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Ergebnisse

Diese Arbeit beschreibt die Darstellung von in der Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie gebräuchlichen extraoralen kraniofazialen Implantaten durch den Tomoscan M von Philips. Vor der Erhebung von Objektabmessungen wird das CT als Messwerkzeug überprüft.

Die Ergebnisse gliedern sich deshalb thematisch in zwei Teile. Im ersten Teil wird gezeigt, dass das CT Positionen von Objekten auch im Rahmen von variierten Aufnahmeparametern genau wiedergibt. Im zweiten Teil werden Darstellungen kraniofazialer Implantate vermessen und auf verwertbare Aussagen hin untersucht.

Da das Messwerkzeug des Scanners in 0,1mm- Schritten skaliert ist, werden Mittelwertberechnungen auf eine Stelle hinter dem Komma gerundet. Gewebegrenzen innerhalb eines Voxels können nicht differenziert werden. ±1 Voxel wird dadurch zum Toleranzintervall innerhalb der Darstellung des Schnittbildes.

4.1 Übersicht über Lochabstände

Am Lochabstand 10mm wird an 2434 auswertbaren Messungen mit allen Implantaten, allen Scannereinstellungen und in Längs- und Querschnitten der Abstand 10,2mm in 16 Fällen, 10,3mm in 2 Fällen überschritten, wie die Tabelle 11 zeigt. Der Wert 9,9mm wird nicht unterschritten. Bei einem Lochabstand von 10mm liegen die im CT- Scan mit der beschriebenen Methode ermittelten Lochabstände in 99,3% zwischen 9,9mm und 10,2mm.

Tabelle 11: Häufigkeitsverteilung aller Lochabstände mit Nominalabstand 10mm.

Lochabstand an 10mm

Häufigkeit

%

Kumulierte Prozente

9,9mm

25

1,0

1,0

10,0mm

577

23,7

24,7

10,1mm

1369

56,2

81,0

10,2mm

447

18,4

99,3

10,3mm

14

0,6

99,9

10,5mm

1

0,0

100,0

10,6mm

1

0,0

100,0

Gesamt

2434

100,0

 

Es zeigt sich eine deutliche Häufung der Werte um 10,1mm. Der nominale Wert von 10,0mm wird nur in ≈24% der Fälle gemessen. Werte unter 10,0mm kommen nur in 1% der Fälle vor.


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Am Lochabstand 100mm liegen von 626 ausgewerteten Fällen 4 Fälle unter 99,9mm und 2 Fälle über 100,2mm, wie Tabelle 12 zusammenfasst. 87% der Fälle gruppieren sich um 100,0 und 100,1mm. Ein Ausreißer mit 99,1mm findet sich in der Standardmessung mit der Knochenschraube.

Bei einem Lochabstand von 100mm zeigt der CT- Scan in 99,1% der Fälle Distanzen zwischen 99,9mm und 100,2mm an. Wieder tritt eine leichte Verzerrung der Werte von 0,1mm über dem Nominalwert auf.

Tabelle 12: Häufigkeitsverteilung aller Lochabstände mit Nominalabstand 100mm.

Lochabstand an 100mm

Häufigkeit

%

Kumulierte Prozente

99,1mm

1

0,2

0,2

99,8mm

3

0,5

0,6

99,9mm

28

4,5

5,1

100,0mm

305

48,7

53,8

100,1mm

244

39,0

92,8

100,2mm

43

6,9

99,7

100,3mm

1

0,2

99,8

100,5mm

1

0,2

100,0

Gesamt

626

100,0

 

4.2  Messgenauigkeit des Tomoscan M bei Distanzen am Knochen

In diesem Abschnitt wird dargestellt, wie genau Standardmessungen an Lochflanken in CT- Bildern Lochabstände von 10mm und 100mm darstellen. Nach der Ermittlung von Lochabständen im CT werden diese mit den reellen Lochabständen am Knochen als Goldstandard verglichen. Der Rahmen, in dem sich Lochabstände in Standardmessungen ohne Implantat um den Istwert bewegen, wird dargestellt.

4.2.1 Standardmessung an 10mm

Die Standardmessung ohne Implantat bei Lochabstand 10mm enthält 30 Auswertungen im Längsschnitt. In jeder Auswertung sind 4 Lochpaare mit 10mm Lochabstand =120 Einzelmessungen bei standardisierten Einstellungen entsprechend der Tabelle 7 eingeschlossen.

Die Spannweite aller Werte liegt bei 0,3mm mit Maximalwerten von 10,2mm und Minimalwerten 9,9mm bei einem Mittelwert von 10,092mm. Die Abbildung 19 zeigt die grafische Darstellung der Messergebnisse für 120 Messwerte zusammen sowie differenziert für die einzelnen [Seite 47↓]Lochpaare L1-2, L3-4, L4-5 und L6-7. Die Häufung der Messwerte um 10,1mm für alle untersuchten Lochabstände der Standardmessung wird deutlich.

Abbildung 19: Boxplot der Standardmessung (links) und Differenzierung der Lochpaare der Standardmessung (rechts).

Zur Überprüfung der Standardmessung auf Normalverteilung wird aus den 120 Messungen der in Abbildung 20 gezeigte Q-Q- Plot erstellt. Eine deutliche Abweichung von der Normalverteilung zeigt sich nicht. Die Abweichung der Standardmessung von der Normalverteilung bewegt sich im Intervall von ±0,03mm.

Abbildung 20: Q-Q-Plot der Standardmessung an 10mm Lochachsenabstand


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Zur Überprüfung der Vergleichbarkeit einzelner Lochpaare innerhalb der Standardmessung wird aufgrund einer möglichen Abweichung von der Normalverteilung der für diese Abweichungen relativ robuste T-Test angewandt. Im T- Test schließen alle Lochpaare der Standardmessung den Wert 10,1mm mit p>0,05 ein, wie Tabelle 13 zeigt. Auch im Einstichproben- Mediantest nach Wilcoxon zeigt sich für den Median 10,1mm weder für alle 120 Messungen noch für die einzelnen Lochpaare eine signifikante Abweichung.

Tabelle 13: T- Test der Standardmessung bei Testwert 10,1mm.

Standardmessung Achsenabstand 10mm

Testwert = 10.1mm

T

df

Sig. (2-seitig)

Mittlere Differenz

95% Konfidenzintervall der Differenz

Untere

Obere

Abstand L1-L2

-1,564

29

0,129

-0,023

-0,054

0,007

Abstand L3-L4

-1,072

29

0,293

-0,013

-0,039

0,012

Abstand L4-L5

1,882

29

0,070

0,023

-0,002

0,049

Abstand L6-L7

-1,533

29

0,136

-0,020

-0,047

0,007

Gesamt

-1,234

119

0,220

-0,008

-0,022

0,005

Der im T- Test geprüfte Mittelwert liegt um 0,05mm über der Distanz zwischen 2 Löchern im Goldstandard. Er liegt dennoch sicher in dem durch die Systemgenauigkeit vorgegebenen Intervall von ±0,4mm. Eine Messwertabweichung der Standardmessung über ±0,4mm hinaus kann nicht statistisch signifikant belegt werden. Maximalwerte und Minimalwerte liegen innerhalb des Intervalls von 10,0 ±0,4mm.

