锥形束CT测量牙齿及颌骨准确性的研究进展

2018-11-2 10:11  来源:医学综述
作者:赵娜 陈鑫 孙超 吴大明 阅读量:1925

    对牙齿长度及颌骨线距的测量是口腔医学临床、教学及科研工作的重要内容。临床上,多采用根尖X线片(periapical radiography,PR)或全景片(panoramic radiography,OPT)进行测量,而实验室研究的方法主要包括PR、OPT或物理测量(游标卡尺)。但PR和OPT是二维影像,受投照角度或影像重叠的影响,不能全面反映牙齿及颌骨的信息,测量的准确性较差;而物理测量仅能应用于离体牙和头颅标本,在模型制作和测量方面繁琐且耗时较长。

    20世纪90年代末,Arai及Mozzo于同年分别开发了第一台锥形束CT(cone-beam computed tomography,CBCT)机。CBCT采用锥形X线束和面积探测器,围绕受检者360°即可获取容积重建所需数据,重建出各向同性的冠状位、矢状位和轴位影像。对CBCT的扫描数据进行重建和切割,可以得到类似OPT、PR、头颅侧位片及颞下颌关节片等多角度的二维平面资料;且CBCT可1∶1成像,克服了传统二维图像易失真的问题,有助于更准确地进行临床诊断、治疗和研究。

    研究证实,CBCT对牙齿长度、根管长度及弯曲度、颌骨线距测量的准确性与可靠性高。现就CBCT测量牙齿的长度和宽度、根管长度和弯曲度、颌骨的线距、正畸头影定点测量的准确性和可靠性予以综述,并与传统影像学方法进行比较,以期更好地指导临床实践。

    1.CBCT测量牙体长度的准确性

    牙齿各解剖标志点间距离的测量是研究牙体形态的基本方法,其结果对牙体的解剖教学、制订正畸治疗方案及判断治疗风险、预测年轻恒牙的萌出具有重要意义。Benninger等利用CBCT扫描了12具尸体头颅,并利用电子游标卡尺测量69颗拔出牙齿的长度和宽度,结果发现CBCT与游标卡尺的测量结果差异无统计学意义,即CBCT能准确反映牙齿的长度。

    Sherrard等利用CBCT和PR测量了猪28颗前磨牙和24颗切牙的根尖最低点与近远中釉牙骨质界的垂直距离,结果发现CBCT与游标卡尺测量的平均差值<0.3mm,而PR与游标卡尺测量的平均差值为2.58mm。冯驰等对40例患者的109颗待拔牙齿的CBCT扫描数据进行分割和重建,从颊舌向测量根长、冠长和牙体全长,同时对拔除牙齿进行实体测量,结果发现CBCT与实体测量值比较差异无统计学意义。CBCT重建牙列所得的虚拟研究模型可1∶1的展现牙列三维方向的结构,故弥补了临床口腔检查的不足。对于替牙期颌骨中未萌出的恒牙,CBCT能准确测量其近远中径,并与乳牙脱落后产生的牙列间隙进行比较,以判断是否会因间隙不足导致恒牙无法正常萌出或错位萌出,从而帮助正畸诊断和制订治疗计划。

    Nguyen等将25颗离体牙制作成阻生牙模型,用CBCT扫描模型后测量各牙齿的近远中径,结果发现其较游标卡尺的测量结果仅小0.3~0.5mm,相关性较高。此外,CBCT还可以通过测定牙体长度来判断正畸治疗的患者是否存在牙根吸收及牙根吸收的程度。Dudic等通过OPT与CBCT评价22例患者用固定矫治器治疗后的275颗牙齿的根吸收情况,结果发现OPT与CBCT测量结果中无根吸收的分别为56.5%和31%,轻度吸收的分别为33.5%和49%,中度吸收的分别为8%和19%;同时,CBCT还发现了2颗重度吸收牙齿,可见CBCT诊断牙根吸收更准确全面。

