Bissflügelstaten mit digitalen und konventionellen Bildempfängern

Bissflügelstaten mit digitalen und konventionellen Bildempfängern
Einleitung
von H. Visser, K.P. Hermann, B. Köhler, Göttingen
Durch Dosismessungen sollten Daten zum Vergleich von konventionellem und digitalem Röntgen beim
Bissflügelstatus gewonnen werden. Als Bildempfänger dienten ein konventioneller Zahnfilm, zwei
Digitalsysteme mit intraoralen Sensoren (Sirona Sidexis und Trophy RVG) sowie ein Digitalsystem mit
Speicherfolien (Gendex Digora). Digitale Systeme ermöglichen eine beachtliche Dosisreduktion bei der
Aufnahme des Bissflügelstatus. Im Vergleich zur konventionellen Technik mit Rundtubus kann bei
Verwendung von Speicherfolien und rechteckiger Begrenzung des Nutzstrahlenbündels eine Dosisreduktion
bis zu 80 % erreicht werden. Das digitale Röntgen führt jedoch nicht zwangsläufig zu einer Verminderung
der Strahlenexposition:
Kleinformatige Sensoren sollten stets in Verbindung mit Rechteckblenden am Tubus verwendet werden.
Röntgenaufnahmen sind nach wie vor ein unverzichtbares Hilfsmittel zur Kariesdiagnostik. Der Patient wird
dabei jedoch ionisierender Strahlung ausgesetzt, deren potentiell schädliche Wirkung allgemein bekannt ist.
Deshalb soll die Strahlenexposition so weit eingeschränkt werden, wie dies technisch möglich und mit den
diagnostischen Erfordernissen zu vereinbaren ist (§ 25 der Röntgenverordnung von 1987).
Digitale Bildempfangssysteme sind im Vergleich zum Zahnfilm empfindlicher und ermöglichen kürzere
Belichtungszeiten. Die Strahlenbelastung des Patienten kann dadurch reduziert werden. Man unterscheidet
digitale Systeme mit Speicherfolien sowie direkt-digitale Systeme mit intraoralen Sensoren (8).
Speicherfolien gibt es in allen gängigen Filmformaten. Sie sind dünn und flexibel und werden wie der
konventionelle Film am Patienten eingesetzt. Nach der Aufnahme werden sie mit einem speziellen Scanner
ausgelesen und können nach einem Regenerationsvorgang erneut eingesetzt werden. Die direkt-digitalen
Systeme arbeiten mit einem Halbleiter-Sensorchip, der über ein Kabel mit dem Computer verbunden ist. Im
Gegensatz zur Speicherfolie sind die Aufnahmen unmittelbar, d.h. in Echtzeit verfügbar. Die Sensoren sind
starr, etwas größer als die bildgebende aktive Fläche und gut 5 mm dick. Zusammen mit dem Kabelanschluss
bereitet dies bisweilen Probleme beim Einsatz am Patienten. Die Sensoren sind in unterschiedlichen
Formaten erhältlich. Sensoren mit einer aktiven Fläche von ca. 2 x 3 cm sind am weitesten verbreitet. Sie
erfordern zwar eine größere Anzahl von Aufnahmen als bei Verwendung konventioneller Zahnfilme, lassen
sich aber relativ gut handhaben. Bei den sog. Full-size-Sensoren entspricht die aktive Fläche mit ca. 2,5 x 3,5
cm ungefähr einem üblichen Zahnfilm; sie sind jedoch relativ klobig und nicht für alle Patienten geeignet.
Neben der Belichtungszeit und der Anzahl der Aufnahmen, die von der verfügbaren bildgebenden Fläche
abhängt, beeinflusst die Größe des Nutzstrahlenbündels die Strahlenexposition des Patienten. Ein
aussagekräftiger Vergleich der unterschiedlichen Systeme muss alle diese Faktoren berücksichtigen. Durch
Dosismessungen sollten aktuelle Daten zum Vergleich von konventionellem und digitalem Röntgen beim
Bissflügelstatus gewonnen werden.