4.2.2 Standardmessung an 100mm

Die Standardmessung betrachtet 30 standardisierte Auswertungen eines Lochpaars mit 100mm Lochabstand im Längsschnitt entsprechend der Tabelle 7 ohne Implantate. Der Mittelwert von 100,06mm liegt um 0,01 mm über dem Goldstandard. Alle Lochabstände liegen jedoch im Intervall von ±0,4mm. Kleinster Wert ist 99,9mm, größter Wert 100,2mm.Abbildung 21 zeigt die grafische Darstellung der Messergebnisse.

Im T- Test in Tabelle 14 wird die nach dem Goldstandard mögliche Distanz von 100,05mm mit p=0,48 als Mittelwert der Messung akzeptiert. Eine fehlerhafte Ermittlung des Lochabstands in der Standardmessung an 100mm kann also nicht statistisch signifikant belegt werden und ist somit nicht anzunehmen.


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Abbildung 21: Boxplot der Standardmessung am Lochpaar L1-7.

Tabelle 14: T- Test der Standardmessung bei Testwert 100,05mm.

Standardmessung
Achsenabstand 100mm

Testwert = 100.05mm

T

df

Sig. (2-seitig)

Mittlere Differenz

95% Konfidenzintervall der Differenz

Untere

Obere

Abstand L1-7

0,711

29

0,483

0,010

-0,019

0,039

4.3 Einfluss von Implantaten

Im vorhergehenden Abschnitt wurde dargestellt, dass sich Lochabstände bei der Standardmessung ohne Implantate um die reellen Lochabstände in kleinem Rahmen bewegen. Im Folgenden werden mögliche Einflüsse durch Implantate betrachtet.

4.3.1 Achsenabstände vor und nach Implantation an 10mm

Implantationen könnten Lochachsen verschieben und so falsche Lochabstände hervorrufen. Implantate könnten auch durch asymmetrische Artefakte falsche Achsenabstände produzieren. In der Standardmessung nach Tabelle 7 wird untersucht, ob sich Achsenabstände in implantattragenden Lochpaaren durch die Implantation verändern.

Es werden 30 Auswertungen ohne und je 24 Auswertungen mit Knochenschraube, Abutment und Magnet betrachtet. Alle 30+3x24 = 102 Messergebnisse an L3-4 und L4-5 liegen zwischen 10,0mm und 10,2mm bei einem Mittelwert von 10,071mm an L3-4 und 10,117mm an L4-5.

Tabelle 15 zeigt die Varianzanalyse der Standardmessungen mit und ohne Implantate für die Lochpaare L3-4 und L4-5. Zwischen den Implantaten an L3-4 finden sich mit p≤0,005 hochsignifikante Unterschiede, während sich an L4-5 keine signifikanten Unterschiede zeigen.


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Tabelle 15: ANOVA der Standardmessung L3-4 und L4-5 mit und ohne Implantat.

Varianzanalyse der Standardmessung
ohne Impl.↔KS↔AB↔MG

Quadratsumme

df

Mittel der Quadrate

F

Signifikanz

L3-4

0,095

3

0,032

9,165

0,000

L4-5

0,010

3

0,003

0,849

0,470

Im Bonferroni- Paarvergleich an L3-4 zeigen sich darauf hochsignifikante Differenzen zwischen Abutment und Leeraufnahme sowie zwischen Abutment und Schraube mit p≤0,001, weiter signifikante Differenzen zwischen Abutment und Magnet mit p= 0,048.

Die Abbildung 22 zeigt den grafischen Vergleich der Lochabstände an L3-4 und L4-5 ohne Implantat mit den Achsenabständen nach Implantation von Knochenschraube, Abutment und Magnet in L4. Die abweichende Darstellung des Abutments wird klar. Die Spannweite der Messwerte zur Relevanzeinschätzung der Abweichungen muss beachtet werden.

Abbildung 22: Abstand L3-4 und L4‑5 unter Standardbedingungen ohne und mit Implantat in L4.

4.3.2 Achsenabstände vor und nach Implantation an 100mm

Der Einfluss der Implantation auf die Lochdistanz 100mm wird überprüft. Die deskriptive Statistik zeigt nach Bereinigung des Ausreißers in der Messung mit der Knochenschraube in 101 Messungen eine Spannweite von 0,3mm.

Alle Messwerte bis auf den Ausreißer mit 99,1mm liegen zwischen 99,9 und 100,2mm bei einem Mittelwert von 100,043mm. Die Varianzanalyse zeigt in Tabelle 16 signifikante Zwischensubjekteffekte.


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Tabelle 16: ANOVA der Standardmessung an L1-7 mit und ohne Implantat.

Varianzanalyse der Standardmessung
Ohne Impl.↔KS↔AB↔MG

Quadratsumme vom Typ III

df

Mittel der Quadrate

F

Signifikanz

L1-7

0,058

3

0,019

5,115

0,003

Im Bonferroni- Paarvergleich finden sich signifikante Unterschiede mit p=0,006 zwischen Abut­ment und Knochenschraube sowie mit p=0,017 zwischen Abutment und Leeraufnahme. Die Spannweite der Messwerte zur Relevanzeinschätzung der Abweichungen muss wiederum beachtet werden.

4.4  Einfluss von Scanprotokollen

Nach Betrachtung von Implantateinflüssen werden im Folgenden Einflüsse durch die Scanparameter Röhrenspannung (kV), Röhrenstrom (mA) und Anzahl der Gantryumdrehungen pro Scan (nrot) untersucht. Danach werden Einflüsse der Einstellungen des Bildverarbeitungsalgorithmus (Algor) und des Field of View (FoV) betrachtet.

4.4.1 Scanparametervariation an 10mm und 100mm

Die Messungen finden jeweils ohne und mit Implantaten in L4 statt. Die in Tabelle 7 dargestellte Standardmessung wird ohne und mit Implantaten entsprechend Tabelle 8 in acht Stufen variiert. 120+3x96=408 Messungen in Standardeinstellungen und 7x96=672 Messungen mit variierten Scanparametern an 10mm belegen eine Spannweite von 0,4mm mit Messwerten von 9,9 bis 10,3mm bei einem Mittelwert von 10,093mm.

Die Scanparameter der Standardmessung bei Lochabstand 100mm werden ebenfalls ohne und mit Implantaten entsprechend Tabelle 8 variiert. Die 102 Messungen der Standardeinstellung und die 4x6x7= 168 Messungen mit variierten Scanparametern belegen nach Bereinigung des Ausreißers von 99,1mm in der Standardmessung mit der Knochenschraube eine Spannweite von 0,4mm mit Messwerten von 99,9 bis 100,3mm bei einem Mittelwert von 100,044mm.

Die Varianzanalyse in Tabelle 17 zeigt für 10mm mit p≤0,05 signifikante Zwischensubjekteffekte bei Variation von Scanparametern ohne Implantat im Knochen. Mit Implantaten im Knochen lassen sich an 10mm Zwischensubjekteffekte nicht statistisch signifikant darstellen.

Im Bonferroni- Paarvergleich der Scanparameter ohne Implantate an 10mm lässt sich ein signifikanter Unterschied zwischen Scanparametern nicht belegen, obwohl die Varianzanalyse signifikante Differenzen zeigt.


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An 100mm zeigen sich in Tabelle 17 keine signifikanten Zwischensubjekteffekte.

Tabelle 17: ANOVA bei Implantaten und Scanparametern an 10mm und 100mm.

