INFLUÊNCIA DO USO DA FERRAMENTA DE REDUÇÃO DE
ARTEFATO NO DIAGNÓSTICO DE FRATURAS RADICULARES VERTICAIS EM EXAMES DE TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA DE FEIXE CÔNICO:
ESTUDO IN VITRO
Piracicaba 2014
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ILANA SANAMAIKA QUEIROGA BEZERRA
INFLUÊNCIA DO USO DA FERRAMENTA DE REDUÇÃO DE
ARTEFATO NO DIAGNÓSTICO DE FRATURAS RADICULARES VERTICAIS EM EXAMES DE TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA DE FEIXE CÔNICO:
ESTUDO IN VITRO
Tese apresentada à Faculdade de Odontologia de Piracicaba da Universidade Estadual de Campinas como parte dos requisitos exigidos para a obtenção do título de Doutora em Radiologia Odontológica, na Área de Radiologia Odontológica.
Orientadora: Prof.ª Dr.ª Deborah Queiroz de Freitas Coorientadora: Prof.ª Dr.ª Gláucia Maria Bovi Ambrosano
Este exemplar corresponde à versão final da tese defendida por Ilana Sanamaika Queiroga Bezerra e orientada pela Prof.ª Dr.ª Deborah Queiroz de Freitas.
_________________________________________________ Assinatura da Orientadora
Piracicaba 2014
Universidade Estadual de Campinas Faculdade de Odontologia de Piracicaba
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RESUMO
O objetivo neste trabalho foi verificar a influência da ferramenta para redução de artefato (FRA) na qualidade da imagem e no diagnóstico de FRVs, em dentes com pino metálico intracanal. A amostra foi composta por trinta dentes unirradiculares, que tiveram suas coroas removidas e seus canais instrumentados. Do total, foram induzidas fraturas completas e incompletas em vinte raízes e ao final, todas as raízes foram divididas em três grupos: controle (n=10), fratura radicular completa (n=10) e fratura radicular incompleta (n=10). Cada raiz recebeu um pino metálico intracanal e foi escaneada duas vezes no tomógrafo Picasso Trio 3D® (Vatech, Hwaseong, Coreia do Sul): uma sem e uma com o emprego da FRA. As imagens foram avaliadas objetiva e subjetivamente. A avaliação objetiva foi feita no ImageJ (NIH, Bethesda, MD, EUA), em uma região de interesse circular padronizada, na qual foram mensuradas os valores médios e a variação dos tons de cinza e a taxa contraste-ruído (TCR) nas imagens com e sema FRA. A avaliação subjetiva foi realizada de duas formas: inicialmente, cinco avaliadores (cirurgiões-dentistas, especialistas em Radiologia Odontológica) treinados analisaram as imagens no software EZ3D quanto à presença de FRV, utilizando uma escala de cinco pontos: Posteriormente, um avaliador quantificou os artefatos formados. Foram avaliados o cupping, as bandas hipodensas e as estrias hiperdensas. A imagem obtida com FRA foi comparada à sua respectiva sem FRA para atribuição de um dos três escores: (0) não houve mudança na quantidade de artefato formado; (1) houve diminuição e (2) houve aumento. As concordâncias intra e interexaminador foram avaliadas pelo teste Kappa ponderado. A comparação dos resultados do diagnóstico de FRV com o padrão-ouro foi realizada pela curva ROC (Receive Operating Characteristic). Além disso, também foram calculados os valores de sensibilidade, especificidade e acurácia. A comparação dos resultados da análise objetiva, dos valores das áreas sob a curva ROC e dos testes de diagnóstico nas aquisições com e sem a FRA foi realizada por meio do Teste t. A presença de artefatos foi avaliada por análise descritiva. Os resultados mostraram diminuição significativa dos valores médios dos tons de cinza (p=0,002) e da TCR (p=0,000) com utilização da FRA. Quanto à avaliação subjetiva, os valores das áreas sob a curva ROC, sensibilidade, especificidade e
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acurácia também foram inferiores com a utilização da FRA, sendo os dois últimos estatisticamente significativos, para os casos de fratura incompleta (p=0,028 e p=0,037, respectivamente) e fratura completa (p=0,021 e p=0,031, respectivamente). Em relação aos artefatos avaliados, de uma maneira geral houve diminuição dos mesmos nas imagens com FRA. Dessa forma, concluiu-se que a utilização da FRA causou uma diminuição nos artefatos formados, porém não houve não houve melhora na qualidade da imagem avaliada de maneira objetiva nem repercussão no diagnóstico de FRVs em raízes com pino metálico intracanal, uma vez que o mesmo foi prejudicado.
Palavras-chave: Fraturas dos dentes. Tomografia computadorizada de feixe cônico. Artefatos. Diagnóstico.
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ABSTRACT
This study aimed to verify the influence of the artifact reduction algorithm in the image quality and the diagnosis of VFR. The sample was composed of thirty single-rooted teeth, which the crown was removed and the root canal was prepared. In twenty roots, fractures were induced. The roots were divided into three groups: control (n=10), complete (n=10) and incomplete (n=10) VRF. In each root canal it was inserted a well-fitted metal post and it was scanned in the Picasso Trio 3D® CBCT device (Vatech, Hwaseong, South Korea) with and without the artifact reduction algorithm. The images were evaluated objective- and subjectively. The objective evaluation was performed in the ImageJ software (NIH, Bethesda, MD, USA), by a standard round region of interest, on which it was measured the mean value of the grey level and contrast-to-noise ratio (CNR). Five observers (oral radiologists) performed blindly the subjective evaluation in EZ3D software to diagnosis VRF, which was classified according to a 5-point scale. Posteriorly, one observer quantified the presence of the beam hardening artifacts. It was evaluated the cupping artifacts, hypodense halos and streak artifacts. The images with and without the artifact reduction algorithm was compared according three scores: no change, increase or decrease of the beam hardening artifact. The intra- and interobserver agreement were calculated by the weighted-Kappa test. The ROC (Receiver Operating Characteristic) curve was used to compare the diagnosis of VRF and the gold standard. Also, the sensitivity, specificity and accuracy were obtained. The comparison of the grey levels and the CNR were performed by the t-Test. The production of beam hardening artifacts was descriptive analyzed. The results showed a significant decrease of the grey level (p=0,002) and CNR (p=0,000) with the artifact reduction algorithm. The ROC curve values, sensitivity, specificity and accuracy were lower with the artifact reduction algorithm for the diagnosis of VRF. It was observed a statistically significant difference in the specificity and accuracy. Regarding to the quantity of the beam hardening artifacts, it was observed an overall reduction in images with the artifact reduction algorithm. In conclusion, the use of the artifact reduction algorithm produced a decrease of the beam hardening artifacts;
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however, it was observed negative influence in image quality and in the diagnosis of VRF in the presence of metal post.
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SUMÁRIO
DEDICATÓRIA... xiii
AGRADECIMENTOS... xv
INTRODUÇÃO... 1
CAPÍTULO 1: Influence of an artifact reduction tool on the diagnosis of vertical root fractures in teeth with metal posts... 7
CONCLUSÃO... 47
REFERÊNCIAS... 48
APÊNDICE... 53
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DEDICATÓRIA
Dedico àqueles que me transferem o que sabem e aprendem com o que me ensinam. E à minha família. A vocês, toda minha gratidão e meu amor.
xv
AGRADECIMENTOS
À Deus, pelas oportunidades, pela luz no meu caminho e pelos anjos que sempre coloca em minha vida.
