diagnostico 3d em ortodontia.pdf

01captulo

pRINcpIoS DE aQuISIo DE IMaGENS EM toMoGRaFIa coMputaDoRIZaDa

Desde a descoberta da radiao X por Ro-

entgen em 1895, a busca por sistemas de

imagem que proporcionem efetividade

no processo de diagnstico e resolutivi-

dade para os problemas surgidos durante os pro-

cedimentos clnicos tem sido constante. Uma das

grandes limitaes para a Ortodontia sempre foi a

bidimensionalidade proporcionada pelas imagens

radiogrficas convencionais. Na tentativa de solu-

cionar este problema, o uso de imagens ortogonais

entre si, como telerradiografias laterais e frontais,

tem sido empregado desde a descrio da cefalo-

metria por Broadbent em 1931.

Marcelo Augusto Oliveira de Sales Patrcia de Medeiros Loureiro Lopes

Dentro desse contexto, as tcnicas tomogr-

ficas vieram revolucionar a maneira de visualizar

o complexo maxilofacial. Descrita inicialmente

por Hounsfield e Cormack no fim da dcada de

60, a tomografia computadorizada revolucionou

o diagnstico por imagem. A partir dos princpios

matemticos descritos por Radon, Hounsfield esta-

beleceu o principio que at hoje norteia a formao

das imagens digitais produzidas pelos aparelhos de

tomografia computadorizada.

3 | A Tomografia Cone-beam Aplicada

princpio tomogrfico | tomografia convencionalHistoricamente, o princpio de formao das ima-

gens tomogrficas foi escrito por Bocage na dcada

de 20 e envolvia uma dinmica sincronizada entre a

fonte de raios-X e o receptor de imagem (filme ra-

diogrfico). Neste tipo de tcnica existem diferenas

fundamentais em relao s tcnicas convencionais.

No princpio tomogrfico, a formao das imagens

realizada por meio de um modo dinmico, em que a

fonte de raios-X e o dispositivo receptor de imagem

(filme) se movem de maneira sincrnica e antagni-

ca, em um ngulo determinado, referenciado como

ponto de fulcro. Tudo que se localiza neste ponto

de fulcro ou camada focal exibido na imagem de

maneira detalhada, sendo as estruturas localizadas

fora da camada focal borradas. (Figura 01 princpio

tomogrfico clssico). Tal movimento pode ser rea-

lizado tanto no plano horizontal quanto no vertical.

A variao do ngulo e a complexidade (trajet-

ria) dos movimentos realizados entre fonte e receptor

de imagem tornam a imagem melhor ou pior, permi-

tindo a visualizao das estruturas dentro da camada

focal. Desta maneira so produzidas as imagens tomo-

grficas lineares, espirais ou hipocicloidais. Todas estas

Fig. 01 PrinCPiO TOMOgrFiCO: Atravs de um movimento sincrnico e anta-gnico entre fonte de raios X e receptor de imagem, as estruturas superpostas (A, B e C) so dissociadas. Como B localiza-se no vrtice do movimento (ponto de fulcro), sua imagem permanece ntida, enquanto A e C tornam-se borradas.

imagens so descritas como tomografias convencio-

nais (no computadorizadas) e podem inclusive ser re-

alizadas por aparelhos de radiografia panormica, que

produzem as imagens conhecidas como tomografias

lineares (Figura 02 A-D tomografias lineares). Atu-

almente, com o advento dos receptores de imagem

baseados em detectores planos e placas de fsforo na

radiologia digital, retomou-se o interesse nas tcnicas

tomogrficas convencionais atravs da tomossntese.

Fig. 02 A-D iMAgenS TOMOgrFiCAS obtidas com base no princpio clssico. A e B Radiografias panormicas com reas mandibulares edntulas. C e D Tomo-grafias lineares de mandbula evidenciando a possibilidade de mensurao ssea em altura e espessura das corticais mandibulares. Verifica-se que a imagem ficou borrada devido superposio das reas adjacentes.

A B

Fonte de raios-X

Receptor de imagem

BCA

A DC

4DIaGNStIco 3D EM oRtoDoNtIa

Imagens de tomografia computadorizada

Para formao das imagens tomogrficas compu-

tadorizadas, o princpio dinmico de maneira geral

o mesmo. Entretanto, no lugar de receptores de

imagem convencionais (filme), usado um arran-

jo de detectores cermicos/gasosos (tomografia

computadorizada espiral/helicoidal) ou um detec-

tor plano feito de silcio amorfo impregnado com

iodeto de csio (tomografia computadorizada por

feixe cnico - TCFC), em um processo muito similar

ao utilizado na produo de semicondutores. A tra-

jetria do movimento passa a ser circular ao redor

da estrutura a ser avaliada.

Na tomografia computadorizada espiral, a fon-

te gira ao redor do paciente que se encontra em

decbito dorsal e um feixe de raios X delgado em

forma de leque emitido (Figura 03 tomgrafo es-

piral). Os conceitos de atenuao radiogrfica dife-

rencial so os mesmos das tomadas convencionais,

em que os tecidos de maior densidade e espessura

atenuam o feixe de radiao. Aps a interao dos

raios X com os tecidos, os ftons emergentes so

captados pelos detectores e estes realizam a con-

verso analgico-digital (atravs de processos com-

putacionais conhecidos como algoritmos) para a

formao da imagem digital final. No processo de

aquisio das imagens, o conjunto fonte/detector

gira de forma sincronizada.

Fig. 03 TOMgrAFO COMPuTADOrizADO eSPirAL. O paciente posicionado em decbito dorsal enquanto a fonte e o conjunto de detectores gira ao redor da mesa. Neste tipo de aquisio tomogrfica podem ser adquiridas uma ou mais imagens (tomgrafos multislice) por rotao da ampola.


Cumpre ressaltar que todas as imagens obtidas

em tomografia computadorizada so digitais nati-

vas, armazenadas em formato especfico (extenso

de arquivo) (DICOM http://medical.nema.org/ -

Figura 04 DICOM home page) e que atendem a

requisitos especficos tanto no campo legal quanto

no campo do diagnstico.

Este formato de imagem permite a visualiza-

o das imagens atravs de qualquer programa

que leia/interprete o formato DICOM, facultando

ao profissional processos como diagnstico dis-

tncia, confeco de prottipos, entre outros. No

processo de aquisio espiral (single ou multislice),

as imagens so obtidas de maneira especfica, per-

pendicular mesa (imagens axiais originais) e, de-

pois, reunidas por meio de programas especficos

de computador, gerando, desta maneira, o volume

total. O princpio de aquisio dos sistemas espirais

d origem a imagens axiais que posteriormente

so unidas atravs de programas de computador,

dando origem s imagens coronais e sagitais. Nes-

tes casos, vrios fatores como espessura de corte,

intervalo de reconstruo e algoritmos (mtodos)

de reconstruo vo influenciar no resultado final

da imagem a ser visualizada. Este processo deno-

minado aquisio.

tomografia computadorizada por feixe cnico (cone-Beam computed tomography) aquisioParalelamente aos trabalhos de aprimoramento

dos mtodos de aquisio espiral que resultariam

nos tomgrafos single e multislice, na dcada de

90, Feldkamp. Davis e Kress desenvolveram um

algoritmo, inicialmente utilizado para ensaios no

destrutivos e avaliao de materiais na Ford Mo-

tors, que, em vez de utilizar um feixe em forma de

leque, baseava-se em um feixe de radiao em for-

mato de cone. (Figura 05 A-E aquisio espiral

e aquisio por TCFC). Tal algoritmo possibilitou o

aprimoramento de um mtodo denominado TCFC

(tomografia computadorizada por feixe cnico).

Neste princpio de aquisio, todo o feixe de raios

X produzido pela fonte geradora seria utilizado,

tornando o seu uso mais racional. Ao contrrio dos

Fig. 04 Home page DO FOrMATO DICom (Digital Imaging and Comunica-tions in Medicine). Este formato de arquivo corresponde ao formato univer-sal para imagens mdicas e pode ser lido atravs de qualquer programa de computador compatvel.


Fig. 05 A,B FOrMAO DA iMAgeM tomogrfica computadorizada em TC es-piral: Um feixe delgado de raios X em forma de leque utilizado e so obtidas imagens sequenciais no plano axial para formao do volume final (imagens empilhadas).

A

B


mtodos espirais, na TCFC utilizado um detector

plano base de silcio amorfo impregnado com

iodeto de csio, em um arranjo matricial (linhas X

colunas) micromtrico, formando painis sens-

veis radiao. Este tipo de detector plano capta

totalmente ou parcialmente (colimao varivel)

o cone de raios X. Devido a esta caracterstica na

captao do feixe de radiao, menor quantidade

de rotaes da ampola ao redor do paciente so

necessrias para a formao da imagem e uma

menor quantidade de radiao utilizada, resul-

tando em decrscimo na dose efetiva de radiao

para o paciente.

Fig. 05 C-D FOrMAO DA iMAgeM tomogrfica computadorizada em TCFC: usado um feixe de raios X em forma de cone e por meio de projees radiogr-ficas obtido o volume que ser processado pelo computador, dando origem s imagens axiais, coronais e sagitais.

