錐形束計算機斷層掃描應用于正畸牙頜測量的研究進展

王　璐(綜述)，陳　巖，王建明(審校)

(1.　內蒙古醫科大學口腔醫學院,呼和浩特010050； 2.內蒙古醫科大學附屬醫院口腔科，呼和浩特 010050；

3.包頭市中心醫院口腔科，內蒙古 包頭 014040)

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醫學影像學

錐形束計算機斷層掃描應用于正畸牙頜測量的研究進展

王璐1,2△(綜述)，陳巖2※，王建明3(審校)

(1.內蒙古醫科大學口腔醫學院,呼和浩特010050； 2.內蒙古醫科大學附屬醫院口腔科，呼和浩特 010050；

3.包頭市中心醫院口腔科，內蒙古 包頭 014040)

摘要：牙頜測量廣泛應用于口腔正畸臨床工作中，是診斷兒童及成人錯牙合畸形的重要方法，亦可為治療計劃提供理論依據。錐形束計算機斷層掃描(CBCT)是一種口腔正畸輔助診斷中的顱頜面影像采集設備，相較于CT，CBCT具有影像精確度高、掃描速度快、占地面積小以及放射輻射量低等優勢。CBCT在正畸領域應用十分廣泛，可用于頭影測量分析、定位阻生牙、輔助植入微種植體以及分析牙體和牙弓形態等。

關鍵詞：錐形束計算機斷層掃描；正畸應用；牙頜測量

自本世紀初，錐形束CT(cone beam computer tomography，CBCT)作為一種新型技術開始應用于口腔正畸輔助診斷中，它采用錐形X線束投照，經過人體后由二維固態的探測器或無定型硅板接收，只需180°～360°掃描即可獲得滿足各個方向重建所需的三維圖像。與正畸傳統影像學設備相較，CBCT有著獨有的優勢：①精準重建顱頜面部三維結構；②影像精確度高，形成的圖像偽影很少；③占地面積小，費用較低，掃描時間較短；④放射輻射劑量較小，放射線范圍局限；⑤獲得的三維圖像可以在醫師個人計算機上輕松操作系統軟件，同時可使患者直觀形象地了解自己的病情及治療計劃，使醫患溝通達到最佳的效果。CBCT在正畸領域展示了廣泛的應用前景，現就CBCT應用于正畸牙頜測量的研究進展進行綜述。

1在臨床實際工作中的應用

1.1牙體長度的測量了解牙體長度是制訂出正確的診治計劃的保證，正確的診治計劃才能保證正畸治療的成功。更重要的是，測量正畸前后牙體長度的變化是評價正畸效果的重要指標。Katona[1]評估了X線片用于評估牙體長度的方法，認為X線誤差較大，測量牙體長度準確率較低。隨著口腔影像學的發展，CBCT于本世紀初出現，它是一種空間分辨率高、對硬組織顯像精良、操作簡單且放射輻射量較低的新型口腔科影像技術。Flores-Mir等[2]篩選常規正畸治療拔除上頜前磨牙并且拍攝過CBCT和全景片的患者，從26例受試者共獲得48顆牙齒，直接使用數字卡尺測量，X線圖像和數字化測量均使用Dolphin 3D軟件，分別利用方差分析數字卡尺測量結果、全景片測量結果和CBCT測量結果；結果發現，與實際牙體長度相比，傳統的全景片相對不準確，高估了長度的29%，而CBCT相對準確，低估了長度的4%。馮馳等[3]亦通過In Vivo Dental軟件對40例患者109顆活體牙的CBCT掃描數據進行分割，并于重建后測量根長、冠長和牙體全長，比較實體測量值(相同活體牙拔除后測量)和CBCT測量值的差異，檢驗CBCT測量牙體長度的精確性；結果發現，CBCT對活體牙的根長、冠長及牙體全長的無創測量與實體測量的一致性較好，可在臨床推廣應用。

1.2Bolton指數的測量Bolton指數是指上下前牙牙冠寬度總和的比例關系與上下牙弓全部牙牙冠寬度總和的比例關系，用Bolton指數可診斷患者上下牙弓中是否存在牙冠寬度不協調的問題。Tarazona等[4]數字化50例患者的研究模型，將同一批患者使用Dental Picasso Master 3D的CBCT圖像，并利用In Vivo Dental軟件進行分析；結果發現，CBCT的3D模型和數字化石膏模型在計算Bolton指數時具有準確性和一致性。國內研究成果也與之相同，楊磊等[5]對23例患者的CBCT數字化模型和石膏模型進行配對研究，由測量人員分別對兩種模型進行Bolton指數線性數據重復測量，對比分析測量結果發現CBCT的數字模型和石膏模型在牙性線性測量具有一致性，但在骨性結構測量數據石膏模型相對具有更好的可重復性與精確性。Alam等[6]則更關注Bolton指數的性別差異，其認為Bolton指數并不存在性別差異。

