Röntgenbildgebung in der Parodontologie

Röntgenaufnahmen sind in der Diagnostik der knöchernen Situation in der Parodontologie ein integraler Bestandteil. Hierbei spielen intraorale Tubusaufnahmen und die Panorama­schicht­aufnahme die größte Rolle. Zusätzlich können in speziellen Fragestellungen 3-D-Aufnahmen wie die dentale digitale Volumentomografie (DVT) sinnvoll eingesetzt werden. Dieser Artikel fasst den aktuellen Stand hinsichtlich dieser Röntgentechniken zusammen und beleuchtet diese auch im Sinne der publizierten aktuellen Daten zu den durch sie verursachten Dosiswerten. Möglichkeiten zur Reduktion der Dosis werden ebenfalls diskutiert.

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Einleitung

Die Definition von Parodontitis gemäß der neuen S3-Leitlinie der European Federation of Periodontology (EFP) beinhaltet den „radiologisch ermittelten Alveolarkamm-Knochenverlust“¹. Dies ist insoweit nicht verwunderlich, da die moderne Medizin zu einem immer größer werdenden Anteil auch auf modernen bildgebenden Verfahren basiert. In der Zahnheilkunde und damit auch der Parodontologie stellt hierbei immer noch die (digitale) Röntgendiagnostik das meist verwendete bildgebende Verfahren dar. Fortschritte in Hard- und Software haben im vergangenen Jahrzehnt nochmals einen großen technologischen Schub verursacht, der sich beispielsweise in dreidimensionaler (3-D)-Röntgendiagnostik, automatisierter Bildauswertung und neuerdings auch Einbindung lernender Systeme (Stichwort „künstliche Intelligenz“) manifestiert. Alle diese potenziellen Möglichkeiten finden partiell auch bereits Anwendung in der parodontalen Röntgenbildgebung.

Auf der anderen Seite steht die auch in der Bundesrepublik Deutschland seit den 1990er-Jahren Jahr für Jahr zunehmende Dosisbelastung pro Kopf, verursacht durch medizinische Röntgendiagnostik. In Deutschland wie auch weltweit² resultieren inzwischen etwa 95 Prozent der zivilisatorischen Strahlenexposition der Bevölkerung aus medizinischen Röntgenanwendungen³. Der Anteil der zahnmedizinischen Röntgenuntersuchungen an allen medizinischen Röntgenaufnahmen liegt mittlerweile bei mehr als 40 Prozent, wobei sich die durch die zahnmedizinischen Aufnahmen verursachte Dosis immer noch im niedrigen Prozentbereich bewegt³. Allerdings muss man hierbei bedenken, dass in diesen Zahlen des Bundesamtes für Strahlenschutz (BFS) bisher keine einzige digitale Volumentomografie(DVT)-Aufnahme integriert ist, da diese Aufnahmen nicht über die gesetzlichen Krankenkassen abgerechnet und somit einfach eruiert werden können.

In Anbetracht des großen technischen Potenzials und Arsenals an verfügbaren Methoden, aber auch der nachweisbar immer weiter zunehmenden Röntgendosis für die Bevölkerung stellt eine sinnvolle Nutzung der Röntgentechniken eine immer komplexer werdende Herausforderung dar. Dies gilt selbstverständlich auch für die Parodontologie. „Wer die Wahl hat, hat die Qual“, dieses uralte Sprichwort ist daher aktuell wie fast nie zuvor.

Der Artikel versucht, die aktuellen Möglichkeiten der parodontalen Röntgendiagnostik aus wissenschaftlicher Sicht gerade in Hinsicht auf die praktische Anwendung zu beleuchten. Eine am konkreten Einzelfall orientierte, sinnvolle Anwendung im Sinne des Rechtfertigungsprinzips bildet die Grundlage jeder Röntgenanwendung in der Medizin und Zahnmedizin. Im Sinne des bekannten ALARA (as low as reasonably achievable)-Prinzips oder dessen modernerer Umsetzung ALADA (as low as diagnostically acceptable)⁴ werden zudem Möglichkeiten der Dosisreduktion (Stichwort „Optimierung“) diskutiert.