C


D

e


Estes sistemas de deteco de imagem

j so conhecidos desde a dcada de 80, sen-

do utilizados rotineiramente para aplicaes

como mamografia, angiografias e radiologia

intervencionista, com os primeiros sistemas

desenvolvidos para realizao de procedimen-

tos angiogrficos nos EUA. Na TCFC, a imagem

formada a partir de projees sequenciadas

obtidas durante a rotao da ampola ao redor

da cabea do paciente. Estas imagens prim-

rias so dependentes do tamanho do detector

utilizado, da projeo do cone de raios X e da

colimao deste (FOV Field of View ou campo

de viso), sendo denominadas dados de proje-

o, raw data (dados brutos) ou imagens base.

Estas imagens sero todas ps-processadas pelo

computador/console do tomgrafo, fornecendo

as imagens que sero interpretadas pelo profis-

sional, o que constitui o volume tomogrfico ad-

quirido. Dependendo do tipo de aparelho usado,

so obtidas imagens em rotao de 180 ou 360

graus e, neste processo, quanto maior o nmero

de imagens adquiridas, mais informao dispo-

nvel para a construo do volume ser dispo-

nibilizada, resultando em melhores resultados.

Durante este perodo de aquisio, tempos de

10 a 40 segundos podem ser configurados, sen-

do os tempos menores indicados para crianas

ou pacientes com distrbios do movimento, fo-

bias ou outros problemas que os impossibilitem

permanecer imvel durante o tempo de aquisi-

o das imagens, sendo o tempo total do exame

comparvel ou equivalente ao de uma radiogra-

fia panormica. A partir de vrias projees bidi-

mensionais, podem ser obtidas imagens planas

(2D) e imagens em terceira dimenso (3D) (Figu-

ra 06 A-E projees e volume). Este princpio

de aquisio geralmente utiliza a radiao de

forma pulsada, empregando desta forma menor

quantidade de radiao quando comparadas s

tcnicas espirais.

Fig. 06 A-e DurAnTe O PrOCeSSO de aquisio em TCFC so obtidas proje-es sequenciadas e em vrios ngulos (180 a 360) do volume desejado. Aps este processo, as imagens so combinadas atravs do computador, formado o volume total. Deste volume total sero obtidas as imagens (cortes) nos vrios planos anatmicos.

10

DIaGNStIco 3D EM oRtoDoNtIa

A B

DC

e


Na Odontologia, o primeiro sistema comercial

disponvel data de meados de 2001, ocorrendo des-

de ento intenso desenvolvimento e aprimoramen-

to dos tomgrafos baseados em aquisio por feixe

cnico. A rea de captao da imagem (FOV Field

of View), ou campo de viso, determinada pela co-

limao do feixe, resultado em aparelhos com FOV

varivel entre 4 e 22cm no sentido superoinferior (Fi-

gura 07 A-D tamanho do FOV). Em termos prticos,

o tamanho do FOV do aparelho tem influncia na

qualidade da imagem e no custo de aquisio do to-

mgrafo. Na Odontologia, devido menor exigncia

dos regimes de trabalho (Kvp e ma), a ampola do to-

mgrafo mais simples (muito similar a uma ampo-

la de aparelho panormico) e, consequentemente,

mais barata, o que possibilitou o desenvolvimen-

to de modelos de tomgrafos computadorizados

mais acessveis. Estas caractersticas proporcionam

definitivamente o acesso s imagens tomogrficas

computadorizadas de maneira mais efetiva ao cirur-

gio-dentista e, principalmente, ao ortodontista.

Fig. 07 A-D DeLiMiTAO DA reA de aquisio da imagem: Diferentes campos de viso (FOV) configurados para aquisio em TCFC. A FOV estendido para aqui-sio de toda a face, B FOV para aquisio de mandbula, C FOV para aquisio de maxila e mandbula, D FOV para aquisio de maxila.

Formao da imagem digital

Para entendimento efetivo da TCFC, essencial o

conhecimento dos princpios que compem as

imagens digitais. Para todas as imagens digitais, a

menor unidade da imagem denominada de pi-

xel (picture element). O pixel formado a partir de

um arranjo cartesiano bidimensional entremeado

por linhas e colunas no arranho conhecido pelos

eixos X e Y. A interseo das linhas com as colu-

nas forma pequenos quadrados que compem a

imagem (Figura 08 A arranjo de pixels em uma

matriz; Figura 08 B imagem/voxel). Entretanto,

devido ao seu princpio de aquisio especfico e

primordialmente volumtrico, as imagens tomo-

grficas computadorizadas so essencialmente

tridimensionais. Os pixels representam essencial-

A

B

C

D

12


mente uma face das unidades formadoras da ima-

gem tridimensional, o voxel (volume elements)

(Figura 09 voxel), o que por analogia poderia

ser entendido como um cubo, diferentemente do

pixel que representaria um quadrado.

Fig. 08 A ArrAnhO MATriCiAL de linhas X colunas para formao da imagem. Verifica-se a interseco das linhas e colunas formando quadrados que corres-pondem aos pixels (P). O pixel representa uma das faces de um voxel.

Fig. 08 B DA eSquerDA PArA A DireiTA: Da imagem tomogrfica (corte coro-nal) at o arranjo matricial pixels com diferentes tons de cinza (escala de bits).

Fig. 09 eLeMenTOS COnSTiTuinTeS das imagens de tomografia computadorizada. P Correspondente ao Pixel (picture element) que constitui a unidade bi-dimensional, V - Voxel (volume element) formador da unida-de tridimensional. Os pixels representam a ima-gem exibida em monitores, enquanto os voxels so responsveis pela capacidade de reconstru-o multiplanar (RMP) e em terceira dimenso.


Durante a formao das imagens, a radiao

atenuada de acordo com a densidade e espessu-

ra do tecido que ela atravessa, dando origem na

radiologia convencional s imagens radiopacas

e radiolcidas. Em se tratando de imagens tomo-

grficas, a existncia da escala de Hounsfield, que

correlaciona o coeficiente de atenuao radiogrfi-

ca com cada tecido, faz com que as imagens sejam

denominadas de hiperdensas (imagens dos tecidos

com alto coeficiente de atenuao), isodensas (ima-

gens com atenuao prxima ou correspondente

gua) e hipodensas (baixo coeficiente de atenua-

o prximas ou correspondentes ao ar).

importante ressaltar que esta nomenclatura

deve ser utilizada obrigatoriamente na descrio dos

relatrios/laudos pelo profissional. A aquisio em

voxel possibilita um processo denominado reforma-

tao. A reformatao do volume base obtido du-

rante o processo de aquisio fornece imagens em

diversos planos anatmicos, tais como sagital e co-

ronal. Essas imagens podem ser denominadas RMP

(reconstruo multiplanar/MPR multiplanar recons-

truction). Como a aquisio realizada por meio dos

voxels, na TCFC nativamente tambm se encontra a

reconstruo em terceira dimenso (3D-TC). (Figura

10 A-D reformatao do volume em TCFC).

Fig. 10 A-D reFOrMATAO MuLTiPLAnAr (RMP ou MPR). A partir do volu-me tomogrfico obtido por TCFC so reconstrudas as imagens axiais (A), sagitais (B), coronais (C) e reconstruo em terceira dimenso (3D reconstruo pela tcnica de volume).

A

C

B

D

14


Aps a aquisio, inicia-se o processo de re-

construo, no qual o computador analisa as in-

formaes obtidas pelos detectores e, por meio

de complicados processos matemticos, consegue

determinar especificamente quais as estruturas en-

volvidas na imagem e suas respectivas localizaes

no espao, eliminando a limitao das radiografias

convencionais e fornecendo a capacidade de visu-

alizao em terceira dimenso por unio das ima-

gens axiais originadas. Este tempo de reconstruo

varivel e depende de fatores como tamanho do TAB. 01 PrOTOCOLOS De AquiSiO em TCFC. De acordo com a finalidade das imagens, os parmetros de aquisio podem ser configurados, visando-se minimizar a exposio radiao ionizante, bem como a reduo de artefatos na imagem por movimentao do paciente (tempo reduzido de aquisio).

FOV, tamanho do voxel empregado, hardware e

programas de reconstruo, variando de 2,5 a 8 mi-

nutos no total. Fatores como o tamanho do voxel,

tamanho do FOV e tempo de aquisio tem grande

influncia na aplicao clnica da imagem tomogr-

fica (Tabela 01). Adicionalmente, as imagens digitais

possuem tons de cinza que tm intensidade vari-

vel na razo direta da escala de bits utilizada (8 bits

256 tons de cinza; 16 bits 65,636 tons de cinza).

FinALiDADe De AquiSiO TAMAnhO DO FOV TeMPO TAMAnhO DO VOXeL

Aquisio geral

Face toda 13cm 20 seg. 0.3mm voxel

Maxila 6cm 20 seg. 0.3mm voxel

Mandbula 6cm 20 seg. 0.3mm voxel

Max/Mand 8cm 20 seg. 0.3mm voxel

Ortodontia

Adulto 22cm 40 seg. 0.4mm voxel

Criana 13cm 20 seg. 0.3mm voxel

Preservao 13cm 10 seg. 0.3mm voxel

ATMBoca fechada 8 ou 13cm 20 seg. 0.3mm voxel

Boca aberta 6 ou 8cm 10 seg. 0.3mm voxel

Implante/Dentes inclusos/Fraturas

dentrias

Padro 13/8/6cm 40 seg. 0.25mm voxel

Casos especficos 8/6cm 40 seg. 0.2mm voxel


Interpretao tomogrfica

CComo qualquer modalidade de diagnstico por

imagem, importante a compreenso das ima-

gens obtidas atravs de TCFC. Como imagens to-

mogrficas computadorizadas, estas devem ser

interpretadas da maneira correta e, para isto, o pro-

fissional deve ser treinado de maneira especfica.

