TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA, SEU HISTÓRICO E AVANÇOS NA ODONTOLOGIA
Modelo de monografia elaborada para Roseane, M.R.C
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO 10
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO 10
1 HISTÓRICO DA TOMOGRAFICA COMPUTADORIZADA 12
1.1 A evolução da tomografia computadorizada 12
1.2 Formação da imagem tomográfica 14
1.3 Evolução da tomografia computadorizada na odontologia 15
1.4 Planejamento de tratamento computadorizado 17
1.5 O caminho a seguir 18
1.1 A evolução da tomografia computadorizada 12
1.2 Formação da imagem tomográfica 14
1.3 Evolução da tomografia computadorizada na odontologia 15
1.4 Planejamento de tratamento computadorizado 17
1.5 O caminho a seguir 18
CONSIDERAÇÕES FINAIS 21
REFERÊNCIAS 23
===
INTRODUÇÃO
A evolução científica e tecnológica tem proporcionado diversos recursos que contribuem para a melhoria da vida das civilizações. No campo tecnológico, tem-se buscado constantemente o aperfeiçoamento das várias etapas que compõem a tarefa de gerar produtos e recursos, ou seja, desde o projeto até a inspeção e aprovação do produto final. Todas as etapas estão interligadas e dependem uma da outra. Assim, um bom projeto, para ter sucesso, deve ser executado por meios eficientes de fabricação, utilizando-se materiais adequados e meios de inspeção eficientes que possam detectar uma eventual falha nas etapas anteriores.
Com este propósito, as técnicas de tomografia computadorizada vêm ocupando cada vez mais espaço nas mais diversas áreas de aplicação tecnológica de ensaios não destrutivos. Seu poder de aplicação está no mérito de se obter imagens internas de um objeto de maneira rápida e não destrutiva, revelando com clareza o conteúdo da parte do objeto em estudo e fornecendo dados quantitativos das dimensões e das características do material (densidade e número atômico) relacionados a um mapeamento das interações entre a energia e a matéria.
Uma das técnicas mais tradicionais de ensaios não destrutivos (com exceção da inspeção visual) é a radiografia, que fornece uma projeção do objeto como um todo, através da passagem dos raios-x pelo objeto e posterior incidência num detector de filme, onde a imagem (em forma de sombra) é gravada. Essa projeção do objeto implica em algumas limitações desta técnica em virtude da superposição de aspectos internos do objeto ao longo do caminho do feixe de raios-x.
A tomografia computadorizada de raios-x, desenvolvida a partir do inicio da década de 70, é uma evolução da técnica radiográfica, que permite obter a imagem digitalizada de uma seção qualquer escolhida, sem os efeitos da superposição, o que fornece muito mais detalhes a respeito da estrutura interna do objeto. A formação da imagem é baseada na atenuação que os raios-x sofrem ao atravessar a matéria e é reconstruída através de múltiplas projeções. A atenuação é devida, principalmente, ao espalhamento de Compton (os princípios de atenuação e de reconstrução de imagens serão discutidos mais adiante). A maneira como os raios-x são atenuados e, portanto, o aspecto da imagem reconstruída, está associada basicamente à densidade do material. As informações obtidas podem ser armazenadas em computador e processadas posteriormente através de avançados softwares de processamento digital de imagens. Outras modalidades de tomografia estão sendo desenvolvidas como, por exemplo, a tomografia de raios gama, de emissão de nêutrons, tomografia por emissão pósitrons, tomografia de prótons de baixa energia, etc.
Na presente pesquisa de revisão de literatura, o objetivo está centrado em elaborar um levantamento sobre a Tomografia Computadorizada, em especial sua evolução e aplicações na área odontológica.
INTRODUÇÃO
A evolução científica e tecnológica tem proporcionado diversos recursos que contribuem para a melhoria da vida das civilizações. No campo tecnológico, tem-se buscado constantemente o aperfeiçoamento das várias etapas que compõem a tarefa de gerar produtos e recursos, ou seja, desde o projeto até a inspeção e aprovação do produto final. Todas as etapas estão interligadas e dependem uma da outra. Assim, um bom projeto, para ter sucesso, deve ser executado por meios eficientes de fabricação, utilizando-se materiais adequados e meios de inspeção eficientes que possam detectar uma eventual falha nas etapas anteriores.
