artefato CBCT

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 15276 (2022) Citar este artigo

4759 acessos

1 Citações

Detalhes das métricas

Artefatos de endurecimento do feixe induzidos por material altamente denso (por exemplo, metal) é um problema de qualidade comum em imagens de tomografia computadorizada de feixe cônico maxilofacial (CBCT-). Este estudo experimental e analítico investigou os padrões de atenuação de dois materiais típicos de implantes dentários: cerâmica de zircônia e titânio puro. Pela aplicação de diferentes energias de feixe de raios X (60, 70, 80, 90 [kVp]) a atenuação dependente de energia desses materiais é avaliada e a indução de artefato resultante nas imagens CBCT resultantes é avaliada. Um implante de zircônia (Y-TZP-) (\(\varnothing\): 4,1 mm) e uma haste de titânio puro (\(\varnothing\): 4,0 mm) foram expostos em uma CBCT comercial (3D Accuitomo 170). As radiografias de projeção bidimensionais (2D) brutas que o CBCT utiliza para reconstrução tridimensional aplicadas para aquisição de perfis de atenuação através da fatia central circular das imagens do implante-fantasma. As distâncias percorridas pelos raios X através dos simuladores de implantes neste local foram computadas. Usando esta informação e o coeficiente de atenuação linear, a transmissão e a atenuação foram calculadas para cada material e energia do feixe. Esses dados estavam relacionados a artefatos de endurecimento do feixe que foram avaliados nas reconstruções axiais das imagens CBCT dos implantes. A transmissão do titânio para todas as quilovoltagens de pico (kVp) foi maior e aproximadamente 200% daquela do Y-TZP a 60 kVp versus 530% a 90 kVp. Com 4 mm de diâmetro, a transmissão para Y-TZP foi de apenas aproximadamente 5% para todas as quatro energias do feixe. De acordo com essa descoberta, os artefatos de endurecimento do feixe para Y-TZP não puderam ser reduzidos usando energias mais altas, enquanto para o titânio eles diminuíram com o aumento da energia. Para o espectro de energia usado neste estudo (60–90 kVp), o endurecimento do feixe causado pelo titânio pode ser reduzido usando energias mais altas, enquanto esse não é o caso da cerâmica de zircônia (Y-TZP).

A tomografia computadorizada de feixe cônico (CBCT) desempenha um papel importante no planejamento pré-operatório de implantes dentários1. Como os implantes se tornaram uma restauração comum em muitos países, muitas vezes eles também serão retratados em varreduras CBCT adquiridas de seus portadores. A grande maioria dos implantes dentários é feita de titânio altamente puro com uma superfície de óxido quimicamente muito estável2. Sua influência de artefato em varreduras CBCT foi descrita experimentalmente3,4,5 e também explicada analiticamente6. Nos últimos anos, os implantes dentários feitos de zircônia são cada vez mais comercializados e inseridos7. Estes são feitos de dióxido de zircônio cristalino geralmente estabilizado com 3 mol% de ítrio (Y-TZP)8. As dimensões e desenhos são aproximadamente os mesmos dos implantes de titânio. A parte fundamental dos artefatos de endurecimento do feixe ocorre devido ao efeito de filtragem do corpo do implante altamente denso, ou seja, severamente atenuante, que altera o espectro de energia do feixe de raios-x. Após a penetração de tais corpos altamente densos (fortemente atenuantes), o feixe contém raios X relativamente mais energéticos (comprimento de onda mais curto) do que o espectro emitido pela fonte. Este processo é chamado de endurecimento do feixe. Infelizmente, a reconstrução assume energias idênticas nos espectros e esse erro se propaga no processo de reconstrução tridimensional (3D)9. Resumidamente explicado, a energia relativamente alta que chega ao detector "atrás" do objeto atenuante (aqui: o implante) está sendo retroprojetada no volume reconstruído, resultando em linhas escuras (hipodensas) na direção do feixe. A atenuação é causada principalmente por dois mecanismos principais: o espalhamento Compton e o efeito fotoelétrico10. Enquanto o primeiro é bastante estável no espectro de energia normalmente aplicado para CBCT, o efeito fotoelétrico é fortemente dependente de energia10. Aqui, a energia do feixe é capaz de remover um elétron da órbita k interna, produzindo assim um íon com carga positiva. Em energias logo acima da energia necessária para remover o elétron da órbita k do respectivo material, há um aumento abrupto da atenuação do material. Este chamado "k-edge" é específico do material e aumenta com o aumento do número atômico. A energia de atenuação k-edge dos dois materiais aqui investigados é de 4.966,4 eV para o titânio versus 17.997,6 eV para o zircônio como composto principal da zircônia-cerâmica. Estudos empíricos investigando artefatos em imagens CBCT causadas por zircônia foram publicados11,12,13. No entanto, para melhor compreender o contexto e potencialmente minimizar os seus efeitos, estes artefactos devem também ser estudados numa perspetiva analítica utilizando dados físicos e conhecimentos sobre o processo de reconstrução 3D.