牙根縱裂錐形束CT檢查的偽影及診斷探討

曹丹彤,觧 鑫,林梓桐

牙根縱裂(vertical root fractures,VRFs)是指發生在牙根部的完全或不完全縱形裂紋,通常為頰舌向[1]。VRFs患牙可表現為牙齦的反復腫脹或瘺口溢膿,臨床檢查可探及頰舌(腭)側窄而深的牙周袋[1]。由于VRFs發生于牙根,僅通過臨床表現及口內檢查常無法做出明確診斷。普通X線檢查技術如根尖片可用于VRFs診斷,然而,根尖片僅為二維成像技術,僅能顯示部分分離移位的VRFs。近年來廣泛應用的口腔錐形束CT(cone beam CT,CBCT),其分辨率達亞毫米級,為疑難性牙體牙髓疾病的診斷提供了一種有效的影像學檢查手段。相比于根尖片,CBCT診斷VRFs的準確率及靈敏度大大提升[2-4]。然而,CBCT診斷VRFs存在著眾多干擾因素,其中偽影的存在是導致CBCT診斷VRFs準確率下降的重要原因[3,5-9]。本文對CBCT診斷VRFs中的偽影加以綜述,并針對掃描中如何減少偽影,如何對偽影和折裂紋進行鑒別診斷加以探討。

1 CBCT VRFs診斷中的偽影

廣義上偽影是指X線成像過程受到干擾或原理性限制而出現的與受檢體不相符的影像變形或者不存在的結構和病變影像,通常表現為條紋、帶狀、放射狀,影響影像的診斷效力[10]。

1.1 射線束硬化偽影(beam hardening artifacts)

CBCT投照時,當X線束遇到一個高密度的物體(如根管充填牙膠、金屬樁等),光束中的低能量光子會被物體吸收,X射線束的平均能量增加,從而產生射線硬化束偽影,這類高密度材料產生的偽影通常為低密度線狀,與VRFs在CBCT上的線狀低密度影像非常類似,因而影響折裂紋診斷[6,11]。

1.1.1 患牙根管充填材料偽影

根管充填材料如牙膠及糊劑具有X線阻射性,以便于區分充填材料與周圍牙體組織并評估根管充填的質量[12],然而,VRFs多發生于根管治療后牙齒,根充材料包括牙膠和糊劑都可產生類似于折裂紋的線狀低密度偽影,大大影響了VRFs診斷[5-7,9,11,13]。

不同的糊劑所產生的偽影強度也不同。Miyashita等[14]對四種根管充填糊劑(AH Plus、CANALS、BioRoot RCS和MTA Fillapex)在根尖片及不同大小管電壓(70、85、100 kV)的CBCT圖像上的偽影進行評估。結果表明,根尖片上的放射阻射率與CBCT圖像上的偽影程度之間存在相關性,糊劑在根尖片上顯示的阻射率越大(越亮),在CBCT圖像上產生的偽影越明顯。

1.1.2 患牙樁核及冠修復體偽影

臨床上常用的樁核材料主要有金屬樁、纖維樁、瓷樁等[15]。Pinto等[16]研究表明,金屬樁產生的偽影最為嚴重,對VRFs診斷的影響最大。Lira等[17]比較了鎳鉻合金樁(原子序數分別為28和24)和銀鈀合金樁(原子序數分別為47和46)的偽影,結果后者(原子序數較高)的材料偽影更明顯。Mohammadpour等[18]一項體外研究發現,不銹鋼樁和鈦樁修復的牙齒VRFs診斷的敏感度、特異度和準確性明顯低于沒有樁修復的牙齒。與密度較高的不銹鋼相比,密度較低的金屬鈦產生的偽影更小,診斷VRFs的準確度更高。Marinho等[19]對比了不同材料產生偽影的差異,結果表明,與牙膠、金屬核玻璃纖維樁以及鎳鉻合金樁相比,玻璃纖維樁產生的偽影最小。

牙冠部修復材料如銀汞合金、烤瓷冠、金屬冠等會導致圖像產生放射狀偽影[20]。但是由于修復體位于冠部,而VRFs發生于牙根部,因此冠修復體對于VRFs診斷的影響并不大。Dutra等[21]的一項體外研究同樣發現,與根管內金屬樁相比,金屬冠產生的偽影不會影響到牙根部,因此不會對VRFs的診斷產生明顯的影響。

