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Daniel Habor
Ultraschallbasierte Struktur- und Geometrieanalyse für die Planung und Verlaufskontrolle von dentalen Implantationen
Für den Erfolg eines enossalen Implantats ist die Struktur- und Geometriebewertung der Umgebung des Implantats entscheidend. Hierzu werden konventionell röntgenbasierte Methoden eingesetzt. Nachteile dieser Methoden sind die damit einhergehende Strahlenbelastung und Bildartefakte durch metallische Gegenstände.
Ultraschall ist in vielen Bereichen der Medizin etabliert. Die spezielle Anatomie der Mundhöhle stellt jedoch hohe Anforderungen an die Ultraschalltechnik. Um eine genügende Eindringtiefe zu erhalten, ist niederfrequenter Ultraschall vorteilhaft. Die in der Mundhöhle zu erfassenden Strukturen erfordern jedoch ein hohes Auflösungsvermögen und damit die Nutzung von hochfrequentem Ultraschall. Für viele Anwendungen ist zudem eine 3D-Datenerfassung wünschenswert.
Eine zentrale Fragestellung dieser Arbeit ist daher, wie genügend Eindringtiefe in die Kortikalis erreicht und gleichzeitig eine ausreichende Auflösung gewährleistet werden kann. Hierzu wurde ein 3D-Mikroscanner mit einem hochfrequenten (HF) Schallkopf und anschließend mit einem niederfrequenten (NF) Schallkopf ausgerüstet. Die HF- und NF-Ultraschalldaten wurden zu einem 3D-Gesamtdatensatz fusioniert. Zur Verbesserung der Eindringtiefe wurde ein Pulskompressionsverfahren und ein interferenzbasiertes Verfahren evaluiert.
In einem In-vitro-Experiment konnte die Dicke der Kortikalis mit einem relativen Fehler von 10,3% bestimmt werden. Gleichzeitig konnte die äußere Geometrie des Kieferknochens mit einem mittleren Fehler von (30 ± 81) μm rekonstruiert werden. Bei einer In-vivo-Anwendung des HF-Systems konnte eine ähnlich gute Oberflächenrekonstruktion erreicht werden. Ultraschall stellt somit für viele implantologische Fragestellungen eine geeignete Alternative zu röntgenbasierten Methoden dar.
Ultraschall ist in vielen Bereichen der Medizin etabliert. Die spezielle Anatomie der Mundhöhle stellt jedoch hohe Anforderungen an die Ultraschalltechnik. Um eine genügende Eindringtiefe zu erhalten, ist niederfrequenter Ultraschall vorteilhaft. Die in der Mundhöhle zu erfassenden Strukturen erfordern jedoch ein hohes Auflösungsvermögen und damit die Nutzung von hochfrequentem Ultraschall. Für viele Anwendungen ist zudem eine 3D-Datenerfassung wünschenswert.
Eine zentrale Fragestellung dieser Arbeit ist daher, wie genügend Eindringtiefe in die Kortikalis erreicht und gleichzeitig eine ausreichende Auflösung gewährleistet werden kann. Hierzu wurde ein 3D-Mikroscanner mit einem hochfrequenten (HF) Schallkopf und anschließend mit einem niederfrequenten (NF) Schallkopf ausgerüstet. Die HF- und NF-Ultraschalldaten wurden zu einem 3D-Gesamtdatensatz fusioniert. Zur Verbesserung der Eindringtiefe wurde ein Pulskompressionsverfahren und ein interferenzbasiertes Verfahren evaluiert.
In einem In-vitro-Experiment konnte die Dicke der Kortikalis mit einem relativen Fehler von 10,3% bestimmt werden. Gleichzeitig konnte die äußere Geometrie des Kieferknochens mit einem mittleren Fehler von (30 ± 81) μm rekonstruiert werden. Bei einer In-vivo-Anwendung des HF-Systems konnte eine ähnlich gute Oberflächenrekonstruktion erreicht werden. Ultraschall stellt somit für viele implantologische Fragestellungen eine geeignete Alternative zu röntgenbasierten Methoden dar.
Schlagwörter: dentaler Ultraschall; enossale Implantate; subgingivale Knochenoberflächenrekonstruktion; Kortikalisdickenmessung; 3D-Ultraschall
Aachener Beiträge zur Medizintechnik
Herausgegeben von Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr. med. Steffen Leonhardt, Univ.-Prof. Dr.-Ing. Klaus Radermacher und Univ.-Prof. Dr. med. Dipl.-Ing. Thomas Schmitz-Rode, Aachen
Band 63
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