À toda minha família que sempre esteve comigo e me apoiou incondicionalmente, em especial aos meus pais Helena e Cletis e minhas irmãzinhas, Layana e Isis. Vocês são a minha razão de seguir em frente e a minha força em todos os momentos.
Faço um agradecimento especial a minha orientadora Prof.ª Dr.ª Deborah Queiroz de Freitas. Não existem palavras para expressar minha gratidão a você nesse momento. Fomos “apresentadas” no “meio da minha caminhada” e você nunca hesitou em me ajudar. Muito obrigada pela sua dedicação, pelos ensinamentos, pela paciência e pelo apoio. Levarei sempre comigo seu exemplo.
À minha co-orientadora Prof.ª Dr.ª Gláucia Maria Bovi Ambrosano.
Ao corpo docente da Pós-Graduação em Radiologia Odontológica da Faculdade de Odontologia de Piracicaba.
À Faculdade de Odontologia de Piracicaba (FOP), na pessoa do seu diretor, Prof. Dr. Guilherme Elias Pessanha Henriques.
À Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), na pessoa do Magnífico Reitor Prof. Dr. José Tadeu Jorge.
Aos funcionários da FOP – UNICAMP, em especial a Waldeck, Fernando e Giselda, pelos ensinamentos e paciência na clínica.
Aos componentes da banca nos meus exames de qualificação e defesa de tese. À Roberta e Ana Paula, funcionárias da coordenação de pós-graduação, pelo apoio nessa fase final.
À Luciane, a melhor secretária que alguém pode ter. Obrigada por toda ajuda sempre.
Ao amigo Prof. Dr. Frederico Sampaio Neves. Sua contribuição para a concretização dessa fase da minha vida é ímpar. Você foi a pessoa certa, com a palavra certa, na hora certa. Muito obrigada!
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Às amigas Liana e Helena, pelo apoio e por me receberem com tanto carinho todas as vezes que estive em Piracicaba. Muito obrigada.
Às amigas piracicabanas que estiveram comigo desde o início: Guta, Carol, Saione e Anne. O início foi mais fácil graças a vocês.
À amiga irmã-gêmea Prof.ª Dr.ª Gabriela Cristina Santin, Obrigada por entender e me ajudar com todas as incertezas. E por torná-las mais leves e até mais engraçadas.
À Prof.ª Dr.ª Ângela Fernandes. Obrigada por acreditar em mim quando nem eu acreditei, pela sua torcida e incentivo incessantes, pela sua amizade e pelos ensinamentos. Você também é um grande exemplo pra mim.
Aos colegas de pós-graduação em Radiologia Odontológica da FOP - UNICAMP, em especial Karla Rovaris, Karla Vasconcelos e Gustavo Santaella.
Ao Programa de Pós-Graduação em Radiologia Odontológica da FOP-UNICAMP, na pessoa da sua coordenadora, Prof.ª Dr.ª Deborah Queiroz de Freitas. Obrigada pela oportunidade de construir parte da minha vida acadêmica junto a vocês.
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INTRODUÇÃO
As fraturas radiculares (FRs) são caracterizadas por ruptura do tecido dentário, com a presença de uma linha de descontinuidade que se apresentam em diferentes orientações. São classificadas em vertical, horizontal e oblíqua, dependendo da sua orientação em relação ao longo eixo do dente e sua incidência não é bem estabelecida na literatura. Estudos que avaliaram as causas de exodontias relataram que 7,7% a 32,1% foram decorrentes de FRs (Fuss et al. 1999; Majorana et al. 2002; Chen et al. 2008). Fraturas radiculares verticais (FRVs) são orientadas longitudinalmente e se estendem a partir do conduto radicular para o periodonto (Lopes e Siqueira Jr. 2011). Elas podem proporcionar uma via de abertura de bactérias da cavidade bucal para o periodonto e o conduto radicular, o que conduz à perda associada de osso (Brady et al. 2014). Como sinais clínicos, podem estar presentes a dor, uma bolsa periodontal profunda e/ou mobilidade dentária (Patel et al. 2013).
As FRVs podem ser provocadas por forças excêntricas de oclusão, traumas, restaurações sucessivas, pressão excessiva durante o tratamento endodôntico, pinos intrarradiculares mal planejados, seleção inadequada de dentes como pilar de ponte protética ou hábitos parafuncionais (Cohen et al. 2003; Melo et al. 2010; Brady et al. 2014; Bechara et al. 2013a; Bechara et al. 2013b). Essas situações são cada vez mais comuns, como resultado da permanência dos dentes na cavidade bucal por maior tempo e pela maior complexidade de procedimentos realizados (Melo et al. 2013). A detecção de uma FRV é um desafio para o cirurgião-dentista, porque os sintomas são variáveis e inespecíficos (Mora et al. 2007). O prognóstico dos dentes acometidos depende do tipo de fratura, da localização e do grau de envolvimento radicular. Frequentemente é pobre e, na maioria dos casos, a exodontia é a única opção de tratamento possível (Cohen et al. 2003; Melo et al. 2010; Bechara et al. 2013a), o que deve ser realizado precocemente para evitar tratamentos desnecessários e maiores danos aos tecidos circundantes (Patel et al. 2013; Brady et al. 2014). Dessa forma, o diagnóstico correto é essencial e falhas resultam na indicação de procedimentos impróprios e gastos desnecessários para o paciente, o que pode desgastar o
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relacionamento profissional/paciente e sujeita o cirurgião-dentista a complicações legais (Rosen et al. 2012; Patel et al. 2013).
Como os sinais e sintomas clínicos geralmente são inespecíficos, os exames por imagem são de extrema importância no diagnóstico de FRs. Radiograficamente, elas são caracterizadas por uma linha radiolúcida no local de acometimento, radiolucidez na região apical ou lateral da raiz, alargamento do espaço do ligamento periodontal e reabsorção angular da crista óssea de forma difusa ou definida, mas sem corticalização (Tamse et al. 1999). As radiografias periapicais convencionais ou digitais são o tipo de exame mais frequentemente realizado na prática odontológica (Bechara et al. 2013b; Junqueira et al. 2013). Em casos de FRVs, as imagens podem revelar diferentes aspectos, variando de aparente normalidade até a visualização de sinais descritos anteriormente. Porém, a linha de fratura pode não ser observada em radiografias se o plano da fratura não estiver paralelo ao feixe de raios X e se houver sobreposição de materiais de preenchimento. Dessa forma, a radiografia periapical tem uso limitado para a detecção de FRVs, devido à projeção da anatomia tridimensional em uma imagem bidimensional, e consequente sobreposição de estruturas anatômicas (Khedmat et al. 2012; Bechara et al. 2013b; Junqueira et al. 2013; Brady et al. 2014).
