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应用CBCT观测唇颊侧牙槽骨的误差分析

2019-1-9 16:01  来源:临床口腔医学杂志
编辑:谢瑜 郭雨桐 金樱 阅读量:37588

    锥形束CT(cone-beam computed tomography,CBCT)是近年来迅速发展的一种分辨率达亚毫米级的三维影像学技术,其不断提高的图像质量可较清晰地呈现骨小梁结构,同时具有可多层面多方向观察、低辐射量等优点,因而被广泛应用于观测口腔颌面部结构,对口腔临床起到了重要辅助作用。种植、正畸等学科常常需要量化评估牙槽骨结构进而选择治疗方案、监测治疗效果。种植治疗术前需评估牙槽骨质量、高度等因素以选择种植位点和不同手术方法,如当牙槽骨高度不及2mm时需通过骨增量手术等方式保证种植体稳定性。

    正畸治疗则需监控唇颊侧牙槽骨厚度,确保牙齿移动处于牙槽骨改建的安全范围内,避免导致牙槽骨缺损发生,如骨性Ⅲ类患者需着重检测下前牙牙槽骨厚度等。唇颊侧牙槽骨结构精细,研究显示其厚度可达毫米级甚至以下,已接近CBCT的空间分辨率。临床中常可发现CBCT图像中局部牙槽骨边缘模糊,定量观测存在困难。同时,较多相关研究发现CBCT观测唇颊侧牙槽骨丧失的发生率显著高于以往在颅骨上直接观察的结果,提示使用CBCT定量观测唇颊侧牙槽骨可能存在误差。

    近年来,关于CBCT呈现唇颊侧牙槽骨结构精确性的研究相继进行,实验使用CBCT品牌虽存在差异,但多将CBCT设置为临床常用的参数,且已有研究证明品牌对于CBCT影响甚微,远不及电流、体素等设置参数的影响。本文将CBCT对于唇颊侧牙槽骨厚度的观测误差作一综述,以期为临床定量观测提供参考。

    1.CBCT观测误差原理分析

    1.1CBCT仪器固有误差原理分析

    空间分辨率(spatial resolution)表示成像系统显示物体细节的能力,与体素大小、仪器探测器质量、视野大小等因素相关,由于唇颊侧牙槽骨局部结构细微,故空间分辨率对于其观测准确性具有更大的参考意义。体素为成像的最小单位,空间分辨率受到体素的影响较大,但空间分辨率并不等同于体素。Ballrick等使用线偶实验(line pair test)对CBCT仪器(120kVp,5mA,Classici-CAT)的空间分辨率进行检测,结果显示0.2mm体素CBCT的空间分辨率为0.4mm,0.3、0.4mm体素则为0.7mm,与Leung等测定的结果0.38mm体素CBCT(110kVp,2mA,CB Mercu Ray)呈0.668mm的空间分辨率结果相近。

    体素与空间分辨率大小的差异来源于CBCT仪器的固有缺陷,如部分容积效应(partial volume effect,PVE),指CBCT影像只能使用一种灰度填充体素以代表其密度,而当体素处于两种不同物质的交界处时(如牙槽骨和空气、牙周膜、牙龈的交界处),其内两种物质的密度将进行加权平均而非分别表示,导致不同物质间分界模糊。

    CBCT亚毫米级的空间分辨率足以准确观测口腔颌面部大多数结构,但由于唇颊侧牙槽骨本身的精细性,约0.7mm的空间分辨率意味着小于或相近于此厚度的牙槽骨在CBCT上呈现不清,可造成唇颊侧牙槽骨丧失的假阳性诊断和牙槽骨定量测量误差。此阶段的体外物理学实验初步证明并说明了CBCT观测牙槽骨的误差来源,但由于线偶实验中使用的金属条带在CBCT图像上可出现线束硬化伪影,且未考虑到患者实际拍摄CBCT时头部移动产生的移动伪影等,还需进一步的体内研究证明CBCT的临床观测误差。

    1.2观测人员相关误差

    影像识图能力—临床上对于牙槽骨的观测依赖于影像学手段,临床医师对CBCT图像中口腔异常结构的鉴别能力是影响临床治疗的重要因素。Ahmed等的研究显示,正畸医师以及实习人员中不能准确识别CBCT图像唇颊侧牙槽骨者丧失者高达67%,在经过相关培训课程后,误诊率下降至33%,提示由于牙槽骨在CBCT图像上清晰度不足、观测难度较大,有必要对临床医师开展CBCT图像的观测培训,以尽量降低误差。

