三維CT重建在口腔正畸中的應(yīng)用

佘東育 朱雙林

客觀、定量地測(cè)量分析顱頜骨形態(tài)是口腔正畸和正頜外科對(duì)牙頜顱面畸形進(jìn)行科學(xué)診斷與治療的重要前提。然而長(zhǎng)期以來顱頜骨形態(tài)的測(cè)量分析大多局限于正、側(cè)位二維平面[1-2],這對(duì)三維物體頭顱來說無疑存在局限性。三維CT重建目前在口腔臨床上得到了廣泛應(yīng)用，頜骨表面重建從不同角度顯示了上下頜骨表面的形態(tài)及關(guān)系、骨質(zhì)結(jié)構(gòu)密度及上下牙咬合情況，牙體的表面重建從多個(gè)角度完整地顯示了單個(gè)牙體的表面形態(tài)、各牙所在的位置、傾斜角度以及各牙之間的距離、牙列的整體形態(tài)和牙根的走行方向[3]。表面重建和牙體多平面重建結(jié)合使用,可全面了解頜骨間的關(guān)系，頜骨的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、骨質(zhì)和上下牙咬合情況,以及與頜骨內(nèi)重要結(jié)構(gòu)的關(guān)系，對(duì)頜面部矯形、正畸診斷治療有重要的指導(dǎo)意義，是有價(jià)值的檢查手段。本文就三維CT重建在口腔正畸中的應(yīng)用進(jìn)行綜述。

1 三維CT的優(yōu)點(diǎn)

三維CT能夠直觀、立體、完整、清晰地顯示上下頜骨軟硬組織的形態(tài)結(jié)構(gòu)、上下頜骨的位置關(guān)系、上下的牙列的咬合關(guān)系及上下頜骨軟硬組織內(nèi)的病變結(jié)構(gòu)等，已經(jīng)在許多疾病的診治中得以應(yīng)用[4]。

1.1 三維CT所得圖像立體感強(qiáng)，牙體三維圖像結(jié)構(gòu)完整、形態(tài)逼真，且可通過旋轉(zhuǎn)從任意角度觀察，從而顯示牙齒與頜骨的整體形態(tài)。還可以使用切割技術(shù)，選擇不同的角度著重觀察關(guān)鍵的區(qū)域。

1.2 可觀察牙齒全貌及其與頜骨的整體關(guān)系，對(duì)牙齒排列尤其是各牙牙根部之間關(guān)系、牙體長(zhǎng)軸傾斜情況顯示滿意，不僅可以顯示埋伏牙、多生牙、畸形牙的數(shù)量大小、形態(tài)、方位和在頜骨內(nèi)的深度及唇腭側(cè)位置，可從多個(gè)角度顯示埋伏牙檢查所需要的各個(gè)內(nèi)部層面；與鄰牙的關(guān)系，是否壓迫鄰牙，鄰牙有否移位；與頜骨的關(guān)系，有無骨質(zhì)吸收；牙根和頜骨之間的細(xì)微結(jié)構(gòu)，牙根周圍囊腫等顯示效果清晰。

1.3 可在任意平面上對(duì)采集到的三維圖像容積信息進(jìn)行多層面重組，顯示任意方向多個(gè)層面包括冠狀面、矢狀面、斜面、曲面等斷面圖像，可以從不同角度觀察病變畸形的情況和解剖關(guān)系。并且可在一個(gè)平面上將牙列展開，有全景片的效果[5-7]。

2 三維CT重建在顱頜面部測(cè)量中的應(yīng)用及對(duì)正畸診斷治療的指導(dǎo)

以往正畸治療中的測(cè)量都是基于全口曲面斷層片和頭顱側(cè)位片，只能測(cè)量矢狀向和垂直向的角度和線距。引入三維CT，就能克服此缺點(diǎn)，冠裝向的顱頜面牙的位置關(guān)系也可測(cè)量，更全面的了解畸形的情況，有效地指導(dǎo)正畸的診斷治療。