O advento da tomografia computadorizada de feixe cônico (TCFC), com a sua representação tridimensional de estruturas maxilofaciais, tem levado a grandes avanços no diagnóstico e planejamento em diversas áreas da Odontologia (Junqueira et al. 2013; Melo et al. 2013; Brady et al. 2014). Além disso, a maior facilidade de aquisição da imagem, as menores doses de radiação e o menor custo são considerados vantagens substanciais para o paciente em relação à tomografia computadorizada médica (Costa et al. 2011; Khedmat et al. 2012; Bechara et al. 2013a; Bechara et al. 2013b). Estudos recentes têm demonstrado a eficácia da TCFC no diagnóstico de fraturas radiculares em dentes com condutos radiculares sem preenchimento (Mora et al. 2007; Özer et al. 2011; Khedmat et al. 2012; Brady et al. 2014). Contudo, nos casos em que há objetos de alta densidade física e alto número atômico associados às raízes com suspeita de fraturas, tais como guta-percha, pinos metálicos, coroas protéticas e restaurações, haverá a formação de artefatos nas imagens tomográficas. Esses afetam a qualidade das imagens, dificultando de maneira substancial o
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diagnóstico de FRV (Junqueira et al. 2013; Melo et al. 2013; Neves et al. 2014). Se a causa do artefato está perto ou em associação com o dente ou área a ser avaliada, as imagens resultantes podem ter seus valores diagnósticos sensivelmente diminuídos (Melo et al. 2013).
Artefato é definido como qualquer estrutura que é vista na imagem reconstruída, mas que não está presente no objeto em estudo. Eles são causados por discrepâncias entre as reais condições físicas e a formatação matemática utilizada para fazer a reconstrução em três dimensões (Schulze et al. 2011). Dentre as causas, estão alterações no equipamento e fatores relacionados ao paciente, originando artefatos com diferentes características (forma de anel; artefatos de movimento; gerados por materiais muito densos; de ruído; de dispersão; de extinção e artefatos de efeito do feixe cônico) (Schulze et al. 2011). Entretanto, os mais discutidos são aqueles gerados por materiais muito densos, que causam o fenômeno de endurecimento do feixe (beam hardening artifact). Segundo Schulze et al. (2011), os artefatos provocados pelo endurecimento do feixe representam as fontes mais importantes dessa alteração. Eles ocorrem quando os fótons de raios X com menor quantidade de energia são absorvidos por esses materiais em detrimento de fótons de energia mais elevada, resultando na formação de bandas hipodensas (dark bands), estrias hiperdensas (white streaks) e distorção de objetos metálicos (cupping artifact) na imagem (Scarfe e Farman, 2008; Schulze et al. 2011; White e Pharoah, 2013).
Artefatos de objetos de alta densidade e alto número atômico detectados na TCFC influenciam a qualidade da imagem reduzindo o contraste, obscurecendo estruturas e prejudicando a avaliação de áreas de interesse, tornando o diagnóstico mais difícil e demorado (Bechara et al. 2012a; Bechara et al. 2013a; Bechara et al. 2013b). Além disso, ainda deve ser considerado que as faixas hipodensas imitam as linhas de fratura na reconstrução tridimensional (Costa et al. 2011; Brito Jr. et al. 2014), o que pode levar a resultados falso-positivos. Recentemente, tem sido demonstrado que a presença de material de preenchimento no conduto radicular reduz a acurácia da detecção de FR em TCFC (Costa et al. 2011; Khedmat et al. 2012; Junqueira et al. 2013; Melo et al. 2013; Long et al. 2014).
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Vários métodos para a redução dos artefatos nas imagens tomográficas são descritos na literatura (Mahnken et al. 2003; Robertson et al. 1988; Prell et al. 2009; Meinliger et al. 2011; Zhang et al. 2013). Mais recentemente, foi desenvolvida uma ferramenta para redução do artefato (FRA) por meio da aplicação de algoritmos no processo de reconstrução da imagem em alguns equipamentos de TCFC, como Picasso Master 3D® (Vatech, Hwaseong, Coreia do Sul), Picasso Trio 3D® (Vatech, Hwaseong, Coreia do Sul), Planmeca ProMax® 3D Max (Planmeca Oy, Helsinki, Finlândia), Cranex 3D® (Soredex, Helsinki, Finlândia) e Ortopantomograph® OP300 (Instrumentarium Dental, Tuusula, Finlândia). Entretanto, essa ferramenta requer um aumento do tempo de reconstrução da imagem (Scarfe e Farman, 2008).
Trabalhos que avaliam objetivamente a formação e redução do artefato têm sido conduzidos. Pauwels et al. (2013) quantificaram os artefatos obtidos em 13 equipamentos, com diferentes protocolos de exposição, com o intuito de fornecer informações para a possível implementação de ferramentas para análise dessas estruturas nos aparelhos avaliados. Ao avaliar a FRA no equipamento Picasso Master 3D®, e utilizando um phantom, Bechara et al. (2012a) e Bechara et al. (2012b) observaram que a ferramenta proporcionou imagens de melhor qualidade em virtude do aumento da taxa contraste-ruído, quando uma avaliação objetiva foi realizada. Entretanto, ao avaliar in vitro o diagnóstico de FRVs em dentes tratados endondonticamente e com condutos radiculares preenchidos, o estudo de Bechara et al. (2013a) mostrou que a utilização da FRA diminuiu a sensibilidade e especificidade no diagnóstico dessa alteração. Parsa et al. (2014) realizaram uma avaliação da média dos tons de cinza com a utilização da FRA em sítios adjacentes a implantes dentários. Ao comparar as áreas de interesse antes e depois da inserção dos implantes, os resultados mostraram aumento significativo da média dos tons de cinza, após a inserção do implante. E ao comparar as áreas com e sem a utilização da FRA após a inserção do implante, os resultados mostraram diminuição da média dos tons de cinza com a utilização da ferramenta. Em outra pesquisa avaliando a FRA no aparelho Planmeca ProMax® 3D Max, não foram observadas diferenças na detecção de defeitos vestibulares periodontais e peri-implantares simulados com ou sem a utilização da ferramenta (Kamboruglu et al. 2013).
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Assim, observa-se que os benefícios da utilização da FRA ainda não estão estabelecidos. Além disso, poucos estudos avaliando a utilização da FRA foram conduzidos até o presente momento e realizaram avaliação subjetiva ou objetiva, não tendo sido encontrado na literatura pesquisada um estudo que unisse as duas formas de avaliação.
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DECLARAÇÃO
As cópias de artigos de minha autoria, já submetidos para publicação em revistas científicas ou anais de congressos sujeitos a arbitragem, que constam da minha Tese de Doutorado, intitulada “INFLUÊNCIA DO USO DA FERRAMENTA DE REDUÇÃO DO ARTEFATO NO DIAGNÓSTICO DE FRATURAS RADICULARES VERTICAIS EM EXAMES DE TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA DE FEIXE CÔNICO: ESTUDO IN VITRO”, não infringem os dispositivos da Lei n° 9.610/98, nem o direito autoral de qualquer editora.
Campinas, 29 de Dezembro de 2014.
