nuove tecnologie di imaging radiologica in … · la diagnosi ortodontica ha come obiettivo...
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NUOVE TECNOLOGIE DI IMAGING RADIOLOGICA
IN ORTOGNATODONZIA
SIDO _ Società Italiana di Ortodonzia
G. Farronato, P. Cannalire, G. Martinelli, M. Moffa, I. Tubertini
Indice
1. INTRODUZIONE
2. INDAGINI RADIOGRAFICHE TRADIZIONALI
3. INDAGINI RADIOGRAFICHE TRIDIMENSIONALI
4. DALLA CEFALOMETRIA 2D ALLA 3D
5. ANALISI CEFALOMETRICA TRAMITE CBCT
6. RISONANZA MAGNETICA NUCLEARE E CEFALOMETRIA
7. ULTERIORI APPLICAZIONI DELLA CBCT
8. CONCLUSIONI
9. BIBLIOGRAFIA
1.INTRODUZIONE
La diagnosi ortodontica ha come obiettivo l’identificazione delle alterazioni
scheletriche e funzionali del complesso maxillo-facciale. Essa, congiuntamente alla
pianificazione del trattamento, si basa sull’analisi combinata dei modelli delle arcate
dentarie del paziente, delle fotografie intra- ed extra-orali e della serie di immagini
radiografiche tradizionali rappresentate da: ortopantomografia, teleradiografia del
cranio in proiezione latero-laterale, postero-anteriore e assiale. L’analisi
cefalometrica, fondamentale nella diagnosi delle disgnazie e nella pianificazione del
trattamento ortodontico, viene eseguita con l’impiego di tali radiografie. Questo tipo
di immagini presenta tuttavia una grande limitazione legata alla rappresentazione
bidimensionale di strutture sviluppate nei tre piani dello spazio. Le dismorfosi dento-
facciali si sviluppano tridimensionalmente e ogni alterazione su ciascun piano si
ripercuote inevitabilmente anche sugli altri due: analizzare le tre dimensioni
separatamente è insufficiente per poter eseguire una diagnosi corretta.
La recente introduzione della Cone-Beam Computed Tomography (CBCT) e la
diffusione di numerosi software adibiti alla rielaborazione delle immagini hanno reso
possibile la diffusione e l’applicazione di questa nuova tecnologia tridimensionale in
diversi campi dell’odontoiatria, inclusa l’ortodonzia. Grazie all’impiego della CBCT
la morfologia nelle tre dimensioni dello spazio delle strutture scheletriche craniali
può essere analizzata in maniera precisa e ripetibile. Inoltre, la dose radiogena a cui
sono esposti i pazienti durante questa singola acquisizione volumetrica è simile a
quella che subiscono eseguendo tutta la serie di radiografie tradizionali, ma è venti
volte inferiore a quella di una TC classica multislice1.
Negli ultimi anni sono stati condotti studi sull’applicazione della risonanza magnetica
nucleare (RMN). Essa è comunemente utilizzata in odontoiatria per lo studio
dell’articolazione temporo-mandibolare ed è l’esame di elezione nei casi in cui è
necessaria una valutazione accurata dei tessuti molli articolari, oppure nei casi in cui
non è possibile eseguire esami che implichino l’uso di radiazioni ionizzanti, in quanto
la RMN presenta enormi vantaggi in termini di esposizione radiogena. Recentemente,
l’introduzione della tecnologia 3Tesla, per l’acquisizione delle immagini tramite
risonanza magnetica, ha permesso di allargare il campo di applicazione di questa
metodica grazie alla sua sofisticatezza, specialmente nella regione oro-facciale. Il più
grande vantaggio della risonanza magnetica ad alto campo è la potenza del segnale
associato ad una bassissima quota di rumore, che consente di ottenere immagini
contraddistinte da un’altissima precisione anatomica2.
2.INDAGINI RADIOGRAFICHE TRADIZIONALI
Le indagini diagnostiche tradizionalmente utilizzate in ortodonzia sono state per anni
basate sulle radiografie del cranio in varie proiezioni (teleradiografie) e
l’ortopantomografia.
Teleradiografie
Il termine teleradiografia indica una tecnica di ripresa radiografica in cui la distanza
focus-lastra è aumentata, al fine di diminuire la distorsione dell’immagine dovuta alla
divergenza del fascio di raggi. Le proiezioni utilizzate sono generalmente la latero-
laterale, la postero-anteriore e l’assiale. Un problema che scaturisce da queste
indagini è la proiezione su un unico piano di strutture a volte doppie e poste su piani
differenti con conseguente ingrandimento e sdoppiamento delle immagini.
Ortopantomografia
si tratta di una scansione progressiva con sottile pennello collimato di raggi che
scorre lungo un percorso circolare e visualizza in successione le strutture dell’osso
mascellare e mandibolare. Due sono i principali limiti dell’ortopantomografia, la
distorsione in quanto si tratta di una rappresentazione piana di strutture disposte in un
volume ellittico, e le ombre di trasporto, cioè strutture poste al di fuori del piano
focale e che appaiono sfuocate disturbando l’immagine3.