Ana Emilia等[8]進(jìn)行了觀察者對(duì)三維CT定點(diǎn)位置的可靠性研究，表明經(jīng)過嚴(yán)格培訓(xùn)的不同觀察者在三維方向上定點(diǎn)位置的差別不大。周洪等[9]研究利用CT斷層圖像形成三維圖像測(cè)量,與手工直接測(cè)量進(jìn)行比較,結(jié)論認(rèn)為CT三維圖像技術(shù)精確性較好,有可重復(fù)性。因此CT三維成像測(cè)量可以用于臨床實(shí)踐。螺旋CT[10]能一次迅速地完成整個(gè)頭部的掃描與重建。重建的整個(gè)頭部三維圖像清晰,鼻、眼、耳郭輪廓及面、頰、顴部形態(tài)清晰,正常耳廓區(qū)及缺損區(qū)解剖形態(tài)清晰,皮膚表面及皮紋質(zhì)地清晰光滑、自然連續(xù),臺(tái)階不十分明顯,但眼球位置不能顯示,瞳孔與眼瞼表現(xiàn)為均質(zhì)樣結(jié)構(gòu),因此,對(duì)于頭面部除眼睛以外的三維重建,可選擇這種三維重建方式。三維CT影像具有立體真實(shí)地反映顱面部解剖形態(tài),避免各結(jié)構(gòu)間的重疊干擾,能夠清楚顯示顱底、眶顴、鼻篩區(qū),可以任意切割顯示矢狀、冠狀剖面的解剖結(jié)構(gòu),可以在定性、定位分析的同時(shí),進(jìn)行定量的診斷等諸多優(yōu)點(diǎn),而既往的研究證實(shí)三維CT影像測(cè)量準(zhǔn)確、可靠[11-12]。面部軟硬組織三維重建及測(cè)量可以使正畸醫(yī)師對(duì)患者面部結(jié)構(gòu)及畸形的機(jī)制進(jìn)行全面、客觀、立體的三維分析，而且將來隨著三維重建系統(tǒng)的逐漸完善，可將患者的牙、頜、面的三維信息儲(chǔ)存和分析，進(jìn)行綜合診斷和分析[13]。同時(shí)，由于有了面部軟組織三維重建系統(tǒng)，可隨時(shí)將計(jì)算機(jī)中重建的面部形態(tài)觀測(cè)和分析，并進(jìn)行放大、縮小、旋轉(zhuǎn)觀測(cè)等操作，并進(jìn)行治療后牙、頜、面三維形態(tài)的重建預(yù)測(cè)，并隨時(shí)對(duì)治療計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整，這樣也為以后正畸專家診斷治療系統(tǒng)的建立提供了可能，并進(jìn)行正畸遠(yuǎn)程網(wǎng)上診斷與治療。

3 三維CT重建對(duì)埋伏阻生牙在正畸診斷治療中的應(yīng)用

三維CT出現(xiàn)之前，埋伏阻生牙一般通過拍攝全口曲面斷層片、頭顱定位正側(cè)位片、根尖片、咬合片來了解其位置、形態(tài)、牙根發(fā)育情況及其與鄰牙的關(guān)系。根尖片、咬合片受X線投照角度的影響，難以確定埋伏牙的深度和移動(dòng)的幅度以及與鄰牙的關(guān)系。全口曲面斷層片、頭顱定位正側(cè)位片雖然對(duì)頜骨內(nèi)埋伏牙定位有一定的作用，但因所攝取的是二維圖像，仍不能準(zhǔn)確了解埋伏牙的位置、形態(tài)以及與鄰牙、上頜竇、下齒槽神經(jīng)管等周圍組織的相互關(guān)系。并且這些傳統(tǒng)的X線片還存在變形、放大、重疊、分辨率低等缺點(diǎn)，使臨床醫(yī)師對(duì)確定埋伏牙的治療方案仍存有一定的困難。

三維CT重建圖像結(jié)構(gòu)完整、形態(tài)逼真，可清晰地顯示出埋伏牙的位置、形態(tài)、大小、長(zhǎng)度、萌出方向、牽引路徑以及與周圍組織的關(guān)系。

骨內(nèi)埋伏恒牙可造成鄰牙牙根吸收、囊腫形成、牙列關(guān)系紊亂、牙列不齊等，影響面部美觀和咀嚼功能。其病因可歸納為局部和遺傳兩大因素，局部因素更為重要，萌出間隙不足為公認(rèn)的最常見原因[14]。治療有多種方法，正畸牽引助萌是治療阻生牙的常見方法之一[15]，其結(jié)果較為理想，可以保存牙髓活力，恢復(fù)牙列的完整、美觀和功能。因此對(duì)其準(zhǔn)確診