Os aspectos anatmicos das estruturas do comple-

xo maxilofacial diferem radicalmente nas imagens

tomogrficas quando comparados s imagens con-

vencionais. A possibilidade de visualizao em to-

dos os planos anatmicos cria um paradigma que

s pode ser quebrado com a formao e o treina-

mento do profissional.

Neste contexto, fundamental o entendimento

perfeito das imagens obtidas atravs da TCFC. Para

quaisquer imagens tomogrficas, fundamental

o estabelecimento de uma sequncia de visuali-

zao especfica e ordenada. A partir do volume

inicial obtido, todas as imagens so reconstrues

geradas pelo computador. Inicialmente devem

ser analisadas todas as imagens axiais, coronais

e sagitais, devendo a anatomia da regio ser en-

tendida de maneira completa e aps treinamento

especfico para identificao dos reparos anat-

micos intrnsecos a cada especialidade. (Figuras

11A-D e 12 A-D acidentes anatmicos). Aps a

visualizao criteriosa e obrigatria de todo o vo-

lume adquirido, o profissional deve seguir para a

obteno de imagens adicionais (reconstrues

coronais panormicas, imagens parassagitais ou

oblquas) e, somente por ltimo, obter a visualiza-

o em terceira dimenso (3D).

Fig. 11 A-D reFernCiAS AnATMiCAS em TCFC Espinha nasal anterior. Verifica-se a apresentao anatmica caracterstica em TCFC. A imagem axial, B imagem sagital, C imagem coronal e D reconstruo em terceira dimenso (3D reconstruo pela tcnica de volume). Em D, o volume encontra-se rotacio-nado em sentido laterolateral.

Fig. 12 A-D eSPAO AreO nASOFArngeO. A imagem axial, B imagem sagital, C imagem coronal e D reconstruo em terceira dimenso (3D re-construo pela tcnica de volume). Em D, o volume encontra-se rotacionado em sentido inferossuperior.

16


11 A-D

12 A-D

A

A

C

C

B

B

D

D


Reconstrues coronais panormicas

Partindo de uma imagem axial selecionada no vo-

lume total, as reconstrues coronais panormicas

so obtidas a partir de ferramentas especficas exis-

tentes nas sutes de anlise das imagens tomogr-

ficas. Todas as reconstrues coronais panormicas

so baseadas em uma curva desenhada manual-

mente pelo operador e que traada geralmente

sobre o processo alveolar do arco avaliado (Figura

13 A-C - obteno RCP). Esta curva possui espessura

varivel e d origem a uma imagem semelhante a

uma radiogrfica panormica convencional. O au-

Fig. 13 A-C OBTenO DA reCOnSTruO coronal panormica em maxila. A imagem axial referncia, B delimitao da curva que formar a recons-truo coronal panormica, C aspecto da imagem obtida (espessura de corte tamanho do voxel de 0,25mm).

mento ou diminuio da espessura desta reconstru-

o coronal panormica engloba maior ou menor

quantidade de estruturas, mudando a aparncia da

imagem de acordo com este valor selecionado (Fi-

gura 14 A-F RCP com vrias espessuras). Cumpre

ressaltar que esta imagem no corresponde a uma

radiografia panormica e no deve ser interpretada

A B

C

18


como tal. Denominaes como panormica volu-

mtrica, panormica tridimensional, tomografia

panormica, entre outras, conduzem o profissional

a interpretaes equivocadas e errneas, e no de-

vem de maneira nenhuma ser utilizadas, pois no

correspondem em absoluto a radiografias panor-

micas, sejam estas obtidas por meio digital direto,

indireto ou ainda baseado em filme.

Fig. 14 A-F ASPeCTO DA reCOnSTruO coronal panormica e correspondncia com a espessura de corte. Adicionalmente, verifica-se a ampliao do espaamen-to das linhas verdes no corte axial referncia, demonstrando o aspecto varivel desta imagem (imagens obtidas a partir de aquisio simultnea para maxila/mandbula FOV de 13cm). Observa-se nas imagens axiais o aumento do espaa-mento entre as linhas verdes, demonstrando o aumento da camada focal.

A e B 0,25mm de espessura do plano de corte. Aspecto panormico e aspecto no corte axial referncia.

C e D - 5mm de espessura do plano de corte. Aspecto panormico e aspecto no corte axial referncia.

E e F - 20mm de espessura do plano de corte. Aspecto panormico e aspecto no corte axial referncia.

A

C

e

B

D

F


As reconstrues coronais panormicas de-

vem ser utilizadas para localizao dos cortes pa-

rassagitais obtidos. Estas imagens se prestam, de

maneira geral, para anlise ssea quantitativa em

Implantodontia, anlise de corticais sseas em

Ortodontia e avaliao do comprometimento

sseo vestibular e palatino/lingual em patologias

Fig. 15 A-e APLiCAO DAS iMAgenS em mltiplos planos para avaliao das cor-ticais sseas na regio de dente 23. A imagem axial referncia, B Reconstruo coronal panormica, C-E aspecto da cortical ssea vestibular (cabea de seta) na regio do dente 23 (imagem parassagital com 0,25mm de espessura de corte).

(Figura 15 A-C avaliao de corticais sseas).

As marcaes existentes na base da reconstru-

o coronal panormica servem como guias de

orientao para a visualizao das imagens paras-

sagitais. Durante a avaliao de corticais sseas,

acidentes anatmicos e/ou patologias existentes,

a correspondncia deve ser realizada de maneira

pragmtica. (Figuras 16 e 17 RCP e cortes paras-

sagitais de dente incluso mandibular).

A B

C D e

20


Fig. 16 SequnCiA De OBTenO de imagens parassagitais em caso de dente incluso em regio de snfise mandibular. A imagem axial referncia, B demar-cao do plano de obteno da reconstruo coronal panormica e numerao dos cortes parassagitais, C reconstruo coronal panormica evidenciando na base da imagem a escala correspondente s imagens parassagitais obtidas.

Fig. 17 COrreSPOnDnCiA enTre A eSCALA existente na reconstruo coronal panormica e as imagens parassagitais. A imagem correspondente ao dente canino incluso em regio de snfise mandibular, B imagens parassagitais 80 a 91 evidenciando o posicionamento do dente canino incluso com as corticais sse-as vestibular e lingual, bem como com a poro radicular dos dentes adjacentes. Medidas do dente incluso em seus maiores eixos: 22,81mm em sentido inferossu-perior e 7,62mm anteroposterior. Presena do decduo com rea hipodensa apical (rea de lise ssea/radicular). Cortes parassagitais com 01mm de espessura de corte e 01mm de espaamento.

16

17


Dentro da Ortodontia, vrios softwares per-

mitem a simulao de radiografias panormicas.

Entretanto, estas imagens devem ser avaliadas

com cuidado, visto que no correspondem a reais

imagens panormicas, devendo a sequncia de in-

terpretao das imagens axiais, coronais e sagitais

ser seguida obrigatoriamente sob pena de erro na

interpretao. (Figuras 18 A-D e 19 A-D). Tcnicas

Fig. 18 A-D iMPOrTnCiA DO SeguiMenTO correto da sequncia de visuali-zao de imagens tomogrficas. A Imagem axial com o cursor posicionado em hiperdensidade em regio de linha mdia do palato correspondente ao dente in-cluso, B imagem sagital com posicionamento da coroa do dente incluso no pala-to para posterior e relao deste com a fossa nasal e corticais sseas, C imagem coronal, D reconstruo em terceira dimenso segmentada.

de reconstruo tridimensional possibilitam adicio-

nalmente visualizar a reconstruo coronal panor-

mica em 3D. (Figura 20 A-D reconstruo coronal

panormica em terceira dimenso). Na Ortodontia,

especial ateno deve ser dada aos recursos pro-

porcionados pela TC. As imagens cefalomtricas

so obtidas a partir da superposio de imagens no

plano sagital mediano ou coronal, por aumento da

espessura destas.

Fig. 19 A-D iMPOrTnCiA DO COnheCiMenTO das caractersticas da imagem tomogrfica computadorizada e manipulao destas por meio da computao grfica. Reconstruo coronal panormica do caso anterior. A e D Ausncia de visualizao do dente incluso no palato, B vista frontal do volume em terceira di-menso (tcnica de reconstruo por volume), C Vista superoinferior do volume em 3D, com espessura da reconstruo coronal panormica demonstrada.

Fig. 20 A-D reCOnSTruO COrOnAL panormica em terceira dimenso por meio da tcnica de volume. A Imagem da RCP, B rea de delimitao superior e inferior do volume, C camada focal evidenciando as estruturas anatmicas abrangi-das na formao da imagem, D prvia da imagem a ser reconstruda em A.

