“ dargestellten Fenstern waren alle Fenstertitel sichtbar, eine selektive Aktivierung war daher möglich. Als „Vollbild“ galt die Darstellung des aktuellen Bildes unter Ausnutzung des gesamten zur Verfügung stehenden 83 Untersuchungsgut, Material und Methoden Arbeitsbereiches. Durch „Wiederherstellen“ wurde die Darstellung vor Aufrufen der Vollbild-Funktion zurückgeholt. Im „Fenster“-Menü befand sich eine numerierte Liste aller geöffneten Fenster, das aktive Fenster war gekennzeichnet. Eine Auswahl des entsprechenden Fensters konnte getätigt werden. Im Menü „Ansicht“ konnte die Fläche zur Betrachtung geöffneter Bilder durch Ausblenden des Menüs oder der Werkzeuge mittels der Funktionen „Menü eingeblendet“ und „Werkzeuge eingeblendet“ vergrössert werden. Im Menüpunkt „Bild“ waren folgende Funktionen vertreten: Über die Funktion „Als E-mail versenden...“ konnten bei Verbindung zum Internet Bilder im TIF-Format versandt werden. Neben automatisch erscheinenden Angaben zur eigenen Praxis und zum versandten Bild waren weitere Erläuterungen möglich. Das „Exportieren von Bildern“ ermöglichte das Kopieren eines Bildes im aktuellen Zustand auf einen anderen Datenträger. Über die Funktion „Importieren“ konnte ein fremdes oder systemeigenes Bild eingelesen werden. Über Wahl des Kompressionsfaktors konnte das Dateiformat den Möglichkeiten des jeweiligen Datenträgers angepasst werden. Das Sidexis System sah eine eindeutige Kennzeichnung der Röntgenbilder vor. Beim Drucken, Exportieren, Kopieren in die Zwischenablage und beim Versenden per email wurden die Bilder durch bestimmte Zeichenfolgen gekennzeichnet. Diese Zeichenabfolge erschien in der unteren linken Ecke des Bildes. Entnehmbar war das Systemlogo, die Systemversion, der Zustand des Bildes (Original, Kopie, Modifikation), die Herkunft des Bildes (Eigenprodukt, Import), der Kompressionstyp (keine Kompression, JPG) und die Kompressionsparameter. Die Versendung von Bildern über die Funktion „Versenden“ des „Bild“-Menüs konnte gleichfalls als Schaltfläche bei Systeminstallation angelegt werden. Hierdurch können anderen Programmen Bilder z. B. zum Zwecke der Weiterbearbeitung zugesandt werden. 84 Untersuchungsgut, Material und Methoden Im Menü „Dienste“ fand sich die Funktion „Auslagern“. Das Auslagern von Röntgenbildern erfolgte nach Herstellerempfehlung auf MO-Disketten. Über ein Dialogfenster konnte der Umfang der Auslagerung nach Quartalsabschnitten bestimmt werden. Alle für die Bildauswahl notwendigen Daten blieben auf der Festplatte gespeichert, allein die speicherintensiven Bilder wurden auf wechselbare Datenträger, in diesem Falle MOD, transferiert. Das Sidexis-System fragte bei Aufrufen eines ausgelagerten Bildes nach der entsprechenden MOD. Über die Funktion „Konstanzprüfung“ konnte eine in der Veterinärmedizin gesetzlich nicht geforderte Konstanzprüfung durchgeführt werden. Über die Funktion „System einstellen“ war es möglich, Systemkomponenten individuell an die Ansprüche des Behandlers anzupassen. Folgende Bereiche wurden über diese Funktion geregelt: 1. Die Konfiguration des Aufnahmeablaufs 2. Einstellungen zur Bildkompression 3. Einstellungen zur Konstanzprüfung 4. Standardbefunde 5. Stammbehandler 6. Service-Einstellungen Eine Mehrplatzfähigkeit des Sidexis-Systems war gegeben, wurde im Rahmen dieser Studie allerdings nicht installiert. Die Anbindung der Verwaltungssoftware an die Sidexis Software war ebenfalls möglich, wurde im Rahmen dieser Untersuchung jedoch nicht durchgeführt. Die Funktion „Programm wechseln“ im Menü „Patient“, welche bei Installation des Systems auch als Schaltfläche integriert werden kann, ermöglichte die schnelle Umschaltung zu einer anderen Software. 85 Untersuchungsgut, Material und Methoden 3.3 Methoden 3.3.1 Bildgewinnung Die zu untersuchenden Tiere wurden auf dem Behandlungstisch in eine der jeweiligen zu röntgenden Lokalisation entsprechende Position gebracht. Aufnahmen im Oberkiefer wurden in Bauchlage durchgeführt, der harte Gaumen wurde in der Waagerechten ausgerichtet. Aufnahmen im Seitenzahnbereich des Unterkiefers wurden in Seitenlage durchgeführt. Die Darstellung der Unterkieferfront erfolgte in Rückenlage. Je Tier wurden Röntgenaufnahmen von jeweils einem Oberkiefer- und einem Unterkieferquadranten erstellt. Die Fixierung der Filme bzw. Sensoren erfolgte mittels Tupfer. Digitale Aufnahmen wurden z. T. unter Verwendung eines Maulspreizers erstellt, um Beschädigungen des Sensors durch Schliessbewegungen der Kiefer zu vermeiden. Von den Lokalisationen Oberkiefer distal (4. Prämolar bis 2. Molar), Oberkiefer mesial (1. Prämolar bis 3. Prämolar), Oberkiefer Caninus, Oberkieferfront, Unterkiefer distal (1. Molar bis 3. Molar), Unterkiefer mesial (1. Prämolar bis 4. Prämolar), Unterkiefer Caninus sowie Unterkieferfront wurden jeweils sechs konventionelle und digitale Aufnahmen unterschiedlicher Dosis angefertigt. Alle konventionellen Filme wurden mit der Entwicklungsmaschine DRY-O-MAT (Philips, Niederlande) entwickelt und danach in mit Adressetiketten versehenen Klarsichthüllen (Panoclar, Beycodent, Deutschland) aufbewahrt. Alle digitalen Aufnahmen wurden mit dem Sidexis-System erstellt, die Speicherung erfolgte im internen Netzwerk der Tierärztlichen Hochschule Hannover. 86 Untersuchungsgut, Material und Methoden 3.3.2 Bildvorauswahl Die Gesamtzahl konventioneller wie digitaler Röntgenbilder wurde durch eine Vorauswahl auf die drei offensichtlich besten konventionellen und digitalen Aufnahmen jeder Region bei unterschiedlicher Belichtungsdosis für die nachfolgende Bewertung reduziert. 3.3.3 Bildbetrachtung Die Bildbetrachtung erfolgte bei Beurteilung der konventionellen Röntgenbilder am Mediskop Röntgenbildbetrachter bei einem Betrachtungsabstand von ca. 25 cm. Die Bildbetrachtung digitaler Aufnahmen erfolgte am Monitor bei einer Auflösung von 8 Bit und einem Betrachtungsabstand von ebenfalls ca. 25 cm. Nach Bewertung der Originalaufnahmen bestand die Möglichkeit zur individuellen Anpassung des besten Bildes mittels angebotener Bearbeitungswerkzeuge der Sidexis-Software. 3.3.4 Bildbewertung Die Bildbewertung wurde von jeweils zwei Tier- und Zahnärzten durchgeführt Folgende Bildstrukturen wurden in die Qualitätsbewertung einbezogen: 1. Darstellung des Zahnes (Schmelz-, Dentin- und Zementschicht, Pulpa) 2. Darstellung des Parodonts (Parodontalspalt, Alveole) 3. Darstellung der Knochenstrukturen Bei Beurteilung spezifischer zahnmedizinischer Fragestellungen beschränkte sich die Bewertung auf diesen einen Gesichtspunkt. Die Beurteilung von Röntgenaufnahmen bei Exoten beschränkte sich auf Weichteildarstellung. 87 die Parameter Hartgewebe- und Untersuchungsgut, Material und Methoden Die Bewertung erfolgte nach folgendem Punkteschema: 3 Punkte = sehr gute Darstellung 2 Punkte = gute Darstellung 1 Punkte = befriedigende Darstellung 0 Punkt = ungenügende Darstellung Tab. 6: Parameter der qualitativen Röntgenbildbewertung mit Beschreibung der einzelnen Kriterien sowie zugehöriger Punktzahl. Parameter Punktzahl Kriterien Zahn Schmelzschicht fein gezeichnet 3 Schmelz-Zement-Grenze fein gezeichnet Pulpa und Pulpahörner fein gezeichnet Schmelzschicht deutlich erkennbar 2 Schmelz-Zement-Grenze deutlich erkennbar Pulpaverlauf in allen Arealen nachvollziehbar Schmelzschicht erkennbar 1 Schmelz-Zement-Grenze erkennbar Pulpalumen abgrenzbar Schmelzschicht undeutlich 0 Schmelz-Zement-Grenze undeutlich Pulpalumen verwaschen Parodont 3 Parodontalspalt fein gezeichnet Lamina dura als feine Linie erkennbar 2 Parodontalspalt deutlich erkennbar Lamina dura deutlich erkennbar 1 Parodontalspalt erkennbar Lamina dura erkennbar 0 Parodontalspalt verwaschen Lamina dura undeutlich Knochen 3 Knochenbälkchen fein gezeichnet Foramina/Fissurae exzellent abgegrenzt 2 Knochenbälkchen deutlich erkennbar Foramina/Fissurae deutlich abgegrenzt 1 Knochenbälkchen erkennbar Foramina/Fissurae erkennbar 0 Knochenbälkchen undeutlich Foramina/Fissurae undeutlich 88 Untersuchungsgut, Material und Methoden Nach Bildoptimierung des besten digitalen Bildes durch frei wählbare Nachbearbeitungsoptionen erfolgte eine erneute Bewertung nach denselben Prinzipien. Die Bewertung der praktischen Anwendbarkeit des Sidexis-Systems erfolgte durch den Versuchsdurchführenden. Die statistische Auswertung wurde mit dem Statistical Analysis System (SAS) 6.0 durchgeführt. Aufgrund einer nicht vorliegenden Normalverteilung der einzelnen Beobachtungen wurde als Signifikanztest der Signed-Rank-Test angewendet. Als Signifikanzniveau im Vergleich konventioneller und digitaler, konventioneller und nachbearbeiteter digitaler sowie digitaler und nachbearbeiteter digitaler Röntgenaufnahmen wurden 5% festgesetzt, welches einem p-Wert von 0,05 entspricht. Als hochsignifikant wurde ein Signifikanzniveau von 1% angenommen, entsprechend einem p-Wert von 0,01. Zur graduellen Bewertung der Unterschiede konventioneller, digitaler und nachbearbeiteter digitaler Röntgenaufnahmen wurden die arithmetischen Mittelwerte der Beurteilungen herangezogen. 89 Ergebnisse 4 Ergebnisse 4.1 Platzieren der Sensoren und Projektionsgeometrie 4.1.1 Hund Das intraorale Platzieren der Sensoren war bei mittelgrossen und grossen Hunderassen in allen Regionen des Kiefers möglich. Erschwert war das Platzieren bei kleinen Hunderassen, insbesondere bei geringer Mundbodentiefe sowie bei Aufnahmen der rostralen Prämolaren. Je nach Grösse des Tieres kam im Seitenzahngebiet der Full Size Sensor oder der Universal Sensor zum Einsatz. Im Frontzahngebiet wurde grundsätzlich der Full Size Sensor verwendet. Aufnahmen des kaudalen Seitenzahnbereichs des Unterkiefers konnten mit Rechtwinkeltechnik erstellt werden, bei allen anderen Aufnahmen musste die Halbwinkeltechnik angewandt werden. 4.1.2 Katze Alle Aufnahmen konnten mit intraoral gelegenem Sensor angefertigt werden. Röntgenaufnahmen des Seitenzahnbereichs wurden mit dem Universal Sensor erstellt. Bei Aufnahmen der Canini oder Incisivi kam entweder der Universal Sensor oder der Full Size Sensor zum Einsatz. Eine Fixierung der Sensorlage erfolgte mittels Tupfer. Aufnahmen des kaudalen Seitenzahnbereichs des Unterkiefers konnten mit Rechtwinkeltechnik erstellt werden, bei allen anderen Aufnahmen musste die Halbwinkeltechnik angewandt werden. 90 Ergebnisse 4.1.3 Heimtiere (Kaninchen, Meerschweinchen, Chinchilla) Die intraorale Platzierung war generell möglich und erfolgte zwischen den Zahnreihen. Bei kleineren Exemplaren beim Kaninchen sowie generell beim Meerschweinchen waren nur Aufnahmen der Incisivi möglich. Die Mundspalte beim Chinchilla war bei den untersuchten Patienten zu klein, das intraorale Platzieren eines Sensors war nicht möglich. Alle Aufnahmen mussten unter Anwendung der Halbwinkeltechnik vorgenommen werden. 4.1.4 Exoten (Leguan, Schlange) Zur Anwendung kam ausschliesslich der Full Size Sensor. Dieser konnte in seiner Lage auf dem Behandlungstisch über eine Einfassung aus Silikon stabilisiert werden. Alle Aufnahmen wurden unter Anwendung der Rechtwinkeltechnik erstellt. 4.2 Mehraufnahmen Die geringere sensitive Fläche der digitalen Sensoren führte dazu, dass im Vergleich mit Röntgenfilmen bei grossen Hunden eine vollständige Abbildung der Zähne inklusive umgebenden Parodontalapparates nicht möglich war. Auf zusätzliche Aufnahmen im Seitenzahnbereich wurde im Rahmen dieser Studie jedoch verzichtet, da das Ausmaß der Abbildungsfehler gering war. Bei Darstellung der Unterkieferincisivi sowie des Unterkiefercaninus eines Quadranten bei mittelgroßen und großen Hunden wurde digital generell eine Aufnahme zusätzlich notwendig, da das digitale Pendant zur dentalen Filmgröße 4 nicht erhältlich war, welches ein gemeinsames Abbilden der Incisivi sowie beider Canini erlauben würde. Bei Patient Nr. 3a (Briard, 65 kg) war die vollständige Darstellung des Unterkieferreisszahnes mittels digitalen Sensors nicht möglich, da 91 Ergebnisse Breite wie Höhe des Zahnes die Dimensionen des Sensors überstiegen. Größenbedingte Abbildungsprobleme ergaben sich auch bei Patient Nr. 8a (DSH, 36 kg). 4.3 Qualitative Bewertung konventioneller und digitaler Röntgenaufnahmen 4.3.1 Hund Beim Hund erwiesen sich konventionelle Röntgenaufnahmen im Vergleich zu digitalen Originalaufnahmen als qualitativ hochsignifikant höherwertig (p = 0,007). Im Gegensatz hierzu waren nachbearbeitete digitale Röntgenaufnahmen im Vergleich zu konventionellen Aufnahmen qualitativ hochsignifikant höherwertig (p = 0,002). Nachbearbeitete digitale Aufnahmen zeigten eine auffällige Qualitätsverbesserung im Vergleich zu unbearbeiteten digitalen Originalaufnahmen (p = 0,001). In der Bewertung spezifischer dentaler Fragestellungen im Rahmen endodontischer Behandlungen, konservierender Behandlungen, Zahnfrakturen und persistierender Milchzähne waren nachbearbeitete digitale Aufnahmen konventionellen qualitativ vergleichbar. Da es durch den Scan-Vorgang zu einem deutlichen Qualitätsverlust bei der Darstellung konventioneller Röntgenaufnahmen gekommen wäre, wurden im Folgenden lediglich digitale Originalaufnahmen sowie deren nachbearbeitete Varianten abgebildet. Die Beschritung der Zähne in allen nachfolgenden Abbildungen orientiert sich an dem modifizierten Triadan-System. Die erste der drei Ziffern benennt den jeweiligen Kieferquadranten (Nummerierung beginnend im Oberkiefer rechts, im Uhrzeigersinn weiterzählend), die letzten beiden Ziffern benennen den jeweiligen Zahn (von der Mittellinie nach distal zählend). 92 Ergebnisse Abb. 11(a) 210 209 208 Abb. 11(b) Nach Bearbeitung ist die Schmelzschicht deutlicher dargestellt, der Parodontalspalt und die Lamina dura feiner gezeichnet, vor allem jedoch der verwaschene Eindruck der Knochenstrukturen verbessert. Abb. 11: OK Reisszahn und Molaren, Patient 5a (Hund, Mischling, 5 Jahre, 19 kg) (a) digital, Originalbild, (b) digital, nachbearbeitet Darstellung des OK-Seitenzahnbereichs beim Hund mit den Zähnen 208 bis 210. Die mesialen Wurzeln des vierten Prämolaren (Reisszahn, Zahn 208) projizieren sich übereinander, eine Darstellung der bukkalen und palatinalen Wurzel erreicht man durch Mesial- oder Distalprojektion. 93 Ergebnisse Abb. 12(a) 205 206 207 Abb. 12(b) Durch Variation von Kontrast und Helligkeit ist eine deutlichere Darstellung der Pulpa sowie eine klarere Zeichnung der Knochenbälkchen erzielt worden, allerdings mit der Gefahr einer Fehlinterpretation der Knochendichte in der Furkation. Abb. 12: OK Prämolaren, Patient 6a (Hund, Spaniel, 9 Jahre, 14 kg) (a) digital, Originalbild (b) digital, nachbearbeitet Darstellung des OK-Prämolarenbereiches (Zahn 205 bis 207) beim Hund. Die vollständige Abbildung der ersten drei Prämolaren inklusive ihrer periapikalen Regionen ist aufgrund der Zahn- respektive Sensorgröße in diesem Fall nicht möglich. 94 Ergebnisse Abb. 13(a) 204 206 604 205 605 Abb. 13(b) Nach Bearbeitung sind deciduale und permanente Zähne respektive deren Zahnkeime deutlicher voneinander abgegrenzt. Abb. 13: OK Caninus, Patient 2a (Hund, Bordeaux Dogge, 3 Monate, 16kg) (a) digital, Originalbild, (b) digital, nachbearbeitet Darstellung der OK-Caninusregion im Rahmen eines Wechselgebisses. Die Wurzel des permanenten Caninus (Zahn 204) ist zu diesem Zeitpunkt noch nicht ausgebildet, der Vorgänger der Milchzahndentition (Zahn 604) befindet sich distal des Nachfolgers, seine Wurzel ist vollständig erhalten. 95 Ergebnisse Abb. 14(a) Fissura palatina 103 102 101 201 202 203 Abb. 14(b) Die Visualisierung der Schmelzschicht wird in der Nachbearbeitung deutlicher, eine vollständige Darstellung der Pulpenlumina konnte jedoch nicht erzielt werden. Die Zeichnung der Knochenstruktur wurde verbessert. Abb. 14: OK Front Patient 9a (Hund, Norfolk Terrier, 6 Jahre, 6,3 kg) (a) digital, Originalbild (b) digital, nachbearbeitet Darstellung der OK-Incisivi (Zahn 103 bis 203) beim Hund. 96 Ergebnisse Abb. 15(a) 308 309 310 Canalis mandibularis Abb. 15(b) Durch Nachbearbeitung konnte lediglich die Darstellung des Pulpalumens verbessert werden, da schon das Original eine gute Darstellung lieferte. Abb. 15: UK Molaren, Patient 1a (Hund, Yorkshire Terrier, 6 Jahre, 3,6 kg) (a) digital, Originalbild (b) digital, nachbearbeitet Darstellung des UK-Seitenzahnbereiches (Zahn 308 bis 310) beim Hund. Der Reisszahn (Zahn 309) zeigt periapikale Veränderungen, es liegt sowohl horizontaler wie vertikaler Knochenabbau im Sinne einer Parodontitis vor. 97 Ergebnisse 408 Abb. 16(a) 407 406 405 Abb. 16(b) Der verwaschene Charakter des Originalbildes wurde mittels Nachbearbeitung entfernt: der Schmelz, die Schmelz-ZementGrenze, die Pulpa, der Parodontalspalt mit Lamina dura und die Knochenbälkchen sind deutlicher dargestellt. Abb. 16: UK Prämolaren, Patient 9a (Hund, Norfolk Terrier, 6 Jahre, 6,3 kg) (a) digital, Originalbild (b) digital, nachbearbeitet Darstellung des UK-Prämolarenbereiches (Zahn 405 bis 408) mithilfe der Halbwinkeltechnik, da die lange Unterkiefersymphyse die Anwendung der Rechtwinkeltechnik verhindert. 