Com este propósito, as técnicas de tomografia computadorizada vêm ocupando cada vez mais espaço nas mais diversas áreas de aplicação tecnológica de ensaios não destrutivos. Seu poder de aplicação está no mérito de se obter imagens internas de um objeto de maneira rápida e não destrutiva, revelando com clareza o conteúdo da parte do objeto em estudo e fornecendo dados quantitativos das dimensões e das características do material (densidade e número atômico) relacionados a um mapeamento das interações entre a energia e a matéria.
Uma das técnicas mais tradicionais de ensaios não destrutivos (com exceção da inspeção visual) é a radiografia, que fornece uma projeção do objeto como um todo, através da passagem dos raios-x pelo objeto e posterior incidência num detector de filme, onde a imagem (em forma de sombra) é gravada. Essa projeção do objeto implica em algumas limitações desta técnica em virtude da superposição de aspectos internos do objeto ao longo do caminho do feixe de raios-x.
A tomografia computadorizada de raios-x, desenvolvida a partir do inicio da década de 70, é uma evolução da técnica radiográfica, que permite obter a imagem digitalizada de uma seção qualquer escolhida, sem os efeitos da superposição, o que fornece muito mais detalhes a respeito da estrutura interna do objeto. A formação da imagem é baseada na atenuação que os raios-x sofrem ao atravessar a matéria e é reconstruída através de múltiplas projeções. A atenuação é devida, principalmente, ao espalhamento de Compton (os princípios de atenuação e de reconstrução de imagens serão discutidos mais adiante). A maneira como os raios-x são atenuados e, portanto, o aspecto da imagem reconstruída, está associada basicamente à densidade do material. As informações obtidas podem ser armazenadas em computador e processadas posteriormente através de avançados softwares de processamento digital de imagens. Outras modalidades de tomografia estão sendo desenvolvidas como, por exemplo, a tomografia de raios gama, de emissão de nêutrons, tomografia por emissão pósitrons, tomografia de prótons de baixa energia, etc.
Na presente pesquisa de revisão de literatura, o objetivo está centrado em elaborar um levantamento sobre a Tomografia Computadorizada, em especial sua evolução e aplicações na área odontológica.
1 HISTÓRICO DA TOMOGRAFICA COMPUTADORIZADA
A primeira demonstração da técnica de raios-x foi feita por Röentgen em 1895 e esse método de ensaio não destrutivo vem sendo continuamente desenvolvido para ampliar suas aplicações (BERTIN, 1970).
[…]
O caráter da superposição foi parcialmente solucionado por Bocage em 1921, o qual desenvolveu uma configuração onde um tubo de raios-x e um filme fotográfico se moviam simultaneamente durante a emissão do feixe, de tal forma que um determinado plano ou seção transversal do objeto fosse projetado no filme com mais destaque em relação aos outros planos (WELLS et al., 1994).
[…]
1.1 A evolução da tomografia computadorizada
A tomografia computadorizada de raios-x (TC), desenvolvida e demonstrada por Hounsfield em 1970, é uma técnica que permite obter a imagem digital de um determinado objeto em duas dimensões, a partir da emissão de raios-x que varrem o plano selecionado (WELLS et al., 1994).
[…]
Em 1970, a tomografia computadorizada de raios-x foi efetivamente demonstrada por Hounsfield, que juntamente com Cormack, recebeu o prêmio Nobel de medicina, em 1979. A tomografia se tornou uma das técnicas de exame médico mais importantes, desde o início da década de 70 até hoje (WELLS et al., 1994).