18 A-D

A

C

B

D

22


19 A-D

20 A-D

A

B C D

A

B C D


Cumpre ressaltar que, como toda imagem to-

mogrfica computadorizada, estas no possuem

distoro radiogrfica como nas imagens conven-

cionais, sendo sempre exibidas em proporo cons-

tante e dimenso real. (Figura 21 obteno de

cefalogramas). Nestes casos, cabe ao ortodontista

entender que os pontos craniomtricos/cefalom-

tricos a serem marcados devem ser baseados na

anatomia real e no na superposio de estruturas

como acontecia nas radiografias cefalomtricas, o

que demanda profundo conhecimento das refern-

cias anatmicas envolvidas e tambm necessidade

de recursos computacionais para manipulao das

imagens tomogrficas computadorizadas, aliados

elaborao de novos conceitos para cefalometria.

Sabendo-se da ausncia de distoro radiogrfica

nas imagens de TC, importante entender que no-

vos padres de anlise cefalomtrica devem ser de-

senvolvidos e aprimorados.

Como condio sine qua non para o uso e inter-

pretao de imagens de TC, tem-se a necessidade

de programas de computador (softwares) especfi-

cos para manipulao e reconstruo de tais tomo-

grafias. A possibilidade real de uso da computao

grfica e uso de modelos matemticos para rota-

o, translao, realizao de medidas lineares e

angulares faz com que a curva de aprendizado ad-

quira novos objetivos. A partir de agora, torna-se

mandatrio ao cirurgio-dentista o conhecimento

Fig. 21 PrOgrAMA De COMPuTADOr com mdulo de cefalometria evidenciado. Verificam-se as opes existentes de ferramentas para realizao de medidas line-ares e angulares (canto superior esquerdo), bem como diferentes parmetros de reconstruo da imagem tomogrfica (Bone preset 1, MIP, entre outros).

24


de princpios bsicos de informtica que esto as-

sociados intrinsecamente s imagens tomogrficas.

Na TC, o uso do computador passa a ser ex-

tremamente importante para todos os passos sub-

sequentes dentro da cadeia produtiva. O uso de

hardware potente e com grande poder de proces-

samento e armazenamento de informaes, aliado

visualizao em mltilplos monitores, conjugado

a softwares otimizados e/ou escritos especifica-

mente para a Ortodontia tende a otimizar os pro-

cedimentos clnicos (Figura 22 A-D programas

para Ortodontia). O conhecimento das tcnicas de

reconstruo em terceira dimenso, ferramentas

como segmentao e realizao de medidas em

estruturas craniofaciais torna o processo de diag-

nstico mais preciso, culminando com tratamentos

mais rpidos, menos traumticos e mais eficientes.

Fig. 22 A-D PrOgrAMAS PArA OrTODOnTiA que permitem a manipulao de imagens volumtricas. A - InVivoDental (Anatomage, San Jose, USA), B - Dolphin Imaging (Chatsworth, California, USA), C - Viewbox (Verso beta dHal Software, Kifissia, Grcia), D 3DMDvultus (Atlanta, Georgia, USA).

A

C

B

D


Um dos benefcios obtidos a partir das ima-

gens de TC a obteno de modelos fsicos a partir

do processo conhecido como prototipagem. Nes-

te processo, so utilizados conceitos baseados em

CAD (computer-aided design) que tornam possvel a

converso dos arquivos de tomografia computado-

rizada em modelos individualizados e com medidas

precisas (1:1). A partir dos arquivos DICOM originais,

realizada a converso destes para um formato de

arquivo conhecido com STL (stereolitography, ou

Standard Tessellation Language), e este convertido

por meio de tecnologias especficas (fundio por

deposio, sinterizao seletiva, entre outras) em

estruturas tridimensionais que podem ser utiliza-

das para planejamento pr-cirrgico, confeco de

guias, planejamento de implantes, e mais.

Vantagens da imagem por tcFc

Indo alm da obviedade da possibilidade de recons-

truo em terceira dimenso (caracterstica comum

a todas as imagens volumtricas tais como tomo-

grafia computadorizada, ressonncia magntica e

ultrassonografia), existem vantagens que indicam

fortemente a imagem por TCFC para ortodontia.

rea de interesse varivel (FoV)

Com a colimao efetiva do feixe de raios X, apenas

reas especficas do complexo maxilofacial so irra-

diadas, possibilitando desde a visualizao comple-

ta da face at a individualizao de estruturas como

maxila e mandbula.

alta qualidade de imagem

Devido s caractersticas prprias do detector plano

empregado para a aquisio da imagem, os voxels

resultantes possuem alta resoluo espacial pro-

porcionando imagens de excelente qualidade para

visualizao de estruturas anatmicas e patologias.

Entretanto, cumpre ressaltar que mesmo com a

utilizao de TCFC, imagens convencionais (peria-

picais) podem ser necessrias para complementa-

o do processo de diagnstico. Deve-se entender

tambm que no visualizado o tecido mole em

TCFC. Nos casos em que h necessidade de ava-

liao de tecido mole, obrigatoriamente deve-se

optar por mtodos resolutivos como ressonncia

magntica e tomografia computadorizada espiral

(single/multislice).

Baixa dose de radiao

Quando comparado ao exame tomogrfico espiral

(single/multislice), as imagens de TCFC possuem re-

duzida dose de radiao. O tempo necessrio para

aquisio das imagens tambm reduzido. Adicio-

nalmente, o conforto para o posicionamento do

paciente (sentado) e posicionamento dos tecidos

moles em relao ao decbito dorsal das aquisies

espirais deve ser ressaltado. necessrio enfatizar

que os requisitos estabelecidos no princpio ALARA

(As Low As Reasonably Achievable to baixo quanto

racionalmente possvel), que norteiam os princpios

de radioproteo, devem ser seguidos.

26


Visualizao

Devido ao principio de aquisio digital, a capaci-

dade de reformatao simultnea e em tempo real

proporciona ao profissional a capacidade de diag-

nstico mais efetivo e seguro. O uso de softwares

de visualizao em computadores pessoais torna

o processo de diagnstico mais preciso e acessvel,

facilitando a comunicao entre as diversas espe-

cialidades.

acesso

Embora os sistemas de TCFC ainda tenham elevado

custo de aquisio para a pessoa fsica (cirurgio-

dentista), o acesso s imagens tomogrficas est

cada dia mais amplo. Vrios centros de diagnsti-

co por imagem oferecem a prestao de servios,

inclusive com cobertura dos seguros de sade dis-

ponveis. Desta forma, esta modalidade de imagem

tende a se tornar cada dia mais presente para o or-

todontista e para o profissional da odontologia de

maneira geral.

Accorsi MAO. Comparao de grandezas cefalomtricas obtidas por meio de telerradiografias e tomo-grafias computadorizadas multislice em crnios secos humanos. Dissertao [Mestrado em Ortodon-tia]. Faculdade de Odontologia da USP, So Paulo. 2007.

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REFERNcIaS

aGRaDEcIMENtoS

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Centro Universitrio de Joo Pessoa UNIP/JP. TOMOFACE Tomografia computadorizada da Face Joo

Pessoa/PB.

02captulo

aTomografia Computadorizada de Feixe

Cnico - TCFC (do ingls Cone-beam com-

puted tomography - CBCT) a cada ano que

passa tem se tornando mais popular nos

Estados Unidos para a obteno do diagnstico e pla-

nejamento ortodnticos. Essa nova modalidade de

exame por imagem oferece um alto valor agregado

com dose de radiao relativamente baixa. Muitos es-

tudos vm sendo conduzidos para verificar a preciso

Aaron Molen Mauricio Accorsi

e a acurcia dessa nova tcnica. Essa preciso justifica

o uso da TCFC nos estudos para o posicionamento de

implantes, espessura de corticais, de palato e cefalo-

metria. At o momento, os estudos foram realizados

em medidas na ordem de alguns centmetros. No en-

tanto, importante notar que a TCFC tem limitaes

ao medir distncias menores que um milmetro, em

funo dos fatores que afetam a qualidade da ima-

gem escaneada, que sero descritos a seguir.

FatoRES INtERFERENtES Na QualIDaDE Da IMaGEM EM tcFc - aplicaes clnicas e pesquisas cientficas


Resoluo Espacial

Resoluo espacial a distncia mnima necess-

ria para se distinguir dois objetos e, muitas vezes,

confundida com a definio da imagem ou com o

tamanho do voxel. Fatores intrnsecos relacionados

com o processo de aquisio, como a mdia de den-

sidade do voxel (volume averaging1), o rudo e os ar-

tefatos impossibilitam que a resoluo seja igual ao

tamanho do voxel. Esses e outros fatores sero dis-

cutidos em detalhes mais adiante. Ballrick realizou

um estudo utilizando um tomgrafo i-CAT (Imaging

Sciences, Hatfield, EUA) regulado em 120kVp e 5mA,

para testar a resoluo espacial, o potencial do FOV2

e a combinao de tamanho de voxel, por meio de

testes realizados em um fantoma de linhas pares3. Os

resultados indicaram que um voxel de 0,2mm apre-

sentou uma mdia de resoluo espacial de 0,4mm.

Os dois tamanhos de voxel mais comumente usados

para o diagnstico ortodntico, 0,3mm e 0,4mm,

ambos com mdia de resoluo espacial de 0,7mm.

Consequentemente, em reas de osso muito fino, a

resoluo espacial de 0,7mm no adequada para a

correta visualizao do osso.