98 Ergebnisse Abb. 17(a) bukkale Reihe: Dentes decidui linguale Reihe: Dentes permanentes Abb. 17(b) Durch Nachbearbeitung wurden die hartgeweblichen Komponenten deutlicher hervorgehoben. Im Bereich von Überlagerungen ist eine Differenzierung der Strukturen durch Verstärkung der Opazitäten jedoch erschwert. Abb. 17: UK Front, Patient 4a (Hund, Yorkshire Terrier, 3 Monate, 2,1 kg) (a) digital, Originalbild (b) digital, nachbearbeitet Darstellung des UK-Frontzahnbereiches beim Hund. Die deciduale Dentition ist vollständig erhalten, die permanenten Zahnkeime sind im Alveolarknochen angelegt. Die UK-Symphyse ist physiologischerweise beim Hund nicht verknöchert. 99 Ergebnisse Abb. 18(a) 404 405 Incisivi 304 406 Abb. 18(b) Eine Kontrastanhebung konnte mittels Nachbearbeitung erzielt werden, welche auch zu einer deutlicheren Darstellung des Parodontalspaltes führt. Der syndesmotische Charakter der Unterkiefersymphyse geht in der Nachbearbeitung jedoch verloren. Anteile der Krone von Zahn 406 verlieren ebenfalls in der Qualität der Darstellung, periphere Weichgewebsanteile werden nicht mehr abgebildet. Abb. 18: UK Caninus, Patient 6a (Hund, Spaniel, 9 Jahre, 14 kg) (a) digital, Originalbild (b) digital, nachbearbeitet Darstellung der UK-Caninuswurzel (Zahn 404) beim Hund. Aufgrund der zu kleinen Sensorgröße kann der Frontzahnbereich bei mittelgroßen und grossen Rassen nicht vollständig abgebildet werden. Für eine adäquate Darstellung müssen die Incisivi und der Caninus separat aufgenommen werden. 100 Ergebnisse 4.3.2 Katze Bei der Katze erwiesen sich konventionelle Röntgenaufnahmen im Vergleich zu digitalen Originalaufnahmen als qualitativ signifikant höherwertig (p = 0,04). Im Gegensatz hierzu waren nachbearbeitete digitale Röntgenaufnahmen im Vergleich zu konventionellen Aufnahmen qualitativ hochsignifikant höherwertig (p = 0,002). Nachbearbeitete digitale Aufnahmen zeigten eine auffällige Qualitätsverbesserung im Vergleich zu unbearbeiteten digitalen Originalaufnahmen (p = 0,001). In der Bewertung spezifischer dentaler Fragestellungen im Rahmen endodontischer Behandlungen und konservierender Behandlungen waren digitale Aufnahmen konventionellen qualitativ vergleichbar. 101 Ergebnisse Abb. 19(a) 207 204 208 206 209 604 606 607 Abb. 19(b) Eine geringgradige Hervorhebung hartgeweblicher Strukturen war in der Nachbearbeitung möglich, eine deutliche Verbesserung infolge der guten Qualität der Originalaufnahme nicht. Abb. 19: OK Seitenzahnbereich, Patient (Katze, EKH, 1,4 kg) (a) digital, Originalbild (b) digital, nachbearbeitet Darstellung des OK-Seitenzahnbereiches bei der Katze. Die Zahnkeime der permanenten Dentition sind deutlich zwischen den Wurzeln der Milchzähne zu erkennen. Die Problematik liegt in der Superposition der Wurzeln durch den Jochbogen. Durch einen flacher eingestellten Zentralstrahl ist eine Darstellung mit geringerer Überlagerung möglich, dieses führt jedoch zu ggr. elongierter Abbildung der Wurzeln. Bei zu starker Überlagerung durch den Jochbogen ist daher auf eine extraorale Technik auszuweichen. 102 Ergebnisse Abb. 20(a) 205 204 Abb. 20(b) Nach Bearbeitung ist die apikale Transluzenz an Zahn 204 hervorgehoben, die Knochenzeichnung ist deutlicher. Abb. 20: OK Caninus, Patient 4b (Katze, EKH, 6 Jahre, 5 kg) (a) digital, Originalbild (b) digital, nachbearbeitet Darstellung des OK-Caninus (Zahn 204) bei der Katze. Aufgrund unterschiedlicher Winkelung im Rahmen der Halbwinkeltechnik ist eine gleichzeitige Abbildung von Seitenzähnen und Caninus nicht möglich. 103 Ergebnisse Raphe mediana Abb. 21(a) Fissura palatina Incisivi Abb. 21(b) Mittels Nachbearbeitung wurde die Knochenzeichnung hervorgehoben und der Parodontalspalt der Incisivi deutlicher dargestellt. Abb. 21: OK Front, Patient 5b (Katze, EKH, 4 Jahre, 8 kg) (a) digital, Originalbild (b) digital, nachbearbeitet Darstellung der OK-Incisivi (Zahn 103 bis 203) bei der Katze. Der Universalsensor gestattet nicht die gleichzeitige Abbildung der Canini. 104 Ergebnisse Abb. 22(a) 409 408 407 Abb. 22(b) Mittels Nachbearbeitung wurde eine bessere Darstellung der Pulpenlumina sowie des Parodontalapparates erreicht, die Nachbearbeitung führte jedoch gleichzeitig auch zu einer schlechteren Abbildung der Zahnkronen. Abb. 22: UK Seitenzahnbereich, Patient 4b (Katze, EKH, 6 Jahre, 5 kg) (a) digital, Originalbild (b) digital, nachbearbeitet Darstellung des UK-Seitenzahnbereiches (Zahn 407 bis 409) bei der Katze. 105 Ergebnisse Incisivi 404 Abb. 23(a) 304 Abb. 23(b) Durch Nachbearbeitung wurde der Kontrast geringgradig angehoben, eine deutliche Verbesserung der Originalaufnahme wurde nicht erreicht. Die undeutliche Darstellung des Parodontalspaltes der Unterkiefercanini im apikalen Drittel ist durch das Vorhandensein vieler Seitenäste der Pulpa bedingt, dem sogenannten apikalen Delta. Abb. 23: UK Front, Patient 5b (Katze, EKH, 4 Jahre, 8 kg) (a) digital, Originalbild (b) digital, nachbearbeitet Darstellung der UK-Front bei der Katze. Wie beim Hund ist die Symphyse physiologischerweise nicht verknöchert. 106 Ergebnisse 4.3.3 Heimtier Bei Heimtieren erwiesen sich konventionelle Röntgenaufnahmen im Vergleich zu digitalen Originalaufnahmen als qualitativ hochsignifikant höherwertig (p = 0,008). Im Gegensatz hierzu waren nachbearbeitete digitale Röntgenaufnahmen im Vergleich zu konventionellen Aufnahmen qualitativ gleichwertig (p = 0,082). Nachbearbeitete digitale Aufnahmen zeigten eine deutliche Qualitätsverbesserung im Vergleich zu unbearbeiteten digitalen Originalaufnahmen (p = 0,004). 107 Ergebnisse Abb. 24(a) 206 211 210 207 208 209 Abb. 24(b) In diesem Falle konnte durch Nachbearbeitung keine weitere Verbesserung in der Darstellung interessierender Strukturen erzielt werden. Abb. 24: OK Seitenzahnbereich, Patient 1c (Kaninchen, 3 Jahre, 4,1 kg) (a) digital, Originalbild (b) digital, nachbearbeitet Darstellung des OK-Seitenzahnbereiches beim Kaninchen. Die vollständige Abbildung aller Seitenzähne ist möglich. Aufgrund der auch in der transversalen Ebene gekrümmten Prämolaren und Molaren entstehen vor allem im Bereich der beim Kaninchen offenen Apices stärkere Opazitäten. 108 Ergebnisse Abb. 25(a) 102 202 101 201 Abb. 25(b) Mittels Nachbearbeitung ist eine geringfügig deutlichere Darstellung der Apices der beiden mittleren Incisivi erzielt worden Abb. 25: OK Front, Patient 1c (Kaninchen, 3 Jahre, 4,1 kg) (a) digital, Originalbild (b) digital, nachbearbeitet Darstellung der OK-Incisivi beim Kaninchen. Die rudimentären zweiten Incisivi jedes Quadranten sind hinter den dominanten ersten Incisivi deutlich zu erkennen (Duplicidentata). Die offenen Apices der ersten Incisivi sind deutlich sichtbar. 109 Ergebnisse Abb. 26(a) 410 409 408 407 401 Foramina mentalia Abb. 26(b) Eine Verbesserung des Originalbildes war durch Nachbearbeitung kaum möglich, lediglich die Foramina mentalia stellen sich etwas deutlicher dar. Abb. 26: UK Seitenzahnbereich, Patient 2c (Kaninchen, 2 Jahre, 1,9 kg) (a) digital, Originalbild (b) digital, nachbearbeitet Darstellung des UK-Seitenzahnbereiches beim Kaninchen. Die letzten Molaren waren aufgrund der Sensordicke in diesem Fall nicht darstellbar. Der Apex des rechten UK-Incisivus projiziert sich über den Wurzelbereich der Prämolaren. 110 Ergebnisse 401 402 Abb. 27(a) Abb. 27(b) Mittels Nachbearbeitung konnte kaum eine Verbesserung der Ausgangsaufnahme erzielt werden. Abb. 27: UK Front, Patient 1c (Kaninchen, 3 Jahre, 4,1 kg) (a) digital, Originalbild (b) digital, nachbearbeitet Darstellung der UK-Incisivi beim Kaninchen. Die Apices der Incisivi liegen im Bereich der Prämolaren. 111 Ergebnisse Abb. 28(a) 101 201 Abb. 28(b) Nach Bearbeitung sind der Parodontalspalt und die Lamina dura deutlicher sichtbar. Abb. 28: OK Front, Patient 7c (Meerschweinchen, 1 Jahr, 1,1 kg) (a) digital, Originalbild (b) digital, nachbearbeitet Darstellung der OK-Incisivi beim Meerschweinchen. Meerschweinchen besitzen in jedem OK-Quadranten nur jeweils einen Incisivus (Simplicidentata). 112 Ergebnisse Abb. 29(a) 401 301 Abb. 29(b) Durch Nachbearbeitung konnte die Ausgangsaufnahme in diesem Fall nicht verbessert werden. Abb. 29: UK Front, Patient 7c (Meerschweinchen, 1 Jahr, 1,1 kg) (a) digital, Originalbild (b) digital, nachbearbeitet Darstellung der UK-Incisivi beim Meerschweinchen. Die Apices der Incisivi sind aufgrund der Superposition durch die Prämolaren nicht vollständig beurteilbar. 113 Ergebnisse 4.3.4 Exot Bei Exoten erwiesen sich sowohl nachbearbeitete digitale Röntgenaufnahmen als auch digitale Originalaufnahmen im Vergleich zu konventionellen Röntgenaufnahmen als gleichwertig. 114 Ergebnisse Abb. 30(a) Abb. 30(b) Die osteolytischen Prozesse im Bereich des Ellbogengelenks wurden mittels Nachbearbeitung verdeutlicht. Abb. 30: Ellbogen, Patient 1d (Leguan, 5 Jahre, 0,6 kg) (a) digital, Originalbild (b) digital, nachbearbeitet Darstellung des Ellbogengelenks beim Leguan. 115 Ergebnisse Abb. 31(a) Abb. 31(b) Die Knochenreaktion ist im nachbearbeiteten Bild verdeutlicht. Abb. 31: Femur, Patient 1d (Leguan, 5 Jahre, 0,6 kg) (a) digital, Originalbild (b) digital, nachbearbeitet Darstellung des Femur beim Leguan. 116 Ergebnisse Abb. 32(a) Abb. 32(b) Die osteolytischen Bezirke wurden durch die Nachbearbeitung hervorgehoben. Abb. 32: Knie, Patient 1d (Leguan, 5 Jahre, 0,6 kg) (a) digital, Originalbild (b) digital, nachbearbeitet Darstellung des Knies beim Leguan. 117 Ergebnisse Abb. 33(a) Abb. 33(b) Durch Nachbearbeitung ist eine geringfügige Verbesserung der Darstellung weichgeweblicher Strukturen erzielt worden. Abb. 33: Pfote, Patient 1d (Leguan, 5 Jahre, 0,6 kg) (a) digital, Originalbild (b) digital, nachbearbeitet Darstellung der Pfote beim Leguan. Aufgrund der Grazilität der Strukturen ist eine sehr niedrige Expositionsdosis notwendig, welche die SNR zugunsten des Rauschens verschiebt und zu einer Körnigkeit in der Darstellung führt. 118 Ergebnisse Abb. 34(a) Abb. 34(b) Die Nachbearbeitung durch Kontrastund Helligkeitsvariation führte nicht zu einer Verdeutlichung der Darstellung. Abb. 34: Kopf, Patient 2d (Python, 8 Monate, 24 g) (a) digital, Originalbild (b) digital, nachbearbeitet Darstellung des Kopfes eines Python. In Kombination mit der invertierten Darstellung wird u. U. die Unterscheidung einzelner knöcherner Strukturen erleichtert (Abb. 35c/d). 119 Ergebnisse 4.3.5 Qualitativer Vergleich in absoluten Zahlen Konventionelle Aufnahmen sind bei Hund und Katze ca. 0,4 Punkte überlegen, beim Heimtier 0,73 Punkte. Dagegen sind nachbearbeitete digitale Aufnahmen konventionellen Aufnahmen bei Hund und Katze 0,74 bzw. 0,73 Punkte überlegen, beim Heimtier 0,3 Punkte. Im Vergleich sind nachbearbeitete digitale Röntgenaufnahmen den digitalen Originalaufnahmen um 1,14 Punkte beim Hund, 1,10 Punkte bei der Katze und 1,03 Punkte beim Heimtier voraus. Die genauen Mittelwerte der Differenzen im Vergleich von konventionelle, digitalen sowie digitalen nachbearbeiteten Aufnahmen können der Tabelle 6 entnommen werden. Durch Nachbearbeitung ließ sich die Qualität somit bei allen Spezies verbessern, digitale Aufnahmen wurden nachbearbeitet jeweils deutlich besser als die konventionelle Vergleichsaufnahme eingestuft. Tab. 6 : Absolutwerte der Differenzen (arithmetisches Mittel aller Gutachter) zwischen konventioneller Röntgenaufnahme und digitaler Originalaufnahme (konv-dig), konventioneller Aufnahme und nachbearbeiteter digitaler Aufnahme (konv-dign) sowie digitaler Originalaufnahme und nachbearbeiteter Aufnahme (dig-dign) bei Hund, Katze und Heimtier. Positive Werte zeigen eine positive Beurteilung zugunsten der erstgenannten Aufnahme, negative Werte zugunsten der letztgenannten. Spezies Hund Katze Heimtier konv – dig 0,40 0,37 0,73 120 konv – dign - 0,74 - 0,73 - 0,30 dig – dign - 1,14 - 1,10 - 1,03 Ergebnisse 4.3.6 Beste digitale Darstellung Die beste digitale Darstellung wurde durch die Funktion „Hohe Auflösung“ erreicht, da durch sie ein blendfreies Betrachten bei funktioneller Vergrößerung (vierfach) möglich war. Sie wurde von allen Gutachtern genutzt zur Nachbearbeitung der besten digitalen Aufnahme. 4.3.7 Nachbearbeitungsoptionen An Nachbearbeitungsoptionen im Rahmen dieser Studie wurden fast ausschließlich die Kontrast- und Helligkeitsvariation sowie in besonderen Fällen das Invertieren genutzt. 4.3.7.1 Kontrast- und Helligkeitsvariation Im Rahmen der Nachbearbeitung wurde von allen Gutachtern insbesondere auf die Möglichkeit zur Kontrast- und Helligkeitsmodulation zurückgegriffen, um eine adäquate Darstellung des digitalen Röntgenbildes zu erreichen. Das Sidexis-System bot dazu die Möglichkeit zur Variation beider Parameter mittels eines Werkzeuges, der „Maus-Regler“ Funktion. Von dieser Möglichkeit machten alle Gutachter Gebrauch (Abb. 11 bis 34). 121 Ergebnisse 4.3.7.2 Invertieren Die Möglichkeit zum Invertieren des Röntgenbildes, also der Darstellung in Form eines Negativs, wurde in Fällen undeutlicher Unterscheidung im Original von den Gutachtern zur Verdeutlichung der Strukturen angewendet (Abb. 35 und 36). (a) (b) (c) (d) Abb. 35: Darstellung der Invertierenfunktion UK-Seitenzahnbereich, Patient 1a (Hund, Yorkshire Terrier, 6 Jahre, 3,6 kg) (a) digital nachbearbeitet (b) digital invertiert Kopf, Patient 2d (Python, 8 Monate, 24 g) (c) digital nachbearbeitet (d) digital invertiert Darstellung des UK-Seitenzahnbereiches beim Hund (a, b) sowie des Kopfes eines Python (c, d) mittels Inversion. Durch den Zwang zu einer veränderten Betrachtungsweise kann das Erkennen pathologischer Veränderungen (periapikale Prozesse an Zahn 309 beim Hund in (a) und (b)) oder knöcherner Strukturen (Schädelknochen Python) erleichtert werden. 122 Ergebnisse (a) (b) (c) (d) (e) (f) Abb. 36: Darstellung der Invertierenfunktion Patient 1d (Leguan, 5 Jahre, 0,6 kg) (a) Ellbogen, digital nachbearbeitet (b) Ellbogen,digital invertiert (c) Femur, digital nachbearbeitet (d) Femur, digital invertiert (e) Knie, digital nachbearbeitet (f) Kniegelenk, digital invertiert Darstellung der Bildinversion anhand pathologischer Veränderungen an Gliedmaßen beim Leguan. Die gemeinsame Betrachtung von Positiv und Negativ eines Röntgenbildes erleichtert die Identifizierung von Bildstrukturen. 123 Ergebnisse 4.3.8 Blooming Blooming im Rahmen der Bildakquisition wurde insbesondere bei größeren Hunden (Patienten Nr. 3a (Briard, 65 kg) und Nr. 8a (DSH, 36 kg) und im Seitenzahnbereich bei Katzen als Negativum beobachtet, da hierdurch eine adäquate Darstellung in der digitalen Originalaufnahme nicht möglich war. Aufnahmen in diesen Fällen erschienen geringgradig unterbelichtet, nächsthöher belichtete Aufnahmen mussten jedoch aufgrund von Blooming-Artefakten verworfen werden. 4.4 Dosisreduktion Durch digitales Röntgen konnte bei allen Spezies eine Dosisreduktion erzielt werden. Die Prozentwerte der Dosisreduktion ergaben sich aus dem Vergleich der zur vollständigen Abbildung jeweils eines Ober- und Unterkieferquadranten notwendigen Expositionsdosis im konventionellen und digitalen Verfahren bei den einzelnen Spezies. Die Dosisreduktion beim Hund betrug 65%, bei der Katze 54%, bem Heimtier 54% und bei Exoten 48%. Bei Hund, Katze und Heimtier war – abhängig vom Gewicht des Tieres – eine Minimierung auf Belichtungszeiten von ca. 50 ms möglich, eine weitere Reduzierung führte zu einer qualitativen Verschlechterung des Bildes. 124 Diskussion 5 Diskussion Ziel dieser Studie war neben einer Beurteilung der allgemeinen Anwendbarkeit digitaler dentaler Röntgentechnik bei Hund, Katze und Heimtieren ein Qualitätsvergleich konventioneller und digitaler intraoraler Aufnahmen. Im Weiteren wurde die Anwendbarkeit digitaler dentaler Technik zur Darstellung graziler Strukturen in der Diagnostik bei Exoten evaluiert. 