1.1.3 鄰牙種植體偽影

Fontenele等[22]的一項體外研究表明,鋯種植體的存在會影響鄰牙VRFs的診斷,當鋯種植體存在時,VRFs的診斷特異性顯著降低。Freitas等[23]研究表明,鋯種植體產生的偽影與折裂紋相似,會產生假陽性,因此會降低診斷的特異性。有研究認為,鈦和鈦鋯種植體在CBCT上產生的偽影強度明顯小于鋯種植體[24]。去金屬偽影(metal artifacts reduction,MAR)技術是專門用于減低金屬偽影的圖像后處理算法,利用圖像重建減少偽影對周圍組織的影響,可以提高診斷特異性,當VRFs患牙附近有金屬物體時,建議使用MAR[23,25]。

1.2 運動偽影(motion artifact)

在CBCT中,運動偽影包括由患者運動引起的各種類型的圖像質量退化。CBCT圖像中的運動偽影以各種形式出現,如模糊、條紋、重影、內部結構變形或嚴重的圖像失真,會降低診斷的準確性[26]。完成1次CBCT掃描大約需20 s,捕獲200～400張2D圖像,并將這些圖像進行三維重建,在掃描過程中,每個圖像捕捉到的信息都可能會受患者運動的影響[27]。有研究表明,劇烈的移位,即涉及多個方位的運動和(或)當患者移位超過3 mm時,對圖像質量產生較大影響[28-30]。由于裂紋本身較為細小,因此即使是輕微的移動也可能會造成圖像的不清晰,造成對VRFs診斷的影響(圖1)。體素越小,運動偽影出現的可能性就越大,通常表現為雙輪廓影像[13]。

A:圖像存在運動偽影,折裂紋(白色箭頭)顯示不清;B:當無運動偽影時細微折裂紋(白色箭頭)可清晰顯示

2 如何減少VRFs診斷中CBCT圖像上的偽影干擾

2.1 掃描前準備及固位要求

掃描前,患者需摘下口內可摘義齒及頜面部佩戴的金屬飾物,避免射線束硬化偽影的產生。患者在掃描過程中,應保持嚴格固位,保持牙尖交錯位咬合,避免吞咽等動作。

2.2 CBCT設備參數選擇

針對VRFs,應采用高分辨率小體素掃描模式,以提升VRFs診斷的準確性。Brito-Júnior等[6]的研究使用CBCT兩種體素(0.076 mm和0.2 mm)進行掃描。結果顯示體素為0.2 mm時,不同糊劑的偽影有明顯差異;而使用0.076 mm體素時,不同糊劑之間不存在差異。該研究認為使用較小的體素可以減少偽影的強度。

除體素及視野外,設備曝光參數(電壓、電流、曝光時間)、探測器及重建算法也會影響CBCT圖像質量。Gaêta-Araujo等[31]對比了不同管電流(4、8、10、13 mA)檢測VRFs的靈敏度、特異度及受試者工作特征曲線下面積(Az值)。結果表明,對于根管內充填牙膠的牙齒,管電流由4 mA提高到8 mA時,Az值顯著增加;對于已行金屬樁修復的牙齒,管電流設置為10 mA時VRFs診斷的特異度及靈敏度最高。因此,提高電流也是減少硬化偽影的方法之一。然而,這些因素很多情況下都是設備的固有參數,無法作個性化調整。而對于可以允許調整的設備(例如曝光時間和電流),我們也應遵循“檢查所需最低劑量”(as low as reasonably achievable,ALARA)原則,保證在盡可能低的輻射劑量情況下獲得所需要的圖像[32]。

2.3 如何在診斷中區分偽影與折裂紋

VRFs患牙通常表現為牙根頰側或(和)舌/腭側完全或不完全的折裂紋,折裂紋是診斷的直接征象。雖然折裂紋和偽影非常類似,但是折裂紋可表現為V型缺損,移行性,非中心性及不規則性(圖2A、B),而偽影更加銳利,呈放射狀,并以充填物、樁核為中心(圖2C)。影像學診斷依據即在至少2種重建方向(軸位、冠狀位、矢狀位)的切面,有連續2層重建平面出現牙根結構內低密度線狀影[10]。由于偽影主要沿軸位傳播,因此,如軸位圖像診斷存在困難時,可通過評估冠狀面和矢狀面圖像來輔助診斷[11]。

A、B:VRFs牙的折裂紋影像(白色箭頭所示)——在CBCT軸位圖像上折裂紋表現為不規則的線狀低密度影及根面的V型缺損;C:非VRFs牙的射線束硬化偽影(白色箭頭所示)——圖像銳利,以充填物為中心

3 結 論

CBCT診斷VRFs易受到射線束硬化偽影及運動偽影影響。為了減少偽影影響,在VRFs掃描的過程中,應選擇小視野小體素掃描模式,盡量去除可摘除的金屬物品,嚴格固位,盡量避免運動偽影,在可能的條件下提高掃描電流。在診斷時,應注意偽影表現更加銳利,呈放射狀,并以充填物、樁核為中心,而折裂紋則可表現為V型缺損,移行性,非中心性及不規則性。