Ilana Sanamaika Queiroga Bezerra RG: 11707662-77 SSP-BA
Deborah Queiroz de Freitas RG: 27696335-0 SSP-SP
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CAPÍTULO 1*: Influence of an artifact reduction tool on the diagnosis of vertical root fractures in teeth with metal posts
Título resumido: Influence of an ART in root fracture diagnosis Autores: Ilana Sanamaika Queiroga Bezerra
Frederico Sampaio Neves Taruska Ventorini Vasconcelos Gláucia Maria Bovi Ambrosano Deborah Queiroz de Freitas
ABSTRACT
Objectives: To assess the influence of the artifact reduction tool (ART) available on the Picasso Trio 3D® imaging system (Vatech, Hwaseong, South Korea) on image quality (grayscale values, contrast-to-noise ratio and artifact formation) and on the diagnosis of vertical root fractures (VRFs) in teeth with intracanal metal posts.
Methods: Thirty uniradicular teeth had their crowns removed and their roots endodontically treated to receive intracanal metal posts. In 20 teeth, complete (n = 10) and incomplete (n = 10) vertical root fractures (VRFs) were created. Each tooth was scanned twice, with and without the ART activation. The mean and the variation of grayscale values, as well as the contrast-to-noise ratio (CNR), were calculated for all images. Subsequently, an evaluator compared the amount of artifact (cupping, white streaks and dark bands) in all images. Five evaluators rated for VRF presence using a 5-point scale.
Results: Mean grayscale values and CNR were significantly decreased in images acquired with the ART. Usage of the tool promoted an overall reduction of image artifacts. Regarding the diagnosis of complete and incomplete VRFs, the use of ART had an overall negative impact on specificity and accuracy.
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Conclusions: While indeed reducing artifact formation, the use of the ART does not improve and may instead have a negative impact on the diagnosis of VRFs in teeth with intracanal metal posts.
Keywords: Tooth fractures; Cone-beam computed tomography; Artifacts; Diagnosis
INTRODUCTION
In daily dental practice, root fractures are a relatively common complication that may ultimately lead to removal of the damaged tooth. Studies that investigated the reasons for tooth extraction reported that 7.7% to 32.1% of such procedures were secondary to root fractures.1-3 Vertical root fractures (VRFs), which run parallel to the long axis of the tooth, normally are caused by eccentric occlusal forces, external trauma, successive restorative dentistry, excessive pressure during endodontic treatment, poorly designed intracanal posts, inappropriate selection of teeth as abutments for prosthetic bridges or parafunctional habits.4-7 Early detection of fractured roots is vital for preventing damages to the periodontium and for a quick treatment start.5,8
Cone-beam computed tomography (CBCT) is gradually becoming the standard for diagnostic imaging in Dentistry.9 The limitations imposed by two-dimensional images in the assessment of endodontic conditions are usually overcome by the three-dimensionality of CBCT, which proved itself useful for assessing the extent of periapical lesions and its relationship with nearby anatomical structures, as well as for visualizing complex root canal anatomy and for root fracture detection.10,11
Studies have demonstrated the efficacy of CBCT in the diagnosis of root fractures in teeth without intracanal filling materials.5,12,13 If filling materials are present, the reports are inconclusive, but there seems to be some level of compromise in diagnostic accuracy.8,12,14,15 In CT imaging of cases in which high density intracanal materials such as gutta percha or metal posts are present, there will be artifact formation. Artifacts affect image quality and can increase the difficulty of root fracture diagnosis substantially.4,12,15-18
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In teeth with intracanal fillings, artifacts occur due to differences in the attenuation and absorption of X-ray beams by high density materials physics that cause the beam hardening phenomenon. The resulting image is altered by hypodense bands (dark bands), hyperdense striations (white streaks) and distortion of metal objects (cupping artifacts), which can all interfere with fracture detection and may lead to false-positive results.8,14,19,20
Recently, an artifact reduction tool (ART) that applies algorithms during image reconstruction has been introduced by some CBCT systems. However, few studies evaluated this tool and the results are inconclusive as to its influence on the quality of the image formed.21-23 When evaluated for root fracture diagnosis in teeth filled with gutta-percha, the use of an ART led to decreased diagnostic sensitivity and specificity.4 Additionally, no differences were observed in the detection of simulated periodontal and peri-implant buccal defects with or without the use of an ART.24
Thus, the benefits of using an ART are not well established and studies to date have used either subjective or objective evaluations, but not the two forms of assessment combined. In addition, studies that evaluate the usefulness of ART in the detection of root fractures in teeth with intracanal metal posts, which happen relatively often, are missing. Therefore, we set out to evaluate the influence of ART on image quality (grayscale values, contrast-to-noise ratio and artifact formation) and on the diagnosis of vertical root fractures (VRFs) in teeth with intracanal metal posts.
METHODS
The local Research Ethics Committee approved this work without restrictions (Protocol 650 253).
Sample selection and preparation
Thirty uniradicular human teeth were selected and prepared according to the methodology employed by Neves et al.15 In short, dental crowns were removed at the cementoenamel junction and root canals was prepared endodontically with the rotary
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system Mtwo NiTi® (VDW, Munich, Germany). Subsequently, preparation for metal post placement was performed with a drill (# 2, Exacto®, Angelus, Londrina, Brazil) at low speed up to by two-thirds the length of the root canal.
For fracture induction, twenty roots were randomly selected and placed in an acrylic block, which was positioned on a universal testing machine (Model 4411, Instrom®, Canton, MA, USA) and fractures were induced by applying a 500 N load at a speed of 1 mm/min. The process of fracture induction was confirmed under visual inspection and transillumination with an LED photopolymerization unit (Ultralume 5, Ultradent Products Inc., UT, USA). Ten roots were completely fractured (with fragment displacement, but without fragment separation or need for gluing), and the remaining 10 roots were incompletely fractured (without fragment displacement). The other 10 roots were not fractured and served as controls.
Image acquisition
To simulate tooth implantation, all roots were covered with a thin layer of sticky wax. For image acquisition, the roots were placed in the left and right second premolar alveoli of macerated mandibles, and customized Co-Cr metal post were placed in all roots. Mandibles were positioned at the center of a cylindrical plastic container containing water in order to simulate soft tissue coverage. Two human vertebrae (C1 and C2) were placed in the same container dorsally to the mandible to simulate in vivo X-ray beam attenuation and dispersion.15, 25
CBCT scans were performed with the Picasso Trio® imaging device (Vatech, Hwaseong, South Korea) with the following exposure protocol: 90 kVp, 5 mA, FOV 8 cm x 5 cm, 0.2 mm voxel. Two acquisitions were made for each root, one with and one without ART activation. For each scanning, two roots were placed in a single jaw (one in the left and other in the right side), allowing for 15 acquisitions with the ART on and other 15 with the ART off (Figure 1).
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Figure 1. Image acquisition of same root. A, Without ART. B, With ART.
Image assessment a) Grayscale variables
In this evaluation, the mean grayscale values, the grayscale variation and the contrast-to-noise ratio (CNR) were obtained.