1.3牙弓長度及寬度的測量通過測量牙弓長度和寬度可以了解牙弓的形態及兒童的頜骨和牙弓在不同年齡的生長趨勢，指導咬合誘導治療的時機及治療后的美觀、功能及穩定性等。邱曉霞等[7]對10例正常青年人進行CBCT掃描，試驗者分別用CBCT軟件對牙弓長度及寬度測量2次；并制取上述10例青年人上下頜牙列石膏模型，試驗者分別用電子卡尺對牙弓長度及寬度測量2次；統計學分析發現，CBCT在牙列的重建上準確可靠，在對牙弓長度及寬度測量上穩定可重復，可用于測量牙列的形態數據。胡心怡等[8]采用石膏模型40副，用CBCT掃描測量石膏牙頜模型并與手工測得的結果進行比較，結果發現，頰尖牙間寬度測量的準確性最高，中央窩牙間寬度次之，腭側齦緣牙間寬度的測量準確性最低。

1.4微種植體植入安全范圍的測量微種植體支抗擁有植入部位廣泛、愈合期短、體積小、可即刻加載等優勢，在正畸臨床中得到日益廣泛的應用。蔣佳秀[9]綜述了CBCT在微種植體支抗的應用現狀，即植入前評估：評估支抗與鄰近解剖結構的關系；植入區域的骨質骨量；計算機輔助模擬植入過程；植入術后評估：評估穩定性；定量評估植入后療效。夏文倩等[10]對30例成人患者上頜前牙區行CBCT掃描及三維重建，發現上、中切牙牙根間至牙槽嵴頂4、6、8、10 mm近遠中間距均最寬(距牙槽嵴頂8 mm)，中切牙與側切牙牙根間近遠中間距離最窄；中切牙牙根間骨厚度在唇腭向距牙槽嵴頂8 mm及以上水平最薄，中切牙與側切牙牙根間骨厚度最厚，為臨床獲取了上頜前牙區植入微種植體支抗的安全范圍。胡露露等[11]亦經CBCT獲取了上下頜骨后牙區植入微種植體支抗的安全范圍，為臨床應用提供參考。

1.5阻生牙測量

1.5.1阻生牙所致的牙根外吸收的測量阻生牙不但影響咬合功能以及美觀，而且易形成含牙囊腫，最直接的危害就是壓迫鄰近牙牙根吸收。李志進等[12]從15例患者中選取19顆牙齒，選取的牙齒均有由鄰近埋伏牙造成的牙根外吸收，利用CBCT掃描實驗牙體以及鄰近埋伏牙，結論為CBCT能夠提供關于牙根外吸收位置和程度直接而且準確的圖像，CBCT可為臨床診斷和治療提供可靠的信息。

1.5.2阻生牙牽引至正常位置所需空間的測量埋伏牙如能早期診斷治療，常可自萌或者可牽引至正常位置。目前常用的牽引方法有:正畸開辟間隙后等待有自行萌出能力的牙齒自行萌出；外科手術后待其自行萌出；正頜-正畸牽引；自體牙移植；拔除后修復，其中外科手術后正畸牽引最為常用。Machado[13]的綜述中提到CBCT不但可準確定位阻生牙精確的大小、位置和角度，還可提供其與相鄰牙齒的關系。這些信息可幫助正畸醫師確定牽引阻生牙的角度、位置以及將阻生牙牽引至正常位置所需的空間。

1.6正頜外科手術的測量對于那些伴有頜骨異常的錯牙合畸形，要解決其頜骨異常，矯治反牙合、深覆牙合、開牙合或者牙齒異常唇傾等，僅僅通過牙齒移動的正畸治療是遠遠不夠的，只能通過正畸-正頜外科的聯合治療，才能予以矯治。Machado[13]的綜述中提到CBCT可生成模擬模型用于術前評估手術的可行性以及手術的預期結果等。侯敏等[14]對20例正頜手術患者行術前CBCT掃描，定位重要解剖結構位置，結果CBCT對上頜骨翼腭管頜下頜管的位置關系有良好的顯示，極大提高了手術的準確性與安全性。