3.INDAGINI RADIOGRAFICHE TRIDIMENSIONALI
Negli ultimi anni, l’innovazione tecnologica ha apportato numerosi sviluppi nel
campo delle indagini cranio-facciali, soprattutto a proposito della visualizzazione 3D
virtuale di tale distretto anatomico. Ciò è scaturito soprattutto dall’esigenza di
superare i limiti imposti dalle tecniche radiografiche tradizionali (a proposito della
loro applicazione all’analisi cefalometrica) così sono stati introdotti nella
radiodiagnostica ortognatodontica la Tomografia Computerizzata (TC) e
successivamente la Tomografia Computerizzata Cone-Beam (CBCT). Inoltre, sono in
corso studi per l’introduzione della Risonanza Magnetica Nucleare (RMN) come
tecnica valida per l’affiancamento alla cefalometria tridimensionale e priva di
irradiazione.
TC tradizionale (fan-beam)
Introdotta nel 1972 da G. Hounsfield, si basa principalmente sulla possibilità di
ricostruire un’immagine tridimensionale combinando un infinito numero di immagini
bidimensionali. Inizialmente questa tecnica permetteva di ottenere unicamente
immagini sul piano di scansione (in genere quello assiale). Una grande innovazione è
stata introdotta negli anni ’80, quando sono stati introdotti software capaci di
ricostruire le immagini anche su altri piani. Negli anni ’90 compare la TC spirale: la
rotazione continua del tubo radiogeno e il continuo avanzamento del lettino
permisero l’acquisizione di un’immagine volumetrica continua e una migliore
risoluzione spaziale. Un passo ulteriore si è registrato con le apparecchiature
multistrato che permettono la riduzione dei tempi d’esame4.
Tomografia Computerizzata Cone-Beam (CBCT)
È stata introdotta negli anni ’90 ed è basata sull’utilizzo di un tomografo a raggio
conico. Oltre all’aspetto, ciò che differenzia queste apparecchiature è la diversa
modalità di acquisizione delle immagini: l’intero volume non viene più ricostruito da
una scansione successiva, utilizzando un fascio collimato, ma da un’unica
pendolazione a 360° gradi di un raggio conico. La scansione può durare dai 10 ai 40
secondi e permette di visualizzare un volume cilindrico di diverse dimensioni
(variabili da 4 a 24 cm in altezza e da 4 a 17 cm per il diametro). Appropriati
algoritmi informatici consentono di ricostruire un’immagine tridimensionale (è
possibile comunque ottenere anche elaborati di immagini bidimensionali orientate nei
tre piani ortogonali, similpanoramici e radiali)5.
Questa metodica offre numerosi vantaggi rispetto alla TC tradizionale:
• Possibilità di posizionamento verticale del paziente con conseguente aspetto
naturale dei tessuti molli della faccia;
• Possibilità di orientamento del volume acquisito secondo i piani anatomici di
interesse indipendentemente da come il capo del paziente fosse stato
posizionato al momento dell’esame;
• Riduzione degli artifici radiologici a livello occlusale;
• Ridotta dose radiante (simile a quella subita eseguendo tutta la serie di
radiografie tradizionali, ma 20 volte inferiore a quella di una TC tradizionale);
• Apparecchiatura più piccola e maneggevole;
• Qualità dell’immagine, in termini di risoluzione, più elevata3.
Risonanza Magnetica Nucleare (RMN)
Dal 1984 l’imaging a risonanza magnetica dell’articolazione temporo-mandibolare è
una metodica in progressivo miglioramento6,7.Ad oggi, è considerata il gold standard
per la valutazione radiografica della maggior parte delle manifestazioni patologiche
dell’ATM e nella valutazione delle disfunzioni intracapsulari e muscolari. L’esame
RM permette, rispetto all’artrografia, la visualizzazione e identificazione di anomalie
a carico dei tessuti molli, dei tessuti duri e delle strutture periarticolari. Gli scanner
utilizzati si distinguono in base all’intensità del campo magnetico che va da 0,5 a 3
Tesla (T)8. Soprattutto i magneti ad alto campo (3T), ormai divenuti di uso
radiologico corrente, presentano il vantaggio di migliorare il rapporto segnale/rumore
ottenendo immagini a migliore risoluzione e qualità tecnica3. Il protocollo per la
Figura 1 Confronto tra i dosaggi di radiazione ambientale, panoramica, CBCT
valutazione dell’articolazione temporo-mandibolare in risonanza magnetica prevede
le acquisizioni standard dei piani sagittali obliquo e coronale obliquo, perpendicolari
e parallele all’asse lungo della testa del condilo, a bocca chiusa e aperta e in
condizioni statiche e dinamiche. Vengono utilizzate bobine dedicate per lo studio
dell’ATM di destra e di sinistra e l’acquisizione contemporanea delle immagini è di
grande vantaggio perché riduce i tempi di acquisizione9,10. Inoltre è noto che la
presenza di anomalie bilaterali sia visibile in più del 60% dei pazienti che presenta
dolore e disfunzione articolare come sintomi iniziali. Le immagini sagittali, ottenute a
bocca chiusa e aperta, servono a determinare la posizione del disco.