Material und Methode
Alle Bissflügelstaten wurden mit einem Siemens Heliodent MD-Gerät (1,5 mm Al; 70 kV; 7 mA) erstellt. Als
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Bildempfänger dienten ein konventioneller Zahnfilm (Agfa Dentus M2, Agfa-Gaevert N.V., Mortsel,
Belgien), zwei Digitalsysteme mit intraoralen Sensoren (Sidexis, Sirona Dental, Bensheim und Trophy
RVG-HR, Trophy Radiologie, Vincennes Cedex, Frankreich) sowie ein Digitalsystem mit Speicherfolien
(Gendex Digora, Soredex Orion Corporation, Helsinki, Finland) (Abb. 1).
Abb. 1: Die bei den Bissflügelstaten verwendeten Bildempfangssysteme: Konventioneller Zahnfilm (Agfa Dentus M2,
Agfa-Gaevert N.V., Mortsel, Belgien), intraoraler Sensor des Digitalsystems Sidexis (Sirona Dental, Bensheim), intraoraler Sensor
des Digitalsystems Trophy RVG-HR (Trophy Radiologie, Vincennes Cedex, Frankreich) und intraorale Speicherfolie (Gendex
Digora, Soredex Orion Corporation, Helsinki, Finland) Zur Diskussion
Die Bissflügelstaten bestanden aus 4 Aufnahmen, wenn Filme bzw. Speicherfolien im Format 3 x 4 cm
verwendet wurden. Die intraoralen Sensoren hatten dagegen nur Bildempfängerflächen von ca. 2 x 3 cm; in
diesem Fall waren für den Bissflügelstatus 8 Aufnahmen erforderlich. Die Belichtungszeiten entsprachen
dem Vorgehen in der klinischen Routine bzw. den Empfehlungen der Gerätehersteller: Beim konventionellen
Zahnfilm 0,16 s pro Aufnahme; bei Verwendung der intraoralen Sensoren 0,05 s pro Aufnahme und bei
Verwendung der intraoralen Speicherfolie 0,03 s. Der Durchmesser des Nutzstrahlenbündels betrug am
Tubusende 6 cm und konnte durch Rechteckblenden auf die Formate 3 x 4 cm bzw. 2 x 3 cm reduziert
werden (Abb. 2). Die Parameterkombinationen bei den Dosismessungen zu den Bissflügelstaten sind in
Tabelle 1 zusammengefasst.
Abb. 2: Feldkontrollaufnahmen des Strahlenbündels am Tubusende:
2a: Rundtubus mit 6 cm Durchmesser
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Abb. 2b: Rechteckblende im Format 3 x 4 cm
Abb. 2c: Rechteckblende im Format 2 x 3 cm Zur Diskussion
Tabelle 1: Aufnahmebedingungen bei den Dosismessungen zu den Bissflügelstaten und resultierende Dosisflächenprodukte
Die Dosismessungen wurden an einem anthropomorphen Phantom durchgeführt, das speziell für die
zahnärztliche Röntgendiagnostik entwickelt worden war und Untersuchungen unter realistischen
Bedingungen gestattet12. Bei dem Messungen war der Brennfleck der Röhre ca. 25-27 cm von den intraoral
plazierten Bildempfängern entfernt (Abb. 3) Unter Verwendung von 108 Thermolumineszenz-Detektoren
(TLD-100) wurde die Energiedosis an 28 Messpositionen innerhalb sowie an der Oberfläche des Phantoms
bestimmt. Einzelheiten zur Technik der TL-Dosimetrie sind andernorts beschrieben (12). Damit die
Dosismesswerte oberhalb der Nachweisgrenze der TL-Detektoren lagen, waren Wiederholungen der
Bissflügelstaten vor dem Auslesen der TL-Detektoren erforderlich. In Abhängigkeit von der
Gesamtbelichtungszeit wurden die TL-Detektoren jeweils nach Aufnahme von 5, 10 oder 20 Bissflügelstaten
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ausgelesen. Für die weitere Auswertung wurden die Daten dann auf einen Bissflügelstatus zurückgerechnet.