Grayscale values were determined objectively with the aid of ImageJ (NIH, Bethesda, MD, USA, available at http://imagej.nih.gov/ij/) by an experienced examiner. In the axial view, a circular region of interest (ROI) was selected encompassing the central region of the tooth but not involving the surrounding tissues, thereby allowing for the verification of grayscale values for artifacts formed over the root. The ROI was set at the same size (3 mm in diameter) for all analyzes. ImageJ provided a histogram wit h standard deviation, mean grayscale values and maximum and minimum grayscale values for each given ROI (Figure 2). Measurements were performed at the apical, middle and cervical thirds of each root (Figure 3), and the average of the three measures was used as the mean grayscale value. The slice representative of the apical third corresponded to the most apical slice in which the post was seen, while the slice representative of the cervical third was the most cervical slice in which the post could be identified. The slice representing the middle third was the one in the middle of the interval formed by the other two.
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A similar evaluation was performed for the control ROI, which was set to the mid-posterior region of the volume and had the same size of the ROI over the root (Figure 2). For the control ROI, an ImageJ histogram also provided the same data mentioned above. The CNR was calculated according to the formula:
𝐶𝑁𝑅 = 𝑆𝑎 – 𝑆𝑏 𝜎𝑏
in which 𝑆𝑎 is the mean grayscale value for the ROI over the root as provided by the histogram, 𝑆𝑏 is the mean grayscale value for the control ROI and 𝜎𝑏 corresponds to the standard deviation for the control ROI.21, 22 This analysis was conducted for all images, both with and without the use of ART.
The range of grayscale variation was determined by the difference of the maximum and minimum values provided by the histogram of the ROIs from the roots.
Figure 2. Selection of the region of interest (ROI) in ImageJ to determine the mean and variation of grayscale values and the contrast-to-noise ratio. A, ImageJ screen capture showing the ROI to evaluate the area selected as control. B, ROI to evaluate the area selected as artifact. C, ImageJ histogram showing grayscale count (Count), mean (Mean), standard deviation (StdDev), Minimum (Min) and maximum (Max) values and mode (Mode) for the ROI.
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Figure 3: Areas of ROI selection in the apical, middle and cervical thirds of the root (Adapted from Melo et al. 2013).
b) Artifact formation
An examiner quantified artifact formation in images acquired with ART activated, using the same axial slices in which grayscale values were quantified. The artifacts assessed were cupping, dark bands (formed mainly in the mesial and distal regions of the root) and white streaks (formed from the post and extending throughout the image). These images were compared with those obtained without ART activation using a three-point scale, assigning (0) when there was no change, (1) when there was reduction or (2) when there was an increase in the amount of artifact formation.
c) VRF diagnosis
Five experienced radiologists were calibrated to analyze the images and rate each root for the presence of VRF using a five-point scale in which (1) meant a VRF was definitely absent, (2) meant a VRF was probably absent, (3) meant VRF presence was uncertain, (4) meant a VRF was probably present and (5) meant a VRF was definitely present. The evaluation was made using EZ3D (Vatech, Hwaseong, South Korea). Image observation was could be conducted in all planes of space; brightness, contrast and image
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size could be changed at each examiner’s discretion. After thirty days, 20% of the sample was reassessed.
Statistical analysis
Comparison of the results obtained from the subjective assessment against the gold standard was carried out by analyzing the ROC (Receiver Operating Characteristic) curve. Values for sensitivity, specificity and accuracy were also calculated. These analyzes were performed in http://www.rad.jhmi.edu/jeng/javarad/roc/JROCFITi.html. The t-test was used for comparing results from images with and wihtout ART activation regarding the grayscale variables (mean grayscale values, grayscale variation and contrast-to-noise ratio), the areas under the ROC curve and the diagnostic tests (sensitivity, specificity and accuracy). Intra- and inter-examiner agreement was assessed by weighted kappa and interpreted based on Landis and Koch.26 Analyses were performed with SAS System Release 9.2 - TS Level 2M0 (SAS Institute Inc., Cary, NC, 2008), with a significance level of 5%. Artifact formation was evaluated by descriptive statistics.
RESULTS
Grayscale variables
Table 1 shows the values obtained for grayscale variables in the objective assessment. There was a significant reduction in the mean grayscale values when ART was used (p = 0.002). CNR also varied significantly (p = 0.000), showing higher values when ART was not used. Grayscale variation did not reach a statistically significant difference.
15
Table 1. Mean (±SD) of the variables analyzed in the objective assessment
W/ART Wo/ART p*
Mean grayscale values 173.46 (11.35) 182.70 (14.58) 0.002
CNR 37.92 (6.53) 42.58 (6.50) 0.000
Grayscale variation 226.43 (31.64) 221.37 (22.02) 0.309
W/ART: with artifact reduction tool; Wo/ART: without artifact reduction tool; CNR: contrast-to-noise ratio
*
According to t-test.
Artifact formation
Assessment of artifact formation is shown in Table 2. There was an overall reduction in artifact formation in images in which ART was activated when compared with images without ART, especially for cupping and dark bands.
Table 2. Assessment of artifact formation in images acquired with ART comparing with those obtained without ART (%)
White streaks Dark bands Cupping
Unaltered 36.66 10 10
Reduction 46.67 70 80
Increase 16.67 20 10
TOTAL 100 100 100
16
VRF diagnosis
Table 3 shows the values for areas under the ROC curve (Az) and for the diagnostic tests with and without ART in roots with incomplete and complete VRFs. In general, values were lower with ART. Specificity and accuracy were significantly lower with the use of ART. This pattern was repeated in teeth with complete and incomplete VRFs.
Table 3. Mean values (±SD) for the area under the ROC curve (Az) and for the diagnostic tests (sensitivity, specificity and accuracy) with (W/ART) and without (Wo/ART) the artifact reduction tool (ART) considering incomplete and complete vertical root fractures (VRF)
Az Sensitivity Specificity Accuracy
Incomplete VRF W/ART 0.470 (0,15) 0.383 (0,19) 0.433 (0,10) 0.408 (0,12) Wo/ART 0.514 (0,06) 0.450 (0,12) 0.583 (0,19) 0.516 (0,08) p 0.332 0.637 0.028* 0.037* Complete VRF W/ART 0.496 (0,12) 0.483 (0,22) 0.433 (0,10) 0.458 (0,11) Wo/ART 0.542 (0,06) 0.483 (0,11) 0.583 (0,19) 0.533 (0,06) p 0.344 0.511 0.021* 0.031*
*Significant difference according to t-test.
Intra and inter-examiner agreement
Table 4 shows data regarding intra and inter-examiner agreement intervals with and without ART activation, which ranged from slight to fair.
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W/ART: with artifact reduction tool; Wo/ART: without artifact reduction tool
DISCUSSION
High-density root-filling materials can create artifacts in tomographic images and have been shown to increase the difficulty of root fracture diagnosis.13,17,18 The influence of ART has been studied; nevertheless, our literature review showed that only one study evaluated its influence on the diagnosis of root fractures.4 That work, however, employed root canals filled with gutta-percha, a material known to produce fewer artifacts.27 Given the paucity of research regarding the issue, we pursued the task of scrutinizing an ART offered by a commercially available CBCT system (Picasso Trio 3D®, Vatech, Hwaseong, South Korea) concerning its ability to ease VRF diagnosis in teeth with intracanal metal posts. In order to do that, we combined objective (image quality) and subjective (artifact formation and VRF diagnosis) assessments and were, to our knowledge, the first group to do so in this particular topic.