5.1 Platzierung der Sensoren Bei Abwägung des Für und Wider digitalen intraoralen Röntgens ist die generelle Umsetzbarkeit am Tier zu prüfen. Ein vorbehaltloser Transfer humanmedizinscher Anwendungsprinzipien schien aufgrund gravierender anatomischer Unterschiede sowie einer anderen Zielsetzung nicht sinnvoll. Die in der Regel mit einer gewissen Verzögerung erfolgende Adaptation humanmedizinischer Technologie in der Veterinärmedizin hat den Vorteil, dass aus einer bereits angewachsenen Produktpalette das veterinärmedizinischen Anforderungen am ehesten genügende digitale System herausgefiltert werden kann. Ein wichtiges Kriterium hierbei ist eine günstige Sensorgrösse und -form, die das Platzieren erleichtert und trotzdem eine ausreichend grosse sensitive Fläche aufweist. Durch die Möglichkeit, digitale Sensoren auch intraoral zu platzieren, liess sich wie schon bei konventionellen Dentalfilmen das Problem der Superposition weitestgehend vermeiden. Der Vorteil gegenüber extraoralen Röntgenverfahren blieb somit erhalten. Auf die Anwendung von Fixations- und Projektionshilfen wurde aufgrund des sekodonten Charakters des Karnivorengebisses verzichtet, da die kommerziell erhältlichen Apparaturen in der Regel aktiv zwischen den Zahnreihen fixiert werden müssen. In der Humanmedizin stellt dieses durch die Mitarbeit des 125 Diskussion Patienten kein Problem dar. In der Veterinärmedizin werden intraorale Röntgenbilder in der Regel am anästhesierten Patienten erstellt, so dass allein schon dadurch eine aktive Mithilfe prinzipiell nicht gegeben ist. Erfolgt eine Aufnahme am nicht narkotisierten Tier, wird das Platzieren von dünnen Röntgenfilmen nur äusserst selten toleriert. Eine zusätzliche Apparatur zur Filmfixation stellt einen zusätzlichen Störfaktor dar, der das Tier veranlasst, mittels Zungenspiel den intraoralen Fremdkörper zu entfernen. Um Beschädigungen des Sensors durch die Zahnreihen zu vermeiden, ist vom Einsatz digitaler Sensoren am nicht narkotisierten Tier abzuraten. Am anästhesierten Tier kann die Fixation des Sensors mit jeglichen Platzierungshilfen in zufriedenstellender Art und Weise vorgenommen werden. Hierzu gehören nach eigenen Erfahrungen Tupfer, Papierhandtücher, Haar-Curls, oder aber auch spezielle veterinärmedizinische „Flexi-Film Holders“ (Dr. Shipp´s Laboratories, USA) (DEFORGE u. COLMERY 2000; MULLIGAN et al. 1998). Bei humanmedizinischen Fixations- und Projektionshilfen führt der vorwiegend sekodonte Charakter des Hunde- und Katzengebisses häufig zum Abkippen der Apparatur. Das Eigengewicht der Kiefer kann ebenfalls zur Fixierung des Sensors genutzt werden. Die Anatomie von Ober- und Unterkiefer bei Hund und Katze, insbesondere der flache harte Gaumen und die geringe Mundbodentiefe erschweren zusätzlich die Anwendung einer Fixations- und Projektionshilfe. Beim kleinen Heimtier war aufgrund der geringen Platzverhältnisse der Einsatz zusätzlicher Fixationshilfen per se unmöglich. Die Breite und Länge der Sensoren stellte sich beim Platzieren als unproblematisch heraus. Ein Anbiegen an anatomische Strukturen, ähnlich einem dentalen Film, erfolgt beim digitalen Sensor nicht. Dieses ist aufgrund einer daraus resultierenden geometrischen Unschärfe auch nicht erwünscht. Dagegen war durch die Dicke des Sensors von 5 mm das Platzieren der Sensoren unter beengten Raumverhältnissen erschwert. Daneben verstärkte das an der Rückwand des Sensors befestigte Kabel dieses Problem zusätzlich (VERSTEEG et al. 1998). 126 Diskussion 5.1.1 Platzierung der Sensoren beim Hund Das Platzieren der Sensordimensionen Sensoren und -kabel beim in Hund der stellte Regel nach kein Gewöhnung Problem dar. an Die Projektionsgeometrie bei Verwendung von Röntgensensoren blieb dieselbe wie die bei Verwendung von Röntgenfilmen. Aufgrund der „altbekannten“ Positionierungsprobleme ergab sich die Notwendigkeit der Halbwinkeltechnik im Oberkiefer sowie im rostralen Unterkiefer. Bei Toy-Rassen konnte zusätzlich das Platzieren der Sensoren im kaudalen Unterkieferbereich Schwierigkeiten bereiten. Dieses war bedingt zum einen durch die Steifheit der Sensoren ohne die Möglichkeit eines Anbiegens an anatomische Konturen, zum anderen durch die Dicke der Sensoren, die sich bei eingeschränkten Platzverhältnissen nachteilig auswirkte. Zur Vermeidung der Beschädigung der Sensoren musste insbesondere bei schweren Rassen darauf geachtet werden, dass der Biss mittels Maulspreizer oder anderer geeigneter Hilfsmittel (Einmalspritze, Beissholz etc.) gesperrt wurde, so dass es nicht zu einer mechanischen Belastung des Sensors zwischen okkludierenden Zahnreihen kommt. Die Fixierung des Sensors musste so rigide sein, dass eine Torquebewegung durch das Sensorkabel vermieden wurde. 5.1.2 Platzierung der Sensoren bei der Katze Die Problematik des Platzierens der Sensoren bei der Katze entsprach weitestgehend der bei kleinen Hunderassen. Die beengten Platzverhältnisse sollten gerade bei zierlichen Tieren nicht zu einer Traumatisierung der Weichgewebe führen, somit musste im Einzelfall die Projektionsgeometrie den anatomischen Situationen angepasst werden und nicht umgekehrt. De facto bedeutete dies, dass auch in Regionen, in denen normalerweise Rechtwinkeltechnik möglich war, auf Halbwinkeltechnik ausgewichen werden musste. Alle Aufnahmen des Seitenzahnbereichs konnten mit dem Universalsensor vorgenommen werden. Der Full Size Sensor war bei der Katze ausreichend, um die 127 Diskussion Unterkiefer- oder Oberkieferfront im Gesamten darzustellen, auf Sensoren der Grösse 4 konnte somit verzichtet werden. Im Rahmen dieser Studie wurden alle Aufnahmen der Oberkieferseitenzähne mittels intraoraler Technik vorgenommen. Die in einigen Publikationen empfohlene Extraoraltechnik zur weitestgehenden Vermeidung einer Superposition durch den Processus zygomaticus maxillae sowie das Os zygomaticum wurde nicht angewandt (VERSTRAETE et al. 1998a; VERSTRAETE 1999). Zur adäquaten Umsetzung der extraoralen Technik war eine Fixierung des Sensors in einer geeigneten Unterlage notwendig. Eine Herstellungsmöglichkeit wird im Zusammenhang mit der Platzierung der Sensoren bei Exoten beschrieben. 5.1.3 Platzierung der Sensoren beim Heimtier Die Anwendung des intraoralen digitalen Röntgens bei Heimtieren wurde in dieser Studie auf das Kaninchen und das Meerschweinchen beschränkt. Die Anwendung beim Chinchilla oder noch kleineren Nagern war nicht möglich, da die enge Mundspalte das intraorale Platzieren selbst des kleinen Universal Sensors unmöglich machte. Beim Kaninchen Unterkieferzähne war die exklusive Unterkieferseitenzähne vollständige der möglich, Darstellung vollständigen bei aller Abbildung Zwergkaninchen oder Oberkieferder generell und kaudalen kleinen Exemplaren z. T. nur die Darstellung der Oberkiefer- und Unterkieferfront. Insbesondere wurde das Platzieren des Sensors durch die für die Dicke des Sensors nicht ausreichende Distanz zwischen Ober- und Unterkiefermolaren behindert. Bisher findet sich in der Literatur fast ausschliesslich die extraorale Anwendung von dentalen Filmen der Grösse 4 im laterolateralen Strahlengang zur Darstellung der Zähne von Heimtieren (WIGGS u. LOBPRISE 1995; WIGGS u. LOBPRISE 1997). Auch Aufnahmen im rostrokaudalen Strahlengang sind beschrieben, deren diagnostischer Nutzen wird jedoch als limitiert angesehen (CROSSLEY 1995a, b, 2001). Eine aktuelle Studie (BÖHMER 2001) beschreibt den intraoralen Gebrauch 128 Diskussion von dentalen Filmen beim Kaninchen zur Darstellung von Front- sowie Unterkieferseitenzähnen. Die Filme wurden im Sinne einer Aufbissaufnahme zwischen den Zahnreihen fixiert, die Aufnahme durch Anwendung der Halbwinkeltechnik angefertigt. Die Auswertung extraoraler laterolateraler Aufnahmen des Kaninchenkopfes bietet in vielen Aspekten der Beurteilung zufriedenstellende Resultate, so kann die Abnutzung der Front- wie Seitenzähne, die Lage der Okklusionsebene, die Stellung der Kiefer zueinander sowie die Einbeziehung benachbarter Strukturen (Ductus nasolacrimalis, Orbita, Ventralrand Mandibula) in einen dentalen Krankheitsprozess beurteilt werden (CROSSLEY 1995a, b, 2001). Die eindeutige Seitenzuordnung eines Krankheitsgeschehens und speziell die Zuordnung zu einem bestimmten Zahn kann jedoch häufig nur mittels einer intraoralen Aufnahme gewährleistet werden (BÖHMER 2001). Die Darstellung der Seitenzähne erfolgte über eine Annäherung an die Halbwinkeltechnik, der flache Gaumen bzw. Mundboden verhinderte die Anwendung der Rechtwinkeltechnik. Zur Vermeidung einer Superposition durch benachbarte Strukturen wurde bei Aufnahmen der Oberkieferseitenzähne bei waagerechter Lagerung des Kaninchenkopfes der Zentralstrahl von dorsokaudal ausgerichtet. Aufnahmen der Unterkieferseitenzähne erfolgten ebenfalls mittels Halbwinkeltechnik und okklusaler Fixierung des Filmes. Das Kaninchen befand sich hierbei in Rückenlage, der Kopf wurde annähernd waagerecht gelagert. Beim Meerschweinchen war aufgrund der Kleinheit der Mundhöhle und einer nur geringen maximalen Mundöffnung lediglich die Darstellung der Oberkiefer- und Unterkieferfront via intraoraler Aufnahme möglich. 129 Diskussion 5.1.4 Platzierung der Sensoren bei Exoten Im Rahmen dieser Studie wurde der Einsatz von konventionellen und digitalen dentalen Filmen bzw. Sensoren bei einem Leguan sowie einer Python geprüft. Da in diesem Falle die Intention nicht die Darstellung der Zähne, sondern die Abbildung anderer Körperregionen war, wurden die Sensoren den abzubildenden Strukturen unterlagert. Die Platzierung eines Sensors benötigt eine sichere Fixation, so dass ein Verschieben durch das Tier selbst oder durch das Sensorkabel vermieden wird. Hierfür wurde aus Silikon (President, Coltene, Deutschland) eine Einfassung für den Sensor hergestellt. Der Sensor wird im Silikonmantel fixiert, die sensitive Oberfläche des Sensors schliesst übergangslos mit der Oberfläche der Silikonunterlage ab. Eine ausreichende Dimensionierung dieser Silikonunterlage erleichtert das sichere Lagern des zu röntgenden Tieres. 5.2 Qualität konventioneller und digitaler Röntgenaufnahmen im Vergleich Bei einem Vergleich von Studien zur Qualität digitalen Röntgens ist es wichtig, die Ergebnisse in den zeitlich korrekten Kontext zu setzen. So unterscheiden sich Resultate vergleichender Untersuchungen konventioneller und digitaler dentaler Röntgenaufnahmen im Zeitraum 1987 bis 2002 gravierend (SHEARER et al. 1990; WENZEL et al. 1990; WENZEL et al. 1991; MCDONNELL u. PRICE 1993; OHKI et al. 1994; SANDERINK et al. 1994; WELANDER et al. 1994; VANDRE u. WEBBER 1995; KULLENDORFF u. NILSSON 1996; KULLENDORFF et al. 1996; MOYSTAD et al. 1996; VERSTEEG et al. 1997a; STEFFEL 1999; ANALOUI u. STOOKEY 2000; BLENDL et al. 2000; EIKENBERG u. VANDRE 2000; VANDRE et al. 2000; EIKENBERG u. DOLLEY 2001; HAAK et al. 2001; KOSITBOWORNCHAI et al. 2001; MARTINEZ-LOZANO et al. 2001; NAIR et al. 2001; WAKOH u. KUROYANAGI 2001; 130 Diskussion WALLACE et al. 2001). Kritikpunkte früher digitaler Systeme sind in aktuellen Studien zumeist beseitigt. Neben einer allgemeinen Beurteilung werden auch die Nutzungsmöglichkeiten im Rahmen spezifischer zahnmedizinischer Fragestellungen sehr unterschiedlich bewertet. Hierzu zählen die Detektion kariöser Läsionen, parodontaler Schäden oder die Bewertung endodontischer Massnahmen (SHEARER et al. 1990; WENZEL et al. 1990; WENZEL et al. 1991; FURKART et al. 1992; PITTS 1993; VANDRE u. WEBBER 1995; BLENDL et al. 2000; VANDRE et al. 2000). Bei einem Qualitätsvergleich muss weiterhin berücksichtigt werden, welche Referenz als sogenannter „Goldstandard“ zugrundegelegt wird (OESTMANN u. GALANSKI 1989). Handelt es sich um verifizierte Daten, die z. B. über histopathologische oder mikroskopische Untersuchungen erhoben wurden, oder ist als Referenz die Bewertung eines unabhängigen Betrachters herangezogen worden (WENZEL u. HINTZE 1999)? Somit würde in jedem Falle eine richtige oder falsche Aussage bezüglich der Referenz gestellt werden, jedoch erst eine Graduierung in Kombination mit verifizierbarer Beobachtung erlaubt die Beurteilung der diagnostischen Leistung eines Systems anhand einer ROC-Kurve. In dieser Studie wurde keine Entscheidung hinsichtlich der Erkennbarkeit bestimmter pathologischer Veränderungen gefordert, sondern eine Bewertung der Deutlichkeit in der Darstellung dentaler Strukturen wie Zahn, Parodont oder Alveolarknochen anhand einer Punkteskala von 0 bis 3. Das Sidexis System beinhaltet eine systemimmanente Dichtekontrolle, aber keine Expositionskontrolle. Das bedeutet, dass auch bei digitalen Röntgenbildern trotz der Möglichkeit zur Korrektur von Belichtungsfehlern eine optimale Belichtungsdosis Garant ist für ein gutes Röntgenbild. Aufgrund grosser Unterschiede zwischen den verschiedenen Spezies sowie innerartlicher Unterschiede orientiert sich die Expositionsdosis konventioneller und Körpergewichtstabelle (NEUMANN 1988). 131 digitaler Aufnahmen an einer Diskussion Aus den Ergebnissen dieser Studie lässt sich ableiten, dass die Nachbearbeitung mittels Sidexis-System erstellter digitaler Röntgenaufnahmen von essentieller Bedeutung ist. Die Qualitätsverbesserung durch Nachbearbeitung wurde nachgewiesen, auch wenn diese zu einem grossen Teil aus einer Anpassung des Bildes an subjektive Sehgewohnheiten begründet sein könnte. Einige Autoren verweisen jedoch darauf, dass eine subjektive Bildverbesserung nicht in gleichem Masse eine Erhöhung der diagnostischen Effizienz nach sich ziehen muss (NAIR 1997; TYNDALL 1998; MOL 2000). Nichtsdestotrotz stellt ein qualitativ hochwertiges Bild die Basis einer guten bzw. verbesserten Diagnostik dar, die Nachbearbeitungsoptionen digitaler Verfahren sollten daher nach Möglichkeit immer genutzt werden. Dieses Resultat eigener Untersuchungen unterstützt eine aktuelle Studie, in welcher ebenfalls die Nachbearbeitung digitaler Sidexis-Bilder dringlich gefordert wird (PFEIFFER et al. 2000). Der Vergleich nachbearbeiteter digitaler Röntgenaufnahmen und konventioneller Röntgenaufnahmen fällt in dieser Studie zugunsten der digitalen Variante aus, obwohl alle Begutachter bisher keine Erfahrung in der Befundung digitaler dentaler Aufnahmen vorweisen konnten. In anderen Studien zeigte sich, dass die Bewertung digitaler Bilder nach Gewöhnung noch besser ausfällt (UPRICHARD et al. 2000; FREEDMAN u. ARTZ 1999). Nach Heranführen an die digitale Bilddiagnostik kann somit ein noch besseres Ergebnis für das digitale Verfahren erwartet werden. Eine optimale Darstellung am Monitor wurde mit der Funktion „Hohe Auflösung“ erzielt, welche ein blendungsfreies Betrachten des Röntgenbildes in vierfacher Vergrösserung ermöglicht. Eine weitere Vergrösserung („Zoom“, „Lupe“) war in den meisten Fällen nicht ergiebiger als die Darstellung bei „hoher Auflösung“. Dieses liegt daran, dass das Auflösungsvermögen des Systems bei schon vierfach vergrösserter Darstellung keine noch weitergehende Differenzierung gestattet (SCHNEIDER 2001). Eine weitere Vergrösserung des Maßstabes führt letztendlich nur zu einem Sichtbarwerden der einzelnen Pixel, wodurch die diagnostische Information eher verschleiert als erhellt wird. 132 Diskussion Als geeignete Nachbearbeitungswerkzeuge erwiesen sich insbesondere die Kontrast- und Helligkeitsvariation, welche am schnellsten durch Gebrauch des Werkzeugs „Maus-Regler“ gleichzeitig angepasst werden können. Die Verwendung der Funktion „Kontrastoptimierung“ führte in vielen Fällen zu einer übermässigen Kontrastierung, so dass die Gefahr bestand, physiologische Verhältnisse als pathologische Veränderungen einzustufen. Nach den eigenen Erfahrungen ist deshalb vom Gebrauch dieses Hilfsmittels in der veterinärmedizinischen Zahnheilkunde eher abzuraten. Durch „Invertieren“ konnten Strukturen bei einigen Röntgenaufnahmen deutlicher hervorgehoben werden, was möglicherweise auch dadurch bedingt ist, dass der Betrachter zu einer weiteren, die konventionelle Betrachtungsweise ergänzenden Sicht, gezwungen wird. Alle anderen Werkzeuge zur Bildmodifikation ergaben keine auffälligen Verbesserungen und sind deshalb von niederem Wert, können jedoch je nach Präferenzen des Betrachters zur Verdeutlichung der Bildaussage genutzt werden. Bildanalysefunktionen wurden im Rahmen dieser Studie keiner näheren Begutachtung unterzogen. Eine qualitative Gleichwertigkeit digitaler und konventioneller Röntgenaufnahmen kann aufgrund der Resultate dieser Untersuchung auch für den Bereich der veterinärmedizinischen Zahnheilkunde als gegeben angesehen werden. Digitale Röntgenverfahren stellen somit einen adäquaten Ersatz für konventionelle Röntgenfilme dar. 5.2.1 Hund Beim Hund wurde insbesondere bei grossen Rassen regelmässig eine Nachbearbeitung notwendig, da die Aufnahme mit der höchsten möglichen Dosis, d.h. ohne Bloomingartefakte, häufig unterbelichtet erschien. Die Darstellung konnte über Kontrast- und Helligkeitsvariation verbessert werden. Ein weiteres Problem bei grossen Hunden war es, die gewünschte Struktur vollständig auf einem digitalen Bild darzustellen. Dieses stellt jedoch kein eigentliches Qualitätsproblem im Sinne von 133 Diskussion Kontrastierung oder Auflösung dar. Allerdings würde in der Humanmedizin ein Röntgenbild mit nicht vollständig abgebildetem Zahn und nicht ausreichender Darstellung der Zahnperipherie verworfen werden. Betrachtet man diese Problematik als Qualitätskriterium einer Aufnahme, so würde sich in diesen Ausnahmefällen die Bewertung der Aufnahmen zugunsten konventioneller Aufnahmen verschieben. Die Vollständigkeit der Darstellung auf einem Röntgenbild wurde in dieser Studie jedoch nicht als eigentliches Qualitätskriterium angesehen und ging somit nicht in die Bewertung ein. Relevant war dieser Aspekt im Fall 3a (Briard, 65 kg) und Fall 8a (DSH, 36kg). Die komplette diagnostische Information musste über zusätzliche Aufnahmen gewonnen werden. In diesem Zusammenhang kommt auch der Darstellung der Unterkieferfront mit Incisivi und Canini eine besondere Bedeutung zu. Konnte diese Region bei kleinen Hunden in einer Aufnahme abgebildet werden, so mussten bei grösseren Rassen zwei Aufnahmen zur Darstellung der Incisivi und des Caninus einer Seite erstellt werden. Im Vergleich mit konventionellem Film sind somit zur Darstellung der gesamten Front statt einem dentalen Film Grösse 4 drei digitale Aufnahmen mit dem Full Size Sensor notwendig. Die gleichen Bedingungen ergaben sich auch bei grossen Rassen im Seitenzahnbereich, bei welchen zur vollständigen Abbildung aller Seitenzähne Mehraufnahmen angefertigt werden mussten, ohne dass dabei eine Beeinflussung der Bildqualität auftrat. 