2基礎口腔醫學研究

2.1牙槽骨高度及骨密度的測量牙槽骨的高度直接影響正畸治療計劃的實施以及正畸后療效的評估。馮馭馳和許天民[15]利用8例人類濕顱標本經CBCT掃描后測量牙尖點到釉牙骨質界距離、牙尖點到牙槽嵴頂距離和釉牙骨質界到牙槽嵴頂距離，結果發現CBCT測量值略小于標本實際測量值，但差異較小，在臨床實際可以接受的范圍之內，故使用CBCT測量牙槽骨高度可靠性好。CBCT軟件還可分析牙槽骨的骨量、骨質以及骨密度。在正畸治療前，需要評估牙槽骨的骨量、骨質以及骨密度，以確認患者牙槽骨的狀態是否適合正畸治療，同樣，在正畸治療之后，仍需評估以上指標，以確認患者牙槽骨的狀態是否受到正畸治療的影響。樊林峰等[16]使用CBCT在相同條件下投照10例健康成年人上頜骨前牙區，在CBCT軟件進行三維重建，并測量上頜中切牙牙槽間隔及兩側側切牙牙槽間隔相對骨密度3次，進行方差分析后發現，3個測量區相對骨密度均值差異無統計學意義。由于CBCT具有無創性和可重復性，在頜骨局部骨結構的檢測方面有臨床價值。

2.2頜面部軟組織厚度的測量頜面部軟組織厚度對于正頜-正畸聯合治療具有非常實際的臨床意義，正頜手術必須進行軟組織重建，軟組織重建的效果直接影響正頜-正畸聯合治療的最后成效。Fourie等[17]使用皮膚打孔器對7具尸體頭部的軟組織標志點進行打孔，打孔深度即實際測量值，再與CBCT的測量值相比較，結果CBCT圖像測量與實際測量無顯著差異，且增加立體像素0.3～0.4 mm會使精確度略有增加，故CBCT可用于面部軟組織厚度的測量，立體像素應考慮增加0.3～0.4 mm。螺旋CT雖然亦可測量面部軟組織的厚度，但考慮其放射輻射量明顯高于CBCT，故推薦使用CBCT測量。

2.3正畸常用頭顱側位解剖標志的測量X線頭影測量主要用于研究顱面生長發育、牙頜顱面畸形的診斷分析、確定錯牙合畸形的矯治設計、矯治過程中及矯治后的牙頜顱面形態結構變化以及正頜外科的診斷和矯治設計。de Oliveira等[18]從159例正頜手術前患者隨機抽取12例，研究者從矢狀、冠狀和軸向反復3次對30個標志點進行測量，然后使用方差分析，結果顯示，多平面重建定點法在CBCT圖像上定點有極好的可靠性。另有學者研究顯示，3D影像上多平面重建定點比普通X線頭顱側位片上定點更精確[19-20]。

2.4顳下頜關節的測量 顳下頜關節是由下頜骨髁突、顳骨關節面、居于兩者之間的關節盤、關節周圍的關節囊和關節韌帶組成的特殊結構[21]。顳下頜關節紊亂或結構異常與錯牙合畸形關系密切。Hilgers等[22]以充水氣球放入顱窩來模擬軟組織，在髁突與關節窩之間放置1.5 mm厚泡沫墊來模擬關節間隙，用拉簧將下頜穩定在最大牙尖交錯位，使用3 種傳統X線投照技術和CBCT對每具頭顱進行掃描，隨后使用軟件對樣本進行掃描、重建和測量，將測量數據與電子測量器實體測量結果相比較，從而評價CBCT對顳下頜關節線距測量的準確性和可靠性。Schlueter等[23]則更多關注CBCT對顳下頜關節重建的測量精度。