Objective assessments of images obtained with ART activated have been performed already.21,22 By analyzing mean grayscale values in a similar CBCT equipment, both with and without the use of an ART, Bechara et al.22 showed that this value was significantly lower with the use of such tool, corroborating the results of our study. On the other hand, Bechara et al.21 observed a significant increase in mean grayscale values using the ART in the presence of metal, while values were reduced in the absence of metal. One must bear in mind, however, that both reports used phantoms and assessed different areas, while our study simulated a clinical condition. Physiological bone structures can cause significant Table 4. Intra and inter-examiner agreement intervals
Intra-examiner agreement Inter-examiner agreement
W/ART 0 – 0.4 0.05 – 0.36
18
radiation scattering, which cannot be assessed in studies using homogenous phantoms.23 Parsa et al.23 also calculated mean grayscale values to assess ART use in sites adjacent to dental implants. By comparing the areas of interest before and after implant insertion, they reported a significant increase in mean grayscale values after surgery and, when comparing the images obtained with and without the use of the ART, found out that there was no change in grayscale values with the tool activated. Thus, it seems that the influence of the tool may vary depending on the particularities of a given study: if a phantom is used, if a clinical condition is simulated, which artifact-inducing material is used, and if specific materials are employed.
Assessments on artifact formation could explain the higher mean grayscale values found in images obtained without ART activation, which means that images so obtained are perceived as brighter on ImageJ. We postulate that this was due to the increased cupping in images without ART activation, which may constitute a significant hyperdense portion of the ROI.
Increases in contrast-to-noise ratio (CNR) seems to improve image quality.21,28 However, the results of this study showed a decrease of this ratio when ART was used, while Bechara’s group21,22
has reported that the CNR is increased with ART use. Again one must consider that these studies were conducted in phantoms and, despite satisfactory standardization, evaluate variables that may not be present in clinical situations.
Difficulties in the diagnosis of root fractures in roots filled with high-density materials due to artifact formation is one well established problem in the literature.7,8,12, 14,15,17,18
The ART has emerged as an alternative to control artifact formation and thus increase diagnostic certainty. We could not confirm this hypothesis, however, as some have already reported.4,24 When assessing two different imaging systems with ART (Picasso Master 3D®, Vatech, Hwaseong, South Korea and Planmeca ProMax 3D Max, Planmeca Oy, Helsinki, Finland) regarding root fracture diagnosis in teeth filled with gutta percha, Bechara et al.4 reported overall inferior results with the use of the tool. By using an ART in an attempt to improve the detection of peri-implant and periodontal defects, Kamburoglu et al.24 were also unable to deliver promising conclusions.
19
One can perceive how more challenging it is to evaluate images tainted with artifacts caused by metal in comparison to those caused by gutta-percha by comparing the values found in this study and in the work mentioned above, since our numbers were lower regardless of ART use.4 That group judged that the images they obtained were suitable for root fracture diagnosis given that values for the areas under the ROC curves (Az) were greater than 0.5. This idea does not find support in our results since our Az values were slightly higher than 0.5 without ART and lower with ART, which may be explained by the higher amount of artifacts formed in the presence of metal posts. Neves et al.,15 while evaluating the diagnosis of incomplete root fractures in the presence of different intracanal filling materials, reached Az values lower than 0.5 when metallic filling was used independently of the several protocols used in that study.
Several methods have been devised in order to control artifact formation in tomographic images: increasing kVp, for example, seems to enhance image quality.21,29 Bechara et al.16 observed that doubling up the number of base images during acquisition promoted a significant decrease in the number of false-positive diagnosis of root fractures, thereby being an option to reduce artifacts caused by high-density objects. On the other hand, Neves et al.15 also increased the number of base images for diagnosing root fractures in canals bearing metal posts, but observed no improvement and concluded that such an approach does not help with root fracture diagnosis. One must bear in mind that doubling up base images or increasing kVp also increases the radiation dose that patient receive.30 Thus, cases must be evaluated carefully and individually so that acquisition parameters are chosen to provide cost-effectiveness and avoid radiation overdosing.
Fracture width must be taken into account at the time of diagnosis since complete fractures are more easily identified in CBCT scans than incomplete ones, a finding ratified by the present and other studies.5,8,15 It is therefore paramount to be judicious when inducing root fractures for experimental purposes. Some studies have induced root fractures induced by hammering, with a screwdriver or a screw, and then repositioned and glued the fragments.7,13,14,17,19 According to Patel et al.8, it is not possible to create an incomplete fracture (<150μm) with such techniques; the resulting fractures would be much larger (>200μm) and more easily detectable. We chose to use a universal testing machine so that
20
the force applied to the roots was precisely controlled and incomplete fracture creation could be reproducible, as some did before us.5,8,15
Artifacts are caused by discrepancies between the physical object or body being scanned and the mathematical calculations used to create 3D reconstructions of that object or body, and can lead to diagnostic errors.20 According to Patel et al.,8 tomographic images with artifacts may produce low values regarding intra- and inter-examiner diagnostic agreement. We did find low values for inter- and intra-examiner agreement in the present study, as did Patel et al.,8 Bechara et al.4 and Neves et al.,15 who obtained agreement levels ranging from poor to moderate. We agree with the suppositions proposed by these authors that these results are related to excessive artifact formation, which makes interpretation of the areas of interest much more difficult.
It is important to take note that this was, to our knowledge, the first study evaluating the ART application as a possible aid to the diagnosis of root fractures in root canals bearing metal posts, but these results are related to that diagnostic task and the ART of Picasso Trio scanner. More studies should be conducted in order to obtain evidence regarding other clinical situations that may or may not support the regular use of this tool, since ART use increases reconstruction time.
CONCLUSION
While the artifact reduction tool (ART) analyzed in this study did reduce artifact formation, it did not improve and instead had a negative impact diagnosis of complete or incomplete vertical root fractures in root canals bearing intracanal metal posts. Based on our results and considering that ART use increases image reconstruction time, we do not recommend regular ART application in that specific clinical condition.
21
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26
CAPÍTULO 1†: Influência da ferramenta para redução de artefato no diagnóstico de fraturas radiculares verticais em raízes com pino metálico
Título resumido: Influência da FRA na detecção de fratura radicular Autores: Ilana Sanamaika Queiroga Bezerra
Frederico Sampaio Neves Taruska Ventorini Vasconcelos Gláucia Maria Bovi Ambrosano Deborah Queiroz de Freitas
RESUMO
Objetivos: Verificar a influência da ferramenta para redução de artefato (FRA) disponível no aparelho Picasso Trio 3D® (Vatech, Hwaseong, Coréia do Sul) 1- na qualidade de imagem (tons de cinza, relação contraste-ruído e presença de artefatos) e 2- no diagnóstico de FRVs, na presença de pino metálico intracanal.
Metodologia: 30 dentes unirradiculares tiveram suas coroas removidas e suas raízes tratadas endondonticamente para receber um pino metálico intracanal. Em 20 dentes, foram induzidas fraturas radiculares completas (n=10) e incompletas (n=10). Cada dente foi escaneado duas vezes, a primeira vez com a utilização da FRA e outra sem. Foram mensurados a média e a variação dos tons de cinza e a taxa contraste-ruído (TCR) com e sem a FRA. Posteriormente, um avaliador comparou a quantidade de artefatos (cupping, bandas escuras e estrias claras) nas imagens obtidas com o emprego da FRA em relação àquelas sem. Ainda, cinco avaliadores classificaram cada raiz quanto à presença ou ausência de FRV em uma escala de 5 pontos.