    余丽霞等通过测量使用固定矫治器治疗的32例患者的121颗牙齿,比较CBCT、OPT和PR对正畸根吸收定性及分级半定量的诊断结果发现,CBCT对牙根吸收的诊断优于OPT和PR,OPT低估了正畸治疗中牙根吸收的发生率,而CBCT对牙根吸收的诊断更为真实准确。

    2.CBCT测量根管长度的准确性

    准确测定根管的工作长度是成功进行根管治疗的前提。临床上,常用的测量方法包括根尖定位仪(electronic apex locator,EAL)电测法和PR法。其中,EAL测量根管长度的准确性高。有研究发现,其测量结果与实际长度相差不到0.5mm。但是,EAL电测法容易受残髓、根尖孔形态、根管弯曲度、根管钙化、冲洗液及器械的影响。而PR受投照角度的影响,存在牙根拉长、缩短及影像重叠等问题。不同扫描视野和体素的CBCT均能准确测量根管的工作长度,即使存在较大的根尖病损和持续性的根管内渗出物,用CBCT和EAL电测法测量根管工作长度同样可靠。

    Janner等比较了在有限视野内CBCT和EAL测量根管工作长度的准确性,结果发现两者具有较高的相关性(r为0.904~0.968)。Jeger等利用CBCT和EAL电测法测量根管工作长度,结果发现两者的相关系数为0.97,平均差值为0.51mm(0.02~1.83mm);且他们利用CBCT测量的自身相关系数为0.99,首次和再次测量的平均差值仅为0.19mm。

    由于生理根尖孔与解剖根尖孔往往不在同一个位置,Lucena等分别以根尖狭窄和解剖根尖为参照点,使用EAL电测法测量根管工作长度,结果显示其与真实值的误差分别为0.26~-0.36mm、0.05~0.18mm,而CBCT的测量值比真实值平均少为0.59mm,可见EAL电测法较CBCT测量更准确。然而,CBCT克服了PR的缺陷,图像不变形且无影像重叠,尤其在测量上颌后牙根管工作长度时较PR更准确。

    Liang等利用CBCT测量了16具干下颌骨的162颗牙齿的198个根管长度,结果发现其与金标准的差值为0.46mm,且仅有9个根管的长度误差>1mm。Tchorz等对CBCT不同测量方式(2D和3D)所测得的根管工作长度与根管真实长度进行了比较,结果发现与根管真实长度相比,2D和3D测量的差值分别为0.58mm和0.32mm,且3D测量结果与根管真实长度相关性更好(r=0.97)。

    Connert等报道了利用0.2mm体素的CBCT测量根管长度,与真实长度的差值仅为0.41mm,重复性和再现性绝对差值分别为0.14mm和0.26mm,不同操作者之间的一致性平均差值为0.39mm。

    3.CBCT测量根管弯曲度的准确性

    弯曲根管的预备和充填比较困难,可能导致根管壁侧穿、器械分离等并发症。目前,测量根管弯曲度方法的主要为X线片插针法,如Schneider于1971年提出利用颊舌向X线片测量根管弯曲度。然而,颊舌向X线片只能显示根管近远中向的弯曲度,且根管影像常存在重叠问题,所以干扰了医师对患牙根管颊舌向弯曲度的判断。但CBCT可以从不同的平面连续观察根管的走向,这对判断根管颊舌向及近远中向的弯曲度有很大帮助。且利用CBCT评价根管的弯曲半径,更容易操作,可重复性高,有助于更有效地进行弯曲根管的预备。

