CBCT三維頭影測(cè)量常用指標(biāo)的初步探索

李 媛，秦金煒，侯 偉，張淵岫，張正東，王 林

自20世紀(jì)30年代頭影測(cè)量由德國(guó)的Hofrath和美國(guó)的Broadbent引入到臨床應(yīng)用至今，學(xué)者們建立的X線頭影測(cè)量分析方法已達(dá)數(shù)十種，通過定位牙頜面各標(biāo)志點(diǎn)，描繪出一定的線角，進(jìn)行牙頜面軟硬組織的結(jié)構(gòu)分析，為臨床診斷、治療設(shè)計(jì)及研究工作提供重要的依據(jù)[1-4]。在CBCT廣泛應(yīng)用于臨床之前，正畸治療診斷中所使用的頭影測(cè)量分析都是基于對(duì)二維頭顱側(cè)位片的測(cè)量分析，但是二維頭顱側(cè)位片存在頭顱雙側(cè)解剖結(jié)構(gòu)重疊、圖像模糊、圖片不規(guī)則放大率甚至頭位定位誤差等問題，導(dǎo)致標(biāo)志點(diǎn)會(huì)受所提供的影像信息的限制存在定位不準(zhǔn)的問題[5-6]。CBCT提供了三維空間結(jié)構(gòu)信息，使牙頜面的結(jié)構(gòu)清晰可辨，對(duì)于定義明確的三維定點(diǎn)容易分辨定位[7]。但目前國(guó)內(nèi)外都還處于建立CBCT三維數(shù)據(jù)測(cè)量的初級(jí)階段，依然沿用二維頭影測(cè)量的項(xiàng)目，三維頭影測(cè)量還未形成一套標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的測(cè)量系統(tǒng)，三維頭影測(cè)量的標(biāo)志點(diǎn)和測(cè)量項(xiàng)目正常值的確立需要進(jìn)一步的研究。本研究通過比較三維轉(zhuǎn)化頭顱側(cè)位片頭影測(cè)量與CBCT三維頭影測(cè)量?jī)煞N測(cè)量方法測(cè)得的部分臨床常用指標(biāo)的結(jié)果的相關(guān)性，初步探索使用CBCT三維定點(diǎn)方法測(cè)得的頭影測(cè)量結(jié)果是否可以類似三維轉(zhuǎn)化頭顱側(cè)位片(二維)頭影測(cè)量結(jié)果反映出錯(cuò)牙合畸形患者牙頜面的形態(tài)，為三維頭影測(cè)量系統(tǒng)的建立提供理論依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象

選擇2013年1月—7月至南京醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院口腔正畸科就診，因治療需要拍攝CBCT，且符合以下納入標(biāo)準(zhǔn)的錯(cuò)牙合畸形患者100例。納入標(biāo)準(zhǔn)：①年齡≥11.0歲，<14.0歲；②上下頜中線與面中線基本一致；③無中切牙缺失、缺損，左右中切牙基本對(duì)稱、無明顯近遠(yuǎn)中向傾斜；④CBCT顯示中切牙牙根形成；⑤無牙周病史、無前牙外傷史、無正畸治療史；⑥身體健康，無全身系統(tǒng)性疾病。

1.2 研究方法

1.2.1 三維轉(zhuǎn)化頭顱側(cè)位片頭影測(cè)量指標(biāo)的定義(2D指標(biāo)) 使用Dolphin imaging 11.0軟件生成三維轉(zhuǎn)化頭顱側(cè)位片。將CBCT圖像用NNTViewer軟件(Version 2.19，QR srl，意大利)轉(zhuǎn)化成DICOM格式，導(dǎo)入Dolphin軟件生成三維重建圖像，分別校準(zhǔn)冠狀面、矢狀面和FH平面。校正標(biāo)準(zhǔn)為：①左右側(cè)眶下緣點(diǎn)連線基本與冠狀面平行；②左右側(cè)的眶下緣點(diǎn)—耳點(diǎn)連線分別基本與冠狀面平行；③FH平面與正中矢狀面基本垂直，并且根據(jù)傳統(tǒng)頭顱定位儀的定位方法，保證FH平面與地面(即冠狀面)平行。將校準(zhǔn)后的三維重建圖像進(jìn)行頭顱側(cè)位片轉(zhuǎn)化，并在轉(zhuǎn)化過程中進(jìn)行微調(diào)，得到最大重疊的三維轉(zhuǎn)化頭顱側(cè)位片，并將其導(dǎo)入Cephalomethic 1.0軟件,選取反映上下頜骨矢狀向位置關(guān)系、垂直向位置關(guān)系、以及上下前牙唇傾度情況的臨床常用的8項(xiàng)頭影測(cè)量指標(biāo)進(jìn)行二維測(cè)量，測(cè)量指標(biāo)包括SNA、SNB、ANB、SN-MP、U1-SN、U1-NA、L1-MP和L1-NB[8]。