Resultados: Houve diminuição significativa da média dos tons de cinza e da TCR com a utilização da FRA. Em relação à presença de artefatos, de uma maneira geral houve diminuição com o uso da FRA. Quanto à avaliação subjetiva, os valores das áreas sob a
†
27
curva ROC, sensibilidade, especificidade e acurácia foram inferiores com a utilização da FRA, sendo os dois últimos estatisticamente significativos para os casos de fratura completa e incompleta.
Conclusão: A FRA proporcionou uma diminuição nos artefatos formados; porém não melhorou o diagnóstico de FRVs em dentes com pino metálico intracanal, que, pelo contrário, foi prejudicado.
Palavras-chave: Fraturas dos dentes. Tomografia computadorizada de feixe cônico. Artefatos. Diagnóstico.
INTRODUÇÃO
Fraturas radiculares (FRs) são uma complicação que comumente resultam na exodontia do dente envolvido. Estudos que avaliaram as causas desse tipo de procedimento relataram que 7,7% a 32,1% foram decorrentes de FRs.1-3 As fraturas radiculares verticais (FRVs), paralelas em relação ao longo eixo do dente, geralmente são provocadas por forças excêntricas de oclusão, traumas, restaurações sucessivas, por pressão excessiva durante o tratamento endodôntico, pinos intracanais mal planejados, seleção inadequada de dentes como pilar de ponte protética ou hábitos parafuncionais.4-7 Um diagnóstico adequado é essencial para prevenir danos desnecessários ao periodonto e permitir que o tratamento correto seja instituído de forma breve.6,8
Atualmente, a tomografia computadorizada de feixe cônico (TCFC) constitui uma modalidade de imagem importante para o diagnóstico em diversas áreas da Odontologia.9 Na avaliação de condições endodônticas, as limitações das imagens bidimensionais geralmente são superadas com a tridimensionalidade da TCFC. Esse tipo de exame se mostra útil na avaliação da extensão de lesões periapicais e sua relação com estruturas anatômicas próximas, visualização da anatomia do canal radicular, quando essa se apresenta complexa, e detecção de FRs.10,11
28
Estudos recentes têm demonstrado a eficácia da TCFC no diagnóstico de FRs em dentes sem preenchimento no interior dos condutos radiculares.6,12,13 Quando se trata de raízes com preenchimento, os estudos não são conclusivos, mas de uma maneira geral o diagnóstico é prejudicado.8,13,8,14,15 Nesses casos em que há objetos de alta densidade associados às raízes com suspeita de fraturas, tais como guta-percha ou pinos metálicos, haverá a formação de artefatos nas imagens tomográficas. Esses afetam a qualidade das imagens, dificultando de maneira substancial o diagnóstico de FRs.7,13,15-18 Em dentes com canais radiculares preenchidos, os artefatos ocorrem devido a diferenças na atenuação e absorção do feixe de raios X por materiais de alta densidade física, que causam o fenômeno de endurecimento do feixe (beam hardening artifact). Como resultado, são vistas na imagem bandas hipodensas (dark bands), estrias hiperdensas (white streaks) e distorção de objetos metálicos (cupping artifact),19 que podem interferir da visualização das fraturas e levar a resultados falsos-positivos.8,14,20
Recentemente, foi desenvolvida uma ferramenta para redução do artefato (FRA) por meio da aplicação de algoritmos no processo de reconstrução da imagem em alguns equipamentos de TCFC. Entretanto, poucos estudos realizaram uma avaliação com essa ferramenta e os resultados são inconclusivos quanto à sua influência na qualidade da imagem formada.21,22,23 Ao ser avaliada para o diagnóstico de FRs em dentes preenchidos com guta-percha, houve diminuição da sensibilidade e especificidade no diagnóstico.7 Adicionalmente, não foram observadas diferenças na detecção de defeitos vestibulares periodontais e peri-implantares simulados com ou sem a utilização da ferramenta.24
Assim, observa-se que os benefícios da utilização da FRA ainda não estão estabelecidos. Além disso, os estudos realizados até o momento utilizaram avaliação subjetiva ou objetiva, não tendo sido encontrado na literatura pesquisada um estudo que unisse as duas formas de avaliação. Também deve ser destacado que não há estudos que avaliem a eficácia da FRA na detecção de FRs em dentes preenchidos com pino metálico, que é o material responsável pela maior formação de artefatos nas imagens de TCFC. Diante disso, o objetivo nesse trabalho foi avaliar influência da FRA na qualidade das imagens (tons de cinza, relação contraste-ruído e presença de artefatos) e no diagnóstico de FRVs em dentes com pino metálico intracanal.
29
METODOLOGIA
O presente estudo foi realizado após a aprovação do Comitê de Ética em Pesquisa local (protocolo nº 650.253).
Seleção e preparo da amostra
Trinta dentes humanos unirradiculares foram selecionados para este estudo e preparados de acordo com a metodologia empregada por Neves et al.,15 como descrito a seguir. As coroas dentárias foram removidas na junção cemento-esmalte e o conduto radicular foi preparado endodonticamente com o sistema rotatório Mtwo NiTi® (VDW, Munique, Alemanha). Posteriormente, foi realizado o preparo para o pino intracanal em dois terços do comprimento do canal radicular, com uma broca em baixa rotação (nº 2, Exacto®, Angelus, Londrina, Brasil).
Em seguida, procedeu-se a indução das fraturas. Vinte raízes foram selecionadas aleatoriamente e posicionadas em um bloco de acrílico com uma abertura central de 10 mm de diâmetro. O bloco foi posicionado em uma máquina de ensaios mecânicos universal (modelo 4411, Instrom®, Canton, MA, EUA) e a fratura foi induzida aplicando-se uma carga de 500 newtons a velocidade de 1 mm/min. A verificação foi feita através da inspeção visual e por transiluminação com um aparelho de fotopolimerização LED (UltraLume 5; Ultradent Products Inc., UT, EUA). Ao final, dez raízes apresentaram fratura completa (com deslocamento de fragmento, porém sem separação dos fragmentos e necessidade de colagem) e outras dez, fratura incompleta (sem deslocamento de fragmento).
Aquisição das imagens
Para manter uma condição similar à do dente implantado no alvéolo, todas as raízes foram cobertas com uma fina camada de cera utilidade.