[…]
1.2 Formação da imagem tomográfica
No processo de interação dos raios-x com a matéria cada elemento de volume do material (chamado de voxel) contribui com uma parcela na redução da intensidade I. A imagem representa, então, um mapeamento das atenuações sofridas pelos raios-x em cada voxel e, cada pixel na imagem formada corresponderá a um voxel do objeto. A atenuação é função da densidade e do número atômico do material. Quanto maior a densidade e o número atômico, maior a atenuação. Na verdade, densidade e número atômico estão intimamente ligados, pois a densidade de um objeto ou material é determinada pela sua estrutura molecular ou estrutura eletrônica. Elementos com número atômico elevado têm mais elétrons em circulação e núcleo mais pesado. Assim, quanto mais partículas atômicas, mais denso é o material. Por esse motivo, os metais apresentam maior capacidade de atenuação. (RODRIGUES et al., 2010).
[…]
Os projetos destes tomógrafos industriais dependem do tamanho de peça a ser ensaiada, da sensibilidade aos detalhes dimensionais e dos tempos de exposição requeridos. Um aparelho Ir-192 SCANNER, por exemplo, que chega a uma faixa de energia de até 600 KeV (fonte monoenergética), requer tipicamente 6 horas de exposição, enquanto que em um GE 9800 (tomógrafo médico) o tempo de exposição típico está na faixa de 2 a 10 segundos, utilizando uma fonte polienergética cuja diferença de potencial aplicada ao tubo de raios-x varia entre 80 kV e 120 kV (WELLS et al., 1994).
1.3 Evolução da tomografia computadorizada na odontologia
O exame radiográfico constitui uma parte importante no diagnóstico e tratamento da patologia dental. Dentes e ossos da mandíbula são tecidos duros que aparecem muito bem nas radiografias. A configuração tradicional consiste de um tubo de raio-x odontológico, filmes analógico intra-oral e produtos químicos de processamento. Este é o menor e mais simples sistema de diagnóstico com raio-x utilizado em uma clínica. Embora simples esta configuração pode produzir radiografias dentais razoáveis, com bom contraste da imagem e resolução relativamente alta. Em patologias como a cárie dentária e infecção periapical, são prontamente detectadas. Porém existem restrições anatômicas na região dentomaxillofacial, múltiplas projeções em diferentes ângulos são difíceis e a precisão dimensional de medição dos maxilares, não é possível. (POLETI et al., 2010).
[…]
A resolução espacial típica em tecidos duros é de 0,1 a 0,4 milímetros. Isso é mais do que suficiente na maioria das situações clínicas. A dose de radiação é cerca de 10% comparáveis a de um TC helicoidal. A dose de radiação muito reduzida e muito melhorada no desempenho radiológico de feixe cônico modificaram os critérios de selecção da TC. Menores condições clínicas que no passado não justificam a TC por causa do custo e dose de radiação, tem que ser reconsiderada, à luz deste novo desenvolvimento. Toda a configuração da TC de feixe cônico foi personalizada para atender praticamente todas as necessidades comuns de diagnóstico radiológico dental. (RODRIGUES e VITRALI, 2007).
1.4 Planejamento de tratamento computadorizado
Após a digitalização tomográfica, há uma grande quantidade de dados do paciente no computador. Informações anatômicas do paciente são armazenadas como uma matriz tridimensional, mas a maioria dos métodos de visão é apenas bi dimensional. A fim de utilizar totalmente os dados do paciente, os médicos têm que aprender a usar o software de visualização especial para produzir as imagens necessárias de diagnóstico. Além de ajuste básico da largura da janela e nível (contraste e brilho), a maioria dos softwares de visualização permite aos médicos manipular as imagens em 3D ou em qualquer plano de originação. Isto dá aos clínicos uma percepção realista da anatomia do paciente em tempo real. Os médicos agora estão muito mais envolvidos no controle avançado de imagem. (RODRIGUES et al., 2010).