5.2.2 Katze Die Dentition der Katze konnte durch die vorliegenden Sensorgrössen zufriedenstellend dargestellt werden, eine im weiteren Sinne die Vorgehensweise beeinflussende Problematik ähnlich der beim Hund entstand somit nicht. Auch bei der Katze war häufig das Entstehen von Blooming limitierender Faktor im Erreichen der optimalen Dosis im Originalbild. Das Fehlen von Anteilen der Zahnkronen in der Röntgenbilddarstellung aufgrund von Blooming führte dazu, dass Aufnahmen verworfen werden mussten. 134 Diskussion Gleichermassen für Hund und Katze ist das Attribut „optimale Dosis“ zu überdenken. Ist das primäre Ziel eine exzellente Darstellung im Originalbild oder ist das primäre Ziel das Erreichen derselben Qualität nach Bearbeitung des Ausgangsbildes? Ersteres benötigt in diesen Fällen eine höhere Dosis, letztere eine niedrigere; in beiden Fällen wäre die Dosis hinsichtlich der diagnostischen Effizienz „optimal“. Eine Röntgenaufnahme muss immer eine ausreichende diagnostische Qualität bei niedrigstmöglicher Dosis bieten. Da Qualitätsverluste in der Originalaufnahme nicht in jedem Fall mittels Nachbearbeitung behoben werden können, muss auch im Originalbild eine gute Darstellung gefordert werden, keinesfalls darf eine Dosisreduzierung zu Lasten der diagnostischen Qualität gehen. Wird über die Möglichkeit der Nachbearbeitung jedoch dieselbe Qualtätsstufe erzielt, wie eine Originalaufnahme mit vergleichsweise höhrerer Expositionsdosis, so sollte die Möglichkeit zur Dosisreduktion genutzt werden. 5.2.3 Heimtier Intraorale Aufnahmen beim kleinen Heimtier werden bisher nur von BÖHMER (2001) beschrieben. Dieses liegt zum einen daran, dass das intraorale Platzieren von dentalen Filmen aufgrund der Tiergrösse als nicht möglich erachtet wurde, zum anderen jedoch auch an der Tatsache, dass Aufnahmen im laterolateralen Strahlengang eine ausreichende diagnostische Aussage zugeordnet wird. Der Vergleich mit anderen Spezies beweist eindeutig, dass eine überlagerungsfreie Aufnahme wesentlich aussagekräftiger ist als eine Übersichtsaufnahme. Die Möglichkeit zur Anfertigung intraoraler Aufnahmen in allen Kieferbereichen konnte in dieser Studie beim Kaninchen gezeigt werden. Allerdings war dieses nur möglich bei ausreichend grossen Exemplaren. Bei kleinen Zwergkaninchen sowie beim Meerschweinchen waren nur Aufnahmen der Incisivi möglich. Beim Kaninchen und Meerschweinchen ist eine qualitative Vergleichbarkeit konventioneller und nachbearbeiteter digitaler Aufnahmen gegeben. 135 Diskussion Durch die Dicke des Sensors war es in einigen Fällen schwierig, diesen interokklusal soweit kaudal zu lagern wie den vergleichbaren Röntgenfilm. Bezieht man wieder die Vollständigkeit der Darstellung als Qualitätskriterium mit ein, so finden sich im digitalen Verfahren demnach Defizite, obwohl diese in der eigenen Untersuchung minimal waren. Bei allen Aufnahmen war durch die interokklusale Lagerung die Anwendung der Halbwinkeltechnik notwendig. Diese führte zu einer annähernd isometrischen Abbildung des Objekts, wie z. B. eines Zahnes. Um zufriedenstellende Abbildungen zu erhalten, musste ein Kompromiss zwischen überlagerungsfreier Projektion und strikter Einhaltung der Halbwinkeltechnik gefunden werden, so dass in diesen Fällen von einer geringgradigen Verprojezierung ausgegangen werden muss. Die eigenen Erfahrungen zeigten, daß intraorale Röntgenaufnahmen mit Seitenzuordnung – ob konventionell oder digital - zur Diagnostik unentbehrlich sind. 5.2.4 Exot Durch das extraorale, extrakorporale Lagern der Filme bzw. der Sensoren gab es bei den untersuchten Reptilien keine Lagerungsprobleme. Allein die Fixierung des rückseitig abgerundeten Sensors musste durch eine Silikoneinfassung sichergestellt werden. Die Qualität der Bilder wurde bei den hier untersuchten Tieren durch lagerungsbedingte Fehler somit nicht beeinflusst. Wie bei allen anderen untersuchten Spezies war die Qualität digitaler Aufnahmen der konventioneller vergleichbar. Die niedrigen Dosisanforderungen aufgrund der grazilen Strukturen der hier untersuchten Exemplare favorisiert das digitale Verfahren, da auch in diesen Dosisbereichen über eine geschickte Anordnung des Kontrastlevels sowie der Fensterweite subtile Kontrastunterschiede herausgearbeitet werden konnten. 136 Diskussion 5.3 Diagnostischer Nutzen digitaler Technik Mit der Möglichkeit der Nachbearbeitung wird in vielen Fällen eine verbesserte Darstellung der abzubildenden Strukturen erzielt. Somit können auch subtile pathologische Veränderungen früher erkannt werden (MOL 2000). Da in dieser Studie jedem Betrachter die freie Wahl hinsichtlich der Art der Nachbearbeitung gelassen wurde, konnten die Röntgenbilder den individuellen Sehgewohnheiten entsprechend angepasst werden. Zu beachten ist in diesem Zusammenhang, dass nur das jeweils beste digitale Röntgenbild der Nachbearbeitung zugeführt wurde. Dies bedeutet, dass versucht wurde, ein durch die Sidexis Software schon optimiertes Bild noch weiter zu verbessern. Die Optimierung eines sehr guten Bildes ist aber ungleich schwerer zu erreichen als die Verbesserung eines schlechten Bildes (MOL 2000). Die Verbesserung eines Bildes ist somit vom Ausgangszustand abhängig (TYNDALL et al. 1998). In zahlreichen Studien werden digitale Röntgenbilder konventionellen Röntgenbildern auch ohne Nachbearbeitung qualititativ vergleichbar eingestuft, auch wenn sich Bewertungsunterschiede finden (SHEARER et al. 1990; WENZEL et al. 1991; FURKART et al. 1992; PITTS 1993; VANDRE u. WEBBER 1995; NAIR et al. 2001). In der eigenen Studie ergab sich jedoch eine ähnliche Qualität von konventionellen Aufnahmen erst im Vergleich mit nachbearbeiteten digitalen Bildern. Bei Hund und Katze zeigten nachbearbeitete digitale Aufnahmen sogar hochsignifikante Verbesserungen im Vergleich zu konventionellen Filmen (p = 0,002). Nachbearbeitete digitale Röntgenbilder pathologischer Veränderungen sind vor konventionellen allem in der Dentalfilmen Detektion überlegen. Insbesondere können kontrastarme Veränderungen über digitale Verfahren schneller erkannt werden (BLENDL Nachbearbeitungsoptionen et wird al. 2000). deshalb eine Durch die weitere Anwendung von Verbesserung der Früherkennung kontrastarmer, SNR-korrelierter Veränderungen wie Karies oder periapikale Prozesse erreicht (MOL u. VAN DER STELT 1989; WENZEL u. FEJERSKOV 1992; WENZEL 1993). Auch die Beurteilung des Parodontalspaltes 137 Diskussion oder einer Wurzelfraktur als MTF-korrelierte Strukturen erreichen im digitalen Bild nach Bearbeitung vergleichbare Werte (BLENDL et al. 2000; KOSITBOWORNCHAI et al. 2001). Mittels der Nachbearbeitung kann die Darstellung des Röntgenbildes nicht nur den persönlichen Sehgewohnheiten des Betrachters angepasst werden, auch eine Anpassung an spezifische Fragestellungen ist möglich. So sind in einem nachgedunkelten Röntgenbild z. B. kariöse Läsionen besser erkennbar, ein marginaler Knochenverlust wird in einem aufgehellten Bild früher erkannt (VERSTEEG et al. 1997a). Die verbesserte Erkennbarkeit kontrastarmer pathologischer Veränderungen mittels digitaler Technik ist ein elementarer Aspekt für deren Nutzung in der veterinärmedizinischen Zahnheilkunde. Nicht die beim Menschen geforderte korrekte Darstellung von Kronen- oder Füllungsrändern oder das Erkennen von Sekundärkaries unterhalb einer Amalgamfüllung, welches die Problematik der Darstellung von grossen Kontrastumfängen birgt, ist von elementarer Wichtigkeit. Vielmehr geht es beim Tier um eine exakte Darstellung kontrastarmer Strukturen im Rahmen einer marginalen bzw. apikalen Parodontitis oder einer Feline Odontoclastic Resorptive Lesion. Da digitale Systeme die Anpassung an spezifisch veterinärmedizinische Fragestellungen erlauben, ergibt sich hieraus ein sehr wichtiger Vorteil gegenüber Dentalfilmen. 5.4 Dosisreduktion Ein häufig unterschätzter gesundheitlicher Aspekt digitaler Technik in der Veterinärmedizin ist die Strahlenreduktion. In dieser Arbeit wurde durch digitales Röntgen eine Strahlenreduktion von 55% im Vergleich mit Dentalfilmen (Agfa Dentus M2, Empfindlichkeitsklasse E) erzielt. Diese kann über die verschiedenen Spezies aufgeschlüsselt werden in 65% Dosisreduktion beim Hund, 54% bei der Katze und 138 Diskussion beim Heimtier sowie 48% bei Exoten. In der Literatur wird eine Reduktion der Strahlung von 50-90% angegeben (VAN DER STELT 1992; WENZEL u. GRONDAHL 1995; TYNDALL et al. 1998; PFEIFFER et al. 2000; SANDERINK u. MILES 2000; WENZEL 2000). Jedoch muss bei der Dosisreduktion berücksichtigt werden, dass in der eigenen Untersuchung auf das qualitativ beste Bild hin selektiert wurde. So kam es nicht zu einer sonst u. U. möglichen, höheren Strahlenreduktion. Die Mundhöhle als vierthäufigste Lokalisation maligner Tumoren bei Hund und Katze sollte Anlass genug sein, der bisherigen Minderbeachtung der Strahlenreduktion in der Veterinärmedizin nicht zu folgen. Zwar steht bisher der diagnostische Wert von Röntgenaufnahmen – auch eines vollständigen Zahnstatus – im Vordergrund, eine technisch mögliche Strahlenreduktion bei gleichbleibender Bildqualität sollte in der Veterinärmedizin und muss in der Humanmedizin immer in Anspruch genommen werden (RÖNTGENVERORDNUNG 1987; STRAHLENSCHUTZVERORDNUNG 2001). Dies gilt insbesondere in Fällen hoher Strahlenbelastung, wie dieses bei dentalen Aufnahmen aufgrund folienfreier Filme bei geringer Fokus-Objekt-Distanz vorliegt. Unter dieser Prämisse ist an einer Umstellung auf digitale Verfahren in der dentalen Radiologie nicht zu zweifeln, da in aktuellen Studien eine Vergleichbarkeit konventioneller und digitaler Aufnahmen bestätigt wird bei niedrigerer Expositionsdosis der digitalen Variante. Die Reduktion der Strahlung darf allerdings nicht dazu führen, dass diagnostisch wichtige Informationen verloren gehen. Aus diesem Grunde wurde in dieser Studie eine maximale Minimierung der Belichtungszeit auf 50 ms erreicht, eine weitere Reduzierung ging zu Lasten der Bildqualität und war damit inakzeptabel. Ob sich der gesundheitliche Aspekt der Dosisreduktion in der Veterinärmedizin zukünftig auch durchsetzen wird, bleibt abzuwarten. Neben der Strahlendosisreduktion sinkt die körperliche Belastung für den Patienten durch verkürzte Behandlungs- und Narkosedauer, die als Folge der digitalen Technik möglich sind. Bei bestimmten Therapieformen, wie z. B. endodontischen Massnahmen, kann der Zeitgewinn beträchtlich sein. Dies ist bedingt dadurch, dass 139 Diskussion Behandlungsunterbrechungen für Filmentwicklung vollständig entfallen (VERSTEEG et al. 1997a), dosisbedingte Wiederholungsaufnahmen erheblich reduziert werden, und entwicklungsbedingte Wiederholungsaufnahmen vermieden werden. 5.5 Ökonomischer Nutzen digitaler Technik Durch den Einsatz digitaler Technik bei Erstellung intraoraler Röntgenaufnahmen werden auch arbeitsökonomische Aspekte der Radiologie verbessert. Wird die Qualität konventioneller und digitaler dentaler Röntgenbilder im Allgemeinen als vergleichbar angesehen, so sind die Vorteile digitaler Technik hinsichtlich Arbeitseffizienz und Archivierung unübersehbar (VAN DER STELT 1992; VANDRE u. WEBBER 1995; VERSTEEG et al. 1997a; ANALOUI u. BUCKWALTER 2000; SANDERINK u. MILES 2000; WENZEL 2000). Nach Strahlenexposition dauert es nur wenige Sekunden, bis das Ergebnis auf dem Monitor dargestellt wird. Die bei konventioneller Technik notwendige Filmentwicklung entfällt vollständig, eine Verzögerung der Behandlung kann somit vermieden werden. Werden während einer Behandlung weitere Aufnahmen notwendig, kann sich hieraus ein enormer Zeitgewinn ergeben (VAN DER STELT 2000). Dieses ist der Fall bei endodontischen Massnahmen wie z. B. einer Wurzelbehandlung, bei welcher (im Rahmen einer lege Masterpointaufnahme artis Behandlung) Ausgangsaufnahme, und Kontrollaufnahme notwendig Messaufnahme, werden. Auch bei parodontalen Schäden ist die Erstellung eines vollständigen Parodontalstatus die Methode der Wahl. Hierbei addieren sich allerdings die Zeiten für Entwicklung nicht grundsätzlich, da mehrere Aufnahmen fast gleichzeitig dem Entwicklungsvorgang zugeführt werden können. Im Rahmen einer Wurzelbehandlung jedoch sind alle erforderlichen Aufnahmen aufgrund der Behandlungsabfolge zeitlich getrennt voneinander zu entwickeln, für vier Aufnahmen sind daher ca. 20-24 Minuten anzusetzen. Die Übertragung der Sensorinformation zum Monitor hingegen benötigt für alle vier Bilder zusammengerechnet max. 30 Sekunden. Zwar ist auch beim 140 Diskussion konventionellen Röntgen Entwicklungsvorgangs eine möglich, Weiterbehandlung eine eventuell während notwendig des werdende Korrekturmassnahme kann dann jedoch im Nachhinein zu erneutem Zeitaufwand führen. Sollte es aufgrund mangelhafter Platzierung des Sensors oder durch Fehlbelichtung zu nicht korrigierbaren Fehlern im Röntgenbild kommen, wie z. B. falsche Projektionsgeometrie mit Fehlen relevanter Objektabschnitte oder Blooming durch zu hohe Energiedosis, so kann die Wiederholungsaufnahme digital ohne Verzögerung angegangen werden. Da der Sensor bis zum Erscheinen des Bildes auf dem Monitor in situ bleibt, ist bei Platzierungsfehlern eine gezielte Korrektur des Sensors möglich (SANDERINK u. MILES 2000). Vom zeitlichen Aspekt her nachteilig kann sich der Einsatz der relativ kleinen Sensorfläche auswirken, welche u. U. mehrere Aufnahmen notwendig macht (SANDERINK u. MILES 2000). Hierzu zählen Aufnahmen der Unterkieferfront bei mittelgrossen und grossen Hunden, die mittels dentalem Film Nr. 4 durch eine Exposition dargestellt werden kann, bei digitaler Technik jedoch drei Aufnahmen erfordert (Unterkieferincisivi, Unterkiefercaninus links und rechts). Auch muss bei grossen Hunden die Darstellung des Seitenzahnbereichs aufgrund der Zahngrösse auf mehrere Aufnahmen aufgeteilt werden, so dass auch dort Mehraufnahmen notwendig werden. Der zeitliche und der sich daraus ableitende finanzielle Aspekt digitaler Aufnahmen in der Veterinärmedizin ist ebenso wie in der Humanmedizin in seiner Gewichtung abhängig von der Frequenz zahnärztlicher Behandlungen, die einer röntgenologischen Diagnosestellung bedürfen. Bei zwei oder drei zahnmedizinischen Behandlungen pro Monat in einer normalen Tierarztpraxis kann auch ein noch so grosser Zeitgewinn in der Einzelbehandlung keinen Niederschlag in der Gesamtbilanz finden. Somit bleibt auch der finanzielle Zugewinn durch eine 141 Diskussion Effizienzsteigerung der Behandlung nur gering und steht in keinem Verhältnis zu den Anschaffungskosten. Anders verhält es sich bei einer Praxisform, die eine Spezialisierung im Bereich der Tierzahnmedizin anbietet und dementsprechend einen wesentlich höheren Anteil an derartigen Behandlungen aufweist. In diesem Falle ist eine Vergleichbarkeit mit der Situation in der Humanmedizin durchaus gegeben, entsprechende Kostenanalysen können anhand von variablen Schemata durchgerechnet werden (SIRONA 2001a). Tab. 7: Kostenanalyse Sidexis (SIRONA 2001, modifiziert) Aufstellung aller Kostenfaktoren für Filmröntgen und digitales Röntgen bei 100 Röntgenaufnahmen pro Monat. Betriebswirtschaftliche Auswertung der Alternativen DIGITALES oder FILM Röntgen Anzahl intraoraler Einzelzahnaufnahmen/ Monat 100 A. FILM RÖNTGEN Investitionskosten (z. B. Kleinfilmentwickler u. Filmbetrachter) 3.560,00 DM B. Zinsen für eingesetztes Kapital 5% C. Zusatz-Fixkosten (Mietzins für Dunkelkammer/Archivierung) 100,00 DM D. Variable Kosten pro Bild (Arbeitskosten: Filmarchivierung, Entwicklerpflege zusätzliche Arbeitszeit) 1,85 DM E. Variable Kosten pro Bild (Entwicklung/Film) 1,25 DM A. DIGITALES RÖNTGEN Investitionskosten (z.B. Kosten Sidexis intraoral: ab DM 15.950,-) 15.950,00 DM B. Zinsen für eingesetztes Kapital 5% C. Zusatz-Fixkosten 0,00 DM D. Variable Kosten pro Bild (Hygieneschutz:DM 0,25, MOD 640 MB:64;-DM) 0,27 DM 142 Diskussion Kostenanalyse Sidexis 60.000 Kosten (DM) 50.000 40.000 DIGITAL FILM 30.000 20.000 10.000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Zeit (Jahre) Abb. 37: Diagramm Kostenanalyse Sidexis (SIRONA 2001) Im Diagramm zur Kostenanalyse des Sidexis-Systems zeigt sich der