CT影像學(xué)技術(shù)在口腔正畸中的應(yīng)用進(jìn)展

趙超越，陳文靜

(南京醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院口腔正畸科，江蘇 南京 210029)

口腔正畸指針對(duì)由于牙、顱面間關(guān)系不調(diào)引起的畸形，采取的一系列修復(fù)措施。近年來(lái)，由于人們生活水平的提高，人們審美觀念發(fā)生重大變化，而口腔畸形嚴(yán)重影響了審美。因此，口腔正畸越來(lái)越受到人們的重視，人們?cè)絹?lái)越重視牙齒的整齊美觀。在口腔正畸過(guò)程中，需要對(duì)口腔進(jìn)行全面檢查，并制定修復(fù)方案，對(duì)口腔的病理情況或影響修復(fù)效果的情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑u(píng)估。在這一過(guò)程中，醫(yī)生常需要借助于醫(yī)學(xué)影像學(xué)手段或者計(jì)算機(jī)輔助診斷系統(tǒng)。根據(jù)正畸治療的對(duì)象，口腔臨床正畸主要進(jìn)行以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：改善面型，移動(dòng)牙齒的位置進(jìn)行牙齒重新排列，進(jìn)行軟硬組織的關(guān)系改善等[1]。隨著醫(yī)學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和影像學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尤其是CT技術(shù)在口腔正畸中的應(yīng)用，口腔正畸中的影像學(xué)已經(jīng)發(fā)生了巨大變化，現(xiàn)對(duì)CT影像學(xué)技術(shù)在口腔正畸中的應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 普通CT在口腔正畸中的應(yīng)用

二維(two-dimensional，2D)成像，包括傳統(tǒng)的X光片、頭顱記錄、照片和視頻成像等，已經(jīng)是數(shù)十年來(lái)正畸患者常用的影像學(xué)手段。隨著影像技術(shù)的發(fā)展，這些成像模式的局限性是眾所周知的，包括放大、幾何失真、結(jié)構(gòu)疊加、投影位移(可能延長(zhǎng)或縮短物體的感知尺寸)、旋轉(zhuǎn)誤差和線性投影變換等，使其在一些口腔正畸方面顯示了顯著性的缺陷，如無(wú)法進(jìn)行牙槽骨變化的評(píng)價(jià)，無(wú)法準(zhǔn)確顯示氣道和左右關(guān)節(jié)及其位置的差異等[2]。雖然普通CT掃描可以了解患者不同層面的組織結(jié)構(gòu)，但是普通CT掃描得到的是2D圖像。因此，其限制了其在口腔正畸中的應(yīng)用，人們?yōu)榱双@得三維(two-dimensional，3D)影像，只能將普通CT掃描的2D圖像進(jìn)行疊加，進(jìn)行思維綜合，一定程度上影響了診斷和正畸前評(píng)估的準(zhǔn)確性，從而影響后續(xù)的正畸效果[3]。

2 口腔正畸中相關(guān)的三維CT技術(shù)

近年來(lái)，由于科學(xué)技術(shù)和儀器科學(xué)等的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)的CT技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)聯(lián)合，構(gòu)建出三維CT技術(shù)，并使其在廣泛的應(yīng)用到口腔正畸，三維CT與傳統(tǒng)技術(shù)比較，其可以客觀的反映出口腔的三維立體結(jié)構(gòu)，因此提高了口腔測(cè)量的精確度，大大的改善了口腔矯正的治療效果。與傳統(tǒng)的二維成像不同，三維成像技術(shù)可評(píng)估并分析“解剖學(xué)真相”，克服了許多二維影像學(xué)成像技術(shù)的缺陷。目前常用的CT包括：錐形束CT(cone beam CT，CBCT)、螺旋CT等，都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了三維成像，在口腔正畸中得到廣泛應(yīng)用。