    Park等利用CBCT(3D)测量110例患者186颗上颌侧切牙的根管弯曲度,结果发现所有侧切牙均存在弯曲,且起自远腭向,最大弯曲点距根尖0.5mm。唐海波和王本才利用CBCT与X线片插针法测量了离体牙根管的颊舌向弯曲度,结果发现两者的测量结果基本一致;其中,X线片插针法存在轻度切削根管壁的现象,而CBCT反映的是初始状态的根管弯曲度,更有利于临床分析与研究。同时,CBCT还可以显示根管锉难以进入的根尖处的大角度弯曲及根尖分叉等细微结构,故可以作为临床测量根管弯曲度的辅助方法之一。此外,利用CBCT图像可以准确判断不同镍钛系统进行根管预备后,根管的弯曲度、中心率、表面积和容积等形态学的改变。

    4.CBCT测量颌骨线距的准确性

    准确测量牙槽骨的高度、宽度和厚度,对牙周和种植手术的方案设计和风险评估具有重要意义。由于CBCT图像可清晰显示牙与牙槽骨之间的解剖关系,其测量牙槽骨高度的准确性和可重复性高。Leung等利用CBCT对13具人类干头颅标本的334颗牙齿的牙尖到釉牙骨质界的距离及牙尖到牙槽骨的距离进行了测量,并与物理值进行比较,结果显示CBCT的准确性较高。

    冯驭驰和许天民通过CBCT测量了8具人类湿头颅标本牙尖点到釉牙骨质界的距离、牙尖点到牙槽嵴顶的距离、釉牙骨质界到牙槽嵴顶的距离,结果发现虽然CBCT的测量值均略小于实际测量值(-0.041~-0.268mm),但均在临床可接受的范围内。Timock等利用CBCT测量颊侧牙槽骨的高度与厚度,结果显示其与物理测量的高度绝对差值为0.3mm,厚度绝对差值为0.13mm,差异均无统计学意义,提示CBCT可用于定量评价骨高度和骨厚度。

    在口腔种植学中,单纯的曲面体层片难以满足临床诊断的需要,而CBCT可以提供垂直和水平方向的牙槽骨骨量、骨质、下牙槽神经管或上颌窦窦腔位置,并能准确测量颌骨线距,定位颌骨重要解剖结构的位置,为种植手术提供直观的数据。牙周病发生时,牙槽骨丧失达到约30%才可以从X线片上观察出牙槽骨高度的变化;在牙周炎的诊断中,曲面体层片、根尖片、咬合片均会不同程度地低估骨丧失的量。但利用CBCT可分别测量不同部位的牙槽骨吸收量,得到更准确具体的数据,从而更准确地估计牙周病的程度。

    5.CBCT与头影测量的对比

    虽然X线投影测量片(radiographic cephalometric projection,Ceph)和OPT是正畸术前检查的常规手段,但它们是X线投射三维结构转换的二维影像,且受患者体位和头部转动的影响,存在不均等的图像几何放大、解剖结构重叠、正中位无法反映两侧髁突信息、不能显示颅颌面结构间的真实关系等问题。而CBCT一次扫描即可得到正畸治疗所需要的颅颌面、牙及牙周、颞下颌关节等多个组织器官的三维数据。研究表明,利用Dolphin软件对CBCT数据的标志点识别的可信度高,且在显示髁突位置及颞下颌关节骨性结构、埋伏牙、多生牙及设计骨支抗的安全位置等方面具有很好的应用价值,尤其对诊断骨性疑难病例具有较好的指导意义。

    CBCT能选择性的生成单侧或双侧Ceph,较传统的Ceph图像更清晰,定点更准确。Gribel等比较了CBCT和Ceph在颅骨测量方面的准确性和可靠性,结果发现CBCT与实际值之间差异无统计学意义,平均相差0.1mm;而Ceph与实际值相差5mm,提示CBCT对颅骨的测量较Ceph更准确。刘怡等分别用Ceph和CBCT转化的Ceph对20例患者的23个常用标志点进行测量,结果发现CBCT转化的Ceph较传统Ceph定点精度高,不同操作者之间相关性大,且重复性较好。

