100cm by 100cm Poster Template

A survey
s
of organ and effective doses for seven dental cone beam
computed tomography (CBCT) units.
Theodorakou C1,2, Pauwels R3, Walker A1, Bogaerts R4, Howard K1, Jacobs R3, Horner K2, The
SEDENTEXCT Project Consortium5
1North
Western Medical Physics, The Christie NHS Foundation Trust, Manchester, UK; 2School of Dentistry, University of Manchester, UK; 3Oral Imaging Centre,
School of Dentistry, Oral Pathology and Maxillofacial Surgery, Faculty of Medicine, Katholieke Universiteit Leuven, Belgium; 4Department of Experimental
Radiotherapy, University Hospital Gasthuisberg, Katholieke Universiteit Leuven, Belgium 5Listing of partners on www.sedentexct.eu
Introduction
Cone Beam Computed Tomography (CBCT) imaging is accomplished by using
a rotating gantry to which an x-ray source and an imaging detector are attached.
A pyramidal or cone-shaped x-ray beam is used instead of the conventional CT
fan beam. The x-ray source and the detector perform a full or half rotation
around a point fixed within the centre of region of interest. During the rotation
multiple planar projections of the field of view are acquired and reconstructed.
CBCT offers three-dimensional images with
high level of accuracy. Dental CBCT has been
associated with higher radiation risk compared
to conventional dental imaging and lower
radiation risk compared to multi-slice CT
(MSCT). Several studies have reported on
radiation doses for dental CBCT examinations
[1-4].
2.5
2.0
1.557
1.5
1.0
0.424
0.5
0.108
0.055
0.074
0.067
Skin
Bone surface
Red Bone
Marrow
0.0
Brain
Salivary
glands
Thyroid
Figure 1. Average, minimum and maximum absorbed organ doses
90
85
Accuitomo 170, Morita
The majority of the studies have used
thermoluminescent dosimeters (TLD) in tissueequivalent anthropomorphic phantoms. There is a
wide variation in terms of methodology, type of
phantoms, number of TLDs and positioning. The
effect of positioning and number of TLDs on the
accuracy of the effective dose has not been
assessed. The effective doses for dento-alveolar
examinations ranged from 34 Sv to 652 Sv . For craniofacial examinations,
the effective doses ranged from 30 Sv to 1073 Sv.
Aim
The aim of this study was to measure the adult organ and effective doses for
seven dental CBCT units.
Methods and Materials
Radiation absorbed doses were measured using two adult ART head and neck
phantoms (slices 1-10) and two types of TLDs (TLD-100 and TLD100-H). The
TLD uncertainty was < 10%. On average, 150 TLDs were uniformly positioned
in the two phantoms in order to measure the absorbed doses to the brain
(~30), red bone marrow (~30), bone surface (~30), salivary glands (~20), skin
(~30) and thyroid (~10). Correction factors were applied to the skin, bone
surface and red bone marrow doses for each phantom slice to account for the
fraction of the total mass of the specified
Male adult ART phantom
organ in the phantom. The effective doses
were calculated using the ICRP 103 tissue
equivalent factors. Measurements were done
on seven dental CBCTs: a) Galileos (Sirona),
Promax 3D (Planmeca), NewTom VG (AFP
Imaging), i-CAT Next Generation (i-CAT),
Picasso Trio (E-woo), Scanora 3D (Soredex)
and Kodak 9000 (Kodak).
