Влияние стандартных несъемных ретейнеров на диагностическое качество краниальных изображений магнитно-резонансной томографии

Введение

Ортодонтов часто просят убрать несъемные ретейнеры перед магнитно-резонансной томографией (МРТ). Это исследование проводилось, чтобы оценить влияние 2 часто используемых моделей несъемных ретейнеров на искажение результатов МРТ и необходимость в их снятии. Методы. МРТ выполняли на сухом черепе с установленными ретейнерами Twistflex (Dentaurum, Испринген, Германия) и Ortho Flex Tech (Reliance Orthodontic Products, Итаска, Иллинойс). Два невролога независимо друг от друга ранжировали степень искажения. Изучалось влияние сплавов, из которых изготовлены несъемные ретейнеры, расстояния от места их установки до области диагностики, локализации, напряженности магнитного поля и использования последовательности спинового эха. Статистический анализ включал использование коэффициента каппа и критерия хи-квадрат Пирсона. Результаты. Ретейнеры Ortho Flex Tech не вызывали искажений. Ретейнеры Twistflex вызывали искажения в 46 % случаях в областях рядом с ретейнерами (язык и челюсти). Наличие верхнечелюстных несъемных ретейнеров и комбинации верхне- и нижнечелюстных несъемных ретейнеров приводило к более сильным искажениям. Более высокий уровень искажений наблюдался при использовании магнитных полей напряженностью 3Тл и Т1-взвешенных последовательностей спинового эха. Заключение. Нет необходимости снимать ретейнеры Ortho Flex Tech перед МРТ. Возможность снять ретейнеры Twistflex следует рассматривать, если МРТ выполняется для диагностики в областях рядом с несъемными ретейнерами, при использовании магнитного поля напряженностью 3Тл и Т1-взвешенных последовательностей спинового эха, а также при наличии как верхнечелюстного, так и нижнечелюстного ретейнеров. (Am J Orthod Dentofacial Orthop 2015; 147:604-9)

Магнитно-резонансная томография (МРТ) стала распространенным средством диагностики различных соматических и стоматологических заболеваний (мигрени и кластерной головной боли, эпилепсии и других судорожных расстройств, рассеянного склероза, опухолей в области головы и шеи, дисфункции височно-нижнечелюстного сустава и многих других)¹. К преимуществам МРТ перед другими методиками визуализации относятся отличное качество отображения мягких тканей и отсутствие ионизирующего излучения.

Обычные МРТ-аппараты, как правило, различаются по мощности 1,5 и 3 Тесла (Тл), что обозначает напряженность создаваемого ими магнитного поля ¹. Ферромагнитные материалы (коими являются некоторые распространенные металлы) вызывают возмущения магнитного поля и приводят к искажениям на магнитно-резонансных изображениях, оказывая влияние на диагностическую ценность исследования

В последнее время количество получающих ортодонтическое лечение пациентов возросло по всему миру. По данным Proffit и соавт.; в 1998г. сообщалось, что более 30 молодых европеоидов, 11% американцев мексиканского происхождения и 8 афроамериканцев проходили ортодонтическое лечение. По окончании активного этапа ортодонтического лечения его результаты обычно сохраняются на протяжении многих лет с помощью несъемных ретейнеров, изготовленных из металлической проволоки, которая фиксируется на язычной поверхности передних зубов.

В связи с возрастающей частотой случаев направления на МРТ к ортодонтам часто обращаются с просьбой снять металлические ортодонтические аппараты перед процедурой сканирования. Снятие и повторная установка ортодонтического аппарата трудоемки и влекут риск возвращения зубов в нежелательные позиции. В этой связи ортодонты заинтересованы в изучении влияния ортодонтических аппаратов на результаты МРТ для снижения потребности в их снятии.

Наличие ортодонтических аппаратов несет 3 важных последствия с точки зрения диагностики методом МРТ. Во-первых, взаимодействие с магнитным полем может представлять для пациента риск отсоединения аппарата. Ослабление фиксации ортодонтических компонентов несет значительную опасность для пациента⁴. Во-вторых, металлы в составе аппаратов могут приводить к их нагреванию ⁵. В-третьих, они могут вызывать искажения изображения, которые могут сказаться на диагностическом качестве МРТ ⁶.