Varianzanalyse:
Scanpar↔ohne Impl.↔KS↔AB↔MG
Lochabstand 10mm /100mm

Quadratsumme
vom Typ III

df

Mittel
der Quadrate

F

Signifikanz

10mm

Variation Scanpar ohne Impl

0,078

7

0,011

2,581

0,014

Variation Scanpar mit KS

0,027

7

0,004

1,391

0,209

Variation Scanpar mit AB

0,021

7

0,003

0,754

0,626

Variation Scanpar mit MG

0,045

7

0,006

1,807

0,086

 

100mm

Variation Scanpar und Impl

0,106

21

0,005

0,678

0,853

4.4.2 Variation des Algorithmus an 10mm und an 100mm

Von Standardmessungen entsprechend Tabelle 7 ausgehend wird der Bildverarbeitungsalgorithmus entsprechend Tabelle 8 in zwei weiteren Einstellungen bei Lochabständen von 10mm und 100mm ohne und mit Implantat im Implantatloch ausgewertet.

Die Messwerte der Standardmessung und in zwei Variationen des Algorithmus an 10mm reichen in insgesamt 600 Messungen (408+2x96=600) von 9,9 bis 10,3mm über eine Spannweite von 0,4mm mit einem Mittelwert von 10,094mm. Die 149 Messungen an 100mm (102+2x24=150) nach Bereinigung des Ausreißers mit 99,1mm in der Standardmessung mit der Knochenschraube reichen von 99,9 bis 100,2mm über eine Spannweite von 0,3mm mit einem Mittelwert von 100,048mm.

Die Varianzanalyse in Tabelle 18 belegt, dass die Variation des Bildverarbeitungsalgorithmus mit und ohne Implantateweder an L1-2, L3-4, L4-5 und L6-7 noch an L1-7 zu statistisch signifikanten Zwischensubjekteffekten führt.

Tabelle 18: ANOVA bei Variation des Algorithmus mit Implantaten an 10mm und 100mm.

Varianzanalyse:
Algor↔ohne Impl.↔KS↔AB↔MG
Lochabstand 10mm/100mm

Quadratsumme
vom Typ III

df

Mittel der Quadrate

F

Signifikanz

10mm

Variation nur Algor

0,004

2

0,002

0,435

0,647

Variation Impl und Algor

0,047

6

0,008

1,778

0,101

 

100mm

Variation nur Algor

0,044

2

0,022

2,216

0,113

Variation Impl und Algor

0,058

6

0,010

0,979

0,442


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4.4.3  Variation des Field of View an 10mm und an 100mm

Die insgesamt 408+2x96=600 Auswertungen an 10mm bei Variation des Field of View mit 200, 150 und 120mm Kantenlänge reichen von 9,9 bis 10,3mm über eine Spannweite von 0,4mm bei einem Mittelwert von 10,076mm.

Die Varianzanalyse in Tabelle 19 zeigt hochsignifikante Zwischensubjekteffekte sowohl bei Gruppenbildung nur durch FoV als auch bei Aufteilung von FoV durch die verschiedenen Implantate.

Tabelle 19: ANOVA bei Variation des FoV mit Implantaten an 10mm.

Varianzanalyse:
FoV↔ohne Impl.↔KS↔AB↔MG
Lochabstand 10mm

Quadratsumme vom Typ III

df

Mittel der Quadrate

F

Signifikanz

Variation nur FoV

0,367

2

0,183

48,341

0,000

Variation Impl und FoV

0,078

6

0,013

3,406

0,003

Der Bonferroni- Paarvergleich zeigt zwischen FoV=150 und FoV=120 mit p=0,304 keine statistisch signifikante Abweichung. Zwischen FoV= 200 und FoV=150 sowie zwischen FoV=200 und FoV=120 finden sich mit p≤0,005 hochsignifikante Differenzen. In der grafischen Auswertung in Abbildung 23 wird deutlich, dass die Variation des FoV zu korrelierenden Änderungen der Mittelwerte bei Messungen ohne Implantat sowie mit der Schraube und dem Magneten führt. Das Abutment führt zu weniger stark korrelierenden Maßveränderungen bei Variation des FoV. Die geringe Spannweite der Mittelwertdifferenzen muss zur Relevanzeinschätzung der Abweichungen jedoch beachtet werden.

Abbildung 23: Mittelwerte der Lochabstände unter Variation des FoV und der Implantate bei Lochabstand 10mm.


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Die Variation des Field of View bei Lochabstand 100mm wird ohne und mit Implantat in 102 Fällen an FoV 200 und in jeweils 24 Messungen an FoV 150 und FoV 120 ausgewertet. Ein Ausreißer sorgt für eine Spannweite von 1,1mm. Nach Ausreißerbereinigung reichen 149 Messwerte von 99,9 bis 100,2mm über eine Spannweite von 0,3mm bei einem Mittelwert von 100,035mm.

Zwischensubjekteffekte zwischen Field of View und Implantaten konnten in der Varianzanalyse in Tabelle 20 nicht statistisch signifikant belegt werden.

Tabelle 20: Varianzanalyse bei Variation des FoV mit Implantaten an 100mm.

Varianzanalyse: Scanpar ↔ Impl
Lochabstand 100mm

Quadratsumme vom Typ III

df

Mittel der Quadrate

F

Signifikanz

Variation nur FoV

0,031

2

0,015

1,580

0,210

Variation Implantate und FoV

0,045

6

0,008

0,774

0,592

4.5 Einfluss der Objektposition in der Gantry

Das Objekt kann über die Variation von Scanparametern hinaus in der Gantry exzentrisch positioniert oder gegen die Horizontale gekippt sein. Die Messungen werden im Folgenden auf Einflüsse durch exzentrische Objektpositionierung und Winkelabweichungen gegen die Horizontale untersucht.

4.5.1 Exzentrische Objektpositionierung

Die Standardmessung wird bei exzentrischer Objektposition entsprechend Tabelle 8 ohne und mit Implantaten in L4 durchgeführt. Die Messung erfolgt an 10mm und an 100mm.

Die Messwerte der Standardmessung und in der Objektposition „oben“, „unten“, „rechts“ und „links“ an 10mm reichen in insgesamt 792 Messungen (408+4x96=792) von 9,9 bis 10,3mm über eine Spannweite von 0,4mm mit einem Mittelwert von 10,100mm. Die 198 Messungen (102+4x24=198) nach Bereinigung des Ausreißers in der Standardmessung mit der Knochenschraube von 99,1mm an 100mm reichen von 99,8 bis 100,2mm über eine Spannweite von 0,4mm mit einem Mittelwert von 100,047mm.

Die Varianzanalyse in Tabelle 21 zeigt an 10mm hochsignifikante Zwischensubjekteffekte sowohl bei Gruppenbildung nur durch die Objektposition als auch bei differenzierender Betrachtung der Objektposition mit den verschiedenen Implantaten. An 100mm finden sich signifikante [Seite 55↓]Differenzen sowohl zwischen den Gruppen nur der Objektposition als auch zwischen den Gruppen bei Kombination der Implantate mit der Objektposition.

Tabelle 21: ANOVA bei Variation der Position mit Implantaten an 10mm und 100mm.