Break even point bei 100 Aufnahmen pro Monat zwischen drei und vier Jahren. Nach diesem Zeitpunkt arbeitet das digitale Röntgensystem aufgrund der niedrigeren laufenden Kosten wirtschaftlicher als filmbasiertes Röntgen. Hieraus ergibt sich, dass bei einem Patientenaufkommen mit ca. 100 Röntgenaufnahmen pro Monat schon nach ca. drei bis vier Jahren eine Amortisation der digitalen Technik erfolgt ist. Rentabilitätsrechnungen mit ähnlichem Ergebnis wurden von mehreren Autoren erstellt (BRAUNSCHWEIG et al. 1996; LI et al. 1998; PRESTON 1999). Der Vergleich der Kosten für konventionelles und digitales Röntgen lässt sich auf die Tiermedizin übertragen, da er nur von der Frequenz der Röntgenaufnahmen abhängig. Nach einem Zeitraum von drei Jahren ist auch hier bei ca. 100 Röntgenbildern im Monat das digitale System in der Unterhaltung günstiger als das konventionelle Verfahren. Durch fallende Preise für Hard- und Software wird sich in den folgenden Jahren eine weitere Verbesserung der Kostensituation digitaler Systeme ergeben (MILES et al. 1999). Die Rentabilität tierzahnärztlicher Behandlungen steigt mit effizienterem Einsatz der Arbeitskraft. Da zahnmedizinische Behandlungen in der Regel von Tierarzt plus Assistenz durchgeführt werden, sind gleich zwei Arbeitskräfte schneller wieder 143 Diskussion verfügbar, wenn die Arbeitszeit einzelner Behandlungen durch den Einsatz digitaler Technik bei dentalen Röntgenaufnahmen verkürzt werden kann. Die Erleichterung der Archivierung von Röntgenaufnahmen durch digitale Röntgentechnik ist ein weiterer Faktor der Arbeitsökonomie. Durch film- und papierlose Speicherung wird der Raum für Archivierung und Lagerung minimiert. Das Einsortieren und Wiederauffinden von Röntgenaufnahmen übernimmt zu grossem Teil die Software. Nutzbare digitale Speichermedien benötigen weniger Platz, das Wiederaufrufen von Röntgenaufnahmen ist jederzeit und in gleicher Bildqualität möglich (ANALOUI u. BUCKWALTER 2000). Digitale Kopien können ohne grossen Aufwand erstellt werden und Kollegen zugänglich gemacht werden. Voraussetzung für die Integration digitalen dentalen Röntgens in der Tiermedizin ist eine reibungslose Integration in den Arbeitsablauf, so dass ohne Erschwernisse durch komplizierte Handhabung oder Software die Vorteile digitalen Röntgens genutzt werden können (KOCH et al. 2000). Auch die Einbindung der Röntgensoftware in die Praxissoftware ist ein wichtiger Aspekt. In der deutschen Tierzahnheilkunde stellt sich bisher nicht die Frage, ob konventionellem oder digitalem dentalen Röntgen der Vorzug zu geben ist. Dieser Fragestellung müsste eine konsequente Umsetzung des intraoralen Röntgens an sich vorausgehen. Die Zukunft wird zeigen, ob die schnelle technische Entwicklung dazu führt, dass die konventionelle intraorale Radiographie in der noch jungen Tierzahnmedizin in Deutschland in weitem Masse keine Berücksichtigung findet und stattdessen direkt zu digitalen Verfahren übergegangen wird. 144 Diskussion 5.6 Die Ökologischer Nutzen digitaler Technik digitale Technik gestattet den Verzicht auf Röntgenfilme und Entwicklungsmaterialien, die demzufolge auch nicht entsorgt werden müssen. Die Umweltbelastung und im Speziellen die chemische Wasserkontamination kann somit minimiert werden. Ein weiterer Aspekt im Sinne des Umweltschutzes betrifft das zur Filmherstellung benötigte Silber. Durch den Wegfall von Röntgenfilmen können die Welt-Silberreserven geschützt werden (WENZEL 1995). 5.7 Kommunikativer Nutzen digitaler Technik Die veterinärmedizinische Zahnheilkunde krankt an der Tatsache, dass viele pathologische Zustände der Mundhöhle bei Hund und Katze vom Besitzer häufig nicht bemerkt werden. Dies liegt daran, dass es sich nicht um äusserliche Veränderungen handelt, sondern um Alterationen in einer der gründlichen Adspektion nicht leicht zugänglichen Region. Liegen schmerzhafte Prozesse vor, so kann sich das Verletzungsrisiko für den Besitzer oder auch Tierarzt bei einer Mundhöhlenuntersuchung nicht unwesentlich erhöhen. Die digitale dentale Röntgentechnik kann im Rahmen der Befundpräsentation am Bildschirm einer verbesserten Besitzeraufklärung dienen, indem sie die Notwendigkeit der Behandlung visuell eindrucksvoller darstellt als ein 3 cm x 4 cm grosser dentaler Röntgenfilm. Die erhobenen Befunde können ohne grossen zeitlichen und technischen Aufwand dem überweisenden Tierarzt oder Kollegen zugänglich gemacht werden und erleichtern damit die kollegiale Kommunikation (ANALOUI u. BUCKWALTER 2000; BENSON 2000). Dass neben dem direkten Nutzen im Umgang mit dem Besitzer digitale Formate auch die Methodik der studentischen und postgraduierten Aus- und Weiterbildung verbessern, steht ausser Frage. Insbesondere in Kombination mit 145 Diskussion einer digitalen Kamera lassen sich beispielhafte Fälle in adaequater Form präsentieren, sogar Live-Behandlungen können direkt zugänglich gemacht werden. 5.8 Problemstellungen digitaler Bildgewinnung Neben zeitlichen, monetären, diagnostischen, gesundheitlichen, kommunikativen sowie edukativen Vorteilen digitaler Röntgentechnik ist die noch relativ junge Technik mit praktischen Umsetzungsproblemen des Potentials behaftet. 5.8.1 Sensoren Das Sidexis-System bietet Sensoren in zwei Grössen, den Universal Sensor mit einer aktiven Fläche von 20mm x 30mm und den Full Size Sensor mit einer aktiven Fläche von 26mm x 34mm. Dieses entspricht in etwa der dentalen Filmgrösse 0 mit 22 mm x 35 mm bzw. Filmgrösse 2 mit 31 mm x 41 mm, jedoch mit einer kleineren lichtsensitiven Fläche von 10 mm2 respektive 30 mm2. Ein Sensor korrespondierend zur dentalen Filmgrösse 4 mit 57 mm x 76 mm ist im Sidexis System nicht enthalten. Das fehlende digitale Pendant zu Filmgrösse 4 stellt einen grossen Nachteil für die veterinärmedizinische Zahnheilkunde dar, da mittels dieses Formats z. B. der rostrale Unterkiefer oder Oberkiefer bzw. auch einzelne Zähne bei grossen Rassen auf einem Film abgebildet werden könnte. Die Minimierung der aktiven Fläche im Vergleich mit korrespondierenden dentalen Filmen stellt ein grosses Manko digitaler Systeme dar, da es hierdurch zu einer Erschwerung bzw. zum Ausschluss der adäquaten Darstellung der abzubildenden Strukturen auf einer Aufnahme kommt (VERSTEEG et al. 1998). Zum Vergleich der aktiven Flächen kommt hinzu, dass die nach distal ausgerichteten Anteile des Full Size Sensors im Bereich der Ecken abgeschrägt sind, so dass die lichtsensitive Gesamtfläche um einen weiteren Anteil reduziert wird. 146 Diskussion Auch in dieser Studie entstanden grössenbedingte Abbildungsprobleme. Zwar ist die vollständige Darstellung der Krone in der Veterinärmedizin häufig nicht notwendig, da Zahnfrakturen in der Regel sichtbar und die Kariesfrequenz sehr niedrig ist. Dagegen ist eine ausreichende Darstellung des Parodonts unverzichtbar. Die Platzierung des Sensors sollte daher den Erfordernissen angepasst und vermehrt parodontal ausgerichtet werden. Die Dicke des Sensors macht das korrekte Platzieren bei beengten Raumverhältnissen schwierig. So musste insbesondere bei kleinen Hunderassen bzw. Katzen auf eine gute Stabilisierung des Sensors am Ort geachtet werden, da es sonst durch die Dicke des Sensors und die Verdrängung von Weichteilstrukturen wie z. B. der Zunge zu Verlagerungen kam. Der Umbau des Systems durch Wechsel des Sensors wurde auch in der eigenen Untersuchung als lästig empfunden. Aufgrund des Vorhandenseins nur einer Buchse für den Sensorstecker war es bei Notwendigkeit des Gebrauchs beider Sensorgrössen an einem Tier von Nöten, den Sensor an der Röntgenbox zu wechseln. Dieses Problem sollte durch herstellerseitige Schaffung einer zweiten Anschlussmöglichkeit verbessert werden. 5.8.2 Qualität Die Sidexis Software bietet aufgrund eines grossen dynamischen Spektrums die Möglichkeit, unter- oder überbelichtete Röntgenbilder zu korrigieren, so dass sie in einen für das menschliche Auge geeigneten Grauwertebereich transferiert werden können. Dieser systemimmanenten Korrektur sind allerdings Grenzen gesteckt, die sich im niedrigen Dosisbereich in Körnigkeit, im hohen Dosisbereich in Blooming äussern (SANDERINK u. MILES 2000). Körnigkeit ensteht bei Bildakquirierung mit sehr geringen Expositionszeiten. In diesen Fällen führt die ungünstige SNR zu einem Bild, in welchem die eigentliche 147 Diskussion Bildinformation durch relativ grösser werdende Störfaktoren verloren geht. Die Feinzeichnung der Strukturen ist im Bild nicht gegeben (Abb. 8). Durch Anwendung z. B. des Weichzeichner-Filters kann dieser Eindruck zwar verbessert werden, der inherente Informationsgehalt des Bildes kann jedoch wie bei allen Nachbearbeitungsoptionen nicht erhöht, sondern nur modifiziert werden. Da die Information in der Bildentstehung schon gestört war, kann eine wirkliche Angleichung an ein optimales Bild nicht vorgenommen werden. Die im Schrifttum zu findende Dosisreduktion von bis zu 90% (WENZEL u. GRONDAHL 1995; YOUSSEFZADEH et al. 1999) konnte in den eigenen Untersuchungen nicht nachvollzogen werden. Zwar liessen sich mit sehr niedrigen Dosen entsprechend einer Expositionsdauer von 0,01 bis 0,03 Sekunden ebenfalls auswertbare Röntgenbilder gewinnen, die Qualität war jedoch Bildern mit optimaler Expositionsdosis trotz Nachbearbeitungsmöglichkeiten nicht angleichbar. Bei entsprechender Belichtungstabelle, angelehnt an das Körpergewicht des Tieres, könnte der Faktor der Körnigkeit vernachlässigt werden. Abweichungen von der optimalen Belichtungsdosis in bestimmten Grenzen waren von der Sidexis Software korrigierbar. Das als ein „Überlaufen“ von Pixelladungen auf benachbarte Pixel bezeichnete Blooming gilt ebenfalls als Artefakt, der durch Nachbearbeitungsschritte nicht mehr behoben werden kann. Selbst eine minimale Korrektur zur Beseitigung bzw. Verbesserung dieser Situation im Röntgenbild ist nicht möglich. Eine Aufnahme mit Blooming-Arealen ist daher unbrauchbar und muss wiederholt werden (SANDERINK u. MILES 2000). Ist das Auftreten von Körnigkeit durch Erhöhung der Strahlungsdosis vermeidbar, so gestaltet sich die Vermeidung von Blooming schwieriger. Das Ausweichen auf eine niedrigere Strahlendosis aufgrund von Blooming verschlechtert u. U. die Bildqualität, da die Dosis für strahlendichtere Anteile des Bildes zu klein ist. Das Vermeiden von Blooming ist durch Anti-Blooming-Gates oder Overflow-Wells möglich, alle diese Massnahmen führen jedoch auch gleichzeitig zu einer Minimierung der lichtsensitiven Fläche, wodurch die Qualität des Bildes abnimmt 148 Diskussion (ROPERSCIENTIFIC 2000). In den Sidexis-Sensoren sind keine AntibloomingMassnahmen integriert, welches ein gehäuftes Auftreten dieses Problems bei höheren Belichtungszeiten in unserer Studie erklären könnte. Diese Aufnahmen mussten allesamt verworfen werden. Insbesondere bei grösseren Hunden und bei Katzen war trotz einer notwendigen höheren Strahlendosis eine längere Expositonszeit nicht möglich, da typische Bloomingartefakte auftraten. Bei Erhöhung der Strahlungsdosis führte dieses zum „Abschneiden“ von hartgeweblichen Objektstrukturen im Bereich des Übergangs von Hart- zu Weichgewebe. Insbesondere im Bereich der Zahnkronen als Grenze zwischen zu durchstrahlendem hartgeweblichen Material und Weichgewebe werden benachbarte, mehr oder weniger „ungeschützte“ Pixel von der ungebremsten Strahlungsenergie getroffen. Die die Welltiefe und damit Pixelkapazität überschreitende Energie wird dann auf Pixel der Nachbarschaft übertragen. In diesem Falle betraf es die Pixel, die bei der Darstellung der Zahnkronen aktiviert wurden. Der betroffene Bezirk erschien dann wie „ausgefressen“. Damit war eine Unterscheidung von Blooming-Artefakt und Zahnfraktur häufig nur schwer möglich (Abb. 9). Das Auftreten von Blooming bei grösseren Hunden und bei Katzen könnte durch grosse Strahlungsabsorption des massiven oder knochendichten Kiefers im „unterbelichteten“ Areal des Bildes bei gleichzeitig zu hoher Strahlendosis für wenig mit Gewebe bedeckter Sensoranteile verursacht sein. Eine optimale Anpassung an veterinärmedizinische Anforderungen liegt damit derzeit nicht vor. Durch geeignete Nachbearbeitung konnte die im Originalbild entstehende Unterbelichtung unter Vermeidung des Blooming-Artefakts in den meisten Fällen angepasst werden, so das ein zufriedenstellendes Bild erzielt wurde. Im Qualitätsvergleich von konventionellen und nachbearbeiteten digitalen Bildern zeigte sich dies als besseres Ergebnis des digitalen Verfahrens trotz im Originalbild vorhandener Unterbelichtung. Die Vorteile des digitalen Systems zeigen sich bezüglich des Kontrastes insbesondere in der Darstellung geringer Kontrastunterschiede. So ist das Auffinden kariöser Läsionen oder subtiler periapikaler Veränderungen im digitalen Röntgenbild 149 Diskussion erleichtert. Im Gegensatz hierzu offenbaren sich Probleme im Zusammenhang mit der Darstellung grosser Kontrastumfänge (GREEN 2001). Entstehen durch besonders strahlendichte Objekte im Bild, wie z. B. Amalgamfüllungen oder Kronen, grosse Kontraste, so werden aufgrund der am Monitor nur zur Verfügung stehenden 256 Graustufen die initial zur Verfügung stehenden 4096 Schattierungen nicht genutzt. Das dunkelste Pixel wird schwarz, das hellste weiss dargestellt (GREEN 2001). Ein detailgetreues Reproduzieren der gleichen Aufnahme hängt somit vom Vorhandensein von radioluzenten bzw. nichtradioluzenten Strukturen innerhalb des Bildes ab (GREEN 2001). Durch Ausnutzung des dynamischen Spektrums zur Darstellung des grossen Kontrastumfangs werden Regionen mit geringem Kontrastumfang weniger differenziert dargestellt (GREEN 2001). Ein konventioneller Röntgenfilm dagegen kann das gesamte Schwärzungsspektrum innerhalb eines Filmes darstellen. Die Beurteilung der Ränder von Amalgamfüllungen oder Kronen ist ohne elementare Bedeutung in der Tierzahnheilkunde, wenn auch eine vergleichbare Beurteilung nach endodontischer Versorgung in Frage kommt. Das Sidexis-System wird von PFEIFFER et al. (2000) hinsichtlich seiner Kontrastdarstellung kritisch bewertet. So ergab sich eine bemerkenswerte Diskrepanz zwischen technischem Potential des Sensors und schlechtem Kontrast der Bilder. Eine mögliche Ursache dafür wird in dem systemimmanenten Kompressionsmodus gesehen, welcher eine grössere Menge an Daten (12 bit) für die Darstellung am Monitor (8 bit) mit einem geringeren Darstellungsspektrum aufbereitet. Durch die angesprochene schlechte Kontrastdarstellung war die Beurteilung der apikalen Region mit dem Sidexis-System im Vergleich mit anderen digitalen Systemen sowie dentalen Filmen am schlechtesten (PFEIFFER et al. 2000). Zu bedenken ist allerdings, dass in der Bearbeitung und Bewertung digitaler Bilder ebenso ein Lerneffekt notwendig ist, wie beim Erlernen der Befundung konventioneller Aufnahmen (FREEDMAN u. ARTZ 1999; UPRICHARD et al. 2000). 150 Diskussion Die vierfach vergrösserte Darstellung des Röntgenbildes am Monitor (Werkzeug „hohe Auflösung“) macht eine theoretische Auflösung von 24 Linienpaaren pro Milimeter des Sensors notwendig, um dem menschlichen Auflösungsvermögen zu entsprechen (Vergrösserungsfaktor 4 x menschliches Auflösungsvermögen von 6 lp/mm = theoretische Auflösung von 24 lp/mm ). Hierbei ist allerdings zu berücksichtigen, dass das menschliche Auge einen Kontrast von mindestens 10% benötigt (GREEN 2001). Bei Betrachtung der Kontrastübertragungsfunktion ergibt sich hieraus ein wesentlich höheres theoretisches Auflösungsvermögen des Sensors (Abb. 4). Die hierfür erforderliche Qualität der Pixeldimensionen ist in der Röntgensensortechnologie bis dato nicht erreicht. Erschwerend kommt hinzu, dass jede Verbesserung der MTF zu Lasten der SNR respektive DQE geht, welche ebenfalls ein wichtiger Parameter der Bildqualität ist. Je grösser die sensitive Fläche des Pixels ist, desto mehr Lichtphotonen können eingefangen werden. Zu grosse Pixel führen jedoch zu einer schlechten Ortsauflösung. Kleine Pixel erreichen nur eine kleine Lichtausbeute und generieren demzufolge ein verrauschtes Bild, weil sich das Verhältnis von diagnostisch verwertbaren Signalen zum Gesamtrauschen des Systems verschlechtert (METZLER 2001). 