Röntgentechniken für die parodontale Diagnostik und Therapie

Wir sollten uns vergegenwärtigen, dass Röntgenbildgebung, egal ob zweidimensional (2D) oder dreidimensional (3D), immer auf Absorption von Strahlung durch biologische (Hart-)Gewebe basiert. Die Absorption der Strahlung wird wiederum durch die Dichte und die atomare Komposition der durchstrahlten Gewebe determiniert. Einfach zusammengefasst sollten wir uns also wieder erinnern, dass Röntgenbildgebung immer indirekt Dichteunterschiede im Patienten darstellt⁵. Da sich die Dichten in den unterschiedlichen Weichgeweben zumindest für die normalerweise verwendeten Energien zahnärztlicher Röntgengeräte nur marginal unterscheiden, können Dichteunterschiede im Weichgewebe durch Röntgenbildgebung auch nicht wirklich gut visualisiert werden. Für die Parodontologie heißt das bekanntlich, dass röntgenologisch lediglich die Auswirkungen und Folgen einer Parodontalerkrankung auf den knöchernen Zahnhalteapparat dargestellt werden können.

Im Folgenden werden die verschiedenen Röntgenverfahren sowohl hinsichtlich ihres klinischen Potenzials in der parodontologischen Röntgenbildgebung als auch hinsichtlich der durch ihre Anwendung verursachten Röntgendosis beleuchtet.

Intraorale Tubusaufnahmen

Diese in der Filmära als „Zahnfilm“ bezeichneten Aufnahmen stellen im Moment sicherlich noch den Großteil aller zahnärztlichen Röntgenaufnahmen dar. Falls tatsächlich eine Parallelität zwischen Bildrezeptor und Zahnlängsachse hergestellt werden kann, also eine „Paralleltechnik“ im echten Sinne vorliegt, wären (unter Vernachlässigung des sehr kleinen Fokus-Rezeptor-Abstands) die Voraussetzungen für eine „ideale“ Projek­tionsgeometrie gegeben^6,7. Unter dieser Voraussetzung wäre der Knochenverlauf, zumindest in seiner 2-D-Projektion, am genauesten vermessbar⁸. Bei apikalen Projektionen ist dies jedoch mit Einschränkungen nur im Unterkieferseitenzahnbereich möglich⁹. Aufnahmen im Oberkiefer beispielsweise sind, bedingt durch die dort auftretenden großen Winkel zwischen Detektor und Zahn, kompromissbehaftet (Abb. 1).

Bissflügelaufnahmen (Abb. 2) erlauben die Einstellung weitgehend im Sinne der Paralleltechnik und sind daher hinsichtlich der Projektionsgeometrie und der daraus resultierenden Abbildung am günstigsten. Allerdings projiziert jede 2-D-Röntgenaufnahme die reale 3-D-Situation auf einen 2-D-Rezeptor (2-D-Projektionsebene), was unweigerlich zu ­einem Informationsverlust führt. Einige Studien haben auch festgestellt, dass 2-D-Röntgenaufnahmen den tatsächlichen Knochenverlust unterschätzen¹⁰⁻¹². Auf der anderen Seite bieten intraorale Röntgenaufnahmen eine unübertroffen hohe Ortsauflösung (Detailgenauigkeit), die ca. eine Zehnerpotenz oberhalb derer von DVT-Aufnahmen liegt¹³.

Ein Status an intraoralen Tubusaufnahmen („Zahnfilmstatus“, ein Beispiel mit 15 Aufnahmen ist in Abbildung 3 dargestellt, selbstverständlich gibt es bei anderer Verteilung jedoch auch „Zahnfilmstaten“ mit weniger Aufnahmen) wurde lange Jahre als Goldstandard für die Diagnostik parodontaler knöcherner Läsionen beschrieben. Für einige Organisationen, wie beispielsweise die British Society of Periodontology, gilt dies noch heute¹⁵. Heute wird jedoch eher die Panoramaschichtaufnahme, gegebenenfalls ergänzt durch einzelne intraorale Einzelzahnaufnahmen, als Standard in der parodontologischen Röntgenbildgebung gesehen¹⁶.
 