Varianzanalyse:
Pos↔ohne Impl.↔KS↔AB↔MG
Lochabstand 10mm/100mm

Quadratsumme vom Typ III

df

Mittel der Quadrate

F

Signifikanz

Variation nur Pos 10mm

0,091

4

0,023

4,426

0,002

Variation Impl und Pos 10mm

0,143

12

0,012

2,305

0,007

 

Variation nur Pos 100mm

0,057

4

0,014

3,047

0,018

Variation Impl und Pos 100mm

0,108

12

0,009

1,916

0,035

Im Bonferroni- Paarvergleich zeigen sich am Lochabstand 10mm signifikante Zwischensubjekteffekte zwischen den Positionen „rechts“ und „zentral“ mit p=0,001 sowie zwischen „rechts“ und „oben“ mit p=0,091 sowie zwischen „rechts“ und „links“ mit p=0,050.

An 100mm zeigt der Bonferroni- Paarvergleich für den Implantatvergleich eine signifikante Differenz mit p=0,009 zwischen der Leeraufnahme und dem Abutment. Für den Vergleich der Positionen ergibt sich trotz signifikanter Zwischensubjektdifferenzen keine signifikante Differenz im Bonferroni- Paarvergleich zwischen einzelnen Gruppen. Die niedrigste Wahrscheinlichkeit für Gruppengleichheit erreicht der Vergleich zwischen der Position „oben“ und „rechts“ mit einem p=0,068.

4.5.2 Kippung des Objekts an 10mm und 100mm

Die Standardmessung wird bei gekipptem Objekt in Variationen entsprechend Tabelle 8 durchgeführt. Die Messung erfolgt aus logistischen Gründen ohne Implantate. Die 216 Messwerte (120+4x24)in den 5 Kategorien 0°, 30°, 45°, 60° und 90° an 10mm reichen von 9,9 bis 10,2mm über eine Spannweite von 0,3mm mit einem Mittelwert von 10,092mm. Die 54 Messwerte (30+4x6) an 100mm reichen von 99,9 bis 100,2mm über eine Spannweite von ebenfalls 0,3mm mit einem Mittelwert von 100,081mm. Die Varianzanalyse in Tabelle 22 zeigt signifikante Differenzen durch Objektkippung sowohl bei der Distanz 10mm als auch bei 100mm.

Tabelle 22: Oneway- ANOVA bei Objektkippung an 10mm und 100mm.

Varianzanalyse: Winkel
Lochabstand 10mm/100mm

Quadratsumme

df

Mittel der Quadrate

F

Signifikanz

Alle Winkel 10mm

0,048

4

0,012

2,662

0,034

Alle Winkel 100mm

0,063

4

0,016

2,761

0,038


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Für die Distanz 10mm zeigen sich im Bonferroni- Paarvergleich signifikante Differenzen zwischen den Winkeln 30° und 90° mit p=0, 014, während die weiteren Winkel keine signifikanten Differenzen zeigen. Bei der Distanz 100mm zeigt der Bonferroni- Paarvergleich signifikante Differenzen mit p=0,027 zwischen 0° und 60° an. Die Spannweite der Messwerte muss jedoch zur Relevanzeinschätzung der Abweichungen wiederum beachtet werden.

4.5.3 Einfluss der Schnittebenenorientierung

Im Folgenden wird untersucht, ob die Orientierung der Schnittebene zum Loch Einfluss auf die Genauigkeit der Messwerterhebung nimmt. Hierzu werden die Standardmessungen im Längsschnitt entsprechend Tabelle 7 mit 12 Querschnittdarstellungen in Standardeinstellung entsprechend Tabelle 7 verglichen.

Da in Querschnittbildern das Abutment und der Magnet über dem Niveau des Knochens liegt, können nur für die Leeraufnahme und die Knochenschraube Achsenabstände ermittelt werden. Von insgesamt 168 Werten (30x4+12x4) an 10mm und von 42 Werten (30+12) an 100mm fehlen in den Querschnittbildern jeweils zwei Werte, da dort schlechte Kantendarstellungen eine korrekte Maßermittlung nicht erlauben.

Die 166 Messwerte in den zwei Kategorien Längsschnitt und Querschnitt an 10mm reichen von 9,9 bis 10,2mm über eine Spannweite von 0,3mm mit einem Mittelwert von 10,097mm. Die 40 Messwerte in den zwei Kategorien an 100mm reichen von 99,9 bis 100,2mm über eine Spannweite von ebenfalls 0,3mm mit einem Mittelwert von 100,055mm.

Die Varianzanalyse in Tabelle 23 zeigt weder für 10mm noch für 100mm statistisch signifikante Differenzen zwischen den Gruppen.

Tabelle 23: Oneway- ANOVA bei Schnittebenenvariation an 10mm und 100mm.

Varianzanalyse:
Schnittebene längs ↔ quer
Lochabstand 10mm/100mm

Quadratsumme

df

Mittel der Quadrate

F

Signifikanz

Längs - quer 10mm

0,012

1

0,012

2,295

0,132

Längs - quer 100mm

0,003

1

0,003

0,528

0,472

4.6 Einfluss von Fenstereinstellungen

Eine Einflussnahme der Variation der Dichteskalierung auf die Darstellung von Achsenabständen wird überprüft. Danach werden Lochdurchmesser unter Fenstervariation direkt vermessen.


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Durch Variation der Fenstereinstellung kommt es zu starken Effekten auf die Darstellung. Durch die wechselnde Kontrastierung sind einige Einstellungen gar nicht, andere nur eingeschränkt auswertbar. Bei schmalem Fenster wird so die Differenzierung zwischen Knochen und Implantat oft unmöglich, weshalb die Anzahl fehlender Werte in diesem Abschnitt deutlich höher als in den bisherigen Abschnitten liegt.

Die Einstellung WW=2400 HU zeigt durch unscharfe Kanten in keiner Kategorie sicher auswertbare Lochdarstellungen, weshalb sie nicht in die Auswertung einbezogen wird.

4.6.1 Lochachsenabstände unter Fenstervariation

Zur Kontrolle der Lochachsenabstände unter Fenstervariation werden Messungen längs zur Lochachse, ohne und mit Implantaten bei Lochachsenabständen von 10mm und 100mm betrachtet. Dabei sind 172 von 512 Messungen an 10mm und 34 von 128 Messungen an 100mm durch undeutliche Kantendarstellung nicht auswertbar. Die Einstellungen WW=0, 300, 1000 und 2400 sowie WL=-400, 0, 360 und 1000 werden in die Betrachtung einbezogen.

Nach Bereinigung von zwei Ausreißern mit 13,5 und 10,6mm zeigen sich in 338 ausgewerteten Messungen an 10mm Messwerte von 9,9mm bis 10,3mm über eine Spannweite von 0,4mm mit einem Mittelwert von 10,098mm.

An 100mm finden sich in 94 ausgewerteten Messungen minimal 99,9mm und maximal 100,2mm über 0,3mm mit einem Mittelwert von 100,018mm.

Die Varianzanalyse in Tabelle 24 zeigt, dass die beobachteten Variationen von WW und WL an erfassten Lochabständen nicht zu signifikant nachweisbaren Zwischensubjekteffekten führen. Die Kantendarstellungen werden jedoch mit größerem WW unschärfer, so dass in WW= 2400 keine Messung möglich ist.

Eine aussagekräftige Messwertablesung ist an 10mm nur bei 66,4% und an 100mm nur bei 73,4% der Abbildungen möglich.

Tabelle 24: ANOVA bei Variation von WW, WL und Implantaten an 10mm und 100mm längs.