Il protocollo diagnostico si avvale anche della tecnica Risonanza Magnetica dinamica
che prevede l’acquisizione dell’immagine durante il movimento fisiologico di
apertura e chiusura della bocca, al fine di visualizzare la completa roto-traslazione
condilo meniscale. Ciò permette di acquisire informazioni sull’ampiezza del
movimento, comprendere le condizioni condilari quando sottoposte a stimolo
ripetuto, la dislocazione discale o la relazione condilo-meniscale in maniera naturale
(posizione dinamica del disco)11,12. Lo studio dinamico viene effettuato con tecnica
fast imaging steady state procession (FISSP) su singolo piano sagittale localizzato sul
centro della tesa del condilo. Ai soggetti viene chiesto di effettuare un movimento
volontario e continuo di apertura buccale massimale seguito da chiusura buccale
completa. Sulla base di studi che mettono a confronto le caratteristiche rilevate e la
risonanza magnetica con i dati chirurgici e autoptici, è possibile affermare che
l’accuratezza diagnostica, valutando le immagini coronali e sagittali, raggiunge il 90-
95%13.
L’imaging RMN ha un ruolo anche dopo il trattamento. Inizialmente lo scopo della
terapia è quello di eliminare la sintomatologia dolorosa e in secondo luogo
ripristinare la normale fisiologia in apertura e chiusura della bocca e prevenire la
progressione. Inoltre essa si presenta necessaria nel caso in cui la sintomatologia
algica persista nonostante i trattamenti. Anche dopo la terapia chirurgica la RM
risulta l’immagine migliore per valutare l’assetto anatomico articolare, le aderenze
intrarticolari o periarticolari che seguono a discectomia e in casi di ispessimento
fibrosi capsulari laterali. Le anchilosi invece, richiedono una valutazione in
tomografia computerizzata poiché necessitano della valutazione delle porzioni ossee
a ricordare la complementarietà degli esami RM e TC.
L’esperienza della Scuola di Specializzazione in Ortognatodonzia dell’Università
degli Studi di Milano ha portato ad analizzare con la RM non solo il distretto
articolare ma anche il massiccio facciale, ciò ha messo in evidenza problematiche
legate a disfunzioni muscolari o ossee come le atrofie della muscolatura masticatoria
e l’iperplasia coronoidea.
La risonanza magnetica è una tecnica che consente di produrre immagini del corpo
umano senza esporre il paziente a radiazioni ionizzanti. Essa è comunemente
utilizzata per lo studio dell’articolazione temporo-mandibolare ed è l’esame di
elezione nei casi in cui è necessaria una valutazione accurata dei tessuti molli
articolari, oppure nei casi in cui non è possibile eseguire un esame che implichi l’uso
di radiazioni ionizzanti. I principali limiti della risonanza magnetica sono i costi e la
difficile diffusione dei macchinari, tuttavia il maggior vantaggio nel suo utilizzo è la
suddetta caratteristica di assenza di radiazioni ionizzanti, particolarità che risulta
significativa in discipline come l’ortodonzia in cui la maggior parte dei pazienti è in
età di crescita. Grazie alla diffusione di scanner che utilizzano magneti ad alto campo
e all’impiego di software 3D sempre più sofisticati, la qualità delle immagini rende la
RMN affidabile anche per lo studio delle strutture scheletriche. In confronto alla
CBCT, la rappresentazione delle componenti ossee risulta sicuramente meno chiara
ma più ricca di informazioni3.
Figura 2 RMN ad alto campo
4.DALLA CEFALOMETRIA 2D ALLA 3D
Verso la metà del 1900 furono pubblicati svariati lavori riguardanti la tecnica di
esecuzione in modo standardizzato di indagini radiografiche del cranio con basso
coefficiente di ingrandimento e in grado di evidenziare i tessuti molli cutanei. La
teleradiografia incominciò ad essere eseguita nella pratica clinica di routine e di
conseguenza furono sviluppati su di essa metodi di analisi cefalometrica che hanno
rappresentato il cardine dello sviluppo di questo campo fino ai nostri giorni3.
L’interpretazione delle misurazioni cefalometriche è resa particolarmente complessa
dall’entità delle anomalie scheletriche che alterano la posizione di alcuni reperi
anatomici, i quali non possono essere utilizzati come riferimenti assoluti per valutare
la posizione delle strutture anatomiche del cranio nell’analisi cefalometrica. Un
esempio rappresentativo è fornito dai punti anatomici che identificano la base
cranica: punto S (centro della sella turcica), punto N (nasion). Questi non possono
costituire un sistema di riferimento assoluto in quanto presentano ampia variabilità
individuale e sono interessati da meccanismi di crescita. Un'altra problematica è
l’interdipendenza delle misurazioni poiché alcune misure cefalometriche devono
essere poste in relazione con altre per poter essere interpretate correttamente. Ad
esempio, una post-rotazione della mandibola, associata ad una crescita in eccesso del
corpo della stessa, può mascherare l’alterazione sul piano sagittale in senso postero-
anteriore della classificazione del rapporto tra l’osso mascellare e la mandibola.
