Desenvolvimento de uma metodologia para controle da qualidade de imagens em equipamentos de tomografia computadorizada de feixe cônico odontológico

Abstract

Sistemas de tomografia computadorizada por feixe cônico ou CBCT têm sido utilizados para radiologia diagnóstica de cabeça e pescoço, e aplicações em cirurgia bucomaxilofacial. Diferentes CBCT odontológicos estão sendo desenvolvidos e disponibilizados, com uma grande variabilidade dos parâmetros de exposição e campos de visão. Embora tenham qualidade diagnóstica suficiente, algumas das desvantagens dos CBCT odontológicos são a sua incapacidade de discriminar tecidos moles devido a limitações na resolução de contraste e a imprecisão para fornecer informações sobre a qualidade dos tecidos. Procedimentos e simuladores de controle de qualidade para a tomografia computadorizada convencional não são plenamente aplicáveis para equipamentos CBCT. Além disso, há uma falta de métodos quantitativos para a análise da qualidade da imagem adequada para CBCT odontológico. O objetivo deste estudo foi desenvolver e implementar uma metodologia viável para análise de qualidade de imagens em diferentes modelos de equipamentos CBCT odontológicos. A metodologia foi baseada em procedimentos de controle de qualidade de tomógrafos convencionais, e adaptada para superar as limitações da CBCT dentária. Um protótipo de simulador foi projetado especialmente para permitir a aquisição de parâmetros de qualidade de imagem relevantes para a imagem dentária. Os equipamentos CBCT foram divididos em categorias para a análise, relacionadas com seu campo de visão (FOV): pequeno campo de visão (SFOV) e amplo campo de visão (FFOV). Os seguintes parâmetros de qualidade de imagem foram avaliados: uniformidade de campo, o ruído da imagem, razão contraste-ruído, acurácia do número CT, artefatos, resolução espacial e distorção geométrica.A aplicabilidade da metodologia foi avaliada usando um CBCT SFOV e quatro FFOV diferentes. Grandes diferenças no desempenho da qualidade de imagem foram observadas entre os equipamentos. Um método de calibração do número CT foi desenvolvido e testado, permitindo que os equipamentos CBCT possam avaliar a densidade óssea. Concluindo, uma nova metodologia foi implementada e mostrou-se viável para utilização em equipamentos CBCT odontológicos com uma variedade de campos de visão. Com base nas avaliações, o simulador protótipo poderá ser otimizado e validado para garantia da qualidade em equipamentos CBCT.

Cone-beam CT (CBCT) systems have been used for diagnostic radiology of head and neck, and dentomaxillofacial surgery applications. Different dental CBCT devices are being developed and released, with a wide variability of exposure parameters and fields of view. Although they have sufficient diagnostic quality, some of the drawbacks of the dental CBCT devices are their inability of discriminating soft tissue because of its low contrast resolution, and the inaccuracy to give information about soft tissue quality. Standard quality control procedures and phantoms for conventional CT are not fully applicable for CBCT devices. Furthermore, there is a lack of quantitative methods for image quality analysis suitable for dental CBCT. The aim of this study was to develop and implement a feasible methodology for image quality analysis for different dental CBCT devices. The methodology was based on conventional CT quality control procedures, and adapted to overcome the limitations of dental CBCT. A prototype phantom was specially designed to allow the acquisition of image quality parameters relevant for dental imaging. CBCT devices were divided into categories for the analysis, related to their Field of View (FOV): Small Field of View (SFOV) and Full Field of View (FFOV).The following image quality parameters were evaluated: filed uniformity, image noise, contrast-to-noise ratio, CT number accuracy, artifacts, spatial resolution and geometric distortion. Applicability of the methodology was assessed using one SFOV and four different FFOV CBCT devices. Large differences in image quality performance were seen between the CBCT devices. Furthermore, a CT number calibration method was developed and tested, which enables CBCT devices for bone density evaluation. Concluding, a new methodology was implemented and proved to be viable for use on different CBCT devices with a variability of fields of view. Based on the evaluations, the prototype phantom will be optimized and validated for quality assurance on CBCT devices.