Varianzanalyse: WW ↔ WL ↔ Impl
Lochabstand 10mm/100mm

Quadratsumme

df

Mittel der Quadrate

F

Signifikanz

WW ↔ WL ↔ IMPL 10mm

0,442

17

0,026

0,627

0,870

WW ↔ WL ↔ IMPL 100mm

0,095

17

0,006

1,094

0,387


[Seite 58↓]

4.6.2  Lochdurchmesser bei Fenstervariation

Bisher konnte gezeigt werden, dass durch Parametervariationen keine über den Wert ±0,4mm hinausgehende Variation von Lochabständen entsteht. Im Folgenden werden Lochdurchmesser unter Fenstervariation im Längs- und Querschnitt dargestellt. Lochdurchmesser sind unter variierten Fenstereinstellungen sehr variabel. In der deskriptiven Statistik in Tabelle 25 werden die Verteilungen der Messwerte an den einzelnen Löchern dargestellt.

Tabelle 25: Deskriptive Statistik von Lochdurchmessern längs und quer.

Lochdurchmesser
längs und quer [mm]

L1

L2

L3

L4

L5

L6

L7

Mittelwert
L1-L7

 

Längsschnitt

N Gültig

94

94

94

78

94

94

94

94

N Fehlend

34

34

34

50

34

34

34

34

Standardabweichung

0,6582

0,6376

0,7403

1,0417

0,7416

0,6031

0,6367

0,65196

Spannweite

2,7

2,7

3,2

3,6

3,2

2,7

2,5

2,62

Minimum

2,4

2,5

2,6

3,2

2,5

2,7

2,6

2,67

Maximum

5,1

5,2

5,8

6,8

5,7

5,4

5,1

5,28

 

Querschnitt

N Gültig

46

46

48

28

48

48

48

48

N Fehlend

18

18

16

36

16

16

16

16

Standardabweichung

0,6362

0,5572

0,5375

0,7244

0,5497

0,6688

0,8182

0,60072

Spannweite

2,7

2,2

1,8

2,7

1,9

2,1

3,0

2,07

Minimum

2,3

2,6

2,4

2,7

2,0

1,6

0,7

2,07

Maximum

5,0

4,8

4,2

5,4

3,9

3,7

3,7

4,13

Abbildung 24 fasst Längs- und Querschnitte in einer Boxplotgrafik zusammen.

Abbildung 24: Boxplots Lochdurchmesser L1-L7 (links), Differenzierung aller Mittelwerte nach Implantaten (Mitte) und Differenzierung aller Mittelwerte nach Schnittebenenorientierung (rechts).


[Seite 59↓]

Der Einfluss der Fensterbreite bleibt bei WW außer in einer Einstellung gering, während der Fensterzentralwert WL bei maßstäblicher Skalierung einen linearen Zuwachs des Lochdurchmessers in den beobachteten Intervallen hervorruft.

Die Mittelwerte der Lochdurchmesser schwanken innerhalb der ausgewerteten Kategorien von WW unter allen Einstellungen von WL in einer Spannweite zwischen 0,03mm und 0,07mm, außer unter WL=1000 HU und WW=300 HU. Dort zeigt sich eine Abweichung des Mittelwerts der Lochdurchmesser nach oben um 0,35mm.

Die Messwerte an nicht implantattragenden Löchern mit Nominalmaß 3,15mm erstrecken sich nach Tabelle 25 unter Variation von WL zwischen 0,7mm bis 5,8mm, unter Einbeziehung des implantattragenden Loches L4 durch das Gewinde in der Lochflankesogar bis 6,8mm. Die große Variabilität der Darstellung der Lochdurchmesser wird deutlich. Darüber hinaus kommt es auch zu großen Standardabweichungen der Mittelwerte.

Das Gewinde am Implantatloch versieht die Lochflanken mit keilförmigen Einschnitten, die den Dichtegradienten der Kante in Abhängigkeit vom Fenster breiter verteilt, als dies bei glatten Lochflanken der Fall ist. Das Gewinde hat dabei einen maximalen Durchmesser von 3,75mm bei einem Durchmesser des Kernlochs entsprechend dem Bohrerdurchmesser von 3,15mm. Die Differenz des Durchmessers von 0,6mm wird nicht dimensionsgetreu wiedergegeben. Am Implantatloch L4 werden bei großen Spannweiten im Durchschnitt um 1,4mm größere Durchmesser als der nominale Bohrlochdurchmesser gefunden. Der Durchmesser zeigt in Abhängigkeit vom Fenster sogar Maximalwerte bis 6,8mm.

Die [LINK to link] zeigt eine lineare Abhängigkeit der Lochdurchmesser in Längs- und Querschnitt vom Zentralwert WL sowie die relativ geringfügige Änderung der Lochdurchmesser unter Variation von WW bei maßstabgerechter Darstellung von WW und WL gegen die Lochdurchmesser.

[Seite 60↓]
Abbildung 25: Maßstäbliche Projektion von WL über WW (links) und von WW über WL (rechts).

In Abbildung 26 wird die lineare Regression der Lochdurchmesser mit den verschiedenen Kategorien von WL grafisch differenziert. Die einzelnen Kategorien von WW werden farbig gezeigt. Die Gesamtregression der Lochdurchmesser mit WL wird schwarz dargestellt.

Abbildung 26: Lineare Regression des Lochdurchmessers auf WL.

Der Regressionskoeffizient für die lineare Regression von WL und WW auf den Lochdurchmesser wird in Tabelle 26 zusammengefasst.

Die Regressionsgerade des Fensterzentralwerts WL hat die Formel Mittelwert des Lochdurchmessers LD=3,06+ 0,001·WL mit hoher Signifikanz für die Regression. Für die Variation der Fensterbreite WW ergibt sich keine Signifikanz für eine Regression.


[Seite 61↓]

Tabelle 26: Linearer Regressionskoeffizient von WW und WL für Lochdurchmesser.

Abhängig:
Mean Lochdurchmesser

Nicht standardisierte Koeffizienten

Standardisierte Koeffizienten

T

Signifikanz

B

Standardfehler

Beta

(Konstante)

3,060

0,041

 

74,968

0,000

WW

2,625E-05

0,000

0,035

0,886

0,377

WL

0,001

0,000

0,881

22,010

0,000

Die Messwerte von Lochdurchmessern schwanken in linearer Abhängigkeit zum Zentralwert der Skalierung der Röntgendichtewerte der Schnittbilddarstellung. Die Korrelation zwischen der Variation von WL und dem Lochdurchmesser mit einem Korrelationskoeffizienten r nach Pearson von 0,881 belegt Tabelle 27. Daraus ergibt sich ein Bestimmtheitsmaß r 2 für die Korrelation des Lochdurchmessers mit WL von ≈0,776.

Gleichzeitig wird die nur geringe Korrelation des Lochdurchmessers mit WW von r=0,035 gezeigt. Das Bestimmtheitsmaß r 2 liegt hier bei ≈0,001.

Tabelle 27: Korrelationskoeffizient von WW und WL für Lochdurchmesser.

Abhängige Variable: Mean Lochdurchmesser

WW

WL

mean Lochdurchmesser

Korrelation r nach Pearson

0,035

0,881

Signifikanz (2-seitig)

0,675

0,000

N

142

142

4.7 Implantatdarstellung

In den vorigen Kapiteln wurde belegt, dass der Tomoscan M Positionen von Löchern und Implantaten am Knochen für die weitere Fragestellung genau genug ermittelt. Abweichungen von Achsenabständen auf kurzen und auf längeren Distanzen gehen auch unter Variation von Parametern und mit Implantaten im Knochen nicht über das im Abschnitt 4.2 beschriebene Intervall hinaus.