[…]
1.5 O caminho a seguir
O desenvolvimento e avanços de imagem nos últimos anos é de tirar o fôlego. Apenas alguns anos atrás, imagens 3D e seccionais foram limitados a convencional TC helicoidal. A reconstrução e reformatação multiplanar 3D só podem ser feitas com estações de trabalho da TC. Todas as imagens tinham de ser impressas em filmes e visualizados utilizando-se uma caixa de luz na clínica. Hoje, a tomografia computadorizada é considerada essencial para múltiplas funções do implante dental. Atualmente, nos EUA, muitas clínicas estão equipadas com um software especial para planejamento de implante e Ortodontia. (LI, 2008).
[…]
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Atualmente, o princípio da tomografia computadorizada está amplamente difundido em aplicação clínica e a radiologia odontológica que vem intensificando o desenvolvimento da obtenção da imagem radiográfica orienta da. As questões de possibilidades apresenta¬das pela TC estão se tornando cada vez mais promissoras no campo de diagnóstico por imagens.
A radiografia digital é um advento com potencial para ser aprimorado e tende a substituir a radiografia convencional. O conhecimento do cirurgião-dentista e do radiologista sobre a tomografia computadorizada deve ser amplo, em especial no que tange à aplicação em várias especialidades odontológicas do feixe volumétrico ou TCFC.
A Tomografia Computadorizada de Feixe Cônico (TCFC) é um método de diagnóstico por imagem, que utiliza a radiação X e que permite a obtenção da reprodução de uma secção do corpo humano nos planos axial, coronal e sagital. Diferentemente das radiografias convencionais, que projetam em um só plano todas as estruturas radiografadas, a TCFC evidencia ainda as relações estruturais em profundidade do corpo humano.
A principal diferença está relacionada ao tempo de exposição, menor para a TCFC, com conseqüente diminuição da dose de radiação com custo menor. A principal limitação desta tecnologia está na visualização dos tecidos moles, melhor visualizada na TC convencional.
O exame de TCFC é complementar e deverá ser solicitado após o exame clínico e quando houver boa relação custo-benefício, ou seja, quando o exame acrescentar informações para o diagnóstico que não são obtidas nas imagens radiográficas convencionais e que, alterariam significantemente o plano de tratamento escolhido.
A primeira demonstração da técnica de raios-x foi feita por Röentgen em 1895 e esse método de ensaio não destrutivo vem sendo continuamente desenvolvido para ampliar suas aplicações (BERTIN, 1970).
[…]
O caráter da superposição foi parcialmente solucionado por Bocage em 1921, o qual desenvolveu uma configuração onde um tubo de raios-x e um filme fotográfico se moviam simultaneamente durante a emissão do feixe, de tal forma que um determinado plano ou seção transversal do objeto fosse projetado no filme com mais destaque em relação aos outros planos (WELLS et al., 1994).
[…]
1.1 A evolução da tomografia computadorizada
A tomografia computadorizada de raios-x (TC), desenvolvida e demonstrada por Hounsfield em 1970, é uma técnica que permite obter a imagem digital de um determinado objeto em duas dimensões, a partir da emissão de raios-x que varrem o plano selecionado (WELLS et al., 1994).
[…]
Em 1970, a tomografia computadorizada de raios-x foi efetivamente demonstrada por Hounsfield, que juntamente com Cormack, recebeu o prêmio Nobel de medicina, em 1979. A tomografia se tornou uma das técnicas de exame médico mais importantes, desde o início da década de 70 até hoje (WELLS et al., 1994).
[…]
1.2 Formação da imagem tomográfica
No processo de interação dos raios-x com a matéria cada elemento de volume do material (chamado de voxel) contribui com uma parcela na redução da intensidade I. A imagem representa, então, um mapeamento das atenuações sofridas pelos raios-x em cada voxel e, cada pixel na imagem formada corresponderá a um voxel do objeto. A atenuação é função da densidade e do número atômico do material. Quanto maior a densidade e o número atômico, maior a atenuação. Na verdade, densidade e número atômico estão intimamente ligados, pois a densidade de um objeto ou material é determinada pela sua estrutura molecular ou estrutura eletrônica. Elementos com número atômico elevado têm mais elétrons em circulação e núcleo mais pesado. Assim, quanto mais partículas atômicas, mais denso é o material. Por esse motivo, os metais apresentam maior capacidade de atenuação. (RODRIGUES et al., 2010).