Abb. 1 Intraorale Tubusaufnahme in apikaler Projektion der stark parodontal geschädigten Zähne 23 bis 27 (28 retiniert). Aufgrund der Gaumenwölbung ist eine Parallelität des Sensors (hier Festkörpersensor) zur Zahnachse absolut nicht möglich, was sich auch in der dadurch bedingten Verzerrung der Wurzeln auf der Aufnahme manifestiert.

Abb. 2 Bissflügelaufnahme der Ober-/Unterkiefer­molarenregion rechts. Der marginale Knochenverlauf und damit auch die parodontal bedingten Knocheneinbrüche sind gut erkennbar.

Abb. 3 Status (apikale Projektionen), erzeugt mit einem Festkörpersensor mit hier 15 Aufnahmen. Trotz der kompromittierten Projektionsgeometrie ist die knöcherne Situation gut interpretierbar, allerdings natürlich mit den systemimmanent bedingten Informationsverlusten einer 2-D-Abbildung (Abb. 3 aus Schulze [14]).

Panoramaschichtaufnahme

Obwohl die Panoramaschichtaufnahme (Abb. 4) eine im Vergleich zu intraoralen Tubusaufnahmen reduzierte Ortsauflösung aufweist, bildet sie doch auf einer Aufnahme den gesamten Zahnhalte­apparat ab und eignet sich daher gut für die unterstützende Diagnostik des knöchernen par­odontalen Zustands¹⁶. Ergänzt durch vereinzelte intraorale Tubusaufnahmen werden Panoramaschichtaufnahmen heute als generell geeignet für die Röntgendiagnostik parodontaler knöcherner Defekte beschrieben¹⁵.
 

DVT

Trotz des technikimmanenten Vorteils, dass 3-D-Röntgenaufnahmen, wie die DVT, die knöcherne Parodontalsituation besser als 2-D-Röntgenaufnahmen darstellen (Abb. 5)¹⁷, und der Tatsache, dass die DVT-Literatur auch im Bereich parodontologischer Fragestellungen immer weiter anwächst, gibt es bisher keine evidenzbasierten Aussagen zur Notwendigkeit und Anwendung der DVT in diesem Fachgebiet¹⁸. Einschränkend auf die Beurteilung des marginalen Knochensaums (Abb. 6) in der Parodontologie können sich die systemimmanenten multiplen Artefakte auswirken, insbesondere Aufhärtungsartefakte durch metallische zahnärztliche Restaurationen im Kronenbereich¹⁹. Derzeit werden aus diesen Gründen keine routinemäßigen DVT-Aufnahmen für parodontologische Fragestellungen empfohlen, sondern lediglich in spezifischen Einzelfall-Frage­stellungen¹⁷.
 

Abb. 5a bis 5c Unterkiefer rechts in der multiplanaren Rekonstruktion (MPR) einer DVT-Aufnahme. An Zahn 47 zeigt sich in allen drei Ebenen eine Paro-Endo-Läsion mit typischer, deutlich erkennbarer periradikulärer transluzenter Zone. Parontonale knöcherne Defekte erkennt man im axialen Schnitt auch an den Zähnen 43, 44 und 46.

Abb. 5a bis 5c Unterkiefer rechts in der multiplanaren Rekonstruktion (MPR) einer DVT-Aufnahme. An Zahn 47 zeigt sich in allen drei Ebenen eine Paro-Endo-Läsion mit typischer, deutlich erkennbarer periradikulärer transluzenter Zone. Parontonale knöcherne Defekte erkennt man im axialen Schnitt auch an den Zähnen 43, 44 und 46.

Abb. 5a bis 5c Unterkiefer rechts in der multiplanaren Rekonstruktion (MPR) einer DVT-Aufnahme. An Zahn 47 zeigt sich in allen drei Ebenen eine Paro-Endo-Läsion mit typischer, deutlich erkennbarer periradikulärer transluzenter Zone. Parontonale knöcherne Defekte erkennt man im axialen Schnitt auch an den Zähnen 43, 44 und 46.