Im Folgenden werden die in Abbildung 27 beispielhaft gezeigten Darstellungen der Implantate gezielt auf Veränderungen durch Variation der Dichteskalierung untersucht.

Alle Implantate werden vergrößert dargestellt, solange die Schichten nicht durch Randständigkeit größere Partialvolumeneffekte haben. Dabei zeigt der Magnet vor dem Abutment und vor der Knochenschraube den deutlichsten vergrößernden Effekt. Die Vergrößerung nimmt mit ansteigendem WL in allen Schnittrichtungen ab.


[Seite 62↓]

Abbildung 27: Erfassung des Querschnitts (links) sowie des Durchmessers und der Länge im Längsschnitt (rechts) des Magneten bei WW=0 HU und WL=800 bzw. 1100 HU.

Die einzelnen Schnitte einer WL- Einstellung werden nicht maßstabsgetreu zueinander oder entsprechend den nominalen Abmessungen in Abbildung 9 dargestellt. Einzelne Schichten treffen bei hohen WL teilweise das nominale Implantatmaß, manche randständigen Schichten werden jedoch auch mit kleineren Durchmessern als das Implantat dargestellt.

4.7.1 Implantatquerschnitte

Hier wird untersucht, wie sich Querschnitte der beschriebenen kraniofazialen Implantate in verschiedenen Schnittebenen unter verschiedenen Fenstereinstellungen darstellen.

Tabelle 28 bietet einen Überblick über Spannweiten und Extremwerte der Implantatquerschnitte. Die Angabe von Durchschnittswerten würde der Variabilität der Dimensionen in Abhängigkeit von WL nicht gerecht werden, weshalb diese Angabe nicht gemacht wird.

In [LINK to link] zeigt jede Linie die unterschiedlichen Querschnitte der Implantate, die innerhalb einer Einstellung von WL über mehrere Schichten hinweg dargestellt werden. Die nicht den reellen Abmessungen der Implantate entsprechenden Querschnittsprofile aller Implantate in allen Einstellungen werden deutlich. Der Schraubenquerschnitt wird im Bereich des Gewindes teilweise 28% zu klein, meist jedoch bis zu 44% zu groß gezeigt. Beim Querschnitt der Abutmenthülse finden sich Vergrößerungen zwischen 6,7% und 33,3%. Die Querschnitte im Bereich des gekapselten Magneten zeigen eine Vergrößerung der Darstellungen zwischen 18,75% und 37,5%.


[Seite 63↓]

Tabelle 28: Spannweiten, Minima und Maxima der Implantatquerschnitte unter Einschluss aller Variationen von WL sowie FoV 50 und FoV 200.

Implantatquerschnitte

Schicht

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Knochenschraube

Ø Gewinde 3,75mm

Ø Hals 3,15mm

Ø Flansch 5,5mm

N auswertbar

16

36

40

60

108

96

42

-

-

-

-

Spannweite [mm]

2,3

2,7

1,7

2,3

2,2

2,1

1,4

-

-

-

-

Minimum [mm]

2,4

2,7

3,6

3,5

3,3

2,5

2,3

-

-

-

-

Maximum [mm]

4,7

5,4

5,3

5,8

5,5

4,6

3,7

-

-

-

-

 

Abutment

Ø Hülse 4,5mm

Ø Kröpfung 4mm

Kröpfungswinkel 15°

Schraubenüberstand 0,55mm

Ø Mutter 2,73mm

N auswertbar

0

36

52

106

108

108

108

108

108

108

108

Spannweite [mm]

-

2,4

2,0

2,6

1,9

1,2

1,3

1,0

0,9

1,1

1,8

Minimum [mm]

-

2,1

3,8

3,8

3,7

3,8

4,2

4,8

5,1

4,8

3,2

Maximum [mm]

-

4,5

5,8

6,4

5,6

5,0

5,5

5,8

6,0

5,9

5,0

 

Magnet

Ø 4,8mm

Ø Kröpfung 4mm

Kröpfungswinkel ≈15°

N auswertbar

20

40

62

66

108

108

108

108

108

108

84

Spannweite [mm]

3,0

2,0

1,9

1,8

1,6

2,3

1,1

0,8

0,8

1,1

3,3

Minimum [mm]

0,3

3,4

3,9

3,9

4,3

3,5

5,1

5,7

5,8

5,0

0,4

Maximum [mm]

3,3

5,4

5,8

5,7

5,9

5,8

6,2

6,5

6,6

6,1

3,7

Abbildung 28: Querschnitte der Knochenschraube, des Abutments und des Magneten über mehrere Schichten innerhalb jeweils einer Einstellung von WL (FOV 50, WW=0).

Der Messwertverlauf zeigt sich bei maßstabgerechter Skalierung von WL in Abbildung 29 in allen Schichten bei allen Implantaten annähernd linear. In allen Darstellungen zeigt sich jedoch in den randständigen Schichten eine größere Abhängigkeit des Querschnitts von WL als in den Schichten, die vollständig im Implantat schneiden. Daraus resultieren unterschiedliche Anstiege der Messwertverlaufskurven im jeweiligen Diagramm in Abbildung 29.

Die Querschnittänderung unter Variation von WL ist beim Magneten weniger stark als vergleichbare Schichten beim Abutment oder bei der Knochenschraube, was in der Grafik durch die Skalierung leicht überhöht zur Darstellung kommt.


[Seite 64↓]

Abbildung 29: Querschnittverlauf der Knochenschraube, des Abutments und des Magneten in der jeweiligen Schicht bei Variation von WL (FOV 50, WW=0).

Die Knochenschraube wird je nach WL in 3 bis 6 Scanschichten differenzierbar dargestellt. Sie liegt mit dem Gewinde bis zum Flansch eingebettet im umgebenden Knochen. Unterschiedliche Dichtewerte des umgebenden Knochens führen in allen Schnittrichtungen bei niedrigen Schwellenwerten zu inhomogener Kantendarstellung. Die Differenzierbarkeit der Knochenschraube vom Knochen bei WW=0 HU ist deshalb nicht exakt auf einen Schwellenwert festlegbar. Bei Schwellenwerten unter 1400 HU fallen Knochen und Schraube in die gleiche Kategorie, was die Abgrenzung zur Knochenumgebung verhindert. Ab WL=1800 HU kommt der Knochen nicht mehr zur Darstellung. Die Knochenschraube lässt sich dann komplett differenzieren. Die Kombination der Knochenschraube mit den anderen Implantaten ändert die Darstellung des Knochens um die Knochenschraube nicht. Die Darstellung des Flansches der Knochenschraube in Schicht 4 und 5 entfällt ab WL=1400 HU.

Das Abutment wird in Querschnitten abhängig von WL in 7 bis 10 Scanschichten differenziert dargestellt. Es zeigt sich im Bereich der Abutmenthülse in allen untersuchten WL größer als die nominalen 4,5mm oberhalb der Kröpfung. Der Schaft der Knochenschraube ist jedoch bei WL=800-1400 HU nicht vom Knochen differenzierbar.

Die Verzerrung der Kurven gegeneinander in [LINK to link] belegt, dass die Darstellung des kaudalen Anteils der Schrauben- Abutment- Kombination stärker von einer WL- Variation abhängt als der kraniale Anteil.