Results
Table 1. Exposure factors* and clinical indications used in this study
kV
mAs
Voxel size
(mm)
Field of View
(cm)
Clinical Indication
Galileos
85
28
0.3
15
Dento-alveolar
Promax 3D
84
114
0.16
8
Picasso Trio
Kodak 9000
NewTom VG
i-CAT Next
Generation
Scanora 3D
85
53
0.2
12 Ø x 7
Mandible + half
maxilla
Mandible
70
105
0.076
5 Ø x 3.7
Mandible Front
110
10
0.3
15 Ø
Dento-alveolar
120
19
0.4
16 Ø x 6
Mandible
85
30
0.2
10 Ø x 7.5
Mandible, Maxilla,
Dento-alveolar
Effective dose (Sv)
80
Dental CBCT unit
*Exposure factors as used for standard patients by departments
O rgan absorbed dose (m G y)
3.0
70
58
60
52
50
50
40
32
31
30
25
27
28
20
10
0
Galileos Promax Picasso Kodak NewTom i-CAT Scanora Scanora Scanora
3D
Trio
9000
VG
3D*
3D**
3D***
Scanora 3D*: mandible, Scanora 3D**: maxilla, Scanora 3D***:dento-alveolar
Figure 2. Effective doses for seven dental CBCT units
Discussion and Conclusions
Figure 1 shows that the salivary and thyroid glands receive the highest organ
doses. They are positioned between slices 5 and 8 and between slices 9 and
10 respectively. The salivary glands are either partially or fully irradiated by the
primary beam depending on the clinical examination. The thyroid gland is
either exposed to scattered radiation and/or is partially irradiated by the
primary beam. The absorbed doses to skin, red bone marrow and bone
surface were rather small due to the fact that only a fraction of the total mass
of these organs is located in the head and neck region of the phantom. Figure
1 shows that there is a wide variation in the absorbed doses for all the organs.
This is due to a) clinical area being imaged and b) the wide range of exposure
factors set by the manufacturers and clinical staff, as shown in table 1.
The salivary glands, thyroid gland and the red bone marrow are the three
organs that contribute the most to the effective doses for all the CBCT units
and clinical examinations. Although the dose to the red bone marrow is much
smaller than the salivary and thyroid glands doses, its contribution to the
effective dose is significant due to its high radiosensitivity.
Figure 2 shows that there is a wide range of effective doses even for the same
clinical indication with an average value of 43 Sv. This is mainly due to the
exposure factors set by the manufacturers and clinical staff. The highest and
lowest effective doses correspond to the Promax 3D and i-CAT Next
Generation units. Galileos, Picasso Trio and NewTom VG use relatively high
FOVs resulting in effective doses greater than 50 Sv. It should be noted that
the exposure factors used for this study were those selected by the users to
give acceptable
image quality
for a standard patient.
Dr Christie Theodorakou:
[email protected]
This study reported and compared organ and effective doses for seven dental
CBCT units. In addition, this study confirmed that CBCT radiation doses are
one-twentieth of published MSCT radiation doses [4] but four times higher
than the average panoramic dose (10ȝSv) published by the Health Protection
Agency (UK) [5].
References
1. Ludlow JB, Davies-Ludlow LE, Brooks SL, Howerton WB. Dosimetry of 3 CBCT devices for oral and maxillofacial radiology: CB
Mercuray, NewTom 3G and i-CAT. Dentomaxillofac Radiol 2006; 35: 219-26.
2. Loubele M, Jacobs R, Maes F, Schutyser F, Debaveye D, Bogaerts R, Coudyzer W, Vandermeulen D, van Cleynenbreugel J, Marchal G,
Suetens P. Radiation dose vs. image quality for low-dose CT protocols of the head for maxillofacial surgery and oral implant planning.
Radiat Prot Dosimetry 2005; 117: 211-216.
3. Roberts JA, Drage NA, Davies J, Thomas DW. Effective dose from cone beam CT examinations in dentistry. Br J Radiol 2009; 82: 35-40
4. Loubele M, Bogaerts R, Van Dijck E, Pauwels R, Vanheusden S, Suetens P, Marchal G, Sanderink G, Jacobs R. Comparison between
effective radiation dose of CBCT and MSCT scanners for dentomaxillofacial applications. Eur J Radiol. 2008; Jul 16.[Epub ahead of print]
5. NRPB-W4, Radiation Exposure of the UK Population from Medical and Dental X-ray Examinations, National Radiological Protection
Board, 2002
It should be noted the doses quoted in the study might not apply to newer versions of CBCT equipment
with the same name.
The research leading to these results has received funding from the European Atomic Energy Community’s Seventh Framework programme FP7/ 2007-2011 under
grant agreement no. 212246 (SEDENTEXCT: Safety and Efficacy of a New and Emerging Dental X-ray Modality).