Quindi la teleradiografia del cranio comporta delle grandi limitazioni dovute sia ad
errori di proiezione sia alle difficoltà di identificazione dei punti anatomici oggetto
di14.Gli errori di identificazione sono dovuti essenzialmente alla sovrapposizione
delle strutture controlaterali (per quanto concerne la proiezione latero-laterale) e alla
sovrapposizione di tutte le strutture craniali su di un unico piano (per quanto riguarda
la proiezione postero-anteriore)15.
In sintesi, le limitazioni principali della cefalometria tradizionale sono:
• La distorsione delle immagini in quanto si tratta di immagini proiettive
Durante la registrazione del radiogramma l’oggetto subisce un ingrandimento che
dipende dalla distanza tra il fuoco, l’oggetto e la pellicola. In più l’ingrandimento non
è sempre costante, infatti nelle radiografie latero-laterali le strutture più vicine alla
sorgente radiogena risultano di maggiori dimensioni rispetto alla pari struttura vicina
alla lastra. Una seconda problematica è data dal fatto che i fasci di raggi non sono
paralleli tra loro ma si proiettano a ventaglio dando luogo ad una distorsione delle
strutture anatomiche, eccezion fatta per quelle poste lungo il raggio centrale,
interessando sia le misurazioni angolari sia quelle lineari.
• Gli errori nel metodo di misurazione
L’introduzione dei sistemi cefalometrici computerizzati ha reso la raccolta dei dati
più veloce e meno complicata, fornendo meccanismi per il controllo degli errori che
sono determinati dagli strumenti manuali tradizionali. È stato dimostrato che
l’ampiezza dell’errore di misura dipende, oltre che dalla strumentazione utilizzata,
dalla prontezza e dall’allenamento dell’operatore e dalle sue condizioni di lavoro3.
• Gli errori nell’identificazione dei punti cefalometrici
Essi sono dovuti alla qualità dell’immagine radiografica (nitidezza, contrasto e
rumore), alla precisione della definizione dei punti e riproducibilità della
localizzazione degli stessi e alle sovrapposizioni tra strutture omologhe. A causa di
quest’ultima inconvenienza, le strutture anatomiche poste lungo un determinato
raggio tra la fonte radiogena e la lastra, vengono visualizzate nella stessa area sul
radiogramma, rendendo così tediosa la loro individuazione non ottenendo
informazioni circa la terza dimensione.
• L’incapacità di visualizzare e analizzare il complesso cranio-facciale nelle tre
dimensioni contemporaneamente.
Per ovviare a ciò, è buona norma correlare la teleradiografia latero-laterale con quella
postero-anteriore per una visione più completa del complesso cranio-facciale.
Le radiografie proiettive forniscono una rappresentazione bidimensionale di strutture
tridimensionali del cranio potendo offrire per ogni proiezione soltanto la valutazione
di due dimensioni. Le nuove tecnologie tridimensionali e la sempre più elevata
capacità di calcolo dei computer ha portato l’operatore a una semplificazione e a una
standardizzazione delle procedure diagnostiche e cliniche. Al contrario di quelle
effettuate su radiografie proiettive, le misurazioni lineari e angolari rilevate sul 3D
diventano reali. Inoltre l’analisi dei volumi porta a valutare le sproporzioni con mezzi
più rappresentativi rispetto alle tradizionali lunghezze lineari valutate nella
cefalometria proiettiva. Tutto ciò porta ad una riduzione dei tempi, dei costi e degli
errori umani. Ogni repere cefalometrico non deve più essere indicato come un’entità
bidimensionale, ma come un insieme di valori nello spazio. Ulteriore punto di forza
è il reale concetto di simmetria delle ossa facciali, ossia la possibilità di valutare in
maniera precisa e puntuale la posizione e la morfologia di intere ossa nello spazio,
rispetto a un asse di simmetria virtuale e individuale per ogni paziente. Infine è
possibile calcolare il volume delle ossa, dei tessuti molli e degli spazi aerei1.
Figura 3 Confronto tra proiezione bidimensionale e imaging tridimensionale
5.ANALISI CEFALOMETRICA TRAMITE CBCT
Nonostante i tracciati cefalometrici rivestano un’importanza fondamentale, la
presenza dei sopracitati limiti ha suscitato alcuni quesiti riguardo alla validità di tale
metodica. L’applicazione delle tecnologie digitali fornisce un nuovo impulso alle
tecniche cefalometriche, grazie alla diminuzione della dose radiogena e alla migliore
qualità delle immagini, portando inoltre ad una più semplice identificazione dei reperi
e ad un aumento dell’accuratezza d’analisi. L’introduzione della CBCT a basso
dosaggio, in ambito ortognatodontico, ha permesso di raggiungere tali obiettivi,
permettendo di effettuare una fedele e precisa analisi cefalometrica tridimensionale.