Der Magnet zeigt sich in allen WL. Der Gewindeschaft der Knochenschraube ist wiederum bei WL=800-1400 HU nicht vom Knochen differenzierbar. Die Kombination von Knochenschraube und Magnet kommt je nach WL in 7 bis 10 Scanschichten zur Darstellung.


[Seite 65↓]

Der reelle Querschnitt von 4,8mm oberhalb der Kröpfung wird vergrößert. Eine maßstabsgerechte Vergrößerung des Implantats kommt nicht zustande. Kraniale Querschnitte im Bereich des gekapselten Magnetkerns zeigen die größten Durchmesser bis 6,6mm bei gleichzeitig kleinster Spannweite der Messwerte von 0,8mm. Die Verzerrung der Kurven gegeneinander in [LINK to link] zeigen, dass die Abmessung der Knochenschraube stärker von einer WL- Variation abhängt als die des Magneten.

Der Magnet zeigt in den Schichten, die den Kern aus Sm2 Co17 schneiden, kreisförmige Strukturen entsprechend Abbildung 27. Ob es sich dabei um Lufteinschlüsse um den Kern handelt, ist ohne Zerstörung des Implantats nicht nachweisbar. Da in anderen Schichten jedoch auch Auslöschungsartefakte sichtbar werden, ist es wahrscheinlicher, dass es sich bei den Strukturen um Artefakte an der Grenzschicht zwischen Kern und Hülle handelt.

4.7.2 Implantatdurchmesser im Längsschnitt

Ein Implantat im Längsschnitt kann längs als Länge und quer als Durchmesser vermessen werden. Die Abbildung 30 zeigt den Ablauf der Längsschnitt- Scanschichten von Loc. -3 bis Loc. 3 durch den Magneten.

Abbildung 30: Längsschnitte Loc. -3 bis Loc. 3 durch den Magneten, FoV 50, WW=0 HU, WL=1100 HU.

Die Tabelle 29 fasst die Spannweite sowie die Minima und Maxima der Implantatdurchmesser zusammen.

Die Durchmesser der Implantate in Längsschnitten in [LINK to link] zeigen einen annähernd linearen Kurvenverlauf bei Variation von WL ähnlich wie Querschnitte des vorigen Abschnitts. Die lineare Durchmesseränderung geht jedoch weit über das Maß der theoretisch an der Kantendarstellung beteiligten Voxel hinaus.

Zentrale Schnitte zeigen wiederum eine Vergrößerung des Schraubengewindes zwischen 1,3% und 70,7%, wobei in dieser Schnittrichtung die Differenzierung des Flansches schwer fällt. Das [Seite 66↓]Abutment wird zentral teils bis 4,4% zu klein, meist jedoch bis 33,3% zu groß dargestellt. Der Magnet wird zentral zwischen 4,2% und 25% vergrößert gezeigt.

Tabelle 29: Spannweiten, Minima und Maxima der Implantatdurchmesser im Längsschnitt bei FoV50 + FoV200.

Durchmesser im Längsschnitt

Loc -3 quer

Loc -2 quer

Loc -1 quer

Loc 0 quer

Loc 1 quer

Loc 2 quer

Loc 3 quer

Knochenschraube

N

66

94

94

100

90

54

4

[mm]

Spannweite

2,5

3,3

2,6

2,9

3,5

2,8

0,4

Minimum

1,1

2,3

3,8

3,5

1,5

0,4

0,4

Maximum

3,6

5,6

6,4

6,4

5,0

3,2

0,8

 

Abutment

N

52

108

108

108

108

102

30

[mm]

Spannweite

1,9

2,9

1,7

1,7

2,1

4,1

1,2

Minimum

1,1

2,2

4,2

4,3

3,5

0,4

0,7

Maximum

3,0

5,1

5,9

6,0

5,6

4,5

1,9

 

Magnet

N

66

102

108

108

108

108

54

[mm]

Spannweite

3,1

1,9

1,0

1,0

1,1

2,7

1,9

Minimum

0,5

3,7

5,0

5,0

4,7

2,7

1,5

Maximum

3,6

5,6

6,0

6,0

5,8

5,4

3,4

In der Peripherie des Implantats schneidet ein Längsschnitt einen geometrisch schmaleren Anschnitt analog zu [LINK to link] . Daraus resultieren die glockenförmigen Kurven des Querschnittverlaufs über mehrere Schichten in Abbildung 31. Gleichzeitig sind in peripheren Längsschnitten die Zonen mit Partialvolumeneffekt breiter, wie Abbildung 40 erläutert. Durch den stärkeren Partialvolumeneffekt in der Peripherie ist dort die Darstellung stärker von WL abhängig als zentral. Der Durchmesser fällt dadurch bei höheren WL schneller ab als zentral, wie die steileren Kurven der peripheren Schichten in [LINK to link] zeigen. Dieser Effekt zeigt sich in Durchmessern von Längsschnitten deutlicher als in randständigen Querschnitten.

Stärkere Partialvolumeneffekte in der Peripherie der Implantate führen auch zu größeren Messwertschwankungen bei Fenstervariationen. Daraus resultieren peripher die größeren blau dargestellten Konfidenzintervalle der Mittelwerte in Abbildung 31 und [LINK to link] .


[Seite 67↓]

Abbildung 31: Durchmesser der Knochenschraube, des Abutments und des Magneten im Längsschnitt über mehrere Schichten bei konstantem WL. (FoV 50, WW=0).

Abbildung 32: Durchmesser der Implantate im Längsschnitt. über mehrere WL bei konstanten Schichten. (FoV 50, WW=0).

Die Knochenschraube zeigt in den mit Loc. -3, Loc. -1, Loc. 0 und Loc. 1 bezeichneten Schichten einen unruhigen Kurvenverlauf.

4.7.3 Implantatlängen

Spannweiten und Extremata der Implantatlänge werden in Tabelle 30 in allen Schichten im Überblick zusammengestellt. Wiederum entfällt die Angabe von Durchschnittswerten, um der Variabilität der Abmessungen unter WL gerecht zu werden.

Bei Längsschnitten eines Zylinders nimmt die geometrische Länge des Anschnitts im Verlauf der Schichten im Gegensatz zu Durchmessern nicht ab. In Abbildung 33 zeigt sich dennoch eine Längenabnahme zur Peripherie hin, die jedoch weniger kontinuierlich ausgeprägt ist als in der Durchmesserdarstellung in Abbildung 31. In Abbildung 33 resultiert daraus eine viel weniger stark ausgeprägte Glockenform der Kurven. Bei WL 1000 bis 1800 zeigt sich bei der Knochenschraube sogar eine leichte zentrale Delle, die möglicherweise der Öffnung des Blindlochs der Knochenschraube entspricht.


[Seite 68↓]

Tabelle 30: Spannweiten, Minima und Maxima der Implantatlänge bei FoV50 + FoV200.

Implantatlänge

Loc -3 senkr.

Loc -2 senkr.

Loc -1 senkr.

Loc 0 senkr.

Loc 1 senkr.

Loc 2 senkr.

Loc 3 senkr.