    Moshiri等利用CBCT对23具干性头颅上的9个常用标志点(线)进行测量发现,与物理测量结果相比,CBCT具有较高的准确性,且优于传统二维影像。Stratemann等利用两种CBCT机分别测量32个颅面标志点和33个下颌标志点,结果显示两种CBCT机的测量结果与物理测量的相对误差均<1%。随着对CBCT研究的深入,其准确性和可靠性得到更多证实。

    由于CBCT一次扫描可以得到所扫描区域的三维数据,进行重建可分别得到左右两侧颅面部的侧位片;而对于一些面部严重不对称的正畸患者,除排齐牙列外,还需要进行外科手术,所以利用CBCT对左右两侧分别进行分析,结果更加可靠。此外,可结合投影测量软件分析患者颅面部的发育状态,帮助临床医师诊断错畸形的类型,设计治疗方案。

    6.CBCT测量的局限性

    CBCT测量牙齿长度及弯曲度、颌骨线距的技术敏感性较大,测量人员需经过专业的培训,具有足够的经验,才能保证测量的准确性和可靠性。其测量值的误差主要受以下因素影响:

    ①CBCT的系统误差。由于CBCT测量时,在被测样本的两端各有1/2的体素被忽略,所以应将测量值加1倍体素以校正此误差,并以校正后的数值作为CBCT的测量结果。Sherrard等报道,CBCT测量值的系统误差随设备像素体积的增大而增大。Ponder等分别用0.2mm、0.4mm体素的CBCT测量牙齿横向缺陷的体积,并与物理测量值进行比较,结果显示0.2mm体素的误差<0.4mm体素[(0.20±0.2)mm3比(0.30±0.3)mm3,P=0.002],提示随像素减小,牙长度各参数的测量更为准确。虽然降低体素能增加CBCT的准确性,但也会大大增加辐射剂量。

    ②不同测量者之间的差异。周广超等评价不同观察者利用CBCT测量颌骨线距的准确性,结果发现同一测量者的两次测量结果的Kappa值分别为0.841和0.840,而两次测量中两位测量者之间的Kappa值分别为0.334和0.362,提示不同观察者利用CBCT测量牙槽骨的数值可能存在较大差异。

    ③解剖结构异常造成的误差。根尖骨质异常、根尖未闭合等情况易导致根尖难以定位;牙体的近远中向或颊舌向倾斜度过大或牙根存在两个方向的弯曲,难以从同一个平面上获得完整的切面,导致牙体长度的测量值过小。虽然可以通过经验及尽可能多的层面测量来克服此种误差,但仍无法完全避免。

    ④不同CBCT机器的扫描参数和分辨率不统一,因此测量结果的准确性及可比性易受到影响。同时,拍摄过程中存在的运动伪影、金属伪影也会对测量的准确性造成影响。

    7.小结

    CBCT广泛应用于口腔医学的临床、教学及科研工作。其扫描得到的是三维影像,克服了传统二维影像的图像失真问题,且不受投照角度和影像重叠的影响,特别是对一些多生牙、埋伏牙、种植修复、口腔正畸的诊断治疗,CBCT更具优越性,发挥着不可替代的作用。因CBCT能准确测量牙齿的长度和宽度、根管长度、根管弯曲度、颌骨的线距、正畸头影定点测量,所以正确应用CBCT对临床实践、科研和教学具有指导意义。CBCT要求临床医师有一定的使用经验,但由于系统或人为的误差、复杂的颅面部解剖结构等因素的影响,CBCT的测量结果也不可避免地存在误差。

    另外,CBCT的放射剂量较PR及OPT大,在临床常规治疗中,医师应遵循“放射实践正当化”的原则,PR或OPT可以明确诊断时,避免使用CBCT,以减少不必要的辐射。同时,医师不应过分追求“最大的准确”,而忽视了辐射量、患者经济付出等其他因素。且受探测器限制,CBCT的对比度分辨率低,软组织显影差。相信随着科技的进步,未来CBCT将成为口腔临床X线检查的主要方法。

编辑: 陆美凤

网友评论