RESUMEN 

Los autores hacen uso del detector de semiconductores Medipix2 para obtener imágenes radiográficas digitales de alta resolución con baja dosis y en tiempo real.  Para el efecto se emplearon modelos preparados con implantes dentales.  El objetivo es desarrollar un método de observación directa y de monitoreo de la interfase entre los implantes dentales y los tejidos que los rodean. 

Palabras Claves:  Radiografía, Implantes Dentales, Píxel-Detectores, Medipix2. 

SUMMARY 

We make use of the state-of-the-art semiconductor detector Medipix2 in order to obtain high-resolution low-dose images of samples with dental implants in real time.  The goal is to develop a method of direct observation and monitoring of the interface between dental implants and the surrounding tissues. 

Key Words:  Radiography, Dental Implants, Pixel Detector, Medipix2.

INTRODUCCIÓN 

La Implantología Dental sufre la falta de un instrumento que pueda proveer al clínico una información precisa acerca de la situación real in vivo a in situ de la interfase entre el hueso y el implante [1].  La oseointegración es una condición no homogénea y primordialmente microscópica.  La falta de un contacto directo entre el hueso y la superficie del implante puede determinar el fracaso del mismo o cambios en el proceso de carga y la prótesis.  El desarrollo de un adecuado sistema de imágenes con la capacidad de permitirnos observar in vivo la interfase hueso-implante es necesario y podría ofrecer un considerable avance en la Moderna Implantología Dental.

Las técnicas radiográficas juegan un papel muy importante en el exitoso planeamiento y la ejecución del tratamiento con implantes dentales.  Las técnicas más utilizadas en la actualidad son: Técnica Panorámica (DPT), Técnicas intraorales, Radiovisiografías (RVG) y las Tomografías computarizadas (CT) [2,3].  Durante el planeamiento, las anteriormente mencionadas técnicas permiten al clínico obtener una idea de la cantidad y la calidad del hueso disponible y el estado de las estructuras y tejidos circundantes.  La DPT es considerada la radiografía de elección en esta etapa del tratamiento.  La información que nos provee puede ser complementada con el uso de otras técnicas extraorales como las cefalométricas e intraorales como las oclusales [2]. 

Actualmente, la CT provee las mejores imágenes disponibles para el planeamiento del tratamiento con implantes.  Sin embargo, debido a su costo y la alta dosis de radiación, las CT se utilizan preferentemente en casos considerados más complicados, como por ejemplo reconstrucción de maxilares totalmente edéntulos, reconstrucción bilateral de las regiones posteriores en el maxilar inferior o para determinar si el paciente necesitaría injertos óseos en zonas extensivas [2].  Las radiografías intraorales están destinadas al planeamiento de implantes unitarios y prótesis de corta extensión.  Esta técnica radiográfica es también utilizada durante la fase protética para asegurarse del correcto asentamiento de los componentes y las estructuras, así como durante los consecuentes controles para examinar los niveles de la cresta ósea [2].  Las RVG en la actualidad están siendo utilizadas con más frecuencia como un método alternativo para obtener imágenes radiográficas [4].  Esta técnica es muy útil debido a que produce una imagen instantánea con una baja dosis de radiación, razón por la cual ha empezado a reemplazar a las técnicas convencionales intraorales [5].  La RVG es considerada en la actualidad como la mejor técnica para valorar el estado periimplantario [3,4].  Actualmente las técnicas radiográficas ofrecen una opción confiable para determinar además la condición clínica del implante y los tejidos que lo rodean. 

En el presente trabajo se ha aplicado el detector de semiconductores Medipix2 [6] en imágenes dentales de tipo RVG, con el objeto de desarrollar una técnica que permita observar en alta resolución la interfase hueso-implante, así como el tejido óseo periimplantario.

MATERIALES Y MÉTODOS 

A. El Detector Medipix2 

Los detectores de semiconductores presentan un sinnúmero de ventajas, entre las cuales podemos anotar:

·        Una alta eficiencia en la detección de los rayos x, lo que permite reducir las dosis requerida.

·        La generación y evaluación instantánea on-line de las imágenes.

·        Alta resolución de imagen por debajo del orden de las 10 mm.

·        Discriminación de la energía.

·        Dispositivo de pequeñas dimensiones y electrónica compacta.

El Medipix2 está formado por un chip detector de semiconductores, unido a un chip llamado lector.  Este detector de silicona es además un chip equipado con un electrodo simple en su cara posterior y una matriz de electrodos en su cara frontal (Fig.1).  Cada elemento de la matriz, llamado píxel, está conectado con un respectivo preamplificador, discriminador y un contador digital integrado en el chip lector.  Cada píxel es capaz de contar partículas ionizadas de adecuada energía cruzando su área.  El Medipix2 presenta 256 x 256 píxeles cuadrados con dimensión cada uno de 55 mm.  El sistema radiográfico emplazado está ilustrado en la figura 2.

Tomando en cuenta la dimensión finita del píxel (55 mm), debemos anotar que es posible alterar la magnificación de la imagen por medio de la selección de la posición de la muestra entre la fuente y el detector.

