頭顱側位片2D和CBCT 3D頭影測量的可靠性及精確度比較

秦化祥，葉潔，陽福，胡榮黨

（溫州醫(yī)學院附屬口腔醫(yī)院 正畸科，浙江 溫州 325027）

自1931年Broadbent等[1]第一次報道X線頭影測量以來，其即成為正畸的主要診斷工具。但普通的X線影像存在本質的局限性，如圖像失真、局部放大或縮小和影像重疊等。Cone beam CT（CBCT）是近幾年發(fā)展起來的三維影像技術，其優(yōu)點是能精確顯示軟硬組織的結構形態(tài)，并可以進行三維頭影測量。CBCT三維頭影測量的臨床應用價值如何，需要實驗的評價。對CBCT影像用多平面重建（MPR）定點法進行3D頭影測量，并與X線頭顱側位片2D頭影測量作比較的研究，國外僅查到Gribel等[2]的一篇，國內尚未查到相關報道。本研究用MPR定點法對43個線距和角度值進行測量，比較CBCT 3D頭影測量和X線片2D頭影測量的可靠度和精確度，旨在提示CBCT 3D頭影測量的臨床應用價值。

1 材料和方法

1.1 材料 30例正畸科就診的患者，男20例，女10例，年齡（21.97±2.90）歲。排除頜骨畸形和牙列缺損者。所有研究對象簽署知情同意書，拍攝頭顱側位片和CBCT影像。

1.2 影像拍攝 用Sinora口腔全景X光機（Orthophots plus as ceph，Germany）拍攝頭顱側位片，拍攝時采用標準位置。用NewTom VG（QR s.r.l.，Verona，Italy）拍攝CBCT影像，拍攝時取正坐位，眶耳平面與地面平行，自然咬合唇閉攏，平靜呼吸無吞咽。掃描參數具體為：掃描范圍14 cm×10 cm，層厚0.25 mm，圖像數量608張，焦點大小0.3 mm，灰階14 bit，掃描時間18 s，曝光時間3.6 s，放射量56μSv，重建時間1 min。

1.3 影像測量 用WinCehp 7.0軟件對頭顱側位片進行2D頭影測量。CBCT拍攝后由NNT軟件輸出DICOM文件，然后導入SimPlant Pro 13.0（Materialise Dental，Lueven，Belgium）軟件，利用軟件中的“3D Cephalometric”模塊進行三維頭影測量。測量時使用多平面重建（multi-planer reconstruction，MPR）的方法定點，即軸向、矢狀向、冠狀向聯(lián)合定點，如圖1。標志點的三維位置參考Gribel等[2]和Oliveira等[3]的描述，如圖2。兩種方法均測量41個線距和角度項目，測量在一個黑暗房間、電腦背景黑色的情況下進行，3位測量者每人測2遍，時間間隔1個星期。

圖1 標志點的MPR定點方法。圖示S點定點方法（軸向、失狀向、冠狀向）

圖2 CBCT圖像標志點的三維位置

1.4 統(tǒng)計學處理方法 用Microsoft office Excel 2007和IBM SPSS 19.0軟件包進行數據處理。分析組內相關系數（ICC）以查看操作者內及操作者間的可靠性[4]，配對t檢驗比較X線2D頭影測量和CBCT 3D頭影測量有無差異，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 操作者ICC 本研究用ICC評價2D測量與3D測量之間的可信度。表1和表2分別顯示了操作者內ICC和操作者間ICC情況。總體來說，2D和3D測量操作者內和操作者間的ICC都大于0.75，都呈現出很好的可信度[4]。

表1 頭顱側位片2D測量與CBCT 3D測量組內相關系數（ICC）

2.1.1 操作者內ICC：見表1，2D測量中58.5%的項目ICC＞0.9（24/41），ICC＜0.7的為2.4%（1/41）；3D測量中65.9%的項目ICC＞0.9（27/41），沒有ICC＜0.7的項目。平均值3D大于2D，差異有統(tǒng)計學意義（P=0.028）。

2.1.2 操作者間ICC：見表2，2D測量中90.2%的項目ICC＞0.9（37/41），1個項目ICC＜0.8，為0.779；3D測量中85.4%的項目ICC＞0.9（35/41），1個項目ICC＜0.8，為0.585。平均值2D大于3D，但差異無統(tǒng)計學意義（P=0.302）。另外一個特點是測量項目中2D操作者間ICC差異不大，范圍是0.779～0.989，而3D的范圍較大0.585～0.991。

表2 頭顱側位片2D測量與CBCT 3D測量組間相關系數（ICC）

2.2 2D測量與3D測量差異比較 見表3-4。除L1 to Go-Gn角外，22個角度測量值差異均有統(tǒng)計學意義；線性測量值Ar-Go、Go-Me、S-Go、B-Go、ANSPNS、Go-PNS、PNS-B差異有統(tǒng)計學意義；比例測量值PFH/AFH 統(tǒng)計顯示2D明顯小于3D。