[…]
Os projetos destes tomógrafos industriais dependem do tamanho de peça a ser ensaiada, da sensibilidade aos detalhes dimensionais e dos tempos de exposição requeridos. Um aparelho Ir-192 SCANNER, por exemplo, que chega a uma faixa de energia de até 600 KeV (fonte monoenergética), requer tipicamente 6 horas de exposição, enquanto que em um GE 9800 (tomógrafo médico) o tempo de exposição típico está na faixa de 2 a 10 segundos, utilizando uma fonte polienergética cuja diferença de potencial aplicada ao tubo de raios-x varia entre 80 kV e 120 kV (WELLS et al., 1994).
1.3 Evolução da tomografia computadorizada na odontologia
O exame radiográfico constitui uma parte importante no diagnóstico e tratamento da patologia dental. Dentes e ossos da mandíbula são tecidos duros que aparecem muito bem nas radiografias. A configuração tradicional consiste de um tubo de raio-x odontológico, filmes analógico intra-oral e produtos químicos de processamento. Este é o menor e mais simples sistema de diagnóstico com raio-x utilizado em uma clínica. Embora simples esta configuração pode produzir radiografias dentais razoáveis, com bom contraste da imagem e resolução relativamente alta. Em patologias como a cárie dentária e infecção periapical, são prontamente detectadas. Porém existem restrições anatômicas na região dentomaxillofacial, múltiplas projeções em diferentes ângulos são difíceis e a precisão dimensional de medição dos maxilares, não é possível. (POLETI et al., 2010).
[…]
A resolução espacial típica em tecidos duros é de 0,1 a 0,4 milímetros. Isso é mais do que suficiente na maioria das situações clínicas. A dose de radiação é cerca de 10% comparáveis a de um TC helicoidal. A dose de radiação muito reduzida e muito melhorada no desempenho radiológico de feixe cônico modificaram os critérios de selecção da TC. Menores condições clínicas que no passado não justificam a TC por causa do custo e dose de radiação, tem que ser reconsiderada, à luz deste novo desenvolvimento. Toda a configuração da TC de feixe cônico foi personalizada para atender praticamente todas as necessidades comuns de diagnóstico radiológico dental. (RODRIGUES e VITRALI, 2007).
1.4 Planejamento de tratamento computadorizado
Após a digitalização tomográfica, há uma grande quantidade de dados do paciente no computador. Informações anatômicas do paciente são armazenadas como uma matriz tridimensional, mas a maioria dos métodos de visão é apenas bi dimensional. A fim de utilizar totalmente os dados do paciente, os médicos têm que aprender a usar o software de visualização especial para produzir as imagens necessárias de diagnóstico. Além de ajuste básico da largura da janela e nível (contraste e brilho), a maioria dos softwares de visualização permite aos médicos manipular as imagens em 3D ou em qualquer plano de originação. Isto dá aos clínicos uma percepção realista da anatomia do paciente em tempo real. Os médicos agora estão muito mais envolvidos no controle avançado de imagem. (RODRIGUES et al., 2010).
[…]
1.5 O caminho a seguir
O desenvolvimento e avanços de imagem nos últimos anos é de tirar o fôlego. Apenas alguns anos atrás, imagens 3D e seccionais foram limitados a convencional TC helicoidal. A reconstrução e reformatação multiplanar 3D só podem ser feitas com estações de trabalho da TC. Todas as imagens tinham de ser impressas em filmes e visualizados utilizando-se uma caixa de luz na clínica. Hoje, a tomografia computadorizada é considerada essencial para múltiplas funções do implante dental. Atualmente, nos EUA, muitas clínicas estão equipadas com um software especial para planejamento de implante e Ortodontia. (LI, 2008).