斷非常重要，三維CT可以從各個(gè)方位立體地觀察埋伏牙的形狀，對(duì)埋伏牙的情況顯示得立體直觀，彌補(bǔ)了二維CT每個(gè)單一掃描存在的不足，能清晰地顯示埋伏牙的形態(tài)是否正常，有無牙根彎曲，與周圍組織和鄰牙的關(guān)系，為治療提供準(zhǔn)確依據(jù);重要的是，對(duì)一些無法用正畸方法牽引助萌的患牙可以提前診斷，避免因普通拍片不能準(zhǔn)確顯示患牙情況而造成的誤診誤治給患者帶來的不必要痛苦[16]。

4 三維CT重建在顳下頜關(guān)節(jié)紊亂病患者正畸診斷治療中的應(yīng)用

顳下頜關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)和功能都很復(fù)雜。據(jù)統(tǒng)計(jì),約有20%以上的人患有顳下頜關(guān)節(jié)紊亂病(TMD)[17]。由于此病癥狀復(fù)雜、病程遷延、反復(fù)發(fā)作,病因至今尚未闡明,對(duì)其治療也未達(dá)到較為一致的認(rèn)識(shí)。顳下頜關(guān)節(jié)的解剖結(jié)構(gòu)關(guān)系對(duì)于關(guān)節(jié)紊亂病的診斷和治療,以及可能涉及顳下頜關(guān)節(jié)的手術(shù)治療等都具有重要的意義。以往的研究多在二維影像上進(jìn)行定性和定量分析[18]，一些錯(cuò)合正畸過程中的Ⅲ類牽引治療,雖然髁狀突表面可以不停地改建,但有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)TMD。因此，在正畸治療前全面地了解顳下頜關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)、病理情況以及是否是合因素所引起，就可在矯治過程中注意牽引力的大小、方向、持續(xù)時(shí)間，以保證既有正畸效果又不致于影響顳下頜關(guān)節(jié)。

5 三維CT重建在正畸治療中種植釘定位的應(yīng)用

種植釘成功的關(guān)鍵在于術(shù)前正確的診斷、設(shè)計(jì)，只有對(duì)頜骨的骨量、骨質(zhì)及牙根在頜骨內(nèi)位置、牙根間距離、頜骨內(nèi)血管神經(jīng)的解剖等進(jìn)行精確評(píng)估，方可制定正確的手術(shù)方案，使種植釘牢固地發(fā)揮作用。

全口曲面斷層片是之前種植釘術(shù)前診斷最常用的檢查方法，但存在許多缺陷，如放大率不一致、清晰度不高，斷層域不確定。通過螺旋CT獲得的三維影像可以對(duì)頜骨的解剖及結(jié)構(gòu)、骨的密度及牙根的形態(tài)、位置進(jìn)行精確的三維評(píng)估，通過三維影像可以從手術(shù)角度提高患者種植釘?shù)睦喂坛潭?，并且不損傷牙根及影響牙齒的移動(dòng)。

6 三維CT重建在正頜－正畸聯(lián)合治療中的應(yīng)用

目前正畸及正頜前的準(zhǔn)備工作包括石膏模型、全景X片、CT掃描、X線頭影測(cè)量以及計(jì)算機(jī)X線頭影測(cè)量系統(tǒng),其缺陷為面部軟組織顯示不清。正畸參數(shù)定位容易失真,醫(yī)生對(duì)患者的面部立體空間了解不夠[18-19]。Hirschfelder報(bào)道25名患者采用螺旋CT獲得面部三維影像,其優(yōu)勢(shì)為三維影像清晰,使醫(yī)生能獲得患者直觀的面部體表三維圖像,對(duì)某一特定目標(biāo)的完整記錄只需一次掃描,降低了患者所承受的放射量,檢測(cè)時(shí)間短。Hirschfelder認(rèn)為螺旋CT的優(yōu)勢(shì)與正畸所用參數(shù)及應(yīng)用軟件的結(jié)合,可以充分闡明一個(gè)患者所需的資料。同時(shí)利用三維重建圖像,對(duì)患者可進(jìn)行治療計(jì)劃的制定以及治療預(yù)測(cè)[18]。Fuhrmann等報(bào)道通過顱面三維CT影像掃描,將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成聚亞安酯模型,可在其上進(jìn)行正頜遙術(shù)治療程序,預(yù)計(jì)某骨片段的移位,最佳骨切開線,預(yù)測(cè)手術(shù)后效果。與傳統(tǒng)方法相比,這種方法顯得耗時(shí)且花費(fèi)貴,但實(shí)踐表明三維影像模擬外科所具有的精確性具有很大的發(fā)展?jié)摿20-21]。

