Patienters hovedbevægelse under cefalogrameksponeringen kan medføre artefakter i cefalogrammet afhængigt af, hvilken type digitale sensorer der anvendes i cefalostaten.

OLESYA SVYSTUN, tandlæge, ph.d., Institut for Odontologi og Oral Sundhed, Health, Aarhus Universitet

Ph.d.-afhandlingen er baseret på tre undersøgelser vedrørende artefakter i 2-d-digitale CCD-sensorbaserede cefalogrammer. De tre studier havde følgende detaljerede formål: Studie I havde til formål at vurdere prævalens og sværhedsgrad af artefakter forårsaget af sammenhæftning af to billeddannende sensorer i 2-d-laterale cefalogrammer. Studie II havde til formål at vurdere tilstedeværelse og sværhedsgrad af artefakter og anatomisk distorsion i 2-d-laterale cefalogrammer optaget med to typer CCD-baserede billedsensorer, enkelt- og dobbeltsensor, og relationen mellem artefakter og hovedbevægelser. Studie III havde til formål at vurdere sella turcicas areal og lokalisationen af det cefalometriske punkt “sella” i laterale cefalogrammer optaget med to typer CCD-baserede sensorer, enkelt- og dobbeltsensor, og relationen mellem disse parametre og simuleret patienthovedbevægelse.

Cefalogrammer af 200 konsekutive ortodontiske patienter (84 mænd/116 kvinder, gennemsnitsalder 21 år), optaget med to Promax 2-d-cefalostatunits, blev inkluderet i studiet. 100 billeder var optaget i en unit med én type CCD-baseret sensor, Dimax-3 (D-3), og 100 var optaget i en anden unit med en anden type CCD-baseret sensor, Dimax-4 (D-4). Begge sensorer var dobbeltsensorer, dvs. det endelige billede sammenhæftes af billedinformationen fra to sensorer, der sidder over hinanden. Tre kalibrerede observatører vurderede billederne blindt (uden kendskab til, hvilken sensor der var brugt) med henblik på tilstedeværelsen af artefakter på grund af billedsammenhæftning. Det blev vurderet, om der sås en sammenhæftningslinje i billedet (kun akkurat synlig linje/tynd linje/ tynd linje med vertikale striber/tyk linje), og om der sås en forskydning af de anatomiske strukturer i billedet hen over sammenhæftningslinjen (ingen forskydning/< 1 mm forskydning/1-3 mm forskydning/> 3 mm forskydning). Alvorlige artefakter i et billede blev defineret som: 1) sammenhæftningslinjen var “tynd med vertikale striber eller tyk” og 2) forskydningen i de anatomiske strukturer på begge sider af linjen var ≥ 1 mm. Patienterne blev inddelt efter alder: ≤ 13, 14-20, > 20 år. Observatøroverensstemmelsen blev vurderet ved hjælp af kappa-statistik. Prævalensen af artefakter i billederne blev beregnet for begge sensortyper. En sammenhæftningslinje blev observeret i 87 % af D-3 sensorbillederne (gennemsnit mellem observatører). Forskydning af anatomiske strukturer blev set i 75,6 % af disse billeder. I billeder optaget med D-4 sensor sås der en sammenhæftningslinje i 3 % af billederne. Logistisk regressionsanalyse blev anvendt til at vurdere effekten af alder på tilstedeværelsen af alvorlige artefakter i billeder af D-3 sensortypen. Ung alder (≤ 13 år) havde en signifikant effekt på tilstedeværelsen af artefakter (OR 1,11-6,19; 95 % CI 0,56-31,26).