2.1 錐形束CT

20 世紀(jì)90年代后期，隨著錐形束CT逐漸在口腔正畸領(lǐng)域的應(yīng)用，錐形束CT可以幫助口腔醫(yī)生對(duì)患者的牙齒與骨骼之間的位置關(guān)系等進(jìn)行三維立體評(píng)估，從而有利于口腔醫(yī)生做出更加精確的診斷和評(píng)估，進(jìn)而制定出更加合理的正畸方案。錐形束CT自引入牙科以來(lái)已經(jīng)成為臨床口腔正畸學(xué)中三維(3D)體積數(shù)據(jù)的重要來(lái)源，尤其在過(guò)去的十年中，CBCT是影像學(xué)新型的診斷技術(shù)，是一種計(jì)算機(jī)重組斷層影像設(shè)備，其針對(duì)傳統(tǒng)CT技術(shù)的許多不足，進(jìn)行了改善，已經(jīng)越來(lái)越多的應(yīng)用于臨床口腔正畸的3D成像。目前，CBCT主要在牙根吸收、牙齒阻生、三維投影、支抗種植、氣道分析等領(lǐng)域得到了很好的應(yīng)用[4]。

CBCT和其他形式的成像之間的輻射暴露比較：CBCT具有顯著更低的輻射，但是分辨率卻比螺旋CT低[5]。目前CBCT進(jìn)行全面顱面掃描的輻射照射在87～206 mSv內(nèi)可變。當(dāng)與常規(guī)正畸圖像的組合輻射照射相比時(shí)，CBCT輻射暴露等于或略高于傳統(tǒng)成像[6]。CBCT數(shù)據(jù)重建的頭顱圖相對(duì)于傳統(tǒng)頭顱圖在線性和角度測(cè)量方面差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而CBCT圖像的測(cè)量誤差較低[7]。來(lái)自CBCT的測(cè)量可以在幾種可視化模式下進(jìn)行，包括多平面(multiplanar，MPR)、體積渲染(volume rendered，VR)和陰影表面展示(shaded surface display，SSD)[8]。

李穎惠[9]對(duì)比分析了CBCT和傳統(tǒng)CT進(jìn)行三維頭影測(cè)量在口腔正畸中的應(yīng)用價(jià)值，結(jié)果顯示，兩種測(cè)量方法的ANB角、MP-FH 角、L1-NB 角、SNA 角、U1-NA 角的數(shù)據(jù)差異存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。與傳統(tǒng)測(cè)量方法相比較，CBCT 影像可以更加清晰的顯示測(cè)量所需標(biāo)志點(diǎn)，王丹[10]的研究結(jié)果也顯示，對(duì)比傳統(tǒng)的影像學(xué)測(cè)量技術(shù)，口腔正畸學(xué)中CBCT三維測(cè)量技術(shù)，具有更好的定點(diǎn)描記效果，可以輔助制定更加合理的矯治方案，在臨床中具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。邵奕奕等[11]評(píng)價(jià)了CBCT轉(zhuǎn)化的頭顱側(cè)位片與傳統(tǒng)頭顱側(cè)位片測(cè)量結(jié)果的一致性，轉(zhuǎn)化頭顱側(cè)位片和傳統(tǒng)頭顱側(cè)位片兩種頭影測(cè)量方法均具有較高的組內(nèi)相關(guān)系數(shù)，但是兩種方法在某些標(biāo)志點(diǎn)上的測(cè)量值之間存在差異，在利用頭影測(cè)量結(jié)果進(jìn)行口腔正畸療效評(píng)價(jià)時(shí)需要慎重。王碩等[12]利用CBCT技術(shù)，研究了不同配比的聚乳酸基復(fù)合材料微種植體在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物體內(nèi)的生物相容性和生物降解性，探討其在口腔正畸臨床中的應(yīng)用，CBCT可以動(dòng)態(tài)觀察種植體在體內(nèi)的變化，在研究微種植體等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。孫少平[13]探討了CBCT在口腔正畸埋伏阻生牙診療中應(yīng)用的臨床效，并指出對(duì)上頜埋伏牙普通X 線片術(shù)中符合率為80.3%，明顯低于CBCT的 100%，普通X 線片可以發(fā)現(xiàn)埋伏阻生牙，但是缺點(diǎn)是不能準(zhǔn)確定位。CBCT 為三維影像技術(shù)，可以便捷、準(zhǔn)確對(duì)阻生牙進(jìn)行定位，具有諸多優(yōu)點(diǎn)，如經(jīng)濟(jì)、便捷、較少的創(chuàng)傷、準(zhǔn)確度高等，值得在口腔正畸進(jìn)行埋伏阻生牙診療中推廣應(yīng)用[14]。