Essa offre l’opportunità di generare rendering volumetrici sui quali effettuare
misurazioni effettive e reali, sottoponendo i pazienti a esami meno invasivi e costosi
rispetto ad una TC tradizionale, oltre ad integrare una valutazione puramente
geometrica (angoli e misure lineari proiettive) con la ricostruzione volumetrica. Un
ulteriore vantaggio è rappresentato dalla possibilità di effettuare valutazioni su
grandezze reali e non prospettiche. Il confronto tra le misurazioni bidimensionali e
tridimensionali (su TC cone-beam) dimostra una sovrapponibilità delle misurazioni
effettuate per alcune delle variabili considerate e una differenza sostanziale per altre.
In particolare, la sovrapponibilità si manifesta nelle misurazioni relative a punti
sagittali o paralleli al piano sagittale, mentre la discrepanza emerge nelle misurazioni
di angoli o segmenti non paralleli al suddetto piano. La spiegazione del fenomeno è
puramente geometrica, dal momento che si ha un’alterazione dovuta alla proiezione
di un segmento inclinato su una superficie bidimensionale, come avviene nelle
teleradiografie tradizionali del cranio. Quindi, le lunghezze bidimensionali,
rappresentando delle proiezioni sul piano sagittale mediano risultano sempre inferiori
a quelle ricavate nelle tre dimensioni.
Un protocollo cefalometrico tridimensionale risulta preciso ed affidabile almeno
quanto quelli utilizzati su radiografie bidimensionali, ma con ulteriori vantaggi. I
benefici sono in termini di tempo e di precisione poiché la localizzazione dei reperi,
nel sistema tridimensionale, consente di gestire un volume di informazioni
infinitamente superiore per ogni punto acquisito. Per questo motivo, è possibile
diminuire il numero di punti cefalometrici senza alcuna perdita di informazioni. Ogni
repere non deve essere più indicato come entità bidimensionale, bensì come un
insieme di valori nello spazio al di fuori dei quali il programma deve avvisare il
clinico. Dunque, la TC cone-beam è il metodo di elezione per la visualizzazione della
regione oro-maxillo-facciale, necessità per una corretta diagnosi e pianificazione del
trattamento in ortognatodonzia e in chirurgia maxillo-facciale.
Analisi cefalometrica tridimensionale della Scuola di Specializzazione in
Ortognatodonzia dell’Università degli Studi di Milano
L’analisi cefalometrica tridimensionale su CBCT attualmente utilizzata presso la
Scuola di Specializzazione in Ortognatodonzia dell’Università degli Studi di Milano
è stata ricavata dall’analisi cefalometrica di E. Giannì prendendo in considerazione le
misurazioni ritenute più significative nelle proiezioni del cranio latero-laterali,
postero-anteriore e assiale. Essa prevede l’identificazione di 18 punti cefalometrici, a
differenza dei protocolli bidimensionali, che prevedono un numero di punti di gran
lunga superiore, come ad esempio i 116 punti totali
della cefalometria secondo E. Giannì16.Mediante questi
punti è possibile ricavare 36 misurazioni di tipo lineare
ed angolare che forniscono informazioni relative alla
dimensione e alla posizione delle strutture craniche di
interesse ortognatodontico nei tre piano dello spazio.
Dei software dedicati, mediante i quali la cefalometria
viene eseguita, consentono la visualizzazione e la
rielaborazione di files in formato DICOM ottenuti dalle scansioni cone-beam. I punti
di repere vengono dapprima identificati nelle tre dimensioni e poi visualizzati ed
eventualmente riposizionati sul rendering volumetrico. Le misurazioni, lineari ed
angolari, impostate dagli Autori sull’apposito programma vengono automaticamente
calcolate dal computer che fornisce datasets di visualizzazione in formato di tabella. I
valori normali rappresentano i parametri attualmente considerati di riferimento
necessari a determinare e quantificare la sede e l’entità delle anomalie. Tali valori
sono stati ricavati effettuando l’analisi cefalometrica tridimensionale su un campione
di soggetti definiti normali. Lo studio è stato effettuato presso la Scuola di
Specializzazione in Ortognatodonzia dell’Università degli Studi di Milano su un
campione di 70 soggetti in prima classe scheletrica, normodivergenti, a partire da un
archivio di circa 600 TC cone-beam. Il gruppo di pazienti in prima classe scheletrica
normoverti-bite è stato inizialmente selezionato in base alla cefalometria tradizionale
della Scuola di Milano e successivamente è stata eseguita la cefalometria
tridimensionale con lo scopo di identificare i range di valori, per ciascuna
misurazione, attribuibili ad un campione di pazienti cosiddetto normale. Per
l’esecuzione de tracciato è necessario definire un sistema di riferimento non
influenzato dalle variazioni di posizione dei punti cranici dovute alla crescita e alle
modificazioni indotte, per esempio, da un trattamento. La migliore soluzione in
termini di semplicità e precisione è rappresentata dalla scelta di un sistema di
Figura 4 Cefalometria 3D secondo la Scuola di Milano
riferimento che prevede la definizione di 3 piani: sagittale mediano, coronale e
assiale. I piani sono stati creati partendo dai punti sella (S), nasion (N), e basion (Ba).