Было проведено всего несколько исследований по оценке влияния различных несъемных ортодонтических аппаратов на диагностическое качество магнитно-резонансных изображений ^4–9. В одном исследовании было продемонстрировано, что брекеты из нержавеющей стали вызывают существенное искажение и исключают возможность диагностики в нескольких краниальных областях, в то время как помехи со стороны пластиковых, керамических и титановых брекетов были минимальными⁶.

Влияние разных типов несъемных ретейнеров до настоящего времени практически не рассматривалось^7,8. При условии прочной фиксации несъемные ретейнеры не представляют риск для пациента в магнитном поле клинического МРТ-аппарата⁹. Тем не менее качество изображения может значительно пострадать⁸.

Цель этого исследования заключалась в том, чтобы оценить в условиях in vitro влияние 2 наиболее часто используемых типов несъемных ретейнеров на искажение результатов МРТ и решить вопрос о необходимости снятия этих ретейнеров перед МРТ.

Рис. 1. Нижнечелюстной несъемный ретейнер Ortho Flex Tech, интегрированный в поливинилсилоксановый шаблон

Рис. 2. Череп с установленными поливинилсилоксановыми шаблонами на верхней и нижней челюсти

Материалы и методы

В этом исследовании использовался женский череп. Были получены альгинатные оттиски зубных дуг верхней и нижней челюстей, а затем отлиты гипсовые модели. Несъемные ретейнеры 2 типов были изготовлены непосредственно по язычным аспектам резцов и клыков верхней и нижней челюсти на гипсовых моделях. Проволока несъемного ретейнера крепилась к язычной поверхности каждого зуба с помощью зубной нити. Для каждой челюсти был подготовлен поливинилсилоксановый шаблон (Elite HD + тип 0, консистенция мастики; Zhermack, Бадия-Полезине, Италия), который позволял удерживать ретейнер на месте. Ретейнеры были интегрированы в этот материал (Рис. 1).

При сканировании каждого шаблона с ретейнером череп погружали в емкость с добавлением 2%-ного раствора гадолиниевого контраста (Dotarem; Guerbet, Вильпент, Франция), а затем помещали в сканер. Последовательности МРТ-изображений получали с использованием этой конфигурации, после чего устанавливался другой шаблон и выполнялось последующее магнитно-резонансное сканирование (Рис. 2). Разбавленный раствор гадолиниевого контраста создавал фоновый сигнал для кости, который имитировал мягкие ткани. Он не влиял на искажающие артефакты от металла, но позволял увидеть их с помощью МРТ-последовательностей, идентичных используемым в условиях клинической визуализации ^10, 11.

Чтобы определить влияние поливинилсилоксанового шаблона на МРТ-снимки, 2 сканирования проводили на шаблоне без ретейнеров, который служил контролем.

Два опытных нейрорадиолога (J.M.G. и E.B.D.) независимо друг от друга оценивали изображения, чтобы определить степень искажения. Все изображения показывались на экранах компьютеров нейрорадиологов одновременно. Изображения были маркированы в случайном порядке. Нейрорадиологов попросили ранжировать изображения по степени искажений в соответствующих областях с использованием метода классификации искажений по модифицированной кривой операционных характеристик (Табл. I).

Оценивались 5 указанных ниже переменных.

1. Тип сплава несъемного ретейнера. Для этого исследования были выбраны два широко применяемых несъемных ретейнера: Twistflex, 0,18 дюйма (Dentaflex, трехжильный витой; Dentaurum, Испринген, Германия) из сплава нержавеющей стали (хром 17–20 %; никель 8–12 %; углерод 0,08–0,15 %; остальная часть — в основном железо) и Ortho Flex Tech (Reliance Orthodontic Products, Итаска, Иллинойс) из сплава золота 58,33–58,70 %; серебра 1,5–6,0 %; меди 28,0–31,0; никеля 0,3–6,5 % и цинка 5,0–6,3 %.