Signorelli等[15]通過(guò)幻像劑量測(cè)定法與傳統(tǒng)的正畸放射照相術(shù)(conventional set of orthodontic radiographs，COR)相比，確定了不同CBCT掃描模式的輻射劑量。研究者利用熱釋光劑量計(jì)芯片在成年雄性組織上記錄吸收輻射劑量的分布。結(jié)果顯示，為了全面重建包括顱底和其他重要結(jié)構(gòu)在內(nèi)的頭顱圖，必須選擇CBCT肖像模式，使輻射暴露差異更明顯，屏蔽輻射敏感器官可以顯著降低有效劑量。因此，CBCT不應(yīng)推薦用于所有正畸患者，在CBCT中，降低視野的高度和屏蔽甲狀腺是可取的方法，必須降低暴露劑量。在正畸治療中，三維牙列在診斷和治療計(jì)劃中具有重要作用。Alam等[16]評(píng)價(jià)了CBCT對(duì)正畸指數(shù)的可預(yù)測(cè)性。采用CBCT測(cè)量并記錄53例患者牙弓寬度，無(wú)論是上頜骨和下頜骨拱門(mén)，獲取CBCT高容量數(shù)據(jù)。研究結(jié)果表明，由于高估磨牙寬度，正畸指數(shù)應(yīng)用與馬來(lái)西亞人是不太適用的。徐晶[17]運(yùn)用CBCT及Mimics軟件對(duì)其上氣道三維形態(tài)、容積的特征進(jìn)行研究，分析不同骨面型對(duì)上氣道形態(tài)特征產(chǎn)生的影響，CBCT及Mimics軟件是評(píng)價(jià)上氣道形態(tài)的實(shí)用工具，上氣道分析項(xiàng)目可加入到口腔正畸的診斷與治療方案制定中。

Hofmann等[18]評(píng)估了CBCT掃描運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)置與三層螺旋CT掃描儀操作減少輻射劑量的設(shè)置。本研究小組在一個(gè)完整的人尸頭標(biāo)本上進(jìn)行X射線容積掃描，根據(jù)特定的骨骼結(jié)構(gòu)和骨軟組織界面，由4名有經(jīng)驗(yàn)的檢查者進(jìn)行圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)。按照標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議進(jìn)行CBCT掃描，調(diào)整管電壓和電流進(jìn)行三層螺旋CT掃描，以盡量減少輻射，而不損害圖像質(zhì)量。在骨骼結(jié)構(gòu)所表示的圖像質(zhì)量評(píng)分上，CBCT比三層螺旋CT掃描儀更好，且兩組掃描儀的器官劑量應(yīng)用不同。不同的系統(tǒng)提供了相似的成像質(zhì)量，但在器官劑量水平上表現(xiàn)出明顯的差異，要根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇影像學(xué)方法。Vlijmen[19]等通過(guò)文獻(xiàn)綜述，進(jìn)行了對(duì)正牙矯正術(shù)中CBCT應(yīng)用的系統(tǒng)評(píng)估，并評(píng)估了證據(jù)水平，以確定是否在正畸中使用CBCT。本文通過(guò)搜索Cochrane圖書(shū)館、PubMed、MEDLINE、Embase，Scopus以及護(hù)理和聯(lián)合健康文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)確定文章，入選標(biāo)準(zhǔn)是CBCT在口腔正畸學(xué)中的應(yīng)用，參與者是人類(lèi)，根據(jù)研究設(shè)計(jì)，測(cè)量和統(tǒng)計(jì)分析了相關(guān)的13個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究的方法學(xué)質(zhì)量評(píng)估。在納入的50篇文獻(xiàn)中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)關(guān)于CBCT在口腔正畸學(xué)中的益處的高質(zhì)量證據(jù)。有限的證據(jù)表明，CBCT提供更好的診斷潛力，導(dǎo)致更好的治療計(jì)劃或?qū)е卤葌鹘y(tǒng)成像模式更好的治療結(jié)果。只有氣道診斷研究的結(jié)果提供了良好的科學(xué)數(shù)據(jù)，表明CBCT使用具有附加值，應(yīng)將額外的輻射照射權(quán)重與CBCT的可能益處進(jìn)行權(quán)衡，這在文獻(xiàn)中尚未得到支持。在未來(lái)的研究中，研究者應(yīng)該評(píng)估CBCT對(duì)治療過(guò)程、進(jìn)展和結(jié)局的影響。Kapila等[20]的研究突出了當(dāng)前牙齒矯正中使用CBCT在臨床的認(rèn)知和證據(jù)。盡管CBCT在正畸治療中越來(lái)越受歡迎，并且在特定情況下優(yōu)于常規(guī)放射照相術(shù)，但是CBCT圖像中得到的信息在有些情況下尚未得到證實(shí)。因此，將CBCT用于常規(guī)放射攝影，尚不能提供令人滿意的診斷信息，這些情況包括腭裂患者、未發(fā)現(xiàn)的牙齒位置的評(píng)估、超齒數(shù)、根吸收的鑒定和規(guī)范正射手術(shù)。在對(duì)這些情況下的利益與掃描風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估之后，需要逐案處理其他類(lèi)型的案件。