A resoluo espacial tambm frequentemente

confundida com a acurcia da medida. As medies

realizadas usando TCFC tm mostrado uma preciso

entre 0,1mm e 0,2mm. Entretanto, a preciso linear

obtida em longas distncias diferente do potencial

do exame para diferenciar entre dois objetos prxi-

mos (resoluo espacial). importante notar que

devido natureza multifatorial da resoluo espacial,

cada tomgrafo e cada exame devem ser avaliados

de forma individual. Para estudos utilizando a TCFC

cujo foco seja pequenas medies, prudente usar

uma fantoma de linhas pares (Figura 01 A,B) para de-

terminar a resoluo espacial original do tomgrafo

e verificar as configuraes usadas no estudo. Dessa

forma, tirar concluses baseadas em nmeros meno-

res que a resoluo espacial do tomgrafo , no mni-

mo, algo temeroso. Quando um estudo falha ao no

relatar a resoluo espacial e opta por simplesmente

Fig. 01 A,B eXeMPLO De FAnTOMA de linhas pares (Phantom Laboratory, Sa-lem, EUA) usadas na determinao da resoluo espacial (Imagem cedida pelo Dr. J. Martin Palomo).

1 Na tomografia computadorizada ou ressonncia mag-ntica, o efeito de expressar a densidade mdia de um voxel, como um pixel na imagem, quanto maior a es-pessura do corte, mais compensao necessria, com consequente perda da resoluo.2 FOV Field of View que, na prtica, significa a rea de interesse que selecionada pelo operador no momento da aquisio da tomografia.3 Line-pair/resolution phanton - uma espcie de "corpo de prova" utilizado para controle de qualidade e avalia-o dos aparelhos para anlise de resoluo em imagens digitais. Geralmente de acrlico e nele so embebidas/impregnadas as linhas que medem os pares de linha. o intervalo entre uma linha preta e uma branca visvel; as linhas so distantes e vo se encontrando at se tornarem indissociveis.

A B

30


relatar o tamanho do voxel, acabamos ficando sem

as informaes necessrias para interpretar correta-

mente os resultados. Deve-se ter em mente que a re-

soluo espacial determinada usando as condies

ideais presentes em um fantoma sempre superesti-

ma a resoluo espacial in vivo subsequente.

Mdia de Densidade do Voxel]

Um dos fatores que mais influenciam a resoluo

espacial in vivo a mdia de densidade do voxel,

ou mdia do volume. Frequentemente, o tamanho

do voxel maior que o objeto ou a densidade que

ele representa. Isso ocorre com mais frequncia ao

longo da margem de um objeto ou nas bordas de

duas estruturas com diferentes densidades. O voxel

s pode mostrar uma tonalidade de cinza por vez e,

em funo disso, o voxel s poder exibir uma mdia

da densidade presente. Simplificando, se um voxel

representa uma rea que corresponde a 75% de te-

cido mole hipodenso e 25% de osso cortical hiper-

denso, esse voxel parecer mais hipodenso do que

opaco. Este processo pode tornar os limites entre as

densidades mais difceis de distinguir com preciso

e resulta em menor resoluo espacial. Regies de

osso mais fino so especialmente suscetveis a se-

rem calculadas pela mdia do volume (Figura 02). A

maneira mais efetiva de se diminuir a influncia da

mdia do volume diminuindo o tamanho do voxel.

Existe, no entanto, uma desvantagem quando uti-

lizamos tamanhos menores de voxel, uma vez que

eles necessitam de maior radiao para uma exposi-

o adequada e so mais propensos a rudo.

Fig. 02 COrTe COrOnAL do seio esfenoidal. A seta vermelha indica onde a mdia do volume (volume averaging) criou a falsa aparncia de que existe uma comunicao entre o seio e a fossa craniana anterior. (Configuraes: 0,42mm de voxel, 1,26mm de espessura do corte e FOV de 12).


Rudo

Rudo o resultado no intencional de energia ou

ftons que atingem o detector e tornam a imagem

resultante enevoada. Os nveis de rudo nos tom-

grafos variam muito de acordo com os aparelhos.

Algumas mquinas so conhecidas por terem ima-

gens mais limpas ou com menos rudo, enquanto

outras apresentam imagens mais difceis de ler. As

configuraes de cada mquina, o meio ambiente

e os algoritmos de reconstruo afetam o rudo da

imagem. A radiao secundria uma das maiores

causas de rudo em um escaneamento. Comparada

TCmultislice (TC mdica tradicional), a TCFC pode

ter um nvel de disperso at 15 vezes maior. Nveis

mais baixos de disperso da TCmultislice permitem

que as imagens de algumas estruturas sejam me-

lhores em relao s da TCFC. Por exemplo, Loubele

relata que a qualidade da imagem da cortical ssea

superior na TCmultislice, comparada com a TCFC.

Na TCFC, o nvel de disperso aumenta na mesma

medida em que se aumenta a rea de interesse

(FOV). A maneira mais simples de diminuir o rudo

de disperso usar um FOV, o menor possvel, que

englobe a regio de interesse. Quanto maior o FOV,

maior a disperso e pior ser a resoluo espacial.

Por essa razo, FOVs muito extensos, como os fre-

quentemente usados em exames ortodnticos,

so contraindicados para exames que pretendem

fazer medies submilimtricas. FOVs menores

podem diminuir o rudo pela disperso, mas ao se

diminuir o tamanho do voxel, tem-se tambm um

efeito inverso. Quanto menor o tamanho do voxel,

maior sua sensibilidade aos rudos; alm disso, a

resoluo espacial ser pior do que se poderia es-

perar. Algoritmos de reconstruo tm o potencial

de diminuir o rudo em exames de voxel pequeno,

porm, ainda esto em desenvolvimento. Apesar

de um tamanho de voxel de 0,125mm estar dispo-

nvel atualmente em alguns tomgrafos, devido a

rudos e outros fatores, uma resoluo espacial de

0,125mm atualmente inalcanvel.

32


artefatos de tcnica

Existe uma srie de artefatos que podem afetar a

qualidade da imagem da TCFC. O que mais fre-

quente em Ortodontia so os artefatos metlicos.

Aquisies realizadas com a presena de brquetes

metlicos mostram a presena de raios ou estrias

em volta dos dentes (Figura 03 A,B). Esses artefa-

tos poderiam ser apenas um incmodo, exceto na

medida em que podem afetar na interpretao e

reconstruo das estruturas adjacentes. Katsumata

relata que as densidades de estruturas circundan-

tes podem afetar a densidade percebida por um

voxel adjacente. Por esse motivo, deve-se ser cau-

teloso ao fazer medies prximas a brquetes ou

outros artefatos metlicos, pois a resoluo espacial

nessa rea estar comprometida. Uma analogia

seria tentar localizar um avio voando em direo

ao sol. Quanto mais prximo o avio chega do sol,

mais difcil se torna v-lo devido ao brilho do sol. O

avio continua l, mas o sol faz com que seja difcil

distingui-lo. Outro artefato encontrado com frequ-

ncia na Ortodontia oriundo de movimento do

paciente no momento do exame. notria a maior

sensibilidade da TCFC aos movimentos do pacien-

te em relao TCmultislice. A maneira mais eficaz

de diminuir os artefatos de movimento diminuir

o tempo de exposio. Isso especialmente til em

crianas. No entanto, com menor tempo de exposi-

o, menor ser a aquisio dos dados. Isto conduz

a uma subaquisio, o que torna mais difcil a reso-

luo de detalhes finos. Isto apresenta um paradoxo

quando o objetivo do exame conseguir alta re-

soluo espacial. Expe-se o paciente a um exame

mais longo para melhorar a resoluo espacial, mas

aumenta-se o risco de artefatos de movimento; ou

compromete-se a resoluo espacial com a inten-

o de minimizar os artefatos de movimento? A

maioria das tomografias para Ortodontia tomada

usando-se um tempo de exposio curto, resultan-

do em menor radiao, menor aquisio de dados,

menores artefatos de movimento e, consequen-

temente, menor resoluo espacial. Tomografias

ortodnticas com essas caractersticas so ideais

para o planejamento do tratamento em geral, mas

so de uso menos recomendado se o objetivo for

conduzir anlises submilimetradas mais refinadas,

como a anlise da insero radicular.Fig. 03 A,B COrTeS COrOnAL e AXiAL demonstrando artefatos por metal. (Con-figuraes: 0,36mm de voxel, 0,36mm de espessura de corte e FOV de 12).

A B


Escala de cinza

Outro fator que afeta a resoluo de uma imagem

a escala de cinza usada pelo equipamento para gra-

var as vrias densidades. Inicialmente, os tomgrafos

de feixe cnico utilizavam uma escala cinza de 08-

bits, que indica a cada voxel uma variao entre 256

tons de cinza. A maioria dos tomgrafos atuais utiliza

12-bits (4096 tons de cinza), 14-bits (16.384 tons de

cinza) ou 16-bits (65.636 tons de cinza). A resoluo

espacial tem uma correlao positiva com a escala

de cinza de uma imagem. Ao avaliar estruturas pe-

quenas, deve-se usar a maior escala cinza disponvel.

Por exemplo, estudos conduzidos usando 14-bits

provero menos detalhes e menor resoluo espa-

cial que os conduzidos usando escneres de 16-bits.

Remodelao ssea

Para se efetuar medies precisas em corticais vesti-

bulares, a remoo dos brquetes e a interrupo da

movimentao ortodntica esto indicadas e seriam

importantes por motivos que vo alm de simples-

mente evitarem os artefatos de metal. Sempre que

os dentes esto sendo submetidos movimentao

ortodntica, o osso alveolar na direo da fora apli-

cada est em processo de constante remodelao.