Knochenschraube

Länge 5,35mm

N auswertbar

40

86

94

94

66

36

4

Spannweite [mm]

4,4

2,4

2,2

2,3

3,1

3,9

0,0

Minimum [mm]

1,2

4,3

5,1

4,9

3,5

0,3

0,4

Maximum [mm]

5,6

6,7

7,3

7,2

6,6

4,2

0,4

 

Abutment

Länge montiert 9,25mm

N auswertbar

32

104

104

100

76

70

30

Spannweite [mm]

6,7

3,2

1,8

2,0

2,8

8,2

1,6

Minimum [mm]

2,0

7,1

8,9

8,7

7,6

0,4

0,7

Maximum [mm]

8,7

10,3

10,7

10,7

10,4

8,6

2,3

 

Magnet

Länge montiert 9,05mm

N auswertbar

46

100

102

104

104

90

54

Spannweite [mm]

9,0

2,4

2,0

1,7

4,5

7,5

2,4

Minimum [mm]

0,5

9,0

10,0

10,2

7,1

3,1

1,5

Maximum [mm]

9,5

11,4

12,0

11,9

11,6

10,6

3,9

Wieder zeigt sich in den einzelnen Schichten eine annähernd lineare Abhängigkeit der Längendarstellung von WL, deren Ausmaß über die theoretisch an der Kantendarstellung beteiligten Voxel hinausgeht. Periphere Schichten zeigen außerdem starke Partialvolumeneffekte, die die Länge der Schnittbilddarstellung stärker von WL abhängig machen. Die Kurvenverläufe des Magneten und des Abutments zeigen in Loc. 2 möglicherweise artefaktbedingt eine Abweichung vom linearen Anstieg.

Abbildung 33: Länge der Knochenschraube, des Abutments und des Magneten im Längsschnitt. Linien zeigen Maßverlauf über mehrere Scanschichten auf WL. (FOV 50, WW=0).


[Seite 69↓]

Abbildung 34: Länge der Knochenschraube, des Abutments und des Magneten im Längsschnitt. Linien zeigen jeweils eine Scanschicht in Relation zu WL. (FOV 50, WW=0).

Im zentralen Längsschnitt erscheint die Schraube in extremen Darstellungen mit einer Verkürzung um 8,4% nur 4,9mm lang, während sie meist mit bis zu 7,3mm vergrößert um bis zu 36,4% gezeigt wird. Die Abweichungen des montierten Abutments vom Nominalmaß 9,25mm zeigen zentral eine Spannweite von 2mm. Das Nominalmaß wird in einigen WL in Implantatmitte mit Messwerten bis minimal 8,7mm um 8,4% unterschritten, in den meisten WL jedoch bis zu 15,7% zu groß dargestellt.

Die Darstellung des Magneten im Längsschnitt zeigt nicht die nominale Abmessung des Implantats von 9,05mm. Das Nominalmaß wird zentral mit Messwerten von 10,0mm bis 12,0mm um mindestens 10,5% und maximal 32,6% immer überschritten. Der Magnet zeigt im Längsschnitt einen deutlichen Verzug in Richtung Loc. 3. Offensichtlich liegt eine alterierte Darstellung des Implantats vor. Der Messwertabfall verläuft hier asymmetrisch auf beiden Seiten der zentralen Schicht. Möglicherweise wird die Darstellung durch eine leichte Verkippung des Implantats gegen die Scanebene hervorgerufen. Auch eine inhomogene Gantrytranslation und eine leicht exzentrische Lagerung können solche Effekte verursachen.

Im Längsschnitt zeigt der Magnet zwei kreisförmige Strukturen im kranialen Anteil wie in Abbildung 27, die wahrscheinlich artefaktbedingt sind.

4.7.4 Implantatdarstellung unter FoV 50 und FoV 200

Im FoV 200 führt die grobe Kantendarstellung zu weniger deutlicher Linearität mit größeren Abweichungen der Kurvenverläufe von der Geraden. Die Querschnittsmaße, Durchmesser im Längsschnitt und Längen im Längsschnitt verhalten sich dennoch analog zur Darstellung bei FoV 50.


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Die Kanten stellen sich im FoV 200 gröber dar, da sich die Kantenlänge der Pixel gegenüber FoV 50 vervierfacht. Dadurch kommt es zu weniger fein abgestuften Kantendarstellungen.

Die Homogenität der Dichteerfassung der Voxel im Kantenbereich zeigt sich in den Ergebnissen dieser Arbeit dennoch für FoV 200 und FoV 50 ausreichend, um eine geringe Abweichung vom linearen Messwertverlauf zu ermöglichen. Die Homogenität der Dichteerfassung ist dabei weitgehend unabhängig von Implantaten und von der Größe der Bildmatrix, wie die grafische Darstellung in Abbildung 35 für das FoV50 und das FoV200 bei der Längendarstellung aller drei Implantate belegt.

Abbildung 35: Variation von WL zum Vergleich der Implantatlängen im FoV 50 und FoV 200 bei achsenparalleler zentraler Schicht.

4.8 Zusammenfassung der Ergebnisse

Mögliche Fehler der Voxelskalierung bei der Datenaquisition oder der Messwertablesung haben in diesen Messungen keinen relevanten Effekt auf die Position von Objekten im CT- Bild. Geringe Differenzen zwischen den Messergebnissen und den Goldstandards innerhalb der genannten Toleranzgrenzen an Lochachsenabständen von 10mm und 100mm belegen dies.

Die untersuchten Implantate, Scannereinstellungen und Fenstereinstellungen haben keinen relevanten Einfluss auf die Achsenabstände, selbst wenn bei sehr kleinen Spannweiten der Messwerte innerhalb der Gruppen teilweise statistisch signifikante Differenzen zwischen verschiedenen Gruppen gefunden werden.


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Beim Tomoscan M gelingt somit eine zur genauen Objektpositionierung ausreichend homogene Erfassung der Dichtewerte der an der Kantendarstellung beteiligten Voxel. Die Homogenität der Dichtewerte zeigt sich dabei wenig abhängig von Implantaten, von Scannereinstellungen und von der Größe der Bildmatrix.

Fenstereinstellungen modifizieren jedoch die Signalskalierung, was die Abmessungen - im Gegensatz zur Position - von Implantaten und Löchern im CT stark verändert. Die Dimensionsänderung von Implantat- bzw. Lochabmessungen bei Variation des Fensterzentralwerts WL zeigt sich annähernd linear. Daraus ergibt sich, dass unterschiedlich röntgendichte Gewebe zur maßtreuen Darstellung von Objekten unterschiedliche Signalskalierungen benötigen. Die parallele maßtreue Darstellung verschieden röntgendichter Objekte innerhalb einer Signalskalierung ist in diesen Untersuchungen nicht möglich. Die Dimensionen von röntgendichten Implantaten werden in diesen Messungen meist vergrößert und kommen nur in extremen Fenstereinstellungen reellen Maßen oder Untermaßen nahe, wobei in diesen Einstellungen eine Differenzierung von Knochengewebe nicht mehr möglich ist.

Aus den in Längsschnitten ermittelten Abmessungen eines Implantats lässt sich durch die Geometrie der zylinderförmigen Implantate eine sehr grobe Aussage über die Position der Implantatachse zur z- Achse der Scanschicht ableiten. Weitergehende Aussagen sind jedoch nur durch Betrachtung mehrerer Schichten möglich, wobei die Schichtposition selbst sicher bekannt sein muss, da nur eine Bestimmung in Relation zur Scanschicht stattfindet. Die stärkere Streuung der Messwerte führt hier zu Fehlern.


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10.11.2005