Abb. 3: Messungen am Dosimetrie-Phantom bei der Aufnahme eines Bissflügelstatus. An der Oberfläche des Phantoms sind einige
der TL-Detektoren zu erkennen, die zur Messung der Energiedosis dienen. Im Tubus befindet sich ein Einschub zur Reduktion des
Nutzstrahlenbündels auf das Format 3 x 4 cm. Auf der dünnen Plexiglasplatte sind TL-Detektoren zur Messung der Energiedosis
im Zentralstrahl befestigt
Parallel zu den Messungen am Phantom erfolgten geräteseitige Messungen: Schaltzeit und Röhrenspannung
wurden überprüft (PMX-II Mammo & kVp/Timer Meter; Wellhöfer Dosimetrie, Schwarzenbruck). Die Dosis
am Tubusende wurde mit TL-Detektoren registriert und das Dosisflächenprodukt wurde gemessen (Kerma
X-C mit Kammer Typ C-R, Gammex RMI, Nottingham, UK). Das Dosisflächenprodukt ist eine wichtige
Kenngröße für die Auswertung und den Vergleich dosimetrischer Studien. Es wird definitionsgemäß mittels
einer flachen Ionisationskammer gemessen, die direkt am Röhrengehäuse angebracht wird und eine größere
Fläche besitzt als das größtmögliche Nutzstrahlenfeld am Messort (2, 6). Da die bestrahlte Fläche mit dem
Abstand vom Brennfleck der Röhre quadratisch zunimmt, andererseits das Abstandsquadratgesetz für die
Energiedosis gilt, ist das Produkt aus Dosis und bestrahlter Fläche unabhängig vom Abstand zwischen
Strahler und Messfläche (Abb. 4).
Abb. 4: Das Dosisflächenprodukt ist unabhängig vom Abstand zum Röhrenfokus. Die punktuell gemessene Dosis nimmt
quadratisch mit dem Abstand zum Fokus ab. Gleichzeitig nimmt die Querschnittsfläche des Nutzstrahlenbündels quadratisch zu.
Das Produkt ist daher konstant und gut als Kenngröße für die Expositionsbedingungen bei Röntgenaufnahmen geeignet (2, 6, 8)
Zur Diskussion
In der Studie kamen 2 unterschiedliche direkt-digitale Systeme mit intraoralen Sensoren zum Einsatz: Sirona
Sidexis und Trophy RVG. Durch Messungen an den Sensoren wurde sichergestellt, dass sie hinsichtlich der
Dosismessungen am Phantom ein gleichartiges Verhalten aufwiesen. Dazu wurden die Sensoren unter
verschiedenen Bedingungen (Filterung mit Al- und Cu-Platten) mit dem Heliodent MD-Gerät bestrahlt und
das Dosisflächenprodukt der durchtretenden Strahlung gemessen. Es traten keine nennenswerten
Unterschiede auf, deshalb gelten alle Messergebnisse für beide Sensortypen gleichermaßen.
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Für die Auswertung wurden die Mittelwerte der Energiedosis für alle Messorte und Expositionsbedingungen
bestimmt. Auf Grundlage der Energiedosiswerte wurde die effektive Dosis ermittelt. Dazu wurden zunächst
die Organdosen berechnet, dann mit den Gewebewichtungsfaktoren nach ICRP-60 multipliziert und
aufsummiert, siehe auch (5, 8, 12). Weiterhin erfolgte eine multilineare Regression aller Messwerte mit der
Gesamtbelichtungszeit und der Querschnittsfläche des Nutzstrahlenbündels sowie eine lineare Regression mit
dem Dosisflächenprodukt.
Ergebnisse
Alle Bissflügelstaten wiesen eine gleichartige, typische Verteilung der Strahlenexposition auf, die sich
unmittelbar aus der Aufnahmetechnik erklärt. Die jeweils höchsten Energiedosiswerte wurden an der
Hautoberfläche über der Ohrspeicheldrüse sowie intraoral gemessen. Die unmittelbare Umgebung der
Seitenzähne (Kieferhöhlenboden, Kieferwinkel, Gl. submandibularis) lag nur teilweise im Strahlengang; hier
wurden etwas niedrigere Dosiswerte registriert als im Zielvolumen. Alle anderen Messorte, darunter die Haut
im Frontzahnbereich (Philtrum, Labiomental-Sulkus), waren lediglich der Streustrahlung ausgesetzt. Die
Mittelwerte der Energiedosis für ausgewählte Messorte am Dosimetrie-Phantom sind in Tabelle 2
zusammengefasst. Tabelle 3 zeigt die effektiven Dosen durch die Bissflügelstaten mit den unterschiedlichen
Aufnahmebedingungen.