2.2 螺旋CT

由于信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，螺旋CT三維重建技術(shù)在口腔醫(yī)學(xué)中德應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。螺旋技術(shù)及多功能三維重建技術(shù)的使影像學(xué)改變了觀察的空間維度，從三維空間進(jìn)行多角度進(jìn)行觀察，提供了立體的多方位圖像信息，更容易對(duì)患者的領(lǐng)面結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面掌控。它可建立牙齒立體形態(tài)圖像，對(duì)不同牙齒的立體關(guān)系進(jìn)行呈現(xiàn)，對(duì)埋伏牙的具體位置、形態(tài)結(jié)構(gòu)和數(shù)量等進(jìn)行準(zhǔn)確的呈現(xiàn)，為口腔正畸治療患者進(jìn)行正畸前進(jìn)行全面有效的評(píng)估和檢查[21]。

吳白龍等[22]分析了螺旋CT三維重建在口腔正畸中應(yīng)用的效果，對(duì)照組掃描采取傳統(tǒng)的X 線，觀察組掃描則使用螺旋CT，同時(shí)根據(jù)三維重建應(yīng)用表面遮蓋法以及高分辨率最大密度投影法等觀察患者阻生齒、埋伏齒、牙根情況，并借助于三維軟組織重建觀察患者肌肉情況，應(yīng)用曲面斷層、多平面重建等觀察患者牙齒排列以及牙根排列情況，通過(guò)研究分析可知，在口腔正畸中應(yīng)用螺旋CT三維重建實(shí)施檢查診斷，可為臨床治療方案以及矯治計(jì)劃的制定提供合理且準(zhǔn)確的參考依據(jù)。李玉湘等[23]觀察了螺旋CT 在口腔正畸微種植支抗植入術(shù)診斷中的應(yīng)用效果，與X線檢查方法對(duì)比，螺旋CT不理想微種植體診出率為20.7%，X線檢查不理想微種植體診出率為5.7%，在口腔正畸微種植支抗植入術(shù)診斷中應(yīng)用螺旋CT，可準(zhǔn)確觀察植入位置、微種植螺釘和其周?chē)M織之間的位置關(guān)系，可以對(duì)微種植支抗的植入效果進(jìn)行更加有效的評(píng)判，繼而有效地指出植入術(shù)所存問(wèn)題，以此為正畸口腔治療提供更為合理的指導(dǎo)。王立新等[24]研究了16排螺旋CT對(duì)牙齒線距測(cè)量的精確性分析，利用螺旋CT對(duì)正畸患者牙齒進(jìn)行測(cè)量，與游標(biāo)卡尺測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。結(jié)果顯示，螺旋CT 測(cè)量數(shù)據(jù)差值的均值為-0.35～0.08 mm，表示螺旋CT 用于牙齒線距的測(cè)量具有很好的精確性，可以用于牙根吸收的研究。Cordasco等[25]通過(guò)與常規(guī)用于正畸的常規(guī)X射線技術(shù)相比，用低劑量螺旋CT方案來(lái)評(píng)估軟組織(入口皮膚劑量)吸收的輻射劑量，使用組織等效頭頸部放射治療人形體模型評(píng)估皮膚劑量，結(jié)果顯示，傳統(tǒng)X線檢查技術(shù)與低劑量螺旋CT圖像質(zhì)量差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。與傳統(tǒng)的X射線技術(shù)相比，低劑量螺旋CT方案具有更準(zhǔn)確的正畸診斷，而不會(huì)增加患者的放射危險(xiǎn)。