Abb. 6 Oberflächenrekonstruktion (häufig, technisch nicht ganz korrekt als 3-D-Rekonstruktion bezeichnet) eines zirkulären parodontalen Knochendefekts mit freiliegender Bifurkation an Zahn 47. Cave: Man sollte auf derartigen Ober­flächenrekonstruktionen keine Messungen vornehmen, da sich abhängig vom verwendeten Schwellenwert die Dimensionen von dargestellten Strukturen signifikant ändern können.

Dosisaspekte

3-D-Röntgenaufnahmen werden erzeugt, indem aus in der Regel mehreren Hundert einzelnen 2-D-Röntgenaufnahmen, die um den Patienten herum aufgenommen werden, die Informationen extrahiert und in ein 3-D-Dichteprofil umgerechnet werden. Allein aufgrund der sehr vielen hierzu notwendigen Einzelaufnahmen ist die Dosis deutlich höher als die durch 2-D-Röntgenaufnahmen verursachte Dosis^22,23. Die in Tabelle 1 angegebenen Werte für die effektive Dosis verstehen sich als ungefähre Werte.

Da bei den Messungen immer vereinfachende Annahmen gemacht werden müssen und zudem viele Fehlerquellen bei der Messung und Ermittlung der relativ niedrigen effektiven Dosiswerte vorliegen, sollte man derartige Werte immer eher als Größenordnung denn als exakte Werte betrachten. Dennoch zeigen sie die Unterschiede zwischen den Verfahren deutlich. Wenn man für digitale intraorale Tubusaufnahmen pro Aufnahme im Mittel nur ca. 2 μSv (Mikro-Sievert) als effektive Dosis ansetzen muss, liegt dieser Wert für eine digitale Panoramaschichtaufnahme im Mittel bei ca. 30 μSv (Tab. 1). Mittelt man über alle Field-of-View-Größen (FOV-Definition gemäß Ludlow et al.²²), kommt man bei der DVT auf im Mittel ca. 160 μSv. Allerdings sind die Standardabweichungen bei der DVT ebenfalls extrem groß (s. Tab. 1), was die unterschiedliche Dosisbelastung durch unterschiedliche DVT-Geräte und -Einstellungen unterstreicht.
 

Möglichkeiten zur Dosisreduktion/Optimierung

Die grundlegend am meisten dosissparende Maßnahme liegt immer in der korrekten Anwendung der rechtfertigenden Indikation, d. h. Röntgenaufnahmen im Sinne des Rechtfertigungsprinzips nur dann anzufertigen, wenn der potenzielle Benefit für den Patienten größer als der durch die Aufnahme möglicherweise verursachte Schaden ist. Dies fordert aber die Gesetzgebung in der BRD ohnehin immer bei jeder Röntgenaufnahme²⁴. Wenn eine Röntgenaufnahme angefertigt wird, muss sie auf den Patienten und die Fragestellung hin optimiert werden. Hier gibt es auch in der Zahnmedizin noch erhebliches Potenzial. So ermöglichen ­digitale Festkörpersensoren hinsichtlich der verwendeten Hardware die größte Dosisreduktion im Vergleich zu Film und Speicherfolien²⁵. Einblendung auf Detektorgröße reduziert bei den intraoralen Tubusaufnahmen die resultierende ­effektive Dosis erheblich^26,27 (Abb. 7). Für DVTAufnahmen stellt die Einblendung des FOVs auf die interessierende Region ebenfalls eine sehr wirksame Maßnahme zur Dosisreduktion dar²⁸. Die Arbeitsgruppe um Pauwels stellte hierbei eine mögliche prozentuale Dosisreduktion zwischen 26 Prozent und 67 Prozent fest²⁸. Außerdem fanden die Autoren ein erhebliches Reduktionspotenzial durch die Nutzung halber Umläufe, das heißt von lediglich 180 Grad anstatt 360 Grad. Dies ist bei einigen DVT-Geräten möglich. Auch Panoramaschichtaufnahmen lassen sich bei modernen Geräten durchaus auf Quadranten (Abb. 8) oder sogar nur Anteile davon einblenden. Dies ermöglicht eine Dosisreduktion von bis zu über 80 Prozent²⁹.
 