Essa remodelao ssea devida atividade dos

osteoclastos que diminuem a densidade ssea na

regio. Esse aumento da atividade dos osteoclastos

e a reduo da densidade ssea so referidos como

fenmeno regional aceleratrio - FRA (RAP - regio-

nal acceleratory phenomenon). Essa diminuio da

densidade importante ser notada, uma vez que

a TCFC identifica a presena das estruturas por sua

densidade. Por exemplo, o osso alveolar onde est

acontecendo o FRA aparecer menos claramente e

mais hipodenso numa tomografia. Isso faz com que

osso menos ativo aparea mais destacado que o

osso adjacente que sofre FRA, o que causa a iluso

de que o limite sseo est ao longo das margens do

osso menos ativo. Este fenmeno a razo para que

as mudanas sseas alveolares somente devam ser

avaliadas depois de cessado o tratamento ortodn-

tico e a maturao ssea. O FRA demora entre 6 e 24

meses para desaparecer totalmente aps o trmino

da movimentao dentria. O tempo de espera ade-

quado aps a concluso do tratamento ortodntico

antes de obter uma tomografia final ainda no foi

determinado; mas gira em torno de um perodo m-

nimo de um ano ps-tratamento.

concluses

Todos os fatores descritos anteriormente devem

ser levados em considerao durante o design e

a interpretao de estudos realizados com TCFC.

Fantomas de linhas pares devem ser usados para se

determinar a resoluo espacial do tomgrafo para

que as concluses no sejam tomadas baseadas

em medies superiores resoluo da tomogra-

fia. Os dois tamanhos de voxel mais comuns usados

em Ortodontia, 0,3mm e 0,4mm, no apresentam

resoluo espacial suficiente para avaliar mudanas

no osso alveolar. Um tamanho de voxel menor seria

mais apropriado para esses estudos e diminuiriam a

influncia da mdia do volume. A presena de ru-

do associado a um FOV estendido, frequentemente

usado em Ortodontia, diminui a resoluo espacial

e contraindicado nos estudos de mudanas s-

34


seas alveolares. Um FOV, o menor possvel, e que

abranja a regio de interesse, deve ser usado. Alm

disso, um tamanho de voxel menor e um FOV me-

nor, associados a um tempo de exposio maior,

levam a uma maior aquisio de dados e podem

prevenir uma baixa resoluo e a subaquisio. Para

melhorar a resoluo espacial, um sensor de 16-bits

deve ser usado para melhor avaliao da escala de

cinza. No existe na literatura atual a presena de

quaisquer estudos que tenham usado todas essas

definies ideais para conseguir medies submi-

limtricas com a TCFC. Ao contrrio, padres de

aquisio tradicionais em Ortodontia em tomgra-

fos com baixa escala de cinza tm sido usados, com

inadequada resoluo espacial, para avaliar finos

detalhes. Compreender os pontos fortes e as limi-

taes da TCFC capacita o clnico e o pesquisador

para avaliar corretamente essa nova modalidade de

exames e suas aplicaes.

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REFERNcIaS

03captulo

adigitalizao dos recursos diagnsticos,

mais do que uma tendncia, tornou-se

parte do dia a dia dos profissionais da

rea da sade. Alis, pode-se afirmar que

as pessoas em geral tambm esto migrando para

era digital. Basta falar da importncia da internet nos

dias de hoje, alm da fotografia digital, TV de alta de-

finio e aparelhos de telefonia celular, entre outras

aplicaes do universo digital. Fica difcil hoje em dia

encontrar algum servio de revelao fotogrfica

convencional, uma vez que a fotografia digital domi-

nou todo o mercado, seja ele amador ou profissional.

Wilson ideyama Leandro Velasco Max Luiz de Carvalho

Para o cirurgio-dentista que est migrando

para os processos digitais de diagnstico e plane-

jamento, importante conhecer os princpios b-

sicos e aplicaes dessas novas tecnologias. Neste

captulo, sero abordados vrios protocolos desde

a captura at o processamento das imagens com

o objetivo de recriar as condies encontradas

nos pacientes e oferecer um ambiente virtual ide-

al para que os tratamentos possam ser simulados,

a fim de se obter maior e melhor previsibilidade

de resultados.

REcuRSoS tEcNolGIcoS aplIcaDoS a oDoNtoloGIa


caD/caM

CAD vem da sigla em ingls Computer-aided

Design e significa: Desenho Assistido por Com-

putador e o nome genrico de sistemas com-

putacionais (software) utilizados pela engenharia,

geologia, arquitetura, e design para facilitar o pro-

jeto e desenho tcnico. J CAM (Computer-aided

Manufacturing) significa Manufatura Assistida por

Computador e contrapondo-se ao CAD, o CAM

est no processo de produo. Qualquer processo

auxiliado por um microcontrolador ou controlador

numrico pode ser considerado um CAM.

Apesar de este conceito estar presente no mer-

cado h mais de duas dcadas e ser responsvel

pela grande otimizao do tempo, padronizao

da qualidade e reduo dos custos de produo,

sua aplicao na Odontologia tardou para se po-

pularizar e, ainda hoje, apesar de uma imensa

diversidade de aplicaes nas mais diversas espe-

cialidades odontolgicas, a tecnologia CAD/CAM

tem uma penetrao modesta no mercado, princi-

palmente pelo elevado custo de aquisio dos sis-

temas. Outro importante motivo para a demora no

desenvolvimento desta tecnologia na Odontologia

o fato de que, para se trabalhar na rea dental,

faz-se necessria a digitalizao da anatomia de

cada indivduo a ser tratado, para que sobre esses

modelos individualizados sejam realizadas as pro-

postas teraputicas. Esse processo difere da inds-

tria em que os trabalhos nascem de forma digital.

Fig. 01 rePreSenTA O FLuXO De TrABALhO de um sistema CAD/CAM na indstria.

1 Um micro-controlador (tambm denominado MCU) um computador-chip contendo um pro-cessador, memria e perifricos de entrada/sada. um microprocessador que pode ser progra-mado para funes especficas, em contraste com outros microprocessadores de propsito gerais (como os utilizados nos PCs).

38


Por exemplo, quando um engenheiro comea

a desenhar um carro, ele tem a liberdade de fazer

o desenho de cada pea de acordo com as especi-

ficaes desejadas, porm, trata-se de peas para

produo em srie, que no precisam se adaptar

ao cliente; j na Odontologia, quando se preten-

de desenhar uma estrutura metlica para prte-

se fixa, por exemplo, necessrio que se tenha

o desenho tridimensional dos preparos dentais,

para que, sobre tais preparos a estrutura possa ser

desenhada e customizada. Dessa forma, para que

o desenvolvimento tecnolgico se adequasse

Odontologia, foi necessrio adaptar s aplicaes

dentais os sistemas de digitalizao, seja ele de su-

perfcie ou volumtrico.

Fig. 02 rePreSenTA O FLuXO De TrABALhO de um sistema CAD/CAM na Odontologia.


Outro aspecto importante a ser considerado

o fato de que os profissionais ligados ao atendimen-

to odontolgico, apesar de sua grande capacitao

tcnica, tradicionalmente no esto to familiariza-

dos ao computador como um engenheiro ou um

designer grfico, por exemplo. Em funo disso, os

softwares de aplicao dental dependem de um

nvel de interao com o usurio muito alto, o que

facilita sua operao, porm, atrasa e dificulta o seu

desenvolvimento.

De uma forma esquemtica, podemos dividir

esta tecnologia em trs fases: a fase de aquisio

(input), a fase de processamento e a fase de produ-

o (output). A seguir veremos em detalhes quais as

tecnologias disponveis para cada uma destas fases.Fig. 03 SiSTeMA CArTeSiAnO.

Formato de arquivos

O primeiro conceito que deve ser entendido so

os formatos de arquivos e o entrelaamento dos

mesmos. O arquivo tridimensional digitalizado

no computador representado por pontos em

um plano cartesiano. Cada ponto contm a in-

formao das medidas em cada um dos eixos do

plano cartesiano, ou seja, uma medida no eixo X,

uma medida no eixo Y e uma medida no eixo Z.

A representao de um arquivo volumtrico de

uma mandbula, por exemplo, pode conter mais

de 35 milhes de pontos.

3

40


Devido infinidade de programas CAD para a

criao de desenhos 3D, o formato padro usado

para Odontologia o stl, uma contrao de stere-

olithography, criado pela empresa americana 3D

Systems (Rock Hill, EUA). Esse arquivo representa a

pea em 3D sem utilizar as caractersticas (features)

criadas pelos programas CAD, ou seja, o formato

stl simplifica o formato do slido, determinando

somente a sua casca. Dessa forma, no

existe uma entidade chamada furo no

desenho. O furo representado como uma

parte da casca do slido.

Fig. 04 rePreSenTAO de um molar em nuvem de pontos.

Fig. 05 rePreSenTAO de um molar em malha de tringulos.

Fig. 06 rePreSenTAO de um molar em shade.

Fig. 07 rePreSenTAO TeXTurizADA (render) de um molar.