Et humant, tørt kranie blev monteret på en robot, der kunne simulere fem fra tidligere studier kendte patienthovedbevægelser (antero-posterior translation/løft op-ned/nik/lateral rotation/ rystelse), hver med tre længder (0,75/1.5/3 mm) og hver i to mønstre (kraniet returnerede til den oprindelige position/kraniet returnerede ikke til den oprindelige position) undtagen for rystelse. Tre cefalostater, to ProMax-2D (Planmeca Oy, Finland, dobbelt-sensor) – en af disse med Dimax-3 (D-3) dobbeltsensor og en med Dimax-4 (D-4) dobbeltsensor – og en Orthophos-SL (ORT, Dentsply-Sirona, Tyskland, enkeltsensor) blev anvendt til at optage cefalogrammer af kraniet under de prædeterminerede hovedbevægelser. Hver bevægelse blev gentaget (to optagelser af hver bevægelse), og der blev foretaget en optagelse uden bevægelse mellem hver ny bevægelse (54 optagelser med bevægelse og 28 kontroloptagelser uden bevægelse pr. unit). En observatør vurderede tilstedeværelsen af artefakter på grund af billedsammenhæftning. Det blev vurderet, om der sås en sammenhæftningslinje i billedet (kun lige synlig linje/tynd linje/tynd linje med vertikale striber/tyk linje), og om der sås en forskydning af de anatomiske strukturer i billedet hen over sammenhæftningslinjen (ingen forskydning/< 1 mm forskydning/1-3 mm forskydning/> 3 mm forskydning). Yderligere blev det vurderet, om der sås distorsion i hver billedkvadrant separat (distorsion til stede/ikke til stede). Alvorlige artefakter i et billede blev defineret som: sammenhæftningslinjen var “tynd med vertikale striber eller tyk”, og/eller forskydningen i de anatomiske strukturer på begge sider af linjen var ≥ 1 mm. Alvorlig distorsion blev defineret som distorsion registreret i begge anteriore kvadranter af kraniet. Kappa-statistik blev anvendt til at vise observatør-overensstemmelsen. Observatøroverensstemmelsen var > 0,8 (gennemsnit af alle parametre). Alvorlige artefakter i billedet blev registreret i 70,4 % og 18,5 % af billeder optaget med henholdsvis D-3 og D-4 sensor under hovedbevægelse. Alvorlig distorsion blev registreret i 64,8 % af D-3 billeder, 5,6 % af D-4 billeder og 37 % af OrthophosSL cefalostat (ORT)- billeder optaget under hovedbevægelse. Der blev ikke observeret alvorlige artefakter eller distorsion i kontrolbillederne uden bevægelse fra nogen af de tre units.

Et humant, tørt kranie blev monteret på en robot, der kunne simulere fire hovedbevægelser (antero-posterior translation/ løfte op-ned/nikke/lateral rotation), hver med tre længder (0,75/1.5/3 mm) og hver i to mønstre (kraniet returnerede til 0,5 mm fra den oprindelige position/kraniet returnerede ikke til den oprindelige position, men stoppede efter udførelse af bevægelsen). To ProMax-2d-cefalostater (Dimax-3, D-3 og Dimax-4, D-4), og en ORT blev anvendt til at optage cefa-

Fig. 1. Cefalogram (Promax 2D, Dimax-3 sensor, Planmeca Oy, Helsinki, Finland) viser en tyk sammenhæftningslinje, der forstyrrer billedets sammensætning, og som forårsager forskydning af de anatomiske strukturer.

logrammer af kraniet under de prædeterminerede hovedbevægelser. Hver bevægelse blev gentaget (to optagelser af hver bevægelse) og en optagelse uden bevægelse mellem hver ny bevægelse (48 optagelser med bevægelse og 24 kontroloptagelser uden bevægelse pr. unit). Tre observatører indtegnede manuelt (“tracing”) konturerne af sella turcica og markerede punkt ”sella” med en computermus. Tegneprogrammet kunne derefter automatisk forbinde den anteriore og den posteriore del af denne tracing, og arealet af sella turcica kunne beregnes i pixels2 ved hjælp af dedikeret software. Punkt sella (S) blev defineret ved sine x,y-koordinater i pixels, bestemt gennem den samme software. 10 % af billederne blev vurderet to gange. Forskellen mellem billeder med hovedbevægelse og kontrolbilleder (case minus kontrol) for areal og S (kaldet Diff-areal og Diff-S) blev beregnet og beskrevet med deskriptiv statistik. Inter- og intra-observatør-overensstemmelsen var moderat til god for areal og S. Diff-areal havde en spredning på -42,5 % 12,9 % (D-3), -5,3 % 9,6 % (D-4) og -25,3 % 39, 9% (ORT).

Diff-S varierede med op til 50 % (D-3), 134 % (D-4) og 103 % (ORT) af gennemsnittet for kontrolbillederne.