[…]
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Atualmente, o princípio da tomografia computadorizada está amplamente difundido em aplicação clínica e a radiologia odontológica que vem intensificando o desenvolvimento da obtenção da imagem radiográfica orienta da. As questões de possibilidades apresenta¬das pela TC estão se tornando cada vez mais promissoras no campo de diagnóstico por imagens.
A radiografia digital é um advento com potencial para ser aprimorado e tende a substituir a radiografia convencional. O conhecimento do cirurgião-dentista e do radiologista sobre a tomografia computadorizada deve ser amplo, em especial no que tange à aplicação em várias especialidades odontológicas do feixe volumétrico ou TCFC.
A Tomografia Computadorizada de Feixe Cônico (TCFC) é um método de diagnóstico por imagem, que utiliza a radiação X e que permite a obtenção da reprodução de uma secção do corpo humano nos planos axial, coronal e sagital. Diferentemente das radiografias convencionais, que projetam em um só plano todas as estruturas radiografadas, a TCFC evidencia ainda as relações estruturais em profundidade do corpo humano.
A principal diferença está relacionada ao tempo de exposição, menor para a TCFC, com conseqüente diminuição da dose de radiação com custo menor. A principal limitação desta tecnologia está na visualização dos tecidos moles, melhor visualizada na TC convencional.
O exame de TCFC é complementar e deverá ser solicitado após o exame clínico e quando houver boa relação custo-benefício, ou seja, quando o exame acrescentar informações para o diagnóstico que não são obtidas nas imagens radiográficas convencionais e que, alterariam significantemente o plano de tratamento escolhido.
Em suma, as TCFC proporcionam a obtenção e a reformatação das imagens em 3-D através de um único escaneamento da região, apresentando uma maior especificidade e acurácia no diagnóstico odontológico, com ausência de distorções, menores custos e exposição à radiação, mostrando-se uma tecnologia extremamente promissora e valiosa. Ainda que exista uma tendência mercadológica atual e um aumento crescente da utilização de tomografias, deve ficar claro para o clínico a importância das radiografias periapicais e panorâmicas para a elaboração do diagnóstico em clínica geral bem como os cuidados e critérios para prescrição de qualquer exame radiográfico, sempre considerando o custo-benefício da exposição do paciente às radiações ionizantes, estabelecendo protocolos adequados para cada avaliação.
REFERÊNCIAS
BERTIN, Eugene P. Principles and Practice of X-Ray Spectrometric Analysis. New York, Plenum Press, 1970, 679 p.
BERTIN, Eugene P. Principles and Practice of X-Ray Spectrometric Analysis. New York, Plenum Press, 1970, 679 p.
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CANDEIRO, George Táccio de Miranda et al. Radiologia digital: revisão de literatura. Revista Odontológica de Araçatuba, v.30, n.2, p. 38-44, Julho/Dezembro, 2009.
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PERSSON, STURE How computed tomography can be used to study crosslink density in non-filled peroxide cured polyisoprene rubber. Polymer, v.29, n.5, p. 802-807, May. 1988.
POLETI, Marcelo Lupion et al. Imagens obtidas ponTomografia Computadorizada de Feixe Cônico: o que são, quando e como usá-las? REV ASSOC PAUL CIR DENT 2010;64(6):462-63.
RODRIGUES, Andréia Fialho e VITRALI, Robert Willer Farinazzo. Aplicações da Tomografia Computadorizada na Odontologia. Pesq Bras Odontoped Clin Integr, João Pessoa, 7(3):317-324, set./dez. 2007.
RODRIGUES, Marcus Gustavo Silva et al. Tomograia computadorizada por feixe cônico: formação da imagem, indicações e critérios para prescrição. Odontol. Clín.-Cient., Recife, 9 (2) 115-118, abr./jun., 2010.
SANTOS, Thiago de Santana. El uso de Ia tomografía computarizada de haz volumétrico en odontologia. Odontol. Clin.-Cient., Recife, 9 (4) 303-306, out/dez., 2010.
WELLS, P , DAVIS, I; MORGAN, M. Computed Tomography. Materials Fórum, v.18, p.111-133, 1994.
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