3 討論

CBCT影像與普通X線影像相比有其固有優(yōu)點。首先，CBCT的容積掃描圖像可以提供較高的空間分辨率，能從不同的平面進行觀察，可以真實地反映骨及軟組織的精細形狀[5]。另外，CBCT射線放射劑量較小，與X線頭顱側位片相差無幾，比普通CT及螺旋CT小很多[6-7]。

表3 頭顱側位片2D測量與CBCT 3D測量比較

表42 D與3D比例測量比較

已有學者做過CBCT影像與頭顱側位片頭影測量比較的研究。較早的研究是在CBCT圖像生成頭顱側位片，再與X線頭顱側位片進行頭影測量比較。Kumar等[8]和Vlijmen等[9]報道CBCT圖像生成頭顱側位片與2D的頭顱側位片的頭影測量差異無統(tǒng)計學意義。但此類方法仍是二維，不是三維測量。

也有學者用CBCT圖像重建3D模型，在模型表面進行三維測量。Periago等[10]和Baumgaertel等[11]學者比較CBCT圖像重建3D模型表面測量和卡尺在干頭顱上直接測量的差異，結果都顯示差異無統(tǒng)計學意義。但該方法有一些缺點，首先，他們是在CBCT重建3D模型表面進行測量，因CT掃描時體素大小和灰度高低會影響成像的準確性[10]，3D重建時顯像閾值的設置會使本來是骨組織的成分顯示不出來而增加誤差[12]。這也可能是Baumgaertel等[11]和Lascala等[13]報道3D模型測量值比真實頭顱小的原因。另外，在3D模型上只能測量線距，且同一點的重復使用要分次定點，這樣也增加了誤差的機會。

目前應用較新的多平面重建定點法（multiplaner reconstruction，MPR）可避免上述缺點。MPR定點法是在軸向、矢狀向、冠狀向聯(lián)合定點，使標志點的定位更準確，對所有點依次定位后可一次性計算出所有的測量項目。Oliveira等[3]對20個對象驗證CBCT圖像MPR方法定點的可靠性，3個操作者每人定點3遍。結果示，MPR法在CBCT圖像上定點有極好的可靠性。Ludlow等[14]和劉怡等[15]研究顯示3D影像上MPR定點比普通X線頭顱側位片上定點更精確。所以，本研究用MPR定點法對CBCT影像進行3D頭影測量，并和2D頭影測量比較。

與Oliveira等[3]的研究結果相似，本研究中3D頭影測量操作者內和操作者間可靠度都極佳，ICC平均值都大于0.9，見表1和表2。但他沒有進行3D與2D測量值的比較分析。本研究中3D的操作者內ICC平均值大于2D，差異有統(tǒng)計學意義。這與Vlijmen等[16]的研究結果相反，差異的原因可能是Vlijmen等[16]采用在CBCT重建模型表面測量的方法，而本研究用的是在CBCT影像上MPR法定點測量。2D與3D各組操作者間ICC差異無統(tǒng)計學意義，其原因可能是因為三位操作者都是正畸醫(yī)生，對2D頭影測量操作多年，且2D頭影測量的標志點的位置有金標準，所以三位操作者間測量差異不大。同時3D頭影測量方法較新，標志點的位置是根據2D中標志點描述確定，Yitschaky等[17]報道用2D的測量方法用在3D上在大多數情況下是可行的，例如3D位置明確的ANS點和PNS點，長度測量項目ANS-PNS，無論操作內ICC還是操作者間ICC 3D都明顯大于2D。但某些點的位置在3D圖像上尚較難明確。如3D位置不明確的Po點和Or點，有其組成的角度測量項目Nasal floor to FH角，3D操作者間ICC低于平均值。

在3D測量與2D測量的準確性方面，Gribel等[2]用方差分析發(fā)現，CBCT的3D線距測量與直接干頭顱上測量無統(tǒng)計學差異，X線頭顱側位片2D測量與直接頭顱上3D測量有統(tǒng)計學差異。Periago等[10]和Baumgaertel等[11]也提出3D測量和直接干頭顱測量無區(qū)別的觀點。本研究中95.5%（21/22）的角度測量項目3D與2D有差異，50%的線距測量項目3D與2D有差異，見表3和表4。因而CBCT的3D測量比X線頭顱側位片2D測量更能反映真實情況，有較大的臨床應用價值和前景。

本研究按照Yitschaky等[17]描述在轉變2D頭影測量為3D頭影測量的方法時發(fā)現，有些標志點的位置在CBCT的3D圖像上和頭顱側位片2D圖像上一樣明確，有些標志點則不能把2D中的定義應用到3D上，因此需要進一步研究，形成一個標準統(tǒng)一、操作簡單、測量精確的3D頭影測量系統(tǒng)。

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