2. Расстояние между областью интереса и ретейнером. Оценивались следующие десять областей головы: язык, нижняя челюсть, передний отдел верхней челюсти, боковой отдел верхней челюсти, глазницы, носоглотка, гипофиз, лобная доля, височные доли и ствол головного мозга.

3. Локализация несъемного ретейнера. Было изготовлено шесть шаблонов: для верхней и нижней челюстей с ретейнером Twistflex, для верхней и нижней челюстей с ретейнером Ortho Flex Tech и контрольные поливинилсилоксановые шаблоны для верхней и нижней челюстей без ретейнеров.

4. Напряженность магнитного поля. Снимки получали в отделении МРТ Медицинского центра Хадасса, Иерусалим, Израиль на двух системах 1,5 Тл (Avanto) и 3 Тл (Trio) (обе производства Siemens Medical Solutions, Эрланген, Германия) с использованием стандартных многокомпонентных катушек для головы.

5. Последовательность спинового эха. Последовательности изображений включали аксиальные T2-взвешенные изображения, полученные в режиме быстрого спинового эха (TR/TE 3500/90 мс), аксиальные и сагиттальные T1-взвешенные изображения, полученные в стандартном режиме спинового эха (TR/TE 500/14 мс), с толщиной срезов 5 мм и зазором 20 %.

Статистический анализ

Статистический анализ включал показатели описательной статистики, коэффициенты каппа для оценки согласованности между экспертами и критерии хи-квадрат Пирсона. Критерий хи-квадрат Пирсона применялся для сравнения искажений, вызванных разными ретейнерами при разных параметрах МРТ. Был установлен уровень значимости  статистических оценок P < 0,05. Анализ проводили с помощью программного обеспечения SPSS (версии 21.0; IBM, Армонк, Нью-Йорк).

Результаты

Были выявлены статистически значимые отличия между оценками искажения, присвоенными ретейнерам Twistflex и Ortho Flex Tech (P < 0,001). Искажения не наблюдались при использовании ретейнеров Ortho Flex Tech, аналогично контролям, при этом ретейнеры Twistflex вызывали искажение в ходе 46 % испытаний. В 20 % случаев искажение было минимальным, в 7 % — средним, а в 19 % — сильным (Табл. II).

Ретейнеры Twistflex в основном влияли на видимость таких анатомических областей, как язык, нижняя и верхняя челюсти. Другие области, расположенные не возле ретейнеров Twistflex, не были затронуты (Табл. III). Отличия между оценками искажения в разных анатомических областях характеризовались высокой статистической значимостью (P < 0,001).

Были выявлены значимые отличия в связи с локализацией несъемных ретейнеров Twistflex. Верхнечелюстные ретейнеры вызывали более сильное искажение, чем нижнечелюстные, при этом комбинация верхне- и нижнечелюстных ретейнеров еще больше усиливала искажение (P = 0,05) (Табл. IV).

Напряженность магнитного поля (3 Тл в сравнении с 1,5 Тл) оказывала заметное влияние на оценку искажений. Более сильное искажение наблюдалось при более высокой напряженности магнитного поля (3 Тл) (P = 0,005) (Табл. V).

Последовательность спинового эха также оказывала значимое влияние на степень искажений: T1-взвешенные изображения были подвержены более сильному искажению, чем T2-взвешенные (P = 0,03) (Табл. V).

Поливинилсилоксановый шаблон (контроль) не вызывал искажения на магнитно-резонансных изображениях.

Оценки 2 нейрорадиологов сравнивали с использованием коэффициентов каппа. Была установлена удовлетворительная согласованность между 2 экспертами (значения каппа 0,6–0,8).