Tabelle 2: Strahlenexposition im Kopf-Hals-Bereich bei Bissflügelstaten mit konventionellen und digitalen
Bildempfängern; Mittelwerte der Energiedosis in mGy
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Tabelle 3: Effektive Dosis durch die Bissflügelstaten mit unterschiedlichen Aufnahmebedingungen sowie
Vergleichswerte (3, 8)
Die konventionellen Röntgenaufnahmen erforderten eine längere Belichtungszeit als die digitalen und waren
deshalb mit einer höheren Strahlenexposition verbunden. Bei identischen Belichtungszeiten führte die
Begrenzung des Nutzstrahlenbündels (Rechteckblenden) zu einer deutlichen Reduktion der Energiedosis.
Beim konventionellen Bissflügelstatus (Zahnfilm, 6 cm Rundtubus) traten an allen Messorten die höchsten
Dosiswerte auf. Dagegen ergaben sich bei Verwendung von Speicherfolie und Rechteckblende die
niedrigsten Dosiswerte. Weiterhin zeigte sich, dass ein konventioneller Bissflügelsta-tus mit Rechteckblende
zu einer ähnlichen Strahlenexposition führt wie die ungünstigste Vorgehensweise mit einem digitalen
Bildempfänger (Sensorchip, Rundtubus 6 cm) (Abb. 5).
Abb. 5: Typisches Ergebnis der Messungen am
Dosimetrie-Phantom: Median-Boxplots und
arithmetische Mittelwerte der Energiedosis in der
Schilddrüse bei den Bissflügelstaten mit
unterschiedlichen Aufnahmebedingungen. Digitale
Bildempfangssysteme ergeben nur dann eine
Dosisreduktion, wenn das Nutzstrahlenbündel auf die
Sensorgröße abgestimmt ist
Die Regressionsanalyse ergab erwartungsgemäß, dass die Strahlenexposition proportional zur
Gesamtbelichtungszeit, zur Querschnittsfläche des Nutzstrahlenbündels und zum Dosisflächenprodukt ist.
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Bis auf wenige Messorte lagen die Werte des Bestimmtheitsmaßes r2 dabei im Bereich von 0,6 bis 0,9.
Abbildung 6 zeigt als typisches Beispiel die Zunahme der Energiedosis in der Schilddrüse mit dem
Dosisflächenprodukt.
Abb. 6: Effektive Dosis durch die Bissflügelstaten als Funktion des Dosisflächenprodukts. Aus dem
Diagramm kann die effektive Dosis bei Bissflügelstaten mit unterschiedlichen Aufnahmebedingungen
abgeschätzt werden, wenn das Dosisflächenprodukt bekannt ist
Diskussion
Für die konventionellen Bissflügelstaten stimmen die Ergebnisse der vorliegenden Untersuchung gut mit den
Daten aus der Literatur überein, siehe Tabelle 4. Dies belegt die Tragfähigkeit der eingesetzten Messtechnik,
ähnlich wie in den parallel durchgeführten Studien zu digitalen Zahnfilmstaten und digitalen
Panoramaschichtaufnahmen (13, 14). Dosimetrische Untersuchungen zu digitalen Bissflügelstaten, aus denen
Organdosen oder effektive Dosen hervorgehen, ließen sich in der Literatur nicht auffinden.
Tabelle 4: Dosimetrische Studien an Phantomen zu konventionellen Bissflügelstaten
Insgesamt ist die Strahlenexposition des Patienten bei korrekt durchgeführten Bissflügelstaten gering. Die
effektive Dosis durch einen Bissflügelstatus entspricht nur einem Bruchteil der mittleren jährlichen
Strahlenexposition in Deutschland (Tabelle 4). Dennoch sollen alle mit vertretbarem Aufwand
durchführbaren Maßnahmen zur Strahlenreduktion ausgeschöpft werden. Dieses Minimierungsgebot der
Röntgenverordnung wird auch als ALARA-Prinzip (as low as reasonably achievable) bezeichnet. Die
Begrenzung des Nutzstrahlenbündels bietet hierfür eine besonders wirkungsvolle Möglichkeit, wie die Daten
in den Tabellen 2 und 3 zeigen. Bei Verwendung eines Filmhalters bereitet die Ausrichtung des Zentralstrahls
auf den Bildempfänger keine Schwierigkeiten; eine Eingrenzung des Nutzstrahlenbündels ist einfach und
praktikabel.
