Рентгеноконтрастные шаблоны для определения минеральной плотности кости по данным конусно-лучевой и мультиспиральной компьютерной томографии

Обоснование. Конусно-лучевая компьютерная томография позволяет проводить диагностику на этапе планирования различных манипуляций в челюстно-лицевой области, в частности при дентальной имплантации. Преимущества данного метода: высокое пространственное разрешение, низкая лучевая нагрузка, доступность исследований, однако имеется существенный недостаток - отсутствие возможности определения плотности кости челюстей в единицах Хаунсфилда (HU). Цели - разработать набор рентгеноконтрастных шаблонов с заданной рентгеновской плотностью на основе гидрофосфата калия и β-трикальцийфосфата; изучить результаты сканирования шаблона на конусно-лучевом и мульти- срезовом компьютерных томографах; определить алгоритм кросс-калибровки для оценки минеральной плотности кости челюстей в HU и по классификации C. Misch. Материалы и методы. В качестве рентгеноконтрастного шаблона использованы раствор гидрофосфата калия, суспензия β-трикальцийфосфата. В микропробирках шаблона объёмом 0,25 мл заданы следующие концентрации гидрофосфата калия: 49,96; 99,98; 174,99; 349,99; 549,98 мг/мл; суспензия β-трикальцийфосфата с эквивалентной концентрацией гидрофосфата калия 1506 мг/мл. Шаблоны моделируют типы плотности костной ткани по C. Misch. Исследование шаблонов проводилось на 2 мультисрезовых и 4 конусно-лучевых компьютерных томографах. Результаты. В ходе работы проанализированы зависимости Gray Value (GV) для конусно-лучевых и HU для мультисрезовых компьютерных томографов от заданных значений минеральной плотности кости. Отмечается существенный разброс измеренных величин. Различаются углы наклона зависимостей и формы кривых. После кросс-калибровки показана хорошая сопоставимость пересчитанных значений относительно режима исследуемого мультисрезового компьютерного томографа. Заключение. Разработанный рентеноконтрастный шаблон позволяет стандартизировать денситометрические показатели для конусно-лучевых и различных мультисрезовых компьютерных томографов: в среднем разброс после кросс-калибровки снижается в 10 раз, что обеспечивает возможность классификации костной ткани в HU по С. Misch.

BACKGROUND: Cone beam computed tomography is widely applied for diagnostics and planning various manipulations in the maxillofacial region, for example, dental implantation. Its advantages include high spatial resolution, low radiation exposure, and cost-effectiveness. However, it has a significant drawback: the inability to determine the density of the jaw bone in Hounsfield Units (HU). AIMS: This study aimed to develop radiopaque templates with sets of X-ray density based on potassium hydrophosphate and beta-tricalcium phosphate, to study templates on various cone beam computed tomography and multidetector computed tomography devices, and to determine a cross-calibration algorithm for assessing the bone mineral density of the jaw in HU. MATERIALS AND METHODS: The bone mineral density template comprised microtubes (0.25 ml) with potassium hydrophosphate concentrations of 49.96, 99.98, 174.99, 349.99, and 549.98 mg/ml, and a suspension of beta-tricalcium phosphate with an equivalent concentration of potassium hydrophosphate 1,506 mg/ml, designed to simulate the types of bone density according to C. Mish. The study was carried out on two multidetector computed tomography and four cone beam computed tomography machines. Cross-calibration was referred on the “standard” multidetector computed tomography 1 mode 120 kV, 200 mA. RESULTS: There was a significant scatter of the X-ray values (HU for multidetector computed tomography and GV for cone beam computed tomography) vs. bone mineral density, with varying slopes, bias, and curve shapes. After cross-calibration, good comparability corresponding to the multidetector computed tomography 1 mode was shown. The median of the differences before cross-calibration was 160 relative units (HU, GV), after decreased by 10 times and amounted to 16 rel. units (p=0.000). The mean difference for cone beam computed tomography was significantly higher (30 rel. units) than for multidetector computed tomography (8 rel. units) (p=0.024, Mann-Whitney U test). CONCLUSION: The developed radiopaque template enables the standardization of densitometric indicators for cone beam computed tomography and various multidetector computed tomography modes. On average, the spread after cross-calibration is reduced by 10 times, which makes it possible to classify bone tissue in HU according to C. Mish.