Обсуждение

Несъемные ретейнеры с фиксацией на передних зубах нижней челюсти появились в 1970-х годах ¹² и были признаны важным компонентом ортодонтического лечения для предотвращения рецидива патологии или скученности постоянных резцов нижней челюсти ¹³. Основные преимущества нижнечелюстных несъемных ретейнеров в сравнении со съемными заключаются в том, что они незаметны и не требуют особого ухода ¹⁴. К недостаткам относятся трудозатратная методика ¹⁵, возможность деформации дуги и повышенное скопление налета и зубного камня в сравнении со съемными ретейнерами ¹⁶ По данным опроса, почти треть клиницистов в США устанавливают несъемные ретейнеры на зубной ряд нижней челюсти ¹⁷. Согласно другому, более недавнему исследованию, 40 % членов Американской ассоциации ортодонтов применяют несъемные ретейнеры и не дают пациентам рекомендации снять их в определенное время ¹⁸. В Норвегии наиболее распространены несъемные ретейнеры с фиксацией на все передние зубы нижней челюсти (66,4 %). Хотя период ретенции длился от 2 до 3 лет (34,7 %) на верхней челюсти или от 3 до 5 лет (23,8 %) на нижней челюсти, 41,5 % ортодонтов оставляли ретейнеры на более чем 5 лет ¹⁹.

В последнее время случаи применения МРТ участились ²⁰, в том числе применения МРТ мощностью 3 Тл в педиатрии ²¹. В недавнем исследовании, основанном на данных электронных карт от представителей 6 крупных интегрированных систем здравоохранения из разных регионов США, сообщалось о почти четырехкратном увеличении частоты применения МРТ в период 1996–2010 гг ³.

Влияние ортодонтических аппаратов на МРТ уже исследовалось в нескольких статьях. Elison и соавт. ⁶ выявили, что брекеты из нержавеющей стали вызывают значительные искажения. Другое исследование продемонстрировало, что ортодонтические аппараты оказывают значимое влияние на результат визуализации лобной и височной долей головного мозга и такие аппараты следует снимать в целях точной диагностики эпилепсии с использованием МРТ ²².

В противовес этому и вопреки наличию четкой тенденции к применению несъемных средств ретенции для обеспечения долгосрочной стабильности ¹⁷, информация об их влиянии на МРТ ограничена ^7, 8. Постоянное увеличение частоты случаев применения несъемных ретейнеров, тенденция к продлению периодов ношения несъемных средств ретенции и рост частоты выдачи направлений на МРТ повышают шанс наличия несъемных ретейнеров у пациента, направленного на МРТ. Поскольку сечение магнитного рассеяния в несъемном ретейнере и стандартных ортодонтических аппаратах мало схоже, предполагается, что ретейнер вызывает меньшее возмущение магнитного поля. В этой связи тщательное исследование соответствующих эффектов может значительно снизить потребность в снятии несъемных ретейнеров перед МРТ.

Наиболее часто используемые несъемные ретейнеры — Twistflex и Ortho Flex Tech. Существуют также менее популярные несъемные ретейнеры на основе нержавеющей стали, никель-титанового сплава или стекловолокна.

Наше исследование показало, что в большинстве случаев наблюдаемое искажение было минимальным при наличии обоих типов ретейнеров; таким образом, в ходе большинства МРТ-исследований показания к снятию несъемного ретейнера отсутствуют. Искажение наблюдалось только при наличии ретейнеров Twistflex. Физические предпосылки для таких результатов легко объяснимы. Ретейнеры Ortho Flex Tech содержат только минимальное количество (0,3–6,5 %) ферромагнитного металла никеля, а все остальные металлы в сплаве неферромагнитные. По этой причине сечение магнитного рассеяния небольшое, как и возмущение, которое оно может вызывать в потоке магнитного поля. Ретейнер Twistflex, напротив, состоит из сплава нержавеющей стали с высокой долей ферромагнитных металлов, таких как железо. Наши результаты подтверждают клинические данные, полученные на МРТ-снимках 3 пациентов с установленными ретейнерами Orthoflex ⁷, и данные, полученные в условиях in vitro на МРТ-снимках ретейнеров из нержавеющей стали в сравнении с ретейнерами из никель-титанового сплава ⁸. Тем не менее в этом последнем исследовании авторы использовали упрощенную модель in vitro, в которой проволочные дуги из нержавеющей стали и никель-титанового сплава были интегрированы в цилиндр, помещаемый в поле МРТ ⁸. По имеющимся у нас сведениям, наше исследование — первое исследование in vitro, в котором имитируется фактическое положение ретейнеров в ротовой полости пациента и сравниваются широко применяемые ретейнеры Ortho Flex Tech и Twistflex при наличии контроля.