1.2.2 CBCT三維頭影測(cè)量指標(biāo)的定義(3D指標(biāo)) 對(duì)應(yīng)三維轉(zhuǎn)化頭顱側(cè)位片(二維)頭影測(cè)量指標(biāo)的定義，自定義相應(yīng)8項(xiàng)頭影測(cè)量指標(biāo)的三維定義方法(表1)，在MIMICS 15.0軟件中使用多平面重建(multi-plane reconstruction, MPR)定點(diǎn)法，對(duì)各個(gè)標(biāo)志點(diǎn)在冠狀面、矢狀面、水平面三個(gè)平面上進(jìn)行三維定點(diǎn)，對(duì)于GoL和GoR點(diǎn)的定位參考了三維重建圖像進(jìn)行定點(diǎn)[9-10]。

表1 CBCT三維頭影測(cè)量項(xiàng)目的定義

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

所有測(cè)量均由同一測(cè)量者完成，間隔1個(gè)月后重復(fù)測(cè)量1次，數(shù)據(jù)結(jié)果取兩次測(cè)量的平均值。對(duì)兩種方法的測(cè)量結(jié)果采用配對(duì)樣本t檢驗(yàn)和擬合優(yōu)度檢驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。所有檢驗(yàn)均采用SPSS 21.0軟件，以P<0.05(雙側(cè))作為判斷是否有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的標(biāo)準(zhǔn)[11]。

2 結(jié) 果

本研究納入的100例研究對(duì)象中，男46例，女54例，平均年齡為(12.4±0.8)歲。其中，男性平均年齡為(12.5±0.8)歲，女性平均年齡為(12.4±0.7)歲。

三維轉(zhuǎn)化頭顱側(cè)位片(二維)頭影測(cè)量與CBCT三維頭影測(cè)量?jī)煞N頭影測(cè)量方法的結(jié)果見表2，兩種頭影測(cè)量方法的8項(xiàng)指標(biāo)的結(jié)果間均存在相關(guān)性。

表2 兩種頭影測(cè)量方法的統(tǒng)計(jì)量和相關(guān)系數(shù)

對(duì)兩種頭影測(cè)量方法的結(jié)果的配對(duì)樣本t檢驗(yàn)結(jié)果表明，兩種頭影測(cè)量方法的8項(xiàng)測(cè)量指標(biāo)的結(jié)果間的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)(見表3)。

表3 兩種頭影測(cè)量方法的配對(duì)樣本t檢驗(yàn)

本研究對(duì)兩種頭影測(cè)量方法的8項(xiàng)測(cè)量指標(biāo)的結(jié)果進(jìn)一步進(jìn)行了擬合優(yōu)度檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)7項(xiàng)測(cè)量指標(biāo)擬合程度較高(0.8

表4 兩種頭影測(cè)量方法的擬合優(yōu)度檢驗(yàn)

3 討 論

一般將替牙期結(jié)束(11歲左右)到第二恒磨牙建牙合(14歲左右)前，定義為恒牙牙合早期。此期人群的上下中切牙的牙根一般都已經(jīng)形成[12]，且此時(shí)牙根處于形成后的初期，受外界影響的時(shí)間較短，更能反映牙齒形態(tài)的原貌[13]，便于頭影測(cè)量中切牙根尖標(biāo)志點(diǎn)的定位。恒牙牙合早期也是大部分錯(cuò)牙合畸形實(shí)施固定正畸矯治的適宜年齡，所以本研究選擇11～14歲的恒牙牙合早期錯(cuò)牙合畸形患者作為研究對(duì)象。