I Studie I var konklusionerne, at sensortype havde en betydelig effekt på tilstedeværelse og sværhedsgrad af artefakter på grund af de to sensorers billedsammenhæftning i CCD-baserede cefalogrammer. Billeder optaget med D-3 sensor udviste et substantielt højere antal artefakter og mere alvorlige artefakter end billeder optaget med D-4 sensor. Med D-3 sensor havde patienter i den yngste aldersgruppe (≤ 13 år) en signifikant højere risiko for, at billederne havde alvorlige artefakter sammenlignet med ældre patienter. I Studie II havde sensortype og hovedbevægelse (type, længde og mønster) indflydelse på tilstedeværelse og sværhedsgrad af artefakter og på billeddistorsion i CCD-baserede cefalogrammer. Artefakter på grund af billedsammenhæftning blev logisk kun observeret blandt billeder optaget med dobbeltsensor. Distorsion blev observeret på billeder fra alle sensortyper. Hovedbevægelser af stor længde, og hvor kraniet returnerede til den oprindelige position, resulterede i billeder med et højere antal og mere alvorlige artefakter. I Studie III resulterede hovedbevægelser i betydelig distorsion i laterale cefalogrammer optaget med CCD-sensorer. Distorsion af arealet af sella turcica var relateret til bevægelse i billeder optaget med D-3 og ORT sensorer, men ikke med D-4 sensor. Bevægelsestype og -mønster havde en effekt på lokalisationen af punktet ”sella” defineret ved x,y-koordinaterne i billeder optaget med D-3 og D-4 sensor. De fleste af billederne optaget med ORT sensor udviste også forskelle i x,y-koordinaterne mellem bevægelses- og kontrolbilleder, men der sås ikke en klar tendens til alvorligere distorsion for bestemte bevægelsestyper, længde eller mønster.

Ortodontister bør kende til opbygningen af en cefalostats billeddannede sensorer, således at baggrunden for artefakter observeret i cefalogrammer kan bestemmes. Man bør være opmærksom på, at patienters hovedbevægelse under eksponeringen kan medføre artefakter i cefalogrammet afhængigt af, hvilken type digitale sensorer der anvendes i cefalostaten.

Afhandlingen ”Artefacts in sensor-based cephalograms and the effect of head movement” omfatter 58 sider og er baseret på følgende tre artikler: 1. Svystun O, Schropp L, Wenzel A et al. Prevalence and severity of image-stitching artefacts in chargecoupled-device-based cephalograms of orthodontic patients. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol 2020;129:158-64. 2. Svystun O, Wenzel A, Schropp L et al. Image-stitching artefacts and distortion in CCD-based cephalograms and their association with sensor type and head movement: ex vivo study. Dentomaxillofac

Radiol 2020;49:20190315. 3. Svystun O, Schropp L, Wenzel A, Spin-Neto R. Sella turcica area and location of point sella in cephalograms acquired with simulated patient head movements. J Contemp Dent Pract 2021;22:207-14. Studie I er præsenteret ved European Congress of Dentomaxillofacial Radiology (Swtizerland, 2018), og Studie II er præsenteret ved International Congress of Dentomaxillofacial Radiology (USA, 2019). Olesya Svystun vandt 1.-prisen i “Research AwardCompetition” ved begge kongresser. Afhandling kan rekvireres ved henvendelse til forfatteren, olesyk@gmail.com.

Den afsluttende forelæsning fandt sted over Zoom den 27. august 2021 med titlen ”Artefacts in sensor-based cephalograms and the effect of head movement”. Medlemmer af bedømmelsesudvalget var lektor Michel Dalstra, Sektion for Ortodonti, Institut for Odontologi og Oral Sundhed, Aarhus Universitet, Danmark (formand). Opponenter var professor Ingrid RóżyłoKalinowska, Institut for Dentomaxillofacial Radiologi, Medical University of Lublin, Lublin, Polen, og lektor Reinier C. Hoogeveen, specialtandlæge i Ortodonti, Institut for Maxillofacial Radiologi, Academic Center for Dentistry Amsterdam (ACTA), Amsterdam, Holland. Vejledere på projektet var lektor, ph.d. Rubens SpinNeto, ph.d. (hovedvejleder), professor, dr.odont., ph.d. Ann Wenzel (medvejleder) og lektor, ph.d. Lars Schropp (medvejleder). Ph.d.-projektet var støttet af Aarhus Universitet.