Οδοντιατρική ακτινογράφηση: κατασκευή ομοιώματος και πειραματική διερεύνηση απεικονιστικών χαρακτηριστικών

Καλάκος, Μιχαήλ

Dental X-ray: phantom construction and experimental investigation of imaging features

Διπλωματική εργασία

Author

Καλάκος, Μιχαήλ

Date

2022-07-12

Advisor

Liaparinos, Panagiotis

Καλάκος_Μιχαήλ_Διπλωματική.pdf (3.566Mb)

Keywords

Ομοίωμα ; Ρητίνη εποξειδίου ; Δόντια ; Οδοντική ακτινογράφηση ; Ποιότητα εικόνας

Abstract

Ιστορικό: Η οδοντική απεικόνιση με ακτίνες Χ θεωρείται ζωτικής σημασίας λόγω της μοναδικής ικανότητας απεικόνισης παθολογικών ανωμαλιών των δοντιών. Σε αυτή τη μελέτη, αναπτύχθηκε ένα πρωτοποριακό ομοίωμα που αντιπροσωπεύει ρεαλιστικά τις σιαγόνες των δοντιών με σκοπό τη διερεύνηση της ποιότητας εικόνας ακτίνων Χ υπό διάφορες συνθήκες ακτινοβολίας. Υλικά και Μέθοδοι: Αυτό το ομοίωμα κατασκευάστηκε χρησιμοποιώντας: (i) θηλυκά καλούπια σιλικόνης για τη δημιουργία σχήματος των γνάθων (ii) ρητίνη που προσομοιώνει τη σκλήρυνση της δέσμης ακτίνων Χ λόγω της εξασθένησης των μαλακών ιστών και (iii) τα φυσικά πρόσθια και οπίσθια δόντια κάτω γνάθου και άνω γνάθου. Για την υλοποίηση χρησιμοποιήθηκαν τα ακόλουθα υλικά: (α) σιλικόνη δυο συστατικών (βάση και καταλύτης), (β) σιδερένιες φόρμες που χρησίμευαν για τη λήψη και των δύο αποτυπωμάτων της σιαγόνας (πάνω και κάτω) και (γ) και πλαστελίνη που βοήθησαν στην την ενσωμάτωση των δοντιών μέσα στη ρητίνη. Μια ποικιλία δοντιών παρασχέθηκε από την Οδοντιατρική Κλινική μετά τον χαρακτηρισμό τους ως προς την ανατομία και τα αντίστοιχα παθολογικά χαρακτηριστικά τους (τερηδόνα, κατάγματα, σφραγίσματα, σφραγίσματα ριζικού σωλήνα κ.λπ.). Αποτελέσματα: Το ομοίωμα ακτινοβολήθηκε υπό διάφορες συνθήκες ακτίνων Χ (τάση ακτίνων Χ: 60-70 kVp, ρεύμα: 4-8 mA) και η λήψη ιατρικών εικόνων βρέθηκε υψηλής ποιότητας. Συγκεκριμένα, η αντίθεση εικόνας βρέθηκε βελτιωμένη σε υψηλότερες τιμές τάσης ακτίνων Χ. Συμπέρασμα: Το παρόν ομοίωμα μπορεί να αναδείξει τις βέλτιστες συνθήκες ακτινοβόλησης πολλών οδοντικών ανωμαλιών. Ως μελλοντική αναβάθμιση του ομοιώματος θα είναι: (i) η εξέταση της προσθήκης υδροξυαπατίτη για τη συμμετοχή και της ρεαλιστικής προσέγγισης του κυψελιδικού οστού (δηλαδή, το κράτημα των δοντιών) και (ii) η τυποποίηση των συνθηκών ακτινοβόλησης και η εύρεση της βελτιστοποιημένης ακτινοβόλησης set-up (βελτιωμένη ποιότητα εικόνας συνοδευόμενη από χαμηλή δόση ασθενούς). Προηγμένες μέθοδοι ακτίνων Χ, όπως τεχνικές διπλής ενέργειας, θα εξεταστούν επίσης για τη βελτίωση της εικόνας (π.χ. σε περίπτωση ραγίσματος των δοντιών).

Abstract

Background: Dental X-ray imaging is considered of crucial importance due to the unique capability to show teeth pathological abnormalities. In this study, a novel phantom was developed representing realistic teeth jaws with purpose to investigate X-ray image quality under several irradiation conditions. Materials and Methods: This phantom was constructed by using: (i) female silicone molds for the shape creation of the jaws, and (ii) resin which simulates the X-ray beam hardening due to soft tissue attenuation and (iii) natural anterior and posterior teeth of mandible and maxilla. For the implementation the following components were used: (a) two silicone modules (base and catalyst), (b) iron molds that served to obtain of the both jaw imprints (the upper and lower) and (c) and plasticine which helped for the teeth integration within the resin. A variety of teeth were provided by Dental Clinic after their characterization in terms of their anatomy and corresponding pathological features (caries, fractures, fillings, root canal fillings etc). Results: The phantom was irradiated under various X-ray conditions (X-ray voltage: 60-70 kVp, Current: 4-8 mA) and the acquisition of medical images were found to be of high quality. In particular, image contrast was found improved at higher X-ray voltage values. Conclusion: The present phantom can enlighten the optimal irradiating conditions of several dental abnormalities. Future prospective deals with: (i) the examination of the hydroxyapatite addition for involving also the realistic approach of the alveolar bone (i.e., the holding of the teeth) and (ii) the standardization of the irradiating conditions and the finding of the optimized irradiating set-up (improved image quality accompanied with low patient dose). Advanced Xray methods, such as dual energy techniques, will be also examined for image enhancing (e.g., in case of teeth cracking).