7 三維螺旋CT的局限性

7.1 在正畸診斷方面，雖然各地都有針對(duì)本地區(qū)人群的三維螺旋CT正常值測(cè)量，但由于暫時(shí)沒有適用于所有中國(guó)人的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)值，所以在臨床上還沒有被廣泛使用，測(cè)量值的意義和應(yīng)用也還處于研究探索階段。

7.2 傳統(tǒng)螺旋CT技術(shù)，是通過多層掃描后對(duì)所獲得的一系列軸向斷層圖像進(jìn)行三維疊加重建，相對(duì)而言，其所獲得圖像的縱向分辨率較低，比較容易產(chǎn)生階梯狀偽影，圖像質(zhì)量及準(zhǔn)確性易受螺距(螺旋CT)、層厚等多種因素影響。因此，傳統(tǒng)螺旋CT技術(shù)在病變集中于頭顱中下部，組織結(jié)構(gòu)測(cè)量多以毫米計(jì)量的口腔正畸、種植及牙體學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用受到一定限制。

7.3 三維螺旋CT圖像重建操作相對(duì)復(fù)雜，須由經(jīng)過專業(yè)影像培訓(xùn)的人員實(shí)施，在一定程度上造成醫(yī)學(xué)影像與口腔臨床診斷脫節(jié)。

7.4 相對(duì)于傳統(tǒng)的全景片和側(cè)位片，三維螺旋CT的收費(fèi)偏高，對(duì)于低收入人群較難承受。在經(jīng)濟(jì)較落后地區(qū)，三維螺旋CT機(jī)還沒有得到普及。

7.5 三維螺旋CT的X線輻射量偏大，對(duì)于需多次投照重復(fù)進(jìn)行檢查的病例，不符合“醫(yī)療照射正當(dāng)化”原則。

8 Cone beam(錐形束)CT

近年來出現(xiàn)的CBCT以其輻射小，空間分辨率高，使用操作簡(jiǎn)單及掃描成本更低等優(yōu)點(diǎn)，為顱面部三維重建影像在口腔正畸領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用提供了新的可能。錐形束CT由于可以一次掃描多層組織，因而大大提高了獲取數(shù)據(jù)的速度和X線的利用率，其一般掃描投照時(shí)間為20s左右，一次投照只相當(dāng)于傳統(tǒng)CT的1/30～1/40放射量(36.9uSv)，僅相當(dāng)于4次數(shù)字化曲面斷層投照放射量[22]。CBCT的空間分辨率高，能獲得最低0.1mm的真實(shí)數(shù)據(jù)斷層圖像(而非計(jì)算模擬處理數(shù)據(jù)圖像)，并且圖像重建層厚在掃描之后可根據(jù)臨床需要任意設(shè)定。而傳統(tǒng)多層螺旋CT一般最低掃描斷層厚度只能達(dá)到0.5～0.6mm[22]。CBCT對(duì)于高分辨率區(qū)域，如下頜骨、下頜神經(jīng)管、顳下頜關(guān)節(jié)解剖結(jié)構(gòu)的成像質(zhì)量更好。錐形束CT口腔技術(shù)人員或普通放射人員都可操作，而不像傳統(tǒng)CT操作需要專業(yè)人員持有上崗證。頭顱錐形束CT軟件的特殊設(shè)計(jì)也使口腔專業(yè)人員使用起來更加方便，口腔專業(yè)人員完全可以按自己的意愿隨意獲取自己想要的口腔3D圖像。

Cone beam(錐形束)CT的缺點(diǎn)是投照重組圖像中低密度分辨率不夠，對(duì)部分軟組織解剖結(jié)構(gòu)特別是軟組織病變顯像不如多排螺旋CT清晰。

總之，三維CT重建能更好地了解顱頜面牙的生理病理情況，使正畸診斷更準(zhǔn)確，正畸治療有的放矢，避免誤診，避免正畸治療中的醫(yī)源性損傷。而且正畸治療后的縱向?qū)Ρ妊芯靠蛇M(jìn)一步知道臨床的診斷治療。而錐形束CT的運(yùn)用，克服了傳統(tǒng)三維螺旋CT的缺點(diǎn)和局限性，未來將逐漸替代三維螺旋CT成為CT立體成像的主流。

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