Innanzitutto viene identificato il piano sagittale mediano passante per i 3 punti S-N-
Ba. A questo punto viene fissato il piano orizzontale (piano assiale), passante per il
punto S e il punto N e perpendicolare al piano sagittale mediano. Infine, il piano
frontale (piano coronale, passante per il punto S e perpendicolare agli altri due piani.
In questo modo il punto S, intersezione dei tre piani, sarà il centro del sistema di
riferimento (punto 0, 0, 0). Posto il sistema di riferimento i reperi cefalometrici
possono essere individuati3.
6.RISONANZA MAGNETICA NUCLEARE E
CEFALOMETRIA
L’introduzione della tecnologia 3 Tesla per l’acquisizione delle immagini mediante
risonanza magnetica nucleare ha permesso di allargare il campo di applicazione di
questa metodica, specialmente nella regione oro-facciale. La Scuola di Milano ha
effettuato uno studio preliminare con lo scopo di determinare l’accuratezza
diagnostica della risonanza magnetica nella valutazione cefalometrica tridimensionale
e di determinare la riproducibilità e l’accuratezza del protocollo cefalometrico ivi
utilizzato applicato alla risonanza magnetica, ponendo come riferimento la CBCT.
È stato selezionato un campione di 9 soggetti affetti da disturbi dell’articolazione
temporo-mandiboloare e quindi candidati all’esecuzione della RMN e della CBCT.
Sono quindi stati eseguiti i tracciati secondo il protocollo cefalometrico della Scuola
di Milano da due diversi operatori, sia su CBCT che su RMN, due volte per ciascun
paziente (allo scopo di validare la tecnica di misurazione intra- e inter-operatore).
L’analisi statistica dei dati ottenuti ha riportato che non vi erano differenze
statisticamente significative tra le misure ottenute tra i tracciati.
Lo scopo di questo studio era determinare la validità della risonanza magnetica
nucleare come supporto per l’analisi tridimensionale delle strutture ossee. Si può
concludere che la risonanza può essere considerata uno strumento valido ai fini
dell’analisi cefalometrica dei pazienti ortodontici ed inoltre si tratta di una procedura
affidabile e ripetibile (test di Student non rileva differenze statisticamente
significative).
Figura 5 Confronto tra tracciato cefalometrico in CBCT e RMN
7.ULTERIORI APPLICAZIONI DELLA CBCT
Trattamento combinato ortodontico-chirurgico
Le tecnologie di imaging 3D hanno rivoluzionato la pianificazione degli interventi
combinato ortodontici-chirugici. L’uso del computer insieme a software dedicati ha
permesso di realizzare procedure veloci, precise e standardizzabili di pianificazioni
dei trattamenti.
La pianificazione virtuale richiede:
• Una TC cone-beam;
• Un’impronta eseguita con materiali di precisione;
• Una cera di masticazione;
• Una scansione digitale del modello;
• Un’interfacci digitale tra il modello e la TC cone-beam.
Avvalendosi della pianificazione virtuale è possibile visualizzare gli obiettivi sia del
trattamento chirurgico sia di quello ortodontico e di ottenere modelli digitali.
L’impronta di precisione viene eseguita con polyvinyl silossano, materiale che
garantisce un’ottima definizione dei dettagli consentendo la colatura dei due modelli
in gesso. I due modelli così realizzati sono necessari per ottenere la ricostruzione
completa delle arcate e, mediante la tecnica di segmentazione alternata, la definizione
precisa e dei singoli elementi dentali. Ogni elemento dentario viene infatti
scannerizzato singolarmente garantendo una precisa riproduzione anche dei punti di
contatto interdentali. Per la scansione viene utilizzato uno scanner a luce strutturata
che cattura le immagini 3D e le processa grazie a un software che rielabora una
nuvola di punti da cui vengono generate le immagini 3D. Una nuvola di punti è un
insieme di vertici in un sistema tridimensionale di coordinate x, y, z destinati a essere
rappresentativi della superficie esterna di un oggetto.
Il modello digitale creato può essere interfacciato con la TC cone-beam fornendo
immagini ad altissima definizione sia delle strutture scheletriche sia di quelle dentali.
Le immagini degli elementi dentali ottenuti con la sola CBCT non sono infatti in
grado di fornire i dettagli necessari a produrre un modello adeguato agli usi
ortodontici. Per poter sovrapporre precisamente la scansione del modello alle
immagini ottenute con la cone-beam , è stata realizzata una specifica cera di
masticazione costituita da un morso in cera. La cera utilizzata è di tipo extra duro
fissata ad un arco di supporto su cui sono applicate tre sfere di un materiale radiopaco
a base di calcio. La cera viene rilevata in massima intercuspidazione e viene poi
indossata dal paziente durante l’esecuzione della TC cone-beam. In questo modo le
sfere di riferimento vengono visualizzate nelle immagini TC. E’ importante
sottolineare che lo spessore della cera non influenza in alcun modo la precisione della
CBCT.
I software per la rielaborazione delle immagini sono in grado di riconoscere la
presenza e la posizione delle sfere nella scansione TC e di combinarle con le aree
corrispondenti presenti nelle immagini ottenute con la scansione del modello. Questo
metodo garantisce di ottenere una sovrapposizione tra le due scansioni con un errore
minore di 0,1 mm. Una volta raccolti tutti i dati necessari è possibile, grazie ai
software dedicati, eseguire diversi tipi di programmazione dell’intervento
ortodontico-chirurgico.