本研究中選擇三維轉(zhuǎn)化頭顱側(cè)位片作為二維頭影測(cè)量的研究對(duì)象，既避免不必要的傳統(tǒng)頭顱定位側(cè)位片的拍攝，減小X射線的輻射量，也是考慮到三維轉(zhuǎn)化頭顱側(cè)位片的圖像相對(duì)于傳統(tǒng)頭顱定位側(cè)位片，不存在放大率的問題，測(cè)量結(jié)果更加反映真實(shí)情況[14]。張瑩瑩等[15]的研究中CBCT 轉(zhuǎn)化頭顱側(cè)位片影像53%的測(cè)量精確度高于傳統(tǒng)頭顱定位側(cè)位片，SNA、ANB、SN-MP、FH-MP的測(cè)量可重復(fù)性明顯優(yōu)于傳統(tǒng)頭顱定位側(cè)位片，說明在傳統(tǒng)頭顱定位側(cè)位片上難以定位的A 點(diǎn)、Go點(diǎn)在CBCT 轉(zhuǎn)化頭顱側(cè)位片中定點(diǎn)誤差減小，這也與劉怡等[7]的研究結(jié)果相似。在三維頭影測(cè)量系統(tǒng)尚未建全之前，對(duì)三維轉(zhuǎn)化頭顱側(cè)位片進(jìn)行頭影測(cè)量分析，是從二維向三維過渡時(shí)期的重要測(cè)量方式。

本研究中CBCT三維頭影測(cè)量使用的是多平面重建(MPR)定點(diǎn)法，多平面重建是CBCT常用的圖像后處理方法，可選擇任意平面中的體素重組成像，在軸向、矢狀向、冠狀向聯(lián)合定點(diǎn)，對(duì)于定義明確、可重復(fù)性高的定點(diǎn)，因?yàn)樵趫D像上的結(jié)構(gòu)清晰可辨[16]，所以可以準(zhǔn)確定位標(biāo)志點(diǎn)并在標(biāo)志點(diǎn)依次定位后，由計(jì)算機(jī)一次性計(jì)算出定義的測(cè)量項(xiàng)目的結(jié)果。但三維空間比二維平面增加了一個(gè)維度，所以三維結(jié)構(gòu)的定點(diǎn)不同于在同一平面上的二維測(cè)量[15]，如耳點(diǎn)的定位[7]，在二維頭顱定位側(cè)位片上定義為外耳道影像的最上緣，但在三維空間中，由于側(cè)位方向透視深度的不同，從外耳道外緣到耳道深部均有可能成為定點(diǎn)的標(biāo)志，因此三維測(cè)量中有些標(biāo)志點(diǎn)的定義尚待進(jìn)一步明確[17]。本研究中選取SN-MP指標(biāo)來反映上下頜骨垂直向位置關(guān)系，而沒有選擇二維頭影測(cè)量中同樣常用的另一種指標(biāo)FH-MP，正是考慮到避免涉及三維頭影測(cè)量中尚未定義明確且可重復(fù)性不高的耳點(diǎn)。

本研究選擇了臨床上常用的8項(xiàng)頭影測(cè)量指標(biāo)作為研究對(duì)象，對(duì)其三維頭影測(cè)量方法的定義進(jìn)行了初步探索，選擇的指標(biāo)包括反映上下頜骨矢狀向位置關(guān)系的SNA、SNB、ANB，反映上下頜骨垂直向位置關(guān)系的SN-MP，反映上前牙唇傾度情況的U1-SN、U1-NA，和反映下前牙唇傾度情況的L1-MP、L1-NB。在三維頭影測(cè)量中，這8項(xiàng)指標(biāo)涉及到13個(gè)三維定點(diǎn)，其中9個(gè)骨性定點(diǎn)，4個(gè)牙性定點(diǎn)。9個(gè)骨性定點(diǎn)中，除了左右側(cè)下頜角點(diǎn) GoL和GoR與正中矢狀面距離相對(duì)較大，其余7個(gè)骨性定點(diǎn)都定義于正中矢狀面上，4個(gè)牙性定點(diǎn)接近正中矢狀面，且納入標(biāo)準(zhǔn)中要求中切牙無明顯近遠(yuǎn)中向傾斜，所以在8項(xiàng)指標(biāo)的二維與三維頭影測(cè)量結(jié)果的擬合優(yōu)度檢驗(yàn)中，除涉及到GoL和GoR定點(diǎn)的SN-MP指標(biāo)為擬合程度中等(0.5