4 5

6 7


Toda essa informao armazenada em arqui-

vos de diferentes extenses. A extenso stl corres-

ponde a um arquivo que contm as coordenadas

de pontos no espao que, interligados, formam

tringulos. Quanto menor forem estes tringulos,

melhor a resoluo do objeto, ao custo natural-

mente de um tamanho maior do arquivo tridimen-

sional, exigindo desta maneira maior tempo de

processamento. Outros formatos de arquivos tm

Fig. 08 FOTO 3D: representao em shade de uma pessoa.

Fig. 09 FOTO 3D: representao da malha triangular de uma pessoa.

Fig. 10 FOTO 3D: representao da nuvem de pontos de uma pessoa.

Fig. 11 FOTO 3D: representao texturizada (render) de uma pessoa.

sido desenvolvidos para suprir algumas necessida-

des, como o caso do formato obj ou vrml, que so

arquivos de tringulos que possuem, alm da infor-

mao normal, informaes de cores dos pontos,

gerando assim fotos 3D com textura.

8 9

1110

42


Sistemas de aquisio de Dados

Os sistemas de aquisio de dados de produtos

acabados para o meio digital so conhecidos como

reverse engineering (engenharia reversa ou enge-

nharia inversa). Esse termo define um processo que

se d ao contrrio da engenharia convencional. A

engenharia parte de um desenho representativo

do produto a ser fabricado, criam-se os procedi-

mentos de fabricao e obtm-se as peas. No caso

da engenharia reversa, tem-se o volume (anatomia

do paciente) e se quer gerar o modelo digital 3D

para um sistema de coordenadas. Os sistemas de

digitalizao podem ser divididos em dois grupos:

aquisio volumtrica e aquisio de superfcie.

aquisio Volumtrica

Na aquisio volumtrica, todo o volume de uma de-

terminada pea capturado. No caso de um modelo

de gesso, se o mesmo possuir bolhas internas, essas

bolhas tambm sero capturadas. Entre os equipa-

mentos de aquisio volumtrica, destacam-se:

tomografia computadorizada de Feixe cnico

O tomgrafo Cone-beam compacto quando com-

parado aos tomgrafos mdicos. O paciente fica em

p, sentado, ou em posio de supino dependendo

do modelo utilizado. O tomgrafo constitudo por

um tubo que emite um feixe cnico de raios X puls-

til e um sensor, que so unidos por um brao seme-

lhante ao de um aparelho panormico. Uma cadeira,

ou mesa motorizada, juntamente com sistemas de

suporte de queixo e cabea completam o aparelho,

que ligado a um computador comum, sem neces-

sidade de uma estao de trabalho especfica.

A primeira gerao de tomgrafos Cone-beam

utilizava o sistema intensificador de imagem de

8-bits. Com a evoluo dos aparelhos, o sensor flat

panel passou a ser mais utilizado pelas vantagens

que oferece, pois produz imagens livres de distor-

es e com menor rudo, no so sensveis a campos

magnticos e no precisam de calibrao frequente.

Atualmente, os sensores flat panel possuem 12, 14 e

16-bits. Quanto maior a quantidade de bits, maior a

quantidade de tons de cinza.

Fig. 12 TOMOgrAFiA COMPuTADOrizADA de Feixe Cnico.


tomografia computadorizada Helicoidal

A TC helicoidal, ou espiral, baseia-se nos mesmos

princpios da radiologia convencional, segundo os

quais tecidos com diferentes densidades absorvem

a radiao X de forma diferente. Ao serem atraves-

sados pelos raios X, tecidos mais densos (como o

fgado) ou com elementos mais pesados (como o

clcio presente nos ossos) absorvem mais radiao

do que tecidos menos densos (como o pulmo, que

est cheio de ar, por exemplo). Assim, um exame de

TC indica a quantidade de radiao absorvida por

cada parte do corpo a ser analisada (radio-densi-

dade), e traduz essas variaes em uma escala de

tons de cinza, representada pela somatria dos pi-

xels (matriz), produzindo ento uma imagem. Cada

pixel da imagem corresponde mdia da absoro

dos tecidos nessa zona, e expresso em unidades

Hounsfield (em homenagem ao engenheiro Ingls,

Godfrey Hounsfield, criador da tomografia compu-

tadoriza nos anos 60 e 70).

Fig. 13 TOMOgrAFiA COMPuTADOrizADA MuLTiSLiCe.

44


Ressonncia Nuclear Magntica

A ressonncia nuclear magntica uma tcnica

que permite determinar as propriedades de uma

substncia atravs do correlacionamento da ener-

gia absorvida contra a sua frequncia em uma fai-

xa de MegaHertz (MHz) do espectro magntico,

caracterizando-se como uma espectroscopia. Essa

tcnica utiliza as transies entre nveis de energia

rotacionais dos ncleos componentes das espcies

(tomos ou ons) contidas na amostra. Isso se d ne-

cessariamente sob a influncia de um campo mag-

ntico e sob a concomitante irradiao de ondas de

rdio na faixa das frequncias citadas acima.

Fig. 14 reSSOnnCiA nuCLeAr MAgnTiCA.


ultrassonografia

A ultrassonografia, ou ecografia, um mtodo

diagnstico que aproveita o eco produzido pelo

som para ver em tempo real as reflexes produ-

zidas pelas estruturas e rgos do organismo.

Os aparelhos de ultrassom em geral utilizam

uma frequncia variada, dependendo do tipo de

transdutor, que varia desde dois at 14 MHz, emi-

tidos atravs de uma fonte de cristal piezoeltrico

que fica em contato com a pele e recebendo os

ecos gerados, que so interpretados atravs da

computao grfica. Quanto maior a frequncia,

maior a resoluo obtida. Conforme a densidade

e a composio das estruturas, a atenuao e a

mudana de fase dos sinais emitidos variam, sen-

do possvel a traduo em uma escala de cinza,

que formar a imagem dos rgos internos. A ul-

trassonografia permite tambm, atravs do efei-

to doppler, se conhecer o sentido e a velocidade

de fluxos sanguneos. Por no utilizar radiao

ionizante, como na radiografia e na tomografia

computadorizada, um mtodo incuo, barato e

seguro para avaliao obsttrica.

Fig. 15 uLTrASSOnOgrAFiA.

46


aquisio Superficial

aquisio por contato

Os sistemas de engenharia reversa so uma evo-

luo dos sistemas de pantgrafo utilizados nos

anos 50 pela indstria automobilstica. So sistemas

simples que copiam um produto utilizando uma

probe (sonda) para realizar a varredura da pea e re-

produzir a mesma em outro material. Existem hoje

no mercado odontolgico sistemas de pantografia

para prtese, comercializados como sistema CAD/

CAM, o que conceitualmente no faz nenhum sen-

tido, porm, a confuso dos termos possibilita que

tais enganos sejam cometidos.

A primeira ramificao encontrada para os siste-

mas de digitalizao na indstria o mtodo por con-

tato, com o surgimento das mquinas de medio de

coordenadas (CMM- Coordinate Measure Machine)

na dcada de 70, com a primeira mquina contro-

lada por um computador. Esse equipamento mede

as posies geomtricas do produto quando uma

ponta de rubi toca a pea, atravs de strain gauges

(sensores de presso utilizados na engenharia para

medir as cargas exercidas sobre um objeto) que en-

viam um pulso eltrico para o computador registrar

as coordenadas dos encoders (sensor que capta movi-

Fig. 16 PAnTgrAFO.


mento circular em um eixo). O primeiro equipamento

a adaptar essa tecnologia de aquisio para o meio

odontolgico foi o sistema Procera da empresa Nobel

Biocare (Zurique, Sua). As tecnologias por contato

utilizam uma ponta calibrada chamada probe que faz

medies tocando a pea e registrando os pontos.

Esse sistema de captura de dados bastante preciso,

porm, um processo lento e, como existe o conta-

to com a pea, necessrio especial cuidado com o

posicionamento da pea para evitar que a mesma se

mova perdendo assim sua referncia. Esta tecnologia

no est indicada no caso de digitalizao de peas

preenchidas com cera ou outros materiais moles.

Os equipamentos por contato, por capturarem

uma quantidade inferior de pontos e serem operador-

dependentes, esto sendo substitudos gradativamen-

te por sistemas de aquisio automticos. (Figura 17).

aquisio sem contato

Os sistemas de aquisio sem contato, por sua vez,

podem ser subdivididos de duas formas diferentes:

mtodo de captura (ativo ou passivo) e tecnologia

de aquisio (superfcie ou volumtrica). Esses siste-

mas de aquisio sem contato tm como principal

vantagem a aquisio realizada de maneira auto-

mtica, aumentando a repetibilidade na aquisio

das coordenadas. A reconstruo dos arquivos mui-

tas vezes exige computadores potentes que tm

se tornado equipamentos cada vez mais acessveis

devido sua popularizao.

aquisio de superfcie

O sistema de aquisio de superfcie composto

por um scanner que digitaliza a superfcie de um

determinado objeto. Os scanners 3D, como fica-

ram conhecidos no Brasil, so equipamentos que

fazem a leitura dos dados da superfcie do objeto

(pode ser um modelo de estudo ou um preparo em

gesso) e so equipamentos de aquisio de super-

fcie ativa, isto , utilizam de uma fonte de luz para

realizar a digitalizao. J alguns equipamentos de

escaneamento facial utilizam uma tecnologia de

aquisio de superfcie passiva, sem nenhuma fon-

te de luz auxiliar. A indstria utiliza uma infinidade

de tecnologias para adquirir os dados de um obje-

to. A grande maioria no tem aplicao para a rea

odontolgica; as tecnologias abordadas a seguir

so aquelas utilizadas na Odontologia.