Несмотря на то, что при использовании ретейнеров Twistflex наблюдались искажения, они были довольно ограничены и распространялись только на расположенные в непосредственной близости анатомические области, например язык, нижнюю или верхнюю челюсть. Как уже было указано ранее, наиболее вероятная причина такого незначительного влияния от этого ретейнера заключается в малом механическом сечении рассеяния несъемных ретейнеров. Наши результаты подтверждают результаты предыдущих исследований влияния брекетов из нержавеющей стали, согласно которым искажения уменьшаются с увеличением расстояния от аппарата ⁶.

Важно отметить, что на оценки искажений влияли количество и локализация материала, то есть наличие удлиненного верхнечелюстного ретейнера или комбинации верхне- и нижнечелюстного ретейнеров представляет более высокий риск, чем наличие только нижнечелюстного ретейнера. К счастью, верхнечелюстные несъемные ретейнеры используются реже, чем нижнечелюстные, и их оставляют на месте не более короткие периоды после лечения ¹⁹.

Искажения были прямо пропорциональны напряженности магнитного поля — более сильное искажение наблюдалось при использовании более напряженного поля (3 Тл) — и были также обусловлены последовательностью спинового эха, при этом T1-взвешивание вызывало больше помех, чем T2-взвешивание.

На основании полученных результатов мы можем сделать вывод о том, что несъемные ретейнеры, изготовленные из металлического сплава с более высоким количеством ферромагнитных металлов, такие как Twistflex, могут вызывать искажения на МРТ-снимках верхней, нижней челюстей или языка, а их снятие должно ограничиваться случаями проведения МРТ для анализа патологии в этих анатомических областях. Однако применение несъемных ретейнеров из неферромагнитных металлов или с их низким содержанием, таких как Ortho Flex Tech, исключает потребность в их снятии во всех случаях.

Выводы

1. Согласно полученным результатам, в снятии несъемных ретейнеров Ortho Flex Tech нет необходимости.

2. Снятие несъемных ретейнеров Twistflex не требуется перед большинством МРТ-исследований. Вопрос о снятии следует рассматривать, только если целью МРТ является диагностика патологий в областях челюстей или языка, особенно при использовании мощности 3 Тл и последовательности спинового эха с T1-взвешиванием, а также при одновременном наличии верхне- и нижнечелюстного ретейнеров.

3. Согласно полученным результатам, если область интереса для МРТ находится не рядом с несъемным ретейнером, потребность в его снятии отсутствует.

Литература

• a Клинический лектор и директор, аспирантура, кафедра ортодонтии, Стоматологический институт Хадасса при Еврейском университете, Иерусалим, Израиль.
• b Клинический инструктор, кафедра ортодонтии, Стоматологический институт Хадасса при Еврейском университете, Иерусалим, Израиль.
• c Отделение радиологии головы, ротовой полости и челюстно-лицевой области, кафедра стоматологии, Стоматологический институт Хадасса при Еврейском университете, Иерусалим, Израиль.
• d Клинический инструктор, кафедра радиологии, Медицинский центр Хадасса, Иерусалим, Израиль.
• e Профессор и глава нейрорадиологического отделения, кафедра радиологии, Медицинский центр Хадасса, Иерусалим, Израиль.
• f Адъюнкт-профессор и председатель кафедры ортодонтии, Стоматологический институт Хадасса при Еврейском университете, Иерусалим, Израиль.
• Все авторы заполнили и предоставили форму Международного комитета редакторов медицинских журналов (ICMJE) для раскрытия возможных конфликтов интересов, и ни один такой конфликт не был зарегистрирован.