Contact: Dr Christie Theodorakou, [email protected]
Przegląd dawek narządowych i dawek skutecznych dla siedmiu
dentystycznych aparatów do tomografii komputerowej z wiązką stożkową
(CBCT)
Theodorakou C, Pauwels R, Walker A, Bogaerts R, Howard K, Jacobs R, Horner K,
SEDENTEXCT Project Consortium
Wstęp
Obrazowanie tomografii komputerowej z wiązką stożkową (CBCT) polega na
zastosowaniu obrotowego gantry, na którym znajduje się źródło promieniowania RTG i
detektor obrazu. Zamiast konwencjonalnej wachlarzowatej wiązki promieniowania
stosowanej w TK, stosuje się wiązkę promieniowania RTG o kształcie stożka lub ostrosłupa.
Źródło promieniowania i detektor obrazu wykonują pół obrotu lub pełny obrót wokół punktu
ustawionego w środku obszaru zainteresowania. Podczas obrotu wykonywane są i
rekonstruowane liczne projekcje równoległe pola widzenia.
Obrazowanie trójwymiarowe
CBCT zapewnia obrazy trójwymiarowe o wysokim stopniu dokładności. Dentystyczne
obrazowanie CBCT związane jest z większym ryzykiem napromieniowania w porównaniu z
tradycyjnym obrazowaniem dentystycznym, lecz mniejszym w porównaniu z
wielowarstwową TK (MSCT). Opublikowano kilka badań dotyczących dawek promieniowania
emitowanych przy dentystycznym obrazowaniu CBCT [1-4].
Dentystyczny aparat CBCT
W większości badań używano dozymetrów termoluminescencyjnych (TLD)
umieszczonych w antropomorficznych tkankorównoważnych fantomach. Istnieje duża
różnorodność w zakresie metodologii, typów fantomów, liczby detektorów TLD i
pozycjonowania. Nie oceniano wpływu pozycjonowania i liczby detektorów TLD na
dokładność dawki skutecznej. Dawka skuteczna dla obrazowania zębów i zębodołów wahała
się od 34 μSv do 652 μSv (mikrosiwertów). Dawka skuteczna dla obrazowania
twarzoczaszki wahała się od 30 μSv do 1073 μSv.
Cel
Celem badania był pomiar dawek narządowych u dorosłych oraz dawek skutecznych
dla siedmiu różnych dentystycznych aparatów CBCT.
Materiał i metody
Dawki promieniowania pochłoniętego mierzono z użyciem dwóch fantomów głowy i
szyi ART dorosłego człowieka (warstwy 1-10) i dwóch typów detektora TLD (TLD-100 i
TLD100-H). Wskaźnik niepewności TLD wynosił < 10% W dwóch fantomach rozmieszczono
równomiernie średnio 150 detektorów TLD w celu pomiaru dawki pochłoniętej przez mózg
(~30), czerwony szpik kostny (~30), powierzchnię kości (~30), ślinianki (~20), skórę (~30) i
tarczycę (~10). Zastosowano poprawkę wobec dawek pochłoniętych przez skórę,
powierzchnię kości i czerwony szpik kostny dla każdej warstwy fantomu w celu
uwzględnienia odsetka całkowitej masy danego narządu w fantomie. Dawki skuteczne
wyliczono z zastosowaniem współczynników równoważności tkankowej ICRP 103. Pomiary
przeprowadzono na siedmiu dentystycznych aparatach CBCT: Galileos (Sirona), Promax 3D
(Planmeca), NewTom VG (AFP Imaging), i-CAT Next Generation (i-CAT), Picasso Trio (Ewoo), Scanora 3D (Soredex) i Kodak 9000 (Kodak).