Successivamente all’avvenuta correzione chirurgica della posizione delle basi
scheletriche, è possibile creare un modello tridimensionale digitale della posizione
degli elementi dentari in base al risultato desiderato alla fine del trattamento. Le
strutture scheletriche (insieme alle arcate dentarie secondo l’allineamento del modello
finale) vengono riportate nella situazione iniziale prima della simulazione chirurgica
e in questo modo è possibile ottenere un modello che rappresenta gli obiettivi del
trattamento ortodontico pre-chirurgico. Su questo modello, infine, è possibile
realizzare, con l’aiuto della tecnologia CAD/CAM, un riferimento da utilizzare
progressivamente come guida nel corso di trattamento ortodontico pre-chirurgico. La
simulazione virtuale della chirurgia ha quindi due obiettivi: primo, quello di
verificare che gli spostamenti programmati siano effettivamente realizzabili; secondo,
ottenere una posizione delle arcate che sia in accordo con gli spostamenti chirurgici
in modo da poter costruire uno splint che verrà utilizzato durante l’intervento
chirurgico.
Attualmente, sono in fase di studio scanner intra-orali che migliorerebbero
ulteriormente le procedure, infatti la scansione diretta intra-orale delle arcate
consentirebbe di ottenere un modello digitale 3D senza bisogno di rilevare le
impronte di precisione e riducendo i tempi di realizzazione e soprattutto gli errori
intrinseci alle procedure manuali. Nonostante l’uso di questi software possa essere
complesso, queste nuove tecnologie offrono grande vantaggio di effettuare
trattamenti complessi ortodontici e chirurgici garantendo elevati standard di
precisione e alta qualità dei risultati.
Produzione di apparecchiature multi-bracket personalizzate
Con la programmazione virtuale dei trattamenti ortodontico-chirurgico è possibile
innanzitutto disporre le basi ossee nella corretta posizione e, successivamente, grazie
ai software dedicati alla simulazione degli spostamenti dentari è possibile muovere
ciascun elemento dentario singolarmente. Il clinico può così ottenere la
visualizzazione completa tridimensionale delle posizioni degli elementi all’interno
della base ossea alveolare e simulare movimenti di tip, torque e di rotazione
realizzando un vero e proprio trattamento ortodontico virtuale. Per rendere la
visualizzazione degli spostamenti dentali desiderati immediata, è di grande aiuto la
sovrapposizione delle immagini del pre- e post-trattamento in diverse colorazioni. Si
crea così un modello digitale completo di tutti i dettagli utili al raggiungimento di
un’occlusione funzionale adeguata. La realizzazione di apparecchiature multi-bracket
personalizzate è resa possibile grazie alla tecnologia CAD/CAM, che consta di due
fasi: una di design (fase CAD) e una di produzione (fase CAM), che si realizzano
grazie computer che dialogano con macchine che realizzano il prodotto finale. I
macchinari utilizzati nella fase CAM possono lavorare per sottrazione di materiale,
fresatura; per aggiunta, stereolitografia; per modellazione di materiali compositi o
plastici; per sinterizzazione laser o fusione laser di materiali metallici. La porzione
del bracket in cui avviene la personalizzazione è la base, che viene designata e
personalizzata grazie ai software utilizzati nella fase CAD. nella determinazione del
design dei bracket è possibile distinguere tra personalizzazione parziale e completa.
La prima comporta la definizione della dimensione e della forma di ciascun attacco in
relazione alla superficie dell’elemento dentario interessato ma le caratteristiche e le
informazioni contenute nella porzione superiore dei bracket gemellari non vengono
programmate. La personalizzazione completa implica modificazioni addizionali
dell’angolazione tra la base e la parte gemellare dell’attacco portando alla creazione
di attacchi ideali realizzati nel rispetto dei parametri spaziali di ciascun elemento in
relazione alle caratteristiche specifiche di ciascuna malocclusione.
Una volte terminata la fase di design gli attacchi sono pronti per essere realizzati con
i macchinari di precisione specifici della fase CAM. Il progresso tecnologico della
metodica CAD/CAM appena descritta si avvale del digitale e della produzione
computerizzata automatizzata. I vantaggi principali circa l’uso di questa metodica
sono il miglior controllo del processo di produzione con una significativa riduzione
dell’errore operatore-dipendente e la possibilità di utilizzare materiali sofisticati come
il titanio grado 5, altrimenti non utilizzabili con le metodiche di produzione
tradizionali1.
8.CONCLUSIONI
La recente introduzione della Cone-Beam Computered Tomography (CBCT) e la
diffusione di software utilizzati per la rielaborazione delle immagini radiografiche
hanno permesso l’applicazione di questa nuova tecnologia in diversi campi
dell’odontoiatria, tra cui l’ortodonzia. La diagnosi in quest’ultima disciplina ha come
obiettivo l’identificazione di alterazioni scheletriche e funzionali del complesso
maxillo-facciale. Nell’insieme della valutazione diagnostica gnato-ortopedica e
ortodontica la cefalometria ha acquisito oggi un’importanza scientifica e pratica tale
da essere considerata un mezzo di complemento di indagine indispensabile
soprattutto per l’obiettivazione dell’aspetto dinamico dell’accrescimento del paziente.