B. Las Muestras Radiográficas

Debido a que no existen muestras reales bien definidas para del sistema, decidimos realizar nuestros experimentos preliminares en modelos.  Las pruebas fueron realizadas en implantes con fines experimentales Impladent^®, Lasak s.r.o., República Checa (Fig.3). 

Los implantes fueron cubiertos con una fina capa de cera simulando la interposición de tejido fibroso en la interfase hueso-implante.  El grosor promedio de la capa de cera fue de 10 mm. Los modelos fueron preparados con elementos bien definidos y se utilizó yeso para simular el hueso en la radiografía (Fig.4). 

Además de la simplicidad en la preparación y la operación, el uso de modelos como objetos radiográficos, facilitan y optimizan las condiciones de imagen y los procedimientos. 

Se determinó la absorción y transmisión de los diferentes materiales de los modelos, mediante cálculos físico-matemáticos [7].  Se normalizaron los datos obtenidos y se corrigieron para prevenir los efectos en una fuente no monocromática como la nuestra [8,9].  De acuerdo a los mismos se calibró la respuesta de los píxeles del detector y se programó el software procesador de la imagen.  Fue calculado además el tiempo mínimo de exposición necesario para obtener la imagen de la capa de cera en una resolución determinada.

C. Fuente de Rayos x 

Fue utilizada una fuente de rayos x microfocal Hamatsu L8601-01, con un ánodo de tungsteno y un punto focal de 5 mm.  El uso de una fuente con dimensión geométrica mínima es necesario para aumentar la resolución espacial.  La fuente fue operada a 40 kV con una corriente de 250 mA. 

Las imágenes obtenidas fueron calibradas y comparadas con imágenes obtenidas usando una cámara standard CDD (charge coupled device) de similar resolución.  La precisión en las radiografías fue estimada y comparada con las imágenes CCD.

RESULTADOS 

Utilizando una magnificación del detector de 3 e incrementando la resolución espacial a 18 mm, la radiografía obtenida del modelo usado es mostrada en la figura 4. 

En algunas imágenes, el grosor de la capa de cera fue determinado ajustando nuestro modelo matemático de transmisión, a los datos obtenidos a lo largo de las líneas perpendiculares que atravesaban los bordes del implante. La comparación de los resultados obtenidos de las mediciones radiográficas y las mediciones ópticas se muestran en la figura 6.

CONCLUSIONES 

El modelo matemático empleado corresponde muy satisfactoriamente a los datos de las mediciones experimentales. 

Usando el detector Medipix2, una muestra de 40 mm en el plano transversal, presentó una precisión significativa de un 10%.  La dimensión de una interfase hueso-implante con interposición de tejido fibroso ha sido definida entre 50-250 mm en especimenes animales [10].  A pesar de que la resolución obtenida no es suficiente para poder determinar una absoluta ausencia de tejido fibroso, tomando en cuenta que las medidas promedio de un fibroblasto son 20-30 mm de largo por 10 mm de ancho, la precisión significativa de 40 mm nos podría permitir detectar los casos más comunes de fibrointegración.

BIBLIOGRAFÍA 

1.      Cevallos-Lecaro MD. Soft and hard tissue condition around dental implants in a follow up study. Tesis de Doctoral de Postgrado, Facultad de Medicina, Hradec Králové, Universidad Carolina de Praga. 2004.

2.      Floyd P, Palmer P, Palmer R. Radiographic Techniques. British Dental J., 1999; 187(7).

3.      De Smet E, Jacobs R, Gijbels F, Neart I. The accuracy and reliability of radiographic methods for the assessment of marginal bone level around oral implants. Dentomaxillofacial Radiology, 2002; 31(3): 176-181.

4.      Parks ET, Williamson GF. Digital Radography: An Overview. J. Contemp Dent Pract, 2002; 3(4): 23-39.

5.      Mörner-Svalling AC, Tronge G, Aandersson LG, Welander U. Comparion of the diagnostic potencial of direct digital and conventional intraoral radiography in the evaluation of peri-implant conditions. Clin. Oral Implants Res., 2003; 14:714-719.

6.      Medipix Collaboration ( http://cern.ch/medipix )

7.      Knoll GF. Radiation Detection and Measurement. Editoral J. Wiley & Sons, New York 2000.

8.      Bushberg JT, Seibert JA, Leidholdt EM, Boone JM. The essential physics of medical imaging. Segunda Edición. Editorial Lippincott Williams & Wilkins 2001.

9.      Jakubek J, Holy T, Pospisil S, Vavrik D. Tomography for XRDD. Proceedings of the 5^th International Workshop on Radiation Imaging Detectors, Sept 2003, Riga, Latvia. Abstract published in the Program Book of IWORID 2003, BSI, Riga, Latvia 2003; 111.

10.  James RA, McKinney RV Jr., Meffert RM. Tissues surrounding dental implants. Cap.18. Contemporary Implant Dentistry, Segunda Edición, Carl E. Misch. Editorial Mosby. 1999: 239-251.

ARADECIMIENTOS 

El presente trabajo es fruto de la colaboración internacional Medipix en CERN en Ginebra y ha contado con el financiamiento del Grant No. 315 819 de la Universidad Técnica de Praga, República Checa.