5.8.3 Hardcopy und Papierausdruck Ein nicht zu unterschätzendes Problem digitaler Röntgenbilder besteht darin, Bilddaten als Hardcopy umzusetzen. Bisher ist es im Rahmen der Zahnmedizin unüblich, intraorale Aufnahmen auf Röntgenfilm auszudrucken. Durch diese Form der Umsetzung digitaler Daten in ein druckbares Format wäre eine gute Bildqualität erzielbar. Eine ausgezeichnete Darstellung des Röntgenbildes als Softcopy am Monitordisplay bedingt nicht eine gleichgute Wiedergabe des Bildes in Form eines Papierausdruckes, der z. Zt. das übliche Druckformat digitaler intraoraler Bilder darstellt (WENZEL u. GRONDAHL 1995). Laser-Reprographen, welche auf transparenten Film drucken, sind allenfalls in reinen Radiologiezentren rentabel (GREEN 2001). Die differenzierte Darstellung der Strukturen am Monitor kann auf 151 Diskussion entsprechenden Papierausdrucken nicht nachvollzogen werden, unabhängig davon, ob ein Tintenstrahl- oder Laserdrucker verwendet wird. Allerdings sind spezielle Drucker für Röntgenaufnahmen auf dem Markt erhältlich (Kodak 1200 MDI, VetRay Combo 2000). Dieser Mangel führt dann zu ernsthaften Problemen, wenn im Zuge einer Beweisführung ein verwertbares „Dokument“ gefordert wird. Fälle dieser Art sind bekannt im Rahmen von versicherungstechnischen und forensischen Fragen (CLARK et al. 1999; JUNG et al. 1996; MILES et al. 1999). Im Zuge der allgemeinen Digitalisierung der Gesellschaft ist zukünftig mit einer besseren Akzeptanz digitaler Formate zu rechnen. Von vielen Versicherungen werden auch derzeit schon digitale Dateien anerkannt (CLARK et al. 1999). Sind die Voraussetzungen für eine gute Präsentation geschaffen, z. B. durch Bereitstellung von Monitoren und Internetanschluss, so steht der Nutzung des digitalen Formats nichts mehr im Wege. Manipulationsmöglichkeiten an digitalen Daten müssen wie auch bei analogen Formaten durch Sicherheitsvorkehrungen und gesetzliche Grundlagen gebannt werden (ENTWURF EINER VERORDNUNG ZUR ÄNDERUNG DER RÖNTGENVERORDNUNG 2001). 5.8.4 Datensicherheit Die Unsicherheit im Umgang mit digitalen Daten beschränkt sich nicht auf das Feld der Medizin allein. Durch die Digitalisierung vieler Arbeitsbereiche und die Globalisierung im Zuge der Einführung des Word Wide Web haben sich viele neue Möglichkeiten der Datenmanipulation ergeben. Ein Rückschritt aufgrund der Gefahr fehlender Datensicherheit ist undenkbar, da die Vorteile digitaler Techniken in weitem Masse überwiegen (HIRSCHINGER 2001). Somit bleibt als Lösung nur die Erhöhung der Datensicherheit durch systemintegrierte Schutzmechanismen sowie die Schaffung einer gesetzlichen Basis, um Hersteller und Anwender zu Vorsichtsmassnahmen zu verpflichten (ENTWURF EINER VERORDNUNG ZUR ÄNDERUNG DER RÖNTGENVERORDNUNG 2001; VISSER u. KRUGER 1997). 152 Diskussion Legislative Fakten geschaffen werden werden VERORDNUNG durch die Novellierung (RÖNTGENVERORDNUNG ZUR ÄNDERUNG DER der 1987; Röntgenverordnung ENTWURF EINER RÖNTGENVERORDNUNG 2001). Herstellerfirmen haben in aktuellen Systemen Schutzmassnahmen bereits integriert. So ist im Sidexis-System das Löschen von Originalbildern im normalen Arbeitsmodus nicht möglich, alle bearbeiteten Bilder müssen als neue Ansicht gespeichert werden. Durch Manipulation Möglichkeit gegeben, in zugrundeliegenden Änderungen an Systemdateien Daten ist vorzunehmen. sicherlich Solange die eine Nachvollziehbarkeit dieser Manipulationen vorhanden ist, steht einer strafrechtlichen Verfolgung jedoch nichts im Wege. Den Schutz vor dem Versuch der Täuschung wird es wie in allen anderen Bereichen nicht geben, durch eine verbesserte Nachvollziehbarkeit von Manipulationen kann diesem Versuch jedoch die Grundlage entzogen werden. 5.8.5 Veterinärmedizinsche Adaptation Die gute Eignung digitalen dentalen Röntgens für die Humanmedizin führt nicht zwangsläufig zu einer adaequaten Umsetzung in der Veterinärmedizin. Sind die Anschaffungskosten im Hinblick auf humanmedizinsche Belange schon enorm, so wird dieser Aspekt in einer Tiermedizin, in welcher der Übergang zu einer spezialisierten Spartenmedizin sich derzeit erst vollzieht, noch stärker ins Gewicht fallen. Einem Allgemeinpraktiker wird sich aufgrund seines weiten Betätigungsfeldes nicht die Möglichkeit bieten, hoch spezialisierte Technik effizient einzusetzen. Somit bleibt der Einsatz digitaler dentaler Röntgentechnik auf Universitäten, Kliniken und spezialisierte Praxen beschränkt. Erfreulich ist das Anbieten spezieller veterinärmedizinischer Produkte für das digitale dentale Röntgen (VetRay, VetRayGmbH, Deutschland). Aber auch hierbei handelt es sich um in der Humanmedizin gebräuchliche Sensorgrössen, die Kosten sind ebenfalls denen der Humanmedizin vergleichbar. 153 Diskussion Der für die veterinärmedizinische Zahnheilkunde fehlende Sensor der Grösse 4 macht die Nutzung konventioneller Filme notwendig, so dass die normalerweise wegfallenden Kosten für Filmentwicklung etc. bestehen bleiben. Auch ist für Tierärzte eine Dunkelkammer in der Regel obligat, da neben dentalen Filmgrössen im Rahmen anderer tiermedzinischer Fragestellungen auch grössere Formate genutzt werden. Daher müssen die Kosten einer Dunkelkammer im Kostenplan berücksichtigt werden. Die in der Humanmedizin anstehende automatische Klassifikation von pathologischen Veränderungen durch geeignete Software müsste zur Nutzung in der Veterinärmedizin entsprechend modifiziert werden. Bei einer derzeit recht kleinen Abnehmerzahl einer solchen Technologie wird sich für die Herstellerfirmen die Kosten-Nutzen-Frage stellen, die Nutzung in der Tiermedizin könnte somit limitiert bleiben. 5.8.6 Tierzahnheilkundliche Erwartungen Neben der Verbesserung bestimmter technischer Parameter im Rahmen der Optimierung von Kontrast und Auflösung ist in in der Veterinärmedizin speziell das Anbieten einer ausreichenden Sensorgrösse entsprechend der dentalen Filmgrösse 4 zu fordern. Verschiedene Sensorgrössen sollten gleichzeitig mit der Röntgenbox verbunden werden können, um längere Umbauzeiten zu vermeiden. Ein Optimum würde ein kabelloses Design darstellen. Durch ein grösseres dynamisches Spektrum in der Monitordarstellung sollten auch grössere Kontrastumfänge darstellbar sein. Die Strahlungsaufnahme der Sensoren sollte insoweit verbessert werden, dass auch bei niedriger Expositionsdosis das Problem der Körnigkeit ausbleibt und das Bloomingartefakte bei hoher Expositonsdosis vermieden werden. Dies bedeutet die Forderung nach einem weiten Dosisspektrum (latitude), in welchem der digitale Sensor ein zufriedenstellendes Bild erzielen kann. 154 Zusammenfassung 6 Zusammenfassung Markus Eickhoff Vergleichende Untersuchung konventioneller und digitaler intraoraler Röntgentechnik in der Tierzahnmedizin Seit der Einführung des ersten filmlosen intraoralen digitalen Röntgens im Jahre 1987 hat sich die den zugrundeliegenden Systemen inherente Technik den spezifischen zahnmedizinischen Fragestellungen angepasst und gleichzeitig qualitativ weiterentwickelt. Aus diesem Grund wurde ein Vergleich zwischen dem digitalen System Sidexis (Sirona, Deutschland) und dem konventionellen dentalen Röntgen in der Tierzahnheilkunde durchgeführt. Dabei zeigte sich, daß bei allen untersuchten Hunden und Katzen intraorale digitale Aufnahmen mit dem Sidexis-System erstellt werden konnten. Bei kleinen Heimtieren war das intraorale Platzieren der Sensoren aufgrund ihrer Dicke erschwert, teilweise konnten nur Aufnahmen der Frontzahnregion angefertigt werden. In Ausnahmefällen war ein intraorales Platzieren der Sensoren gänzlich unmöglich. Die Nutzung der Sensoren zur Darstellung anderer anatomischer Lokalisationen bei Exoten war unter Zuhilfenahme einer Sensorfixationshilfe aus Silikon ohne Schwierigkeiten möglich. In der eigenen Untersuchung war die Qualität konventioneller Röntgenaufnahmen denen digitaler Originalaufnahmen bei allen Spezies überlegen (Hund p = 0,007; Katze p = 0,04; kleine Heimtiere p = 0,008). Dementgegen wurden nachbearbeitete digitale Röntgenaufnahmen besser bewertet als die konventionellen Vergleichsaufnahmen (Hund und Katze p = 0,002 ) oder als gleichwertig eingestuft (kleine Heimtiere p = 0,082). Daher sollten die Optionen zur Nachbearbeitung 155 Zusammenfassung digitaler Aufnahmen nach Möglichkeit genutzt werden, um die diagnostische Qualität der Aufnahmen zu erhöhen. Das Sidexis-System erwies sich für die Darstellung graziler Strukturen bei Exoten in der eigenen Untersuchung als sehr gut geeignet. Im Rahmen dieser Studie wurde beim Hund eine Dosisreduktion von 65 %, bei der Katze und beim kleinen Heimtier von 54 % und bei Exoten von 48 % erreicht. Diese Ergebnisse bewegen sich im Bereich der beim Menschen erzielten Dosisreduktion von 50-90%. Weitere Vorteile der direkten digitalen Bilderzeugung finden sich vor allem im Bereich der Arbeitseffizienz, Datenmodulation und –archivierung. Dank der sogenannten Echtzeitbilder und dem Wegfall des Entwicklungsprozesses ergibt sich ein enormer Zeitgewinn bei gleichbleibender Bildqualität. Diese kann bei einer digitalen Aufnahme nachträglich beeinflusst werden und entsprechend der Präferenzen des Betrachters oder hinsichtlich bestimmter Fragestellungen angepasst werden. Der inherente diagnostische Gehalt kann durch digitale Bearbeitungsverfahren zwar nicht erhöht werden, die Darstellung der Information kann jedoch verbessert werden. Im Rahmen der Telemedizin können digitale Bildformate zur ortsunabhängigen Konsultation und Bildinterpretation genutzt werden, weiterhin kann die Besitzeraufklärung durch eine geeignete Darstellung der Röntgenbilder am Monitor verbessert werden. Das Archivieren der Bilddateien auf digitalen Speichermedien ist einfacher sowie platzsparender und kostengünstiger als die Archivierung von Filmen. Ein grosser Vorteil des digitalen Systems ist die Sicherung der Patientendaten und Befunde am Bild, eine gesonderte Archivierung ist nicht notwendig und Verwechslungen wird vorgebeugt. Als nachteilig erwiesen sich die Größe der Sensoren und nicht korrigierbare Bildartefakte. Die zur Verfügung stehenden Sensoren sind kleiner als die handelsüblichen Dentalfilme, wodurch im Einzelfall Mehraufnahmen notwendig werden, um die abzubildende Region vollständig darzustellen. Die Steifheit und Dicke der Sensoren sowie das Kabel sind Ursache für Probleme bei der korrekten 156 Zusammenfassung Platzierung, mit ausreichender Einarbeitungszeit stellen sie jedoch nur ein temporäres Problem dar. Umständlich ist der eventuell notwendig werdende Umbau zum Wechsel der Sensorgrösse, da an der Röntgenbox nur eine Anschlussmöglichkeit zur Verfügung steht. Aufgrund fehlerhafter Expositonsdosis können bei digitalen Aufnahmen nicht korrigierbare Artefakte entstehen, wie bei zu niedriger Strahlendosis das Phänomen der Körnigkeit, bei zu hoher Strahlendosis das Blooming. Weiterhin weisen digitale Systeme Probleme bei der Darstellung grosser Kontrastumfänge auf, da die Bildschirmdarstellung auf 256 Grauschattierungen beschränkt ist. Weitere Nachteile digitaler Systeme sind eine schlechte Qualität im Druckformat, hohe Anschaffungskosten sowie die bisher nicht eindeutig geregelte gesetzliche Basis für digitale Bildformate. Papierausdrucke digitaler Bilder sind qualitativ schlechter als eine „Soft Copy“-Darstellung auf einem Monitor. Die Kosten eines digitalen Systems sind nur im Zusammenhang mit der Nutzungsintensität beurteilbar. Die hohen Anschaffungskosten relativieren sich durch niedrigere laufende Kosten, so dass sich das Sidexis-System bei ca. 100 Röntgenaufnahmen pro Monat nach drei bis vier Jahren amortisiert hat. Die rechtliche Situation hinsichtlich Manipulationsmöglichkeiten und Datenverlust muß zunächst vorsichtig eingeschätzt werden, eine verbesserte Akzeptanz digitaler Formate durch gesetzliche Regelungen ist zu erwarten. Hauptkritikpunkt eines Verzichts auf Dentalfilme und dem alleinigen Einsatzes des digitalen Sidexis-Systems in der Tierzahnheilkunde bleiben die nicht für alle Indikationen geeigneten Sensorgrössen, qualitativ jedoch stellen digitale Aufnahmen insbesondere nach Bearbeitung einen adäquaten Ersatz für dentale Röntgenfilme dar. 157 Summary 7 Summary Markus Eickhoff Comparative study of conventional and digital intraoral radiography in veterinary dentistry Since the first filmless intraoral digital radiographs were taken in 1987, the system inherent technique has been adapted to specific dental questions and improved its outcome during this process. Therefore the purpose of this study was to compare the digital Sidexis-system (Sirona, Germany) and conventional dental radiography in veterinary dentistry. It could be demonstrated that in all investigated dogs and cats intraoral digital radiography was possible. In rabbits and guinea pigs the placement of the sensor was difficult in some cases due to its thickness, consequently only radiographs of the incisor region were possible. In exeptional cases an intraoral placement of the sensor was impossible. The utilisation of the sensors for the presentation of other anatomic locations in exotic animals was easily performed using a fixation aid consisting of silicone. Our study showed, that the quality of conventional radiographs was superior to the original digital views in all species (dog p = 0,007; cat p = 0,04; rabbits and guinea pigs p = 0,008). On the other hand, postprocessed digital radiographs were superior to conventional radiographs (dogs and cats p = 0,002) or of the same value (rabbits and guinea pigs p = 0,082). Therefore options on postprocessing possibilities should be utilised to improve the diagnostic accuracy of the radiographs. In our investigation 158 Summary the Sidexis-system was well-suited for presentation of fragile structures in exotic animals. In this study a dose reduction when using digital radiography of 65% in the dog, 54% in the cat as well as in rabbits and guinea pigs, and 48% in exotic animals was acchieved in comparison to conventional radiographs. These results are comparable to the range of 50-90% found in human medicine. There are further advantages of direct digital imaging particularly concerning efficiency, data modulation and storage. Due to the “real time imaging” and due to the omission of development procedures, a high gain of time is achieved with constant quality. The image quality of digital radiographs can be modulated following acquisition and can be adapted according to observer preferences or depending on different tasks. The inherent diagnostic value of a digital radiograph cannot be increased, but the presentation of information can be improved. Digital data files enable the use of telemedicine in the sense of consultation and interpretation. Furthermore, the good presentation on the monitor display can be used to improve owner consultation and compliance. The archiving of digital image files on digital storage media is comfortable as well as less expensive and space consuming than archiving films. A great advantage of digital systems is the availability of patient data and findings on the radiograph. Extra storage is not necessary and mistaken identities are prevented. Disadvantageous are the size of the sensors and image artefacts, which cannot be corrected. The sensitive area of the sensors is smaller than that of dental films, which may result in a higher number of necessary radiographs in some cases. Stiffness and thickness of the sensors are disadvantages for placement, and the cable can cause additional disturbance. A certain degree of practice is necessary for handling of the sensor, which in consequence is not more time consuming than placing conventional films. It is not possible to connect both sensors to the x-ray box at the same time, which makes rebuilding necessary in some cases. Due to a deficient exposition dose 159 Summary digital radiographs can show non-correctable artefacts. In the case of a too low radiation dose the phenomenon of granularity, in the case of a too high radiation dose the so called blooming occurs. Furthermore, digital systems show problems with the presentation of great contrast distances, because the monitor display allows only an 8 bit presentation with 256 shades of grey. Another handicap of digital systems is the quality of paper prints, which is not as good as the display on the monitor screen. The costs of a digital intraoral system can only be judged in association with the frequency of its use. In the case of 100 radiographs per month, the amortisation of a digital system is achieved after three to four years. Following this period, taking digital radiographs is less expensive due to lower running costs. Legal considerations concerning the possibility for data manipulation and data loss should be judged carefully at the moment, the acceptance of digital files will however be increased via upcoming legal regulation. The main point of criticism of an abandonment of dental films and an exclusive use of the digital Sidexis-system in veterinary dentistry are the sensor sizes, which are not suitable in all indications. However, regarding the quality digital radiographs are an equivalent substitution for dental films. 