Abb. 7a Einblendung mithilfe des Rechtecktubus (b) reduziert die bestrahlte Hautoberfläche um ca. 57 % im Vergleich zum Rundtubus (a) und stellt daher eine wirksame Maßnahme zur Dosisreduktion dar.

Abb. 7b Einblendung mithilfe des Rechtecktubus (b) reduziert die bestrahlte Hautoberfläche um ca. 57 % im Vergleich zum Rundtubus (a) und stellt daher eine wirksame Maßnahme zur Dosisreduktion dar.

Abb. 8a Auf Quadranten Oberkiefer links ...

Abb. 8b ... und Unterkiefer links eingeblendete Panoramaschichtaufnahmen, wie sie bei modernen digitalen Panoramaschichtaufnahmegeräten als Programm hinterlegt sind. Manche Geräte ermöglichen sogar noch zusätzliche Einblendeoptionen auf noch kleinere Regionen.

Obgleich die generelle Empfehlung von Blei­schutz zur Abschirmung strahlensensitiver Organe vor Streustrahlung umstritten ist, so gibt es doch zumindest zwei schützenswerte Organe im Bereich des zahnärztlichen Röntgens: die Schilddrüse und die (weibliche) Brust. Gerade im Bereich der Brustregion konnte durch die Verwendung von Blei­schürzen eine erhebliche Reduktion der Hautoberflächendosis sowohl für Panoramaschicht-³⁰ als auch für DVT-Aufnahmen³¹ nachgewiesen werden. Für intraorale Tubusaufnahmen im Oberkieferfrontzahnbereich konnten andere Autoren eine erhebliche Dosisreduktion durch Anwendung eines Thyroidea-Schildes im Bereich dieses empfindlichen Organs nach­weisen³².

In Tabelle 2 sind diese ­wesentlichen Maßnahmen zur Dosisreduktion tabellarisch zusammen­gefasst.
 

Fazit für die Praxis

Auch wenn Röntgenaufnahmen lediglich ein zusätzliches diagnostisches Hilfsmittel in der Parodontologie darstellen, so haben sie doch großen Einfluss auf die Planung parodontologischer Behandlungsfälle¹⁶. Das Arsenal an röntgenologischen bildgebenden Verfahren, das hierfür Anwendung finden kann, ist vielfältig wie nie zuvor. Entscheidend für den Patienten ist jedoch, wie bei allen anderen Fachdisziplinen auch, der sogenannte „Patient Outcome“, das heißt die (positiven) Auswirkungen der Anwendung dieser Techniken auf die Gesundheit und das Wohlbefinden des Patienten. Leider ist die Studienlage zu diesem wichtigen Endpunkt weiterhin unzureichend.

Den Grundbaustein für die parodontologische Therapieplanung bilden nach wie vor intraorale Tubusaufnahmen sowie Panoramaschichtaufnahmen, heute selbstverständlich in digitaler Form angefertigt. DVT-Aufnahmen scheinen bei Betrachtung der Literatur wenig Benefit für den Behandler hinsichtlich der therapeutischen Entscheidungsfindung zu bringen, weswegen sie nach heutiger Sachlage wohl nur in wenigen ausgewählten (schweren und generalisierten) Parodontitisfällen angewandt werden sollten¹⁷. Dies wäre beispielsweise bei der Therapie furkationsbeteiligter Oberkiefermolaren oder auch bei der Entscheidungsfindung bezüglich des Zahnerhalts parodontal schwer geschädigter Zähne mit Alternative der Implantatinsertion der Fall.

Ein Beitrag von Prof. Dr. Ralf Schulze, Bern, Schweiz

Literatur auf Anfrage über news@quintessenz.de