2.3 其他三維CT

王海燕[26]應(yīng)用X線及三維CT對(duì)埋伏牙進(jìn)行定位，了解正畸聯(lián)合自體牙移植術(shù)對(duì)前牙埋伏阻生的臨床療效評(píng)價(jià)其臨床的作用效果，取得了理想的效果。劉建東等[27]采用三維CT重建方式，與常規(guī)方式比較埋伏牙的檢出率，結(jié)果顯示，三維CT對(duì)牙體表面的立體結(jié)構(gòu)的顯示更加清楚，具有良好的臨床口腔正崎治療指導(dǎo)作用。但三維CT的也存在一些缺陷，如價(jià)格昂貴，且放射性比較大，在一定程度上限制了其應(yīng)用的推廣。微型計(jì)算機(jī)體層成像(micro-computed tomography，Micro-CT)是一種新型的采用X射線成像原理進(jìn)行高分辨三維成像的設(shè)備，可在不破壞樣本的情況下，對(duì)骨骼、牙齒和各種生物材料進(jìn)行高分辨率三維成像，并進(jìn)行組織結(jié)構(gòu)、密度和生物力學(xué)的各項(xiàng)定量分析，精確度和分辨率高，具有無(wú)創(chuàng)性和良好的重復(fù)性等優(yōu)點(diǎn)，使其在口腔領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸增加[28]。

口腔CT是專(zhuān)門(mén)針對(duì)人體頜面部進(jìn)行X射線成像的設(shè)備，其在頜骨內(nèi)阻生牙的術(shù)前評(píng)估及口腔正畸學(xué)等方面具有重要應(yīng)用。目前，雖然國(guó)外已經(jīng)研發(fā)出一些口腔 CT 產(chǎn)品，但價(jià)格昂貴，功能和技術(shù)指標(biāo)也存在諸多不足。中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院自主研制的口腔 CT 系統(tǒng)具有無(wú)損、分辨率高、影像無(wú)重疊、無(wú)畸變、劑量低等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的應(yīng)用前景[29]。完整牙齒三維模型可以輔助口腔醫(yī)生進(jìn)行正畸治療的相關(guān)診斷、方案的制定等；同時(shí)，口腔CT可以完成牙齒三維模型的構(gòu)建等。但是，口腔CT也存在重構(gòu)的牙齒模型精密度較低，無(wú)法用于無(wú)托槽隱形矯治器的相關(guān)設(shè)計(jì)等缺陷，同時(shí)患者進(jìn)行重復(fù)口腔 CT 掃描會(huì)給患者帶來(lái)輻射傷害。為此，張東霞等[30]提出了一種新方法用于解決以上缺陷。本研究組將口腔 CT與激光掃描得到的圖像進(jìn)行融合，用于重構(gòu)牙齒的三維模型，首先通過(guò)口腔CT圖像對(duì)牙根進(jìn)行重構(gòu)，再用激光掃描圖像對(duì)牙冠進(jìn)行重構(gòu)，將兩者得到的圖像經(jīng)配準(zhǔn)融合，構(gòu)建牙齒三維模型的完整結(jié)構(gòu)，該方法構(gòu)建的模型具有更高精度的牙冠，同時(shí)減少了 CT 掃描給患者帶來(lái)的輻射傷害。

3 展望

隨著口腔正畸醫(yī)學(xué)的發(fā)展，其對(duì)影像學(xué)提出了更高的要求。雖然相對(duì)于傳統(tǒng)的二維成像技術(shù)，CBCT在口腔正畸治療領(lǐng)域具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，如克服了傳統(tǒng)二維成像技術(shù)的圖像失真及存在偽影等，并同時(shí)解決了臨床口腔正畸的診斷、評(píng)估和治療過(guò)程中的漏洞以及其他傳統(tǒng)成像技術(shù)在口腔正畸領(lǐng)域的缺陷。然而，CBCT也存在許多缺陷，比如CBCT需要較大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，在軟組織病變具有較差的成像；由于儀器昂貴，患者的正畸治療費(fèi)用較高等。而多排螺旋CT 雖然在臨床的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛，但是主要應(yīng)用在口腔正畸以外的其他領(lǐng)域。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展CT技術(shù)肯定會(huì)有更進(jìn)一步的提高，在正畸治療中幫助臨床醫(yī)師獲得更多的診斷信息，制定合理的治療計(jì)劃。

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