Fantom ART dorosłego mężczyzny
Wyniki
Tabela 1. Parametry ekspozycji* i wskazania kliniczne użyte w badaniu
kV mAs
Rozmiar woksela
(mm)
Pole widzenia
(cm)
Wskazanie kliniczne
Galileos
85
28
0,3
15
Zęby i zębodoły
Promax 3D
84 114
0,16
8
Żuchwa + pół szczęki
Picasso Trio
85
0,2
12 Ø x 7
Żuchwa
Kodak 9000
70 105
0,076
5 Ø x 3,7
Przednia część żuchwy
NewTom VG
110 10
0,3
15 Ø
Zęby i zębodoły
i-CAT Next
Generation
120 19
0,4
16 Ø x 6
Żuchwa
Scanora 3D
85
0,2
10 Ø x 7,5
Żuchwa, szczęka, zęby i
zębodoły
53
30
* Parametry ekspozycji stosowane w oddziałach przy standardowych pacjentach
Mózg
Ślinianki
Tarczyca
Skóra Powierzchnia kości
Czerwony szpik kostny
Rycina 1. Średnie, minimalne i maksymalne dawki pochłonięte przez narządy
Galileos
Promax
3D
Picasso
Trio
Kodak
9000
NewTom
VG
i-CAT
Scanora
3D*
Scanora
3D**
Scanora
3D***
Scanora 3D*: żuchwa, Scanora 3D**: szczęka, Scanora 3D***: zęby i zębodoły
Rycina 2. Dawki skuteczne dla siedmiu różnych dentystycznych aparatów CBCT
Dyskusja i Wnioski
Jak widać na Rycinie 1, największe dawki narządowe otrzymały ślinianki i tarczyca.
Znajdują się one, odpowiednio, pomiędzy warstwami 5 i 8, oraz pomiędzy warstwami 9 i 10.
W zależności od typu badania ślinianki są częściowo lub całkowicie napromieniowane przez
wiązkę pierwotną. Tarczyca jest narażona na promieniowanie rozproszone i/lub jest
częściowo napromieniowana przez wiązkę pierwotną. Dawki pochłonięte przez skórę,
czerwony szpik kostny i powierzchnię kości były raczej małe, z uwagi na fakt, że tylko
drobna część łącznej masy tych narządów znajduje się w napromieniowanych rejonach
głowy i szyi fantomu. Rycina 1 wskazuje na dużą zmienność dawek pochłoniętych dla
wszystkich narządów. Wynika to z a) obszaru klinicznego objętego obrazowaniem i b)
szerokiego zakresu parametrów ekspozycji ustawianych przed producentów i personel
kliniczny, jak pokazuje Tabela 1.
Ślinianki, tarczyca i czerwony szpik kostny stanowią trzy narządy, które w
największym stopniu przyczyniają się do zmierzonej dawki skutecznej dla wszystkich
aparatów CBCT i typów badań. Chociaż dawka dla czerwonego szpiku kostnego jest
znacznie mniejsza, niż otrzymana przez ślinianki i tarczycę, udział szpiku w dawce
skutecznej jest znaczący z uwagi na jego dużą wrażliwość na promieniowanie.
Jak widać z Ryciny 2, dawki skuteczne różnią się znacząco nawet dla tego samego
wskazania klinicznego, przy przeciętnej wartości 43 μSv. Wynika to głównie z parametrów
ekspozycji ustawianych przed producentów i personel kliniczny. Największa i najmniejsza
dawka skuteczna odnosi się do, odpowiednio, aparatu Promax 3D i i-CAT Next Generation.
Aparaty Galileos, Picasso Trio i NewTom VG wykorzystują względnie duże pole widzenia, co
sprawia, że ich dawki skuteczne przekraczają 50 μSv. Należy mieć na uwadze, że
parametry ekspozycji użyte w tym badaniu zostały wybrane przez użytkowników w celu
uzyskania odpowiedniej jakości obrazu u standardowego pacjenta.
W badaniu tym opisano i porównywano dawki narządowe i dawki skuteczne dla
siedmiu dentystycznych aparatów CBCT. Ponadto badanie niniejsze potwierdziło, że dawki
promieniowania związane z badaniem CBCT stanowią jedną dwudziestą opublikowanych
dawek związanych z badaniem MSCT [4], ale są cztery razy większe, niż średnia dawka
panoramiczna (10 μSv) podana przez Health Protection Agency (Wielka Brytania) [5].
Bibliografia
Należy mieć na uwadze, że dawki podane w niniejszym badaniu mogą nie odnosić się no
nowszych wersji sprzętu CBCT o takiej samej nazwie.