Infatti il problema gnato-ortopedico acquisisce valore solamente se considerato nel
contesto del periodo di crescita scheletrica. Nella pratica routinaria vengono utilizzate
a questo fine le immagini radiografiche tradizionali rappresentate da:
ortopantomografia, teleradiografia del cranio in proiezione latero-laterale, postero-
anteriore e assiale. Date le limitazioni legate alla rappresentazione bidimensionale di
strutture e dismorfosi sviluppate nelle tre dimensioni dello spazio è nata la necessità
di un’immagine che rendesse possibile la visualizzazione tridimensionale.
La CBCT, oltre ad offrire la possibilità di eseguire tracciati cefalometrici in maniera
più semplice, precisa, affidabile e veloce consente anche il suo utilizzo come
strumento di rendering volumetrico, utile in caso di trattamento combinato
ortodontico-chirurgico. In questo contesto, avvalendosi della pianificazione virtuale è
possibile visualizzare gli obiettivi del trattamento chirurgico, di quello ortodontico e
di realizzare modelli digitali. Questi ultimi sono necessari per ottenere la
ricostruzione completa delle arcate. Con la programmazione virtuale dei trattamenti
ortodontico-chirurgico è possibile in primis disporre le basi ossee nella corretta
posizione e in seguito muovere ciascun elemento dentario singolarmente. La
tecnologia CAD/CAM permette la realizzazione di apparecchiature multi-bracket
personalizzate.
Infine, negli ultimi anni sono stati condotti studi sulla risonanza magnetica nucleare,
comunemente utilizzata per lo studio dell’articolazione temporo-mandibolare e dei
tessuti molli peri-articolari. La tecnologia 3Tesla ha permesso di allargare il suo
campo di applicazione alla regione oro-facciale nella sua interezza. Dai risultati dello
studio riportato si evince che tale metodologia tridimensionale può essere considerata
uno strumento di supplemento valido ai fini dell’analisi cefalometrica condotta con
CBCT.
9.BIBLIOGRAFIA
1. G. Farronato, F.Bellincioni, M.Moffa, C. Maspero, S. Salvadori, P. Pereira, L.
Esposito. CBCT in Orthodontics 2012 CAD/CAM 2:26-29
2. G. Farronato Cefalometria. 3D su risonanza magnetica
3. G. Farronato. Ortognatodonzia 2013 Milano: edi-ermes
4. G. R. Swennen, F. Schutyser. Three-dimensional cephalometry: spiral multi-
slice vs cone-beam computed tomography 2006 Am J Orthod 130(3): 410-416
5. C. H. Kau, S. Richmond, J. M. Palomo, M. G. Hans. Three-dimensional cone
beam computed tomography in orthodontics 2005 J Orthod 32(4): 282-293
6. R. W. Katzenberg, R.W. Basette, R. H. Tallents et al. Normal and abnormal
temporomandibular joint: MR imaging with surface coil 1986 Radiology
15:183-189
7. X. Tomas, J. Pomes, J. Berenguer et al. MR imaging of temporomandibular
dysfunction: a pictoral review 2006 RadioGraphics 26:765-781
8. C. Stehling, V. Vieth, R. Bachmann et al. High-resolution magnetic resonance
imaging of the temporomandibular joint: image quality at 1.5 and 3.0 Tesla in
volunteers 2007 Invest Radiol 42:428-434
9. C. A. Helms, P. Kaplan. Diagnostic Imaging of the temporomandibular joint:
reccomandations for use of the various techniques 1990 AJR Am J Roentgenol
154:319-322
10. P. L. Westesson. Reliability and validity of imaging diagnosis of
temporomandibular joint disorder 1993 Adv Dent Res 7(2):137-151
11. Y. Schimazaki, K. Saito, S. Matsukawa. Image quality using dynamic MR
imaging of temporomandibular joint with true-FISP sequence 2007 Med Sci
6:15-20
12. D. Eberhard, H. P. Bantleon, W. Streger. Functional magnetic resonance
imaging of temporomandibular joint disorders 2000 Eur J Orthod 22:489-97
13. S. Betram, A. Rudisch, K. Innerhofer, E. Pümpel, G. Grubwieser, R. Emshoff.
Dignosing TMJ internal derangement and osteoarthritis with magnetic
resonance imaging 2001 J Am Dent Assoc 132(6):753-761
14. S. Baumrig, R. C. Frantz. The reliability of head film measurements. 1.
Landemark identification 1971 Am J Orthod 60(2):111-127
15. J. Midtgård, G. Björk, S. Linder-Aronson. Reproducibility of cephalometric
landmarks and errors of measurements of cephalometric cranial distances 1974
Angle Orthod 44(1):56-61
16. E. Giannì. La nuova ortognatodonzia 1980 Padova:Piccin