160 Literaturverzeichnis 8 Literaturverzeichnis Verordnung über den Schutz (Röntgenverordnung) (1987) vor Schäden durch Röntgenstrahlen Richtlinie 96/29 Euratom (1996) Richtlinie 97/43 Euratom (1997) Hintergrundpapier zur Novelle der Röntgenverordnung (2001) Entwurf einer Verordnung zur Änderung der Röntgenverordnung (2001) Verordnung über den Schutz vor (Strahlenschutzverordnung) (2001) Schäden durch ionisierende Strahlen ABREU JUNIOR M., D. A. TYNDALL, E. PLATIN, J. B. LUDLOW u. C. PHILLIPS (1999): Two- and three-dimensional imaging modalities for the detection of caries. A comparison between film, digital radiography and tuned aperture computed tomography (TACT). Dentomaxillofac Radiol 28:152-157 AMERICAN COLLEGE OF RADIOLOGY (1994): Standard for Teleradiology. American College of Radiology ANALOUI M. (2001a): Radiographic digital image enhancement. Part II: transform domain techniques. Dentomaxillofac Radiol 30:65-77 ANALOUI M. (2001b): Radiographic image enhancement. Part I: spatial domain techniques. Dentomaxillofac Radiol 30:1-9 ANALOUI M. u. K. BUCKWALTER (2000): Digital radiographic image archival, retrieval, and management. Dent Clin North Am 44:339-358 ANALOUI M. u. G. K. STOOKEY (2000): Direct digital radiography for caries detection and analysis. Monogr Oral Sci 17:1-19 161 Literaturverzeichnis ANDERSON C. (1994): Easy-to-alter digital images raise fears of tampering. Science 263:317-318 APOGEE (2000): Pixel Binning. [Internet: www.apogee-ccd.com/ccd103.html] APOGEE (2001a): Blooming vs. Anti-Blooming. [Internet: www.apogee-ccd.com/ccd102.html] APOGEE (2001b): System Gain. [Internet: www.apogee-ccd.com/ccd104.html] ARAKI K., A. ENDO u. T. OKANO (2000): An objective comparison of four digital intra-oral radiographic systems: sensitometric properties and resolution. Dentomaxillofac Radiol 29:76-80 ATTAELMANAN A., E. BORG u. H. G. GRONDAHL (2000): Digitisation and display of intra-oral films. Dentomaxillofac Radiol 29:97-102 ATTAELMANAN A. G., E. BORG u. H. G. GRONDAHL (1999): Assessments of the physical performance of 2 generations of 2 direct digital intraoral sensors. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod 88:517-523 ATTAELMANAN A. G., E. BORG u. H. G. GRONDAHL (2001): Signal-to-noise ratios of 6 intraoral digital sensors. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod 91:611-615 BATENBURG R. H., H. J. MEIJER, W. G. GERAETS u. P. F. VAN DER STELT (1998): Radiographic assessment of changes in marginal bone around endosseous implants supporting mandibular overdentures. Dentomaxillofac Radiol 27:221-224 BEIDEMAN R. W., O. N. JOHNSON u. R. W. ALCOX (1976): A study to develop a rating system and evaluate dental radiographs submitted to a third party carrier. J Am Dent Assoc 93:1010-1013 162 Literaturverzeichnis BELLOWS J. (1993): Radiographic signs and diagnosis of dental disease. Semin Vet Med Surg (Small Anim) 8:138-145 BENSON B. W. (2000): Teleradiology. Dent Clin North Am 44:359-370 BENZ C. u. F. MOUYEN (1991): Evaluation of the new RadioVisioGraphy system image quality. Oral Surg Oral Med Oral Pathol 72:627-631 BENZ C., P. SCHWARZ u. E. SONNABEND (1990): Evaluation of the new radiovisiography system. Dtsch Zahnarztl Z 45:728-729 BIENIEK H. J. u. K. W. BIENIEK (1993): Zahnheilkunde für die Kleintierpraxis. Enke, Stuttgart BLENDL C., C. STENGEL u. S. ZDUNCZYK (2000): A comparative study of analog and digital intraoral x-ray image detector systems. Rofo Fortschr Geb Rontgenstr Neuen Bildgeb Verfahr 172:534-541 BÖHMER E. (2001): Röntgendiagnostik bei Zahn- sowie Kiefererkrankungen der Hasenartigen und Nager. Teil 2: Interpretation von Röntgenaufnahmen und tierartspezifische Beispiele. Tierärztliche Praxis:369-383 BORG E. u. H. G. GRONDAHL (1996): Endodontic measurements in digital radiographs acquired by a photostimulable, storage phosphor system. Endod Dent Traumatol 12:20-24 BRAUNSCHWEIG R., C. PISTITSCH u. S. NISSEN-MEYER (1996): Digital radiography. Cost-benefit analysis. Radiologe 36:306-314 BROWN J. E. (2001): Advances in dental imaging. Prim Dent Care 8:59-62 BURGER C. L., T. O. MORK, J. W. HUTTER u. B. NICOLL (1999): Direct digital radiography versus conventional radiography for estimation of canal length in curved canals. J Endod 25:260-263 163 Literaturverzeichnis BUSCH H. P. (1991): Digital projection radiography. 1: Fundamentals of digital image processing. Rontgenpraxis 44:329-335 BUSCH H. P. (1999): Digital projection radiography. Technical bases. Imaging quality and usefulness. Radiologe 39:710-724 CEDERBERG R. A., E. TIDWELL, N. L. FREDERIKSEN u. B. W. BENSON (1998): Endodontic working length assessment. Comparison of storage phosphor digital imaging and radiographic film. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod 85:325-328 CHAI U. D. O., J. B. LUDLOW, D. A. TYNDALL u. R. L. WEBBER (2001): Detection of simulated periodontal bone gain by digital subtraction radiography with tuned-aperture computed tomography. The effect of angular disparity. Dentomaxillofac Radiol 30:92-97 CLARK D. E., J. ROXAS, E. SANZ u. M. MENES (1999): Digital radiography and California third parties. J Calif Dent Assoc 27:964-968 COCHRAN D. L., P. V. NUMMIKOSKI, A. A. JONES, S. R. MAKINS, T. J. TUREK u. D. BUSER (1997): Radiographic analysis of regenerated bone around endosseous implants in the canine using recombinant human bone morphogenetic protein-2. Int J Oral Maxillofac Implants 12:739-748 COOK L. T., M. L. GIGER, L. H. WETZEL, M. D. MURPHEY u. S. BATNITZKY (1989): Digitized film radiography. Invest Radiol 24:910-916 CROSSLEY D. (2001): Radiographic screening of the rabbit´s oral cavity. In: 7th FECAVA § 47. Annual Congress of the FK-DVG, Berlin, 2001, 30-32 CROSSLEY D. A. (1995a): Clinical aspects of lagomorph dental anatomy: the rabbit (oryctolagus cuniculus). J Vet Dent 12:137-140 CROSSLEY D. A. (1995b): Clinical aspects of rodent dental anatomy. J Vet Dent 12:131-135 164 Literaturverzeichnis DEFORGE D. H. u. B. H. COLMERY (2000): An Atlas of Veterinary Dental Radiology. 1st edn. Iowa University Press, Iowa DOHRING W. u. D. URBACH (1991a): Digital luminescence radiography. Part 1: Basic principle, technical execution and clinical use. Fortschr Med 109:610-615 DOHRING W. u. D. URBACH (1991b): Digital luminescence radiography . Part 2: Technical implementation and clinical application--future developments. Fortschr Med 109:633-638 DUNCAN R. C., T. HEAVEN, R. A. WEEMS, A. R. FIRESTONE, D. F. GREER u. J. R. PATEL (1995): Using computers to diagnose and plan treatment of approximal caries. Detected in radiographs. J Am Dent Assoc 126:873-882 DUNN S. M. u. P. F. VAN DER STELT (1992): Recognizing invariant geometric structure in dental radiographs. Dentomaxillofac Radiol 21:142-147 DUPONT G. (1997): Digital radiography in Clinical Veterinary Dental Practice. In: 11th Annual Veterinary Dentistry Forum, Denver, 1997, 114-116 EBERMEIER C. (1999): Vergleichende Untersuchung zur konventionellen und digitalen Radiographie bei Hund und Katze. Hannover, Klinik für kleine Haustiere, Diss. EICKHOLZ P., I. KOLB, M. LENHARD, S. HASSFELD u. H. STAEHLE (1999): Digital radiography of interproximal caries: effect of different filters. Caries Res 33:234-241 EIKENBERG S. u. R. VANDRE (2000): Comparison of digital dental X-ray systems with self-developing film and manual processing for endodontic file length determination. J Endod 26:65-67 EIKENBERG S. u. G. DOLLEY (2001): Detection of interproximal caries using methods applicable to a field environment: digital radiography, manually processed film, and self-developing film. Mil Med 166:338-341 165 Literaturverzeichnis ELLWOOD R. P., R. M. DAVIES u. H. V. WORTHINGTON (1997): Evaluation of a dental subtraction radiography system. J Periodontal Res 32:241-248 ENGELKE W., U. E. RUTTIMANN, M. TSUCHIMOCHI u. J. D. BACHER (1992): An experimental study of new diagnostic methods for the examination of osseous lesions in the temporomandibular joint. Oral Surg Oral Med Oral Pathol 73:348-359 EXTREMTECH (2001): Anatomy of a digital camera: image sensors. [Internet: http://www.extremtech.com] FARMAN A. G. (2000): Standards for intraoral radiographic imaging. Dentomaxillofac Radiol 29:257-259 FARMAN A. G. u. T. T. FARMAN (2001): Image resolution. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod 91:619-621 FORNER L., M. C. LLENA, J. M. ALMERICH u. F. GARCIA-GODOY (1999): Digital radiology and image analysis for approximal caries diagnosis. Oper Dent 24:312-315 FOTOLINE (1998): CMOS: Bildsensoren der Zukunft. [Internet: www.fotoline.ch/FOTOintern/98-15/aktuell.htm] FREEDMAN M. u. D. ARTZ (1999): Digital Radiography. In: SIEGEL E. u. R. KOLODNER (eds) Filmless Radiology. Springer, New York FURKART A. J., S. B. DOVE, W. D. MCDAVID, P. NUMMIKOSKI u. S. MATTESON (1992): Direct digital radiography for the detection of periodontal bone lesions. Oral Surg Oral Med Oral Pathol 74:652-660 GEELEN W., A. WENZEL, E. GOTFREDSEN, M. KRUGER u. L. G. HANSSON (1998): Reproducibility of cephalometric landmarks on conventional film, hardcopy, and monitor-displayed images obtained by the storage phosphor technique. Eur J Orthod 20:331-340 GE-MEDICAL-SYSTEMS (2000): Digital detector image quality parameters. [Internet: www.gemedicalsystems.com] 166 Literaturverzeichnis GOREN A. D., S. M. DUNN u. P. F. VAN DER STELT (1997): Processor quality assurance using digital imaging. N Y State Dent J 63:42-47 GOTFREDSEN E., J. KRAGSKOV u. A. WENZEL (1999): Development of a system for craniofacial analysis from monitor-displayed digital images. Dentomaxillofac Radiol 28:123-126 GRACIS M. (1999): Radiographic study of the maxillary canine tooth of four mesaticephalic cats. J Vet Dent 16:115-128. GRACIS M. (2001): Intraoral radiology: importance, normal structures and common pathological findings. In: 7.FECAVA & 47. Annual Congress of the FK-DVG, Berlin, 2001, 27-29 GREEN W. (2001): Intraoral digital radiography explained. [Internet: http://www.wgreen.com.au/trophy_digital_radiology_explained_p1.htm] GRONDAHL K., H. G. GRONDAHL u. R. L. WEBBER (1983): Digital subtraction radiography for diagnosis of periodontal bone lesions with simulated high-speed systems. Oral Surg Oral Med Oral Pathol 55:313-318 GRONDAHL K., H. G. GRONDAHL, J. WENNSTROM u. L. HEIJL (1987): Examiner agreement in estimating changes in periodontal bone from conventional and subtraction radiographs. J Clin Periodontol 14:74-79 GRONDAHL K., B. KULLENDORFF, K. G. STRID, H. G. GRONDAHL u. C. O. HENRIKSON (1988): Detectability of artificial marginal bone lesions as a function of lesion depth. A comparison between subtraction radiography and conventional radiographic technique. J Clin Periodontol 15:156-162 GURDAL P., C. F. HILDEBOLT u. B. G. AKDENIZ (2001): The effects of different image file formats and image-analysis software programs on dental radiometric digital evaluations. Dentomaxillofac Radiol 30:50-55 HAAK R., M. J. WICHT u. M. J. NOACK (2001): Conventional, digital and contrast-enhanced bitewing radiographs in the decision to restore approximal carious lesions. Caries Res 35:193-199 167 Literaturverzeichnis HARVEY C. E. u. P. P. EMILY (1993): Small Animal Dentistry. 1st edn. Mosby HATCHER D. C. u. C. DIAL (1999): Dental imaging centers. J Calif Dent Assoc 27:953-959 HAUSMANN E. u. K. ALLEN (1997): Reproducibility of bone height measurements made on serial radiographs. J Periodontol 68:839-841 HAUSMANN E., L. CHRISTERSSON, R. DUNFORD, U. WIKESJO, J. PHYO u. R. J. GENCO (1985): Usefulness of subtraction radiography in the evaluation of periodontal therapy. J Periodontol 56:4-7 HAYAKAWA Y., K. KUROYANAGI, S. K. CHEN, A. G. FARMAN u. U. WELANDER (1999): An electronic survey of opinions on the compatibility of current X-ray generators with intra-oral digital X-ray systems. Dentomaxillofac Radiol 28:344-347 HEO M. S., S. S. LEE, K. H. LEE, H. M. CHOI, S. C. CHOI u. T. W. PARK (2001): Quantitative analysis of apical root resorption by means of digital subtraction radiography. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod 91:369-373 HIDAJAT N., R. J. SCHRODER, B. BERGH, M. CORDES u. R. FELIX (1994): The digital reprocessing of underexposed x-rays. Studies with a fluorescent light scanner. Rofo Fortschr Geb Rontgenstr Neuen Bildgeb Verfahr 161:237-244 HILDEBOLT C. F. u. M. W. VANNIER (1988): Automated classification of periodontal disease using bitewing radiographs. J Periodontol 59:87-94 HINTZE H. (1993): Screening with conventional and digital bite-wing radiography compared to clinical examination alone for caries detection in low-risk children. Caries Res 27:499-504 HINTZE H., A. WENZEL u. C. JONES (1994): In vitro comparison of D- and E-speed film radiography, RVG, and visualix digital radiography for the detection of enamel approximal and dentinal occlusal caries lesions. Caries Res 28:363-367 168 Literaturverzeichnis HIRSCHINGER R. (2001): Digital dentistry: information technology for today's (and tomorrow's) dental practice. J Calif Dent Assoc 29:215-221, 223-215 HOFFMAN-AXTHELM W. (1995): Lexikon der Zahnmedizin. 6th edn. Quintessenz, Berlin HORNER K., D. S. BRETTLE u. V. E. RUSHTON (1996): The potential medico-legal implications of computed radiography. Br Dent J 180:271-273 JANHOM A., P. F. VAN DER STELT u. F. C. VAN GINKEL (2000): Interaction between noise and file compression and its effect on the recognition of caries in digital imaging. Dentomaxillofac Radiol 29:20-27 JEAN A., A. SOYER, Y. EPELBOIN u. J. P. OUHAYOUN (1996a): Digital image ratio: a new radiographic method for quantifying changes in alveolar bone. Part II: Clinical application. J Periodontal Res 31:533-539 JEAN A., Y. EPELBOIN, A. RIMSKY, A. SOYER u. J. P. OUHAYOUN (1996b): Digital image ratio: a new radiographic method for quantifying changes in alveolar bone. Part 1: Theory and methodology. J Periodontal Res 31:161-167 JEFFCOAT M. K., M. S. REDDY, R. L. WEBBER, R. C. WILLIAMS u. U. E. RUTTIMANN (1987): Extraoral control of geometry for digital subtraction radiography. J Periodontal Res 22:396-402 JEFFCOAT M. K., R. PAGE, M. REDDY, A. WANNAWISUTE, P. WAITE, K. PALCANIS, R. COGEN, R. C. WILLIAMS u. C. BASCH (1991): Use of digital radiography to demonstrate the potential of naproxen as an adjunct in the treatment of rapidly progressive periodontitis. J Periodontal Res 26:415-421 JUNG T., L. FIGGENER u. V. H (1996): Digitale Röntgenaufnahme und Dokumentationspflicht. Zahnärztl Mitt 86:760-763 KOCH S., I. V. WAGNER u. W. SCHNEIDER (2000): Effective and quality-controlled use of digital radiography in dental practice. Int J Comput Dent 3:107-118 169 Literaturverzeichnis KOSITBOWORNCHAI S., R. NUANSAKUL, S. SIKRAM, S. SINAHAWATTANA u. S. SAENGMONTRI (2001): Root fracture detection: a comparison of direct digital radiography with conventional radiography. Dentomaxillofac Radiol 30:106-109 KOSONOCKY W. u. D. SAUER (1975): The ABCs of CCDs. Electron 23:58-63 KULLENDORFF B. u. M. NILSSON (1996): Diagnostic accuracy of direct digital dental radiography for the detection of periapical bone lesions. II. Effects on diagnostic accuracy after application of image processing. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod 82:585-589 KULLENDORFF B., M. NILSSON u. M. ROHLIN (1996): Diagnostic accuracy of direct digital dental radiography for the detection of periapical bone lesions: overall comparison between conventional and direct digital radiography. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod 82:344-350 KULLENDORFF B., K. GRONDAHL, M. ROHLIN u. C. O. HENRIKSON (1988): Subtraction radiography for the diagnosis of periapical bone lesions. Endod Dent Traumatol 4:253-259 LANGEN H. J., H. M. KLEIN, B. WEIN, A. STARGARDT u. R. W. GUNTHER (1993): Comparative evaluation of digital radiography versus conventional radiography of fractured skulls. Invest Radiol 28:686-689 LAVELLE C. L. (1999): The role of direct intraoral sensors in the provision of endodontic services. Endod Dent Traumatol 15:1-5 LENHARDT K. (2001): Optik für die digitale Fotografie. [Internet: http://www.schneiderkreuznach.com/knowhow/digfoto.htm] LI T., J. WONG u. S. SETO (1998): Comparison of running costs between intraoral imaging digital imaging systems and conventional film. In: 5th Symposium on Digital Imaging in Dental Radiology, Amsterdam, 1998 LIM K. F. u. K. W. FOONG (1997): Phosphor-stimulated computed cephalometry: reliability of landmark identification. Br J Orthod 24:301-308 170 Literaturverzeichnis LOMOSCHITZ F., F. KAINBERGER, S. YOUSSEFZADEH, A. GAHLEITNER u. H. IMHOF (1999): Teleradiology in dentistry. Radiologe 39:1064-1067 LUDLOW J. u. A. MOL (2001): Image-receptor performance: a comparison of Trophy RVG UI sensor and Kodak Ektaspeed Plus film. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod 91:109-119 LUDLOW J. B. u. M. ABREU, JR. (1999): Performance of film, desktop monitor and laptop displays in caries detection. Dentomaxillofac Radiol 28:26-30 LURIE A. G., R. J. GREENBERG u. K. S. KORNMAN (1983): Subtraction radiology demonstrates crestal bone loss in experimentally induced marginal periodontitis. Oral Surg Oral Med Oral Pathol 55:537-541 MACMAHON H., K. DOI, S. SANADA, S. M. MONTNER, M. L. GIGER, C. E. METZ, N. NAKAMORI, F. F. YIN, X. W. XU, H. YONEKAWA u. ET AL. (1991): Data compression: effect on diagnostic accuracy in digital chest radiography. Radiology 178:175-179 MARTINEZ-LOZANO M. A., L. FORNER-NAVARRO, J. L. SANCHEZ-CORTES u. C. LLENA-PUY (2001): Methodological considerations in the determination of working length. Int Endod J 34:371-376 MCDONNELL D. u. C. PRICE (1993): An evaluation of the Sens-A-Ray digital dental imaging system. Dentomaxillofac Radiol 22:121-126 METZLER, C.P. (2001) Modulation Transfer Function und Detective Quantum Röntgentechnik. Proseminar Informatik in der Medizin, Universität Karlsruhe MILES D. A. (1999): Radiographic imaging for dental auxilaries. 3rd edn. WB Saunders, Philadelphia MILES D. A. (2001): Advances in imaging in oral medicine. Alpha Omegan 94:24-28 171 Efficiency in der Literaturverzeichnis MILES D. A. u. M. R. RAZZANO (2000): The future of digital imaging in dentistry. Dent Clin North Am 44:427-438 MILES D. A., R. P. LANGLAIS u. E. T. PARKS (1999): Digital X-rays are here; why aren't you using them? J Calif Dent Assoc 27:926-934 MOL A. (2000): Image processing tools for dental applications. Dent Clin North Am 44:299-318 MOL A. u. P. F. VAN DER STELT (1989): Digital image analysis for the diagnosis of periapical bone lesions: a preliminary study. Int Endod J 22:299-302 MOUYEN F., C. BENZ, E. SONNABEND u. J. P. LODTER (1989): Presentation and physical evaluation of RadioVisioGraphy. Oral Surg Oral Med Oral Pathol 68:238-242 MOYSTAD A. (1996): Digital intraoral radiography with emphasis on image magnification: in vitro studies of observer performances by comparison with conventional film. Oslo, Department of Oral Radiology, Faculty of Dentistry, Diss. MOYSTAD A., D. B. SVANAES, S. RISNES, T. A. LARHEIM u. H. G. GRONDAHL (1996): Detection of approximal caries with a storage phosphor system. A comparison of enhanced digital images with dental X-ray film. Dentomaxillofac Radiol 25:202-206 MULLIGAN T. W., M. S. ALLER u. C. A. WILLIAMS (1998): Atlas of Canine and Feline Radiography. 1st edn. Veterinary Learning Systems, Trenton MURATORE F., D. TRIPODI, S. TETE, P. DE FAZIO u. F. FESTA (2001): How to improve digital dental radiograph reproducibility: an individualized technique. Int J Comput Dent 4:117-124 MURDOCH-KINCH C. A. (1999): Oral medicine: advances in diagnostic procedures. J Calif Dent Assoc 27:773-780, 782-774 172 Literaturverzeichnis NAIR M., J. B. LUDLOW, D. TYNDALL u. E. PLATIN (1997): A Comparative Evaluation of Ektaspeed Plus Film, Sidexis and Enhanced Sidexis Images to Detect Radiographic Crestal Bone Loss from Periodontitis Using ROC Analysis. In: 11th Congress of the International Association of Dentomaxillofacial Radiology and the 3rd International Congress and Exposition on Computed Maxillofacial Imaging, Louisville, 1997, 95-101 (Advances in Maxillofacial Imaging) NAIR M. K., J. B. LUDLOW, K. N. MAY, U. P. NAIR, M. P. JOHNSON u. J. M. CLOSE (2001): Diagnostic accuracy of intraoral film and direct digital images for detection of simulated recurrent decay. Oper Dent 26:223-230 NAITOH M., H. YUASA, M. TOYAMA, M. SHIOJIMA, M. NAKAMURA, M. USHIDA, H. IIDA, M. HAYASHI u. E. ARIJI (1998): Observer agreement in the detection of proximal caries with direct digital intraoral radiography. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod 85:107-112 NEUMANN W. (1988): Erstellung standardisierter Belichtungstabellen für Röntgenaufnahmen beim Hund. Giessen, Fachbereich Veterinärmedizin, Diss. NICOPOULOU-KARAYIANNI K., U. BRAGGER, W. BURGIN, P. M. NIELSEN u. N. P. LANG (1991): Diagnosis of alveolar bone changes with digital subtraction images and conventional radiographs. An in vitro study. Oral Surg Oral Med Oral Pathol 72:251-256 NUMMIKOSKI P. V., B. STEFFENSEN, K. HAMILTON u. S. B. DOVE (2000): Clinical validation of a new subtraction radiography technique for periodontal bone loss detection. J Periodontol 71:598-605 OESTMANN J. W. u. M. GALANSKI (1989): ROC: a method for comparing the diagnostic performance of imaging procedures. Rofo Fortschr Geb Rontgenstr Neuen Bildgeb Verfahr 151:89-92 OHKI M., T. OKANO u. T. NAKAMURA (1994): Factors determining the diagnostic accuracy of digitized conventional intraoral radiographs. Dentomaxillofac Radiol 23:77-82 173 Literaturverzeichnis PARSELL D. E., R. S. GATEWOOD, J. D. WATTS u. C. F. STRECKFUS (1998): Sensitivity of various radiographic methods for detection of oral cancellous bone lesions. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod 86:498-502 PFEIFFER P., P. SCHMAGE, I. NERGIZ u. U. PLATZER (2000): Effects of different exposure values on diagnostic accuracy of digital images. Quintessence Int 31:257-260 PITTS N. B. (1993): Current methods and criteria for caries diagnosis in Europe. J Dent Educ 57:409-414 PRESTON J. D. (1999): Digital radiography--not if, but when. J Calif Dent Assoc 27:935-941 PROKOP M. u. C. M. SCHAEFER-PROKOP (1997): Digital image processing. Eur Radiol 7:73-82 PUTNINS E., C. L. LAVELLE u. A. HOLTHUIS (1988): Detection of three-walled infrabony defects by subtraction radiography. Oral Surg Oral Med Oral Pathol 65:102-108 RAHN R. (1989): Zahnärtzliche Radiologie. Hanser, München RETHMAN M., U. RUTTIMAN, R. O'NEAL, R. WEBBER, A. DAVIS, G. GREENSTEIN u. S. WOODYARD (1985): Diagnosis of bone lesions by subtraction radiography. J Periodontol 56:324-329 RICHARDSON M. L., M. S. FRANK u. E. J. STERN (1995): Digital image manipulation: what constitutes acceptable alteration of a radiologic image? Am J Roentgenol 164:228-229 ROHLIN M. u. S. C. WHITE (1992): Comparative means of dose reduction in dental radiography. Curr Opin Dent 2:1-9 ROPERSCIENTIFIC (2000): Beyond Imaging. [Internet: http://www.roperscientific.com/ccd/] 174 Literaturverzeichnis SAAD A. Y. u. S. AL-NAZHAN (2000): Radiation dose reduction during endodontic therapy: a new technique combining an apex locator (Root ZX) and a digital imaging system (RadioVisioGraphy). J Endod 26:144-147 SAGER M. u. K. BIENIEK (1988): Verwendung von Zahnröntgenfilmen in der Kleintierpraxis. Der praktische Tierarzt 11:51-56 SANDERINK G. C. u. D. A. MILES (2000): Intraoral detectors. CCD, CMOS, TFT, and other devices. Dent Clin North Am 44:249-255 SANDERINK G. C., R. HUISKENS, P. F. VAN DER STELT, U. S. WELANDER u. S. E. STHEEMAN (1994): Image quality of direct digital intraoral x-ray sensors in assessing root canal length. The RadioVisioGraphy, Visualix/VIXA, Sens-A-Ray, and Flash Dent systems compared with Ektaspeed films. Oral Surg Oral Med Oral Pathol 78:125-132 SANDERINK G. C. H., K. DULA, H. R u. P. F. VAN DER STELT (1997): The loss of image quality in digital panoramic radiography using image compression. In: FARMAN A. G., A. RUPRECHT, S. J. GIBBS u. W. C. SCARFE (eds) Advances in maxillofacial imaging, Amsterdam, pp 299-305 SCHNEIDER J. (2001) Optik für die Digitale Fotografie. [Internet: www.schneiderkreuznach.com/knowhow/digfoto.htm] SHEARER A. C., K. HORNER u. N. H. WILSON (1990): Radiovisiography for imaging root canals: an in vitro comparison with conventional radiography. Quintessence Int 21:789-794 SHIPP A. u. P. FAHRENKRUG (1992): Practitioners´Guide to Veterinary Dentistry. Griffin Printing, Glendale SIEGEL E. (1999): Current State of the Art and Future Trends. In: SIEGEL E. u. R. KOLODNER (eds) Filmless Radiology. Springer, New York SIRONA (2001a): Wirtschaftlichkeitsrechnung Digitales Röntgen. SIRONA (2001b): Sidexis Digitales Röntgen Handbuch für Anwender Software 5.3. Bensheim 175 Literaturverzeichnis SONNABEND E. (1988): Röntgentechnik in der Zahnheilkunde. Grundlagen der Zahn-, Mund- und Kieferheilkunde, 2nd edn. Urban und Schwarzenberg, München, pp 111-200 (Praxis der Zahnheilkunde Band 1) STEFFEL C. L. (1999): Enhanced visualization with microscopy and digital radiography. J Indiana Dent Assoc 78:13-15 TYNDALL D. A., S. F. KAPA u. C. P. BAGNELL (1990): Digital subtraction radiography for detecting cortical and cancellous bone changes in the periapical region. J Endod 16:173-178 TYNDALL D. A., J. B. LUDLOW, E. PLATIN u. M. NAIR (1998): A comparison of Kodak Ektaspeed Plus film and the Siemens Sidexis digital imaging system for caries detection using receiver operating characteristic analysis. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod 85:113-118 UPRICHARD K. K., B. J. POTTER, C. M. RUSSELL, T. E. SCHAFER, S. ADAIR u. R. N. WELLER (2000): Comparison of direct digital and conventional radiography for the detection of proximal surface caries in the mixed dentition. Pediatr Dent 22:9-15 VAN DER STELT P. F. (1992): Improved diagnosis with digital radiography. Curr Opin Dent 2:1-6 VAN DER STELT P. F. (2000): Principles of digital imaging. Dent Clin North Am 44:237-248 VAN DER STELT P. F., G. C. H. SANDERINK u. K. DULA (1997): Lossy file compression and diagnostic image qualituy of digital intraoral radiographic images. J Dent Res 76 (Spec Iss):140 VANDRE R. H. u. R. L. WEBBER (1995): Future trends in dental radiology. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod 80:471-478 176 Literaturverzeichnis VANDRE R. H., J. C. PAJAK, H. ABDEL-NABI, T. T. FARMAN u. A. G. FARMAN (2000): Comparison of observer performance in determining the position of endodontic files with physical measures in the evaluation of dental X-ray imaging systems. Dentomaxillofac Radiol 29:216-222 VELDERS X. L., G. C. SANDERINK u. P. F. VAN DER STELT (1996): Dose reduction of two digital sensor systems measuring file lengths. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod 81:607-612 VERSTEEG C. H., G. C. SANDERINK u. P. F. VAN DER STELT (1997a): Efficacy of digital intra-oral radiography in clinical dentistry. J Dent 25:215-224 VERSTEEG C. H., G. C. SANDERINK, W. G. GERAETS u. P. F. VAN DER STELT (1997b): Impact of scale standardization on images of digital radiography systems. Dentomaxillofac Radiol 26:337-343 VERSTEEG C. H., G. C. SANDERINK, F. C. VAN GINKEL u. P. F. VAN DER STELT (1998): An evaluation of periapical radiography with a charge-coupled device. Dentomaxillofac Radiol 27:97-101 VERSTRAETE F. J., P. H. KASS u. C. H. TERPAK (1998a): Diagnostic value of full-mouth radiography in cats. Am J Vet Res 59:692-695 VERSTRAETE F. J., P. H. KASS u. C. H. TERPAK (1998b): Diagnostic value of full-mouth radiography in dogs. Am J Vet Res 59:686-691 VERSTRAETE F. J. M. (1999): Veterinary Dentistry. 1st edn. Manson Publishing, London VISSER H. u. W. KRUGER (1997): Can dentists recognize manipulated digital radiographs? Dentomaxillofac Radiol 26:67-69 WAKASA T., K. KISHI, S. A u. L. HOLLENDER (1997): Detectability of intraosseous lesion of jaw bones using intra-oral digital radiography. In: 11th Congress of the International Association of Dentomaxillofacial Radiology and the 3rd Congress and Exposition on Computed Maxillofacial Imaging, Louisville, 1997, 51-58 177 Literaturverzeichnis WAKOH M. u. K. KUROYANAGI (2001): Digital imaging modalities for dental practice. Bull Tokyo Dent Coll 42:1-14 WALLACE J. A., M. K. NAIR, D. ABOMR, M. F. COLACO u. S. F. KAPA (2001): A comparative evaluation of the diagnostic efficacy of film and digital sensors for detection of simulated periapical lesions. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod 92:93-97 WEBBER R. L. (1993): Oral imaging as a diagnostic tool for assessing osseous changes. J Bone Miner Res 8 Suppl 2:S543-548 WELANDER U., W. D. MCDAVID, G. C. SANDERINK, G. TRONJE, A. C. MORNER u. S. B. DOVE (1994): Resolution as defined by line spread and modulation transfer functions for four digital intraoral radiographic systems. Oral Surg Oral Med Oral Pathol 78:109-115 WENZ W., C. BUITRAGO-TELLEZ, H. MONIG u. R. NIEMEIER (1993): Evaluation of underexposed conventional x-ray films following digitization. Radiologe 33:95-101 WENZEL A. (1993): Computer-aided image manipulation of intraoral radiographs to enhance diagnosis in dental practice: a review. Int Dent J 43:99-108 WENZEL A. (2000): Digital imaging for dental caries. Dent Clin North Am 44:319-338 WENZEL A. (2001): Computer-automated caries detection in digital bitewings: consistency of a program and its influence on observer agreement. Caries Res 35:12-20 WENZEL A. u. O. FEJERSKOV (1992): Validity of diagnosis of questionable caries lesions in occlusal surfaces of extracted third molars. Caries Res 26:188-194 WENZEL A. u. H. G. GRONDAHL (1995): Direct digital radiography in the dental office. Int Dent J 45:27-34 178 Literaturverzeichnis WENZEL A. u. H. HINTZE (1999): Comparison of microscopy and radiography as gold standards in radiographic caries diagnosis. Dentomaxillofac Radiol 28:182-185 WENZEL A., M. J. LARSEN u. O. FEJERSKOV (1991): Detection of occlusal caries without cavitation by visual inspection, film radiographs, xeroradiographs, and digitized radiographs. Caries Res 25:365-371 WENZEL A., E. BORG, H. HINTZE u. H. G. GRONDAHL (1995): Accuracy of caries diagnosis in digital images from charge-coupled device and storage phosphor systems: an in vitro study. Dentomaxillofac Radiol 24:250-254 WENZEL A., E. GOTFREDSEN, E. BORG u. H. G. GRONDAHL (1996): Impact of lossy image compression on accuracy of caries detection in digital images taken with a storage phosphor system. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod 81:351-355 WENZEL A., O. FEJERSKOV, E. KIDD, S. JOYSTON-BECHAL u. A. GROENEVELD (1990): Depth of occlusal caries assessed clinically, by conventional film radiographs, and by digitized, processed radiographs. Caries Res 24:327-333 WHITE S. C. u. D. C. YOON (1997): Comparative performance of digital and conventional images for detecting proximal surface caries. Dentomaxillofac Radiol 26:32-38 WHITE S. C., D. C. YOON u. S. TETRADIS (1999): Digital radiography in dentistry: what it should do for you. J Calif Dent Assoc 27:942-952 WIGGS B. u. H. LOBPRISE (1995): Oral Diagnosis in Pet Rodents and Lagomorphs. In: CROSSLEY D. u. S. PENMAN (eds) Manual of Small Animal Dentistry, second edn. British Small Animal Veterinary Association, Shurdington, pp 74-83 WIGGS R. B. u. H. B. LOBPRISE (1997): Veterinary dentistry: principles and practice. 1st edn. Lippincott-Raven WILLIAMS C. P. (2001): Digital radiography sensors: CCD, CMOS, and PSP. Pract Proced Aesthet Dent 13:395-396 179 Literaturverzeichnis YAFFE M. J. u. J. A. ROWLANDS (1997): X-ray detectors for digital radiography. Phys Med Biol 42:1-39 YING S. Y., X. CHEN, G. ZHANG u. C. F. CAO (1999): Detection of small lesions in alveolar bone by digital subtraction radiography. Chin J Dent Res 2:19-22 YOSHIOKA T., C. KOBAYASHI, H. SUDA u. T. SASAKI (1996): Correction of background noise in direct digital dental radiography. Dentomaxillofac Radiol 25:256-262 YOSHIOKA T., C. KOBAYASHI, H. SUDA u. T. SASAKI (1997): Quantitative subtraction with direct digital dental radiography. Dentomaxillofac Radiol 26:286-294 YOSHIURA K., H. C. STAMATAKIS, U. WELANDER, W. D. MCDAVID, X. Q. SHI, S. BAN, T. KAWAZU, M. TATSUMI u. S. KANDA (1999a): Physical evaluation of a system for direct digital intra-oral radiography based on a charge-coupled device. Dentomaxillofac Radiol 28:277-283 YOSHIURA K., H. C. STAMATAKIS, U. WELANDER, W. D. MCDAVID, X. Q. SHI, S. BAN, T. KAWAZU, T. CHIKUI u. S. KANDA (1999b): Prediction of perceptibility curves of direct digital intraoral radiographic systems. Dentomaxillofac Radiol 28:224-231 YOUNG S. J., M. S. CHAIBI, D. T. GRAVES, Z. MAJZOUB, F. BOUSTANY, D. COCHRAN u. P. NUMMIKOSKI (1996): Quantitative analysis of periodontal defects in a skull model by subtraction radiography using a digital imaging device. J Periodontol 67:763-769 YOUSSEFZADEH S., A. GAHLEITNER, D. BERNHART u. T. BERNHART (1999): Conventional dental radiography and future prospectives. Radiologe 39:1018-1026 ZÜRICH A. B. (2001): Antworten. [Internet: www.abzdgm.ch/DIGITAL_KOLLEGIUM/Lektionen/Lektion_1/Antworten1.html] 180 Was wir zu fürchten haben, ist nicht die Unmoral der großen Männer, sondern die Tatsache, daß Unmoral oft zu Größe führt. Alexis de Tocqueville (1805 – 1859) Danksagung Herrn Prof. Dr. Michael Fehr danke ich herzlich für die wissenschaftliche Betreuung dieser Arbeit und sein allzeit kollegiales Verhalten, welches ein effektives Miteinander statt eines Arbeitens unter dogmatischen Bedingungen ermöglichte. Herrn Dr. Karl Rohn danke ich für die freundliche und hilfreiche Beratung in statistischen Fragen. Danken möchte ich den begutachtenden Zahn- und Tierärzten Monika Klössmann, Beate Schauer, Torsten Seeger und Frank Wagner, weiterhin allen, die mir Unterstützung in jedweder Form haben zukommen lassen. Mein aufrichtiger Dank gilt meinen Eltern und Schwiegereltern, die mir durch ihre Unterstützung meinen Ausbildungsweg und letztendlich diese Dissertation ermöglicht haben. Besonders danke ich meiner Frau Sandra, die mich trotz aller Unwägbarkeiten bedingungslos unterstützt.