Fig. 17 SCAnner De COnTATO.

48


aquisio de superfcie ativa

Esses equipamentos podem ser comparados a

cmeras fotogrficas, visto que dependem de

um campo de viso pra criar o modelo digital. Na

maioria das vezes, um objeto digitalizado em di-

ferentes posies mantendo-se o mesmo ponto

de referncia. Nesse caso, o modelo passar por

um processamento que alinha as diferentes toma-

das, sobrepe as tomadas e, finalmente, cria uma

nuvem de pontos nica que representa a pea. A

aquisio de superfcie ativa tem duas tecnologias

que so mais utilizadas: o sistema laser e o sistema

conhecido como luz branca. Esses sistemas so ati-

vos, pois o objeto recebe a luz de uma fonte auxiliar

e no utiliza a luz do ambiente para fazer aquisio.

Fig. 18 CAMPO De ViSO.

Fig. 19 SOBrePOSiO De MALhAS 3D.

18

19


Escaneamento laser

A triangulao 3D por laser um sistema sem con-

tato ativo, que utiliza um feixe de laser para obter as

medies do objeto. Este grupo de equipamentos

de digitalizao baseado no princpio da trian-

gulao simples. Um ponto, ou faixa de

laser, projetado sobre a superfcie

do objeto e registrado por um ou

mais sensores CCD (Charge Coupled

Devices). O ngulo de raio de luz a

partir do scanner registrado interna-

mente. O comprimento entre a origem

do laser e a base fixo e conhecido a partir

de um processo de calibrao. A distncia en-

tre o objeto e o equipamento geometricamente

determinada pelo ngulo registrado e o compri-

mento da base. Este tipo de scanner alcana pon-

tos 3D com um desvio padro menor do que um

milmetro para distncias muito prximas (menores

do que dois metros). A preciso depende tanto do

comprimento da base do scanner quanto da distn-

cia do objeto. Com o comprimento da base fixo, o

desvio padro de distncia medida pode incremen-

tar proporcionalmente ao quadrado da distncia.

O sistema a laser pode ser acoplado a um sistema

manual ou automtico que informar ao software a

posio do sensor. Os scanners utilizados na Odon-

tologia so todos automticos e podem ter de trs

a cinco eixos e, quanto maior o nmero de eixos,

maior a rea de cobertura da aquisio, pois o equi-

pamento possui mais liberdade de movimento, o

que aumenta o campo de viso do mesmo.

Fig. 20 SCAnner A LASer.

50


Scanner com luz estruturada

A fotogrametria, como o prprio nome diz, uma

tcnica de medio de coordenadas 3D que usa

as fotografias como base para a metrologia (medi-

es). A fotografia descreve os princpios envolvi-

dos na fotogrametria, enquanto que a metrologia

descreve as tcnicas para produzir coordenadas tri-

dimensionais a partir de fotografias bidimensionais.

O processo fotogramtrico consiste na projeo de

vrios padres de franjas sobre a superfcie do ob-

jeto a ser digitalizado e captado por duas cmeras

posicionadas em ngulos de viso diferentes. Com

o auxlio do processamento digital de imagens e

baseado no princpio de triangulao, as coorde-

nadas 3D so computadas independentemente e

as imagens podem ser calibradas simultaneamente

durante a medio.

Fig. 21 SCAnner De Luz eSTruTurADA.


Fotografia 3D

A fotografia 3D um subtipo de scanner 3D utilizado para o es-

caneamento da face. Alm dos dados de geometria da pea,

esses equipamentos fazem o registro das cores de cada ponto,

copiando assim a textura superficial. A fotografia 3D uma ferra-

menta importante na aquisio dos dados para criao

do paciente virtual, pois obtm os dados de

textura de pele e posio espacial do

paciente, tornando a simulao de

um planejamento cirrgico mais

realista dessa maneira, como

veremos nos captulos se-

guintes. A fotografia 3D utili-

za de diferentes tecnologias,

com e sem fontes de luz au-

xiliares, realizando sempre

o escaneamento superficial

da face sem a emisso de radiao X

para a realizao da digitalizao. Exis-

tem trs tecnologias principais para

esta aplicao:

Fotometria estereoscpica passiva

Os sistemas de fotometria estereos-

cpica passiva utilizam quatro cme-

ras que registram fotos de ngulos

diferentes. As cmeras tm distncia

e ponto focal conhecido, o objeto

posicionado no ponto focal e as foto-

grafias so tiradas simultaneamente

para evitar distores na construo

do modelo que servir de base para

aplicao da textura. Os sistemas de

fotografia 3D geram uma nuvem de

pontos que representa o volume do

objeto que ser digitalizado. Determi-

nados softwares aplicam as texturas

utilizando as cores da foto.

Fig. 22 A-D FOTOMeTriA eSTereOSCPiCA PASSiVA.

52


processamento

aplicao da textura

criao de nuvem de pontos

B

C

D


Fotometria estereoscpica ativa

Na fotometria estereoscpica ativa, uma fonte de

luz branca lanada sobre o objeto, diminuindo

os problemas de iluminao encontrados na foto-

metria estereoscpica passiva, os sistemas comer-Fig. 23 FOTOMeTriA eSTereOSCPiCA ATiVA.

ciais so compostos de seis cmeras que obtm as

fotos para a construo do modelo. O processo

o mesmo do anterior.

54


Fotogrametria 3D colorida

Esse sistema de fotografia 3D, ape-

sar de utilizar o mesmo princpio de

funcionamento do scanner por luz

estruturada, possui uma cmera de

alta resoluo para gerar, alm da

digitalizao da face do paciente, a

textura que ser aplicada no proces-

samento dos arquivos. Esse equipa-

mento pode ser incrementado com

espelhos, aumentado o FOV (Field

of View) do mesmo. Essa tecnologia

pode ser adaptada de um scanner

de modelos por luz estruturada com

sistemas CAD industriais, que per-

mitem a sobreposio de textura na

malha de tringulos.

Renderizao

O processo de se obter o produto final a partir de um proces-

samento digital qualquer aplicado essencialmente em pro-

gramas de aquisio e modelagem 2D e 3D, alm de diversos

processos digitais de converso, conhecido como renderi-

zao. No contexto da modelagem 3D, pode ser entendido

como a gerao de uma imagem a partir de um modelo tri-

dimensional atravs de recursos computacionais. Diversos

programas de processamento digital de sinais utilizam este

processo para obteno do resultado final:

Modelagem bidimensional e tridimensional (3ds Max, Maya, CINEMA 4D, Blender, Adobe Photoshop, Gimp, Corel PhotoPaint, entre outros);

Processamento de udio (CUBase, Ableton Live!, Logic Pro, entre outros);

Edio de vdeo (Adobe Premiere, Vegas).

Fig. 24 FOTOgrAMeTriA 3D COLOriDA.


A renderizao tridimensional tem aplicao

na Arquitetura, indstria de vdeo games, simula-

dores, filmes, Medicina, design visual, entre diversas

outras reas. Como produto, uma grande variedade

de renderizadores integrada a pacotes de edio

e animao 3D (como os j citados), outros so apli-

caes comerciais stand-alone (independentes),

alm de projetos de cdigo aberto. Em sntese, um

renderizador um programa de computador ba-

seado em diversos aspectos relacionados, como:

Fsica, percepo visual, Matemtica e linguagem

de programao. O ato de renderizar inclui, entre

diversos aspectos, definio de cor, reflexo da luz,

transparncia, alm do tipo de textura das superf-

cies em questo. Neste processo, so gerados dados

digitais atravs do clculo da perspectiva do plano,

sombras e capacidade de reflexo da luz das super-

fcies. Grande capacidade computacional exigida

no processo de renderizao de imagens 2D e 3D,

sendo necessria uma correta especificao dos

equipamentos utilizados para um desempenho

adequado. Os programas mais atuais de aquisio

tridimensional e de edio 3D exigem equipamen-

tos de ltima gerao, tais como processadores

com mais de dois ncleos, grande quantidade de

memria RAM (4 GB) alm de placas de vdeo com

memria independente (superior a 1 GB) e compa-

tveis com as mais modernas tecnologias a fim de

garantir um desempenho satisfatrio na visualiza-

o, anlise e edio de modelos tridimensionais.

concluses

A utilizao dessas novas tecnologias oferece gran-

des vantagens para os pacientes e tambm para

os profissionais, podendo-se citar uma maior pre-

visibilidade de resultados, menor nmero de com-

plicaes e erros no tratamento, menor tempo na

execuo dos procedimentos e um resultado final

consideravelmente melhor. Existe um grande es-

pao para uma evoluo tecnolgica tanto dos

equipamentos que fazem a aquisio das ima-

gens como dos softwares que manipulam as ima-

gens. Espera-se tambm uma grande revoluo na

Odontologia, com uma mudana drstica de para-

digma na maneira com que o profissional enxerga

e trata os seus pacientes. Alm disso, as tecnologias

devero ser cada vez mais precisas e mais fceis

de utilizar, cada vez mais baratas e mais completas

(integradas), at o ponto de elas representarem de

forma extremamente acurada o que ser de fato o

ato cirrgico, ortodntico e/ou clnico.

56


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