3CBCT牙頜測量的局限性及應用前景

3.1局限性盡管CBCT在口腔正畸牙頜測量具有獨特的優勢，但它在應用過程中仍有一些局限性：與普通全景片相比較，CBCT價格較高，對于醫療經濟條件較差的地區，不適應居民普遍的消費水平。正畸患者以兒童居多，更易受射線影響，CBCT的有效劑量為58.9～1025.4 μSv，全景片有效劑量為5.5～22.0 μSv，頭顱側位片為2.2～3.4 μSv，考慮到患者暴露放射量較大，CBCT不能代替曲面斷層片頜頭顱側位片作為正畸常規影像學檢查；Choi和Ford[24]指出，兒童的劑量要優化，因為兒童對輻射危害更為敏感，比成年人更易誘發癥狀。與螺旋CT相比，CBCT雖然空間分辨率較高，但對軟組織分辨率不如螺旋CT，即對比度分辨率較低，Fourie等[17]報道，CBCT的立體像素水平對面部軟組織顯影有很大的影響。探測頭的探測范圍雖可擴大或縮小，但總體范圍局限。偽影的形成：金屬偽影常見于患者口內有修復體、正畸托槽等情況；位置偽影是目標區內由于物體過于靠投照范圍邊緣而產生的光環狀偽影；運動偽影是患者在接受掃描時的運動產生的。醫師對CBCT操作技術以及圖像分析的差異，產生的因素有2 個:一是CBCT設備本身造成的，Periago等[25]認為，CBCT設備的掃描參數(如立體像素、投照單位數等)會對測量準確性造成影響；Leung等[26]發現，電流強度、投照范圍等對圖像精確度和分辨率也有影響；但也有學者持不同觀點，如Brown等[27]發現，不同投照單位數量下CBCT的測量準確度無差異。二是在圖像重建過程中CBCT測量軟件的使用也會導致系統的誤差。很多研究中CBCT測量值有輕微低于實體測量值的傾向，而且這種差異隨著立體像素水平的增加而增加[28]。對于CBCT圖像信息是否真的可明顯提高臨床診斷正確率，Noar和Pabari[29]提出，沒有明確證據表明CBCT圖像中獲得的信息可明顯提高臨床治療決策。無統一的認定標準：CBCT因為探測器、灰階值、立體像素大小、醫學信息換算軟件和三維重建方式存在差異，導致在實際應用中缺乏統一標準[30]。

3.2應用前景盡管CBCT存在局限性，但這并不影響它成為正畸影像學診斷的新興技術。關于CBCT在牙頜測量的應用前景大致可分為3個方面，即兒童生長發育的測量：a.CBCT 相對于全景片和頭顱側位片空間分辨率高，影像更精確，但其有效劑量高，而兒童易感；隨著科技和經濟水平的發展，CBCT更應可以針對兒童進行有效劑量的優化，使其能代替全景片和頭顱側位片作為常規正畸影像學檢查；b.眾所周知，正畸患者多數是用于具有生長發育潛能的兒童，故預測其生長發育趨勢對指導正畸治療具有臨床實際意義，CBCT可重建三維頭顱圖像，如進一步發展，可預測顱面部的生長發育趨勢，可測量患者在各個方向以及平面的生長范圍，對于正畸治療計劃的實施具有臨床意義；CBCT雖然空間分辨率較高，但其對比度分辨率比較低，對于軟組織顯影不如螺旋CT，未來如果可以提高對比度分辨率，加上輻射量較小，可以替代螺旋CT應用于口腔正畸；建立統一標準，規范探測器、灰階值、體素大小，醫學信息換算軟件和三維重建方式的標準。在不久的將來，CBCT在口腔正畸領域的應用會越來越廣泛。

4小結

CBCT已在臨床實際工作和基礎口腔醫學研究領域廣泛應用。它不僅可用于牙體長度、Bolton指數、牙弓長度和寬度、微種植體植入安全范圍、阻生牙和正頜外科手術的測量，亦可用于牙槽骨高度及骨密度、頜面部軟組織厚度、正畸常用頭顱側位解剖標志和顳下頜關節的測量。雖然CBCT的應用存在價格較高、對兒童劑量無優化、軟組織分辨率低、探測范圍局限、偽影較多等局限性，但其在口腔正畸領域的靈活應用會越來越受到關注。

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Research Progress of CBCT Used in Measurement of OrthodonticsWANGLu1,2,CHENYan2,WANGJian-ming3. (1.InnerMongoliaMedicalUniversityofStomatology，Hohhot010050,China; 2.DepartmentofDentalMedicine,theAffiliatedHospitalofInnerMongoliaMedicalUniversity,Hohhot010050,China; 3.DepartmentofDentalMedicine,BaotouCityCentralHospital,Baotou014040,China)

Abstract:Dentofacial-maxillary measurement is widely applied in orthodontic clinical work,and is one of the most significant methods to diagnose malocclusion.The three-dimensional images obtained from the cone beam computer tomography (CBCT) are efficiency in orthodontic diagnosis and treatment planning.CBCT is a kind of orthodontic clinical diagnostic device,which compared with the standard medical CT,has great advantages,such as high accuracy,fast scanning speed,small size and low radiation dose.CBCT is also widely used in orthodontics,for example,it can be used to measure cephalometric landmark,to locate impacted teeth,to auxiliary implant mini-implant,and to analyze dental,arch form and occlusion.

Key words:Cone beam computed tomography; Application of orthodontics; Dentofacial-maxilla measurement

收稿日期：2015-06-20修回日期：2015-07-05編輯：鄭雪

基金項目：內蒙古自治區自然科學基金(2014MS0857)；內蒙古自治區醫學會基金(201302079)

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.20.037

中圖分類號：R783.5； R318

文獻標識碼：A

文章編號：1006-2084(2015)20-3745-04