Para aquisição das imagens, as raízes foram posicionadas nos alvéolos da região de segundo pré-molares direito e esquerdo de uma mandíbula macerada e um pino metálico composto por uma liga de cobalto-cromo confeccionado com as dimensões do canal
30
preparado foi posicionado no conduto radicular de todas as raízes. A mandíbula foi posicionada no centro de um recipiente plástico cilíndrico contendo água para simulação de tecidos moles. Também foram posicionadas duas vértebras humanas (C1 e C2) em uma posição posterior à mandíbula para simular a condição clínica de atenuação e dispersão do feixe de raios X.15,25
As tomografias foram realizadas no aparelho Picasso Trio® (Vatech, Hwaseong, Coreia do Sul), com o seguinte protocolo de exposição: 90 kVp, 5 mA, FOV 8 cm x 5 cm, voxel de 0,2 mm. Foram feitas duas aquisições para cada raiz: uma com e outra sem a FRA, mas ambas com o mesmo protocolo de exposição. Para o escaneamento, duas raízes foram posicionadas na mandíbula a cada exposição (lados direito e esquerdo). Dessa forma, foram feitas 15 aquisições com e 15 aquisições sem a FRA (Figura 1).
Figura 1: Aquisições das imagens da mesma raiz. A: Sem a utilização da FRA. B: Com a utilização da FRA.
Avaliação das imagens a) Análise dos tons de cinza
Nesta fase, foram avaliados os valores médios e a variação dos tons de cinza e a taxa contraste-ruído com e sem a utilização da FRA.
Os valores médios de cinza foram mensurados objetivamente no programa ImageJ (NIH, Bethesda, MD, USA, disponível em http://imagej.nih.gov/ij/) por um avaliador com
31
experiência no uso do programa. No plano axial, uma região de interesse (ROI) circular foi selecionada de tal forma que englobasse a região central da estrutura dentária, sem envolver tecidos circunvizinhos ao dente, permitindo, dessa forma, a verificação dos tons de cinza dos artefatos formados sobre a raiz que pudessem prejudicar a identificação de FRVs. A ROI foi selecionada manualmente e o mesmo tamanho foi utilizado em todas as análises (3 mmde diâmetro). Dentro da ROI selecionada, o programa fornecia um histograma com o desvio-padrão, os valores médios e valores máximo e mínimo dos tons de cinza da região, que foram registrados (Figura 2). Essas medidas foram realizadas em 3 regiões da raiz: terço apical, terço médio e terço cervical (Figura 3) e a média dos valores médios de cinza foi utilizada. O corte da região apical correspondia ao último em que o pino era visualizado no interior do canal, enquanto o da região cervical foi estabelecido como o primeiro em que o pino era visualizado no interior do conduto; já o do terço médio era obtido no centro do intervalo formado pelos cortes anteriores.
De forma semelhante, foi feita a avaliação de uma área controle. Uma ROI de mesmo tamanho daquela utilizada na região das raízes posicionada na região posterior e central no volume foi utilizada (Figura 2). Um histograma fornecendo desvio-padrão, a média, valores mínimo e máximo dos tons de cinza da região também foi registrado. A taxa contraste-ruído (TCR) foi calculada segundo a fórmula:
𝑇𝐶𝑅 =𝑆𝑎 – 𝑆𝑏 𝜎𝑏
em que 𝑆𝑎 corresponde à média dos tons de cinza da área com artefato (fornecido pelo histograma), 𝑆𝑏 corresponde à média dos tons de cinza da área controle e 𝜎𝑏 corresponde ao desvio-padrão da área controle.21,22 Essa análise foi feita com o uso e não uso da FRA.
Também foi obtida a variação dos tons de cinza pela diferença entre os valores máximo e mínimo do histograma da região das raízes.
32
Figura 2. Seleção da região de interesse (ROI) no ImageJ para determinar a média e a variação dos tons de cinza e a taxa contraste-ruído. A, Interface do ImageJ com a delimitação do ROI para avaliar a área controle. B, ROI para avaliar a área com artefato. C,Histograma forneceido pelo ImageJ mostrando a quantidade de tons de cinza avaliados (Count), média (Mean), desvio padrão (StdDev), valor mínimo (Min); valor máximo (Max) e moda (Mode) da ROI.
Figura 3: Áreas de seleção da ROI nos terços apical, médio e cervical da raiz (Adaptado de Melo, 2013).
b) Análise dos artefatos formados
Posteriormente, um avaliador quantificou os artefatos formados nas imagens com FRA. Para isso, foram utilizados os mesmos cortes axiais da avaliação dos tons de cinza. Os artefatos avaliados foram o cupping, as bandas escuras (formadas principalmente nas regiões mesial e distal da raiz) e as estrias claras (formadas a partir do pino que se estendem pela imagem). As imagens com a FRA foram comparadas às correspondentes obtidas sem a FRA, utilizando uma escala de três pontos, em que foi atribuído (0) quando não houve
33
mudança na quantidade de artefato formado; (1) quando houve diminuição ou (2) quando houve aumento.
c) Diagnóstico das FRVs
Cinco radiologistas com experiência, previamente treinados, analisaram as imagens e classificaram cada raiz quanto à presença de FRV utilizando uma escala de cinco pontos: (1) definitivamente ausente, (2) provavelmente ausente, (3) incerto, (4) provavelmente presente e (5) definitivamente presente. A avaliação foi feita no software EZ3D (Vatech, Hwaseong, South Korea). Foi permitida a observação das imagens em todos os planos, podendo ser alterados o brilho, contraste e tamanho da imagem. Após trinta dias, 20% da amostra foram reavaliadas.
Análise estatística
As concordâncias intra e interexaminador foram avaliadas pelo teste Kappa ponderado. A comparação dos resultados das avaliações subjetivas com o padrão-ouro foi realizada pela curva ROC (Receive Operating Characteristic). Além disso, também foram calculados os valores de sensibilidade, especificidade e acurácia. A comparação entre os valores das médias e a variação dos tons de cinza e a taxa contraste-ruído obtidas nas análises objetivas, entre as áreas sob a curva ROC (Az) e os testes de diagnósticos nas aquisições com e sem a FRA foi realizada por meio do Teste t. As análises foram realizadas no sistema SAS (SAS Institute Inc. The SAS System release 9.2 – TS Level 2M0, SAS Institute Inc., Cary: NC, 2008), com nível de significância de 5%. A presença de artefatos foi avaliada por análise descritiva.
34
RESULTADOS
Avaliação dos tons de cinza
A tabela 1 mostra os valores das variáveis analisadas na avaliação objetiva dos tons de cinza. Houve uma diminuição significativa dos valores médios dos tons de cinza quando a ferramenta de redução de artefato (FRA) foi utilizada (p=0,002). A TCR também variou significativamente (p=0,000), apresentando maior valor quando a FRA não foi utilizada. Já a variação dos tons de cinza não apresentou diferenças significativas com a utilização ou não da FRA.
Tabela 1: Média (desvio-padrão) das variáveis analisadas na avaliação objetiva
Com FRA Sem FRA p*
Valores médios dos tons de cinza 173.46 (11.35) 182.70 (14.58) 0.002
TCR 37.92 (6.53) 42.58 (6.50) 0.000
Variação dos tons de cinza 226.43 (31.64) 221.37 (22.02) 0.309
FRA: Ferramenta para redução do artefato. TCR: Taxa contraste-ruído
*
Diferença, segundo o teste t.
Avaliação dos artefatos formados
A avaliação da formação dos artefatos está descrita na tabela 2. Foi possível observar que, na maioria dos casos, houve uma diminuição na quantidade de artefatos nas imagens com FRA quando comparadas àquelas sem FRA, especialmente para os casos de bandas escuras e cupping.