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Die Messergebnisse zeigen, dass bei der Aufnahme von Bissfügelstaten mit digitalen Bildempfängern eine
beachtliche Dosisreduktion erreicht werden. Dies ist im wesentlichen auf eine Verkürzung der
Belichtungszeiten zurückzuführen. Wenn andere Aspekte des Strahlenschutzes vernachlässigt werden, kann
dieser Vorteil jedoch leicht verloren gehen. Bei Verwendung kleinformatiger Sensoren sollte das
Nutzstrahlenbündel zumindest mit einer Einblendung von 3 x 4 cm auf die Sensorgröße abgestimmt werden
(Abb. 1, Abb. 2).
Aus dosimetrischer Sicht unterscheiden sich die Expositionsbedingungen bei den Bissflügelstaten im
wesentlichen in den Gesamtbelichtungszeiten und den Querschnittsflächen der Nutzstrahlenbündel. Beide
Größen werden mit dem Dosisflächenprodukt gleichzeitig erfasst; zudem ist das Dosisflächenprodukt
unabhängig vom Abstand des Messortes zum Brennfleck der Röntgenröhre (Abb. 4). Sowohl die punktuell
gemessenen Energiedosiswerte als auch die daraus abgeleitete effektive Dosis waren erwartungsgemäß
proportional zum Dosisflächenprodukt. Damit ist das Dosisflächenprodukt als Kenngröße für die
Expositionsbedingungen bei Bissflügelstaten gut geeignet. Wenn mit Expositionsbedingungen gearbeitet
wird, die von den hier untersuchten abweichen, benötigt man lediglich das Dosisflächenprodukt und kann
dann anhand von Abbildung 6 die effektive Dosis zuverlässig abschätzen. Ganz analog kann auch die
Energiedosis unter Verwendung der Daten aus den Tabellen 1 und 2 ermittelt werden, wenn das
Dosisflächenprodukt bekannt ist. Das Dosisflächenprodukt lässt sich mit geeigneten Messinstrumenten rasch
und einfach bestimmen; demgegenüber ist die Messung von Energiedosiswerten aufwendig und kompliziert.
Auch für Zahnfilmstaten und Panoramaschichtaufnahmen ist das Dosisflächenprodukt gut als Kenngröße für
die Strahlenexposition des Patienten geeignet; die Proportionalitätsfaktoren zur Ermittlung von Energie- bzw.
effektiven Dosen unterscheiden sich jedoch von denjenigen für Bissflügelstaten (13, 14).
Hinsichtlich der Bildgüte bzw. der diagnostischen Wertigkeit digitaler intraoraler Röntgenaufnahmen finden
sich unterschiedliche Bewertungen in der Literatur. Für die Kariesdiagnostik sind die Anforderungen an die
Ortsauflösung der Röntgenaufnahmen besonders hoch. Deshalb wird von einigen Autoren der konventionelle
Zahnfilm besser bewertet (9). Insgesamt überwiegen jedoch die positiven Einschätzungen des digitalen
Röntgens für die Kariesdiagnostik (15). Durch technische Verbesserung der Bildempfänger und der
Programme zur Bildauswertung werden die Kritikpunkte hinsichtlich der Detailerkennbarkeit in digitalen
Röntgenaufnahmen bald der Vergangenheit angehören.
Korrespondenzadresse:
Priv.-Doz. Dr. Heiko Visser
Abteilung Zahnerhaltung und Präventive Zahnheilkunde
Zentrum Zahn-, Mund-, Kieferheilkunde
Georg-August-Universität
Robert-Koch-Straße 40
37075 Göttingen
Bitewings with digital and conventional devices:
Patient´s exposure and measures for dose reduction
by H. Visser, K.P. Hermann, B. Köhler
Summary: By measurements of the radiation dose, conventional and digital bitewings were compared. A
conventional dental film (Agfa Dentus M2), two direct-digital systems with intraoral sensor (Sidexis, Trophy
RVG), and a digital system with storage phosphor plates (Digora) were used. The absorbed dose was
measured at 28 places within as well as on the surface of the phantom and the effective dose was calculated.
Under the condition of fixed collimation digital radiography can yield a dose reduction up to 80 %. But
digital radiography does not inevitably lead to a dose reduction. Small sensors should always be used with
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rectangular collimation.
Key words: Digital radiography, bitewing, absorbed dose, dose reduction
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