    2.CBCT观测牙槽骨结构的体外实验—牙槽骨厚度的误差

    2.1干颅骨上的体外观测实验

    Leung等使用设置为正畸临床常用参数的CBCT(0.38mm体素,110kVp,2mA,CB Mercu Ray)对颅骨标本上自然存在的唇颊侧牙槽骨丧失(骨开裂和骨开窗)进行观测,结果显示CBCT探测骨开裂和骨开窗的敏感度仅分别为51%和25%。其通过CBCT观测到的最薄的唇颊侧牙槽骨厚度为0.6mm,与其测定的CBCT空间分辨率(0.668mm)相近,证明低于空间分辨率的牙槽骨厚度在CBCT图像上难以观测。

    也有部分研究显示CBCT观测唇颊侧牙槽骨丧失的准确性高,但此类研究中的骨丧失多为人工制造,故缺损边缘齐整、不似自然出现的骨缺损般边缘菲薄、呈渐进状,故不足以真实反映CBCT观测准确性。另外,CBCT设置参数也对实验结果存在影响,Mengel等(2mA,60kVp,17s)、Pinsky等(98mA,120kVp,20s)的CBCT设置均远高于临床常用值,已接近螺旋CT设定参数,虽然观测牙槽骨厚度更为准确,但不符合临床尽量降低辐射量的使用原则,不能代表临床使用中CBCT的观测准确性。

    Leung等的研究也存在一定局限性,临床实际投照过程中X线进入唇颊侧牙槽骨前在皮肤、牙龈等软组织中存在衰减系数,而干颅骨不存在软组织,因而可能便于CBCT观测牙槽骨丧失,高估了其观测准确性。

    2.2含软组织的牙槽骨上的体外观测实验

    Patcas等使用CBCT(KaVo 3D eXam,120kV,5mA)于含软组织的尸体头颅上观测下颌切牙唇侧牙槽骨。该实验中通过翻开牙龈瓣直接测得的下颌切牙切端下15mm处唇侧牙槽骨厚度均值仅为1mm,而其研究中0.4mm和0.125mm体素CBCT的观测误差范围分别达±1.4mm和1.2mm,最大观测误差可达2mm,已大于唇侧牙槽骨厚度,提示较薄的牙槽骨于CBCT上可能被忽略,CBCT观测牙槽骨的准确性存疑。此外,该学者还展示了牙龈翻瓣后拍摄的较为菲薄的牙槽骨图片,其CBCT图像呈现局部牙槽骨丧失样,进一步证明了CBCT观测牙槽骨丧失存在假阳性现象。

    3.CBCT观测牙槽骨结构的体内实验

    虽然通过对尸体头颅软组织的固定处理,可最大程度模拟活体组织,但由于排除了临床拍摄过程中患者轻微移动等因素,仍不能完全反映现实情况。Sun等于14位骨性Ⅲ类患者的加速成骨手术中翻瓣直接测量下颌前牙唇侧牙槽骨厚度,与术前拍摄的CBCT(0.125mm体素;New-Tom,Verona,Italy)图像进行对比。根据以往研究常用的观测标准(骨开裂定义为牙槽嵴位于釉质牙骨质界下2mm,骨开窗定义为牙槽骨不连续),CBCT观测到的骨开窗的敏感性只有16%。

    Sun通过ROC曲线(receiver operator characteristic curve)确定了使用CBCT观测骨性Ⅲ类患者骨开窗、骨开裂的最佳界值,即骨开裂定义不变,骨开窗定义改为牙槽骨存在2.2mm以上的骨质不连续。虽然使用此界值的观测准确性有所提高,CBCT在其研究中观测骨开窗的敏感性仍仅为21%,假阳性现象仍较严重。Behnia等对18名患者的上颌前牙唇侧牙槽骨进行了种植术前CBCT拍摄和术中测量,结果显示当唇侧牙槽骨厚度大于1mm时CBCT观测准确性好,而当其厚度低于1mm时则出现CBCT观测到牙槽骨缺损的假阳性现象。由于该实验中多数上颌前牙唇侧的牙槽骨厚度低于1mm,认为CBCT观测牙槽骨的准确性不能得到证实。

    4.结论

    综上所述,CBCT观测唇颊侧牙体表面牙槽骨的厚度存在误差,但由于二维X线影像成像质量不佳、普通CT图像辐射剂量较大且图像伪影较重,CBCT仍为目前口腔临床观测牙槽骨结构的主要手段,有待于生产厂家进一步改进设备固有缺陷、研发误差校正手段,同时对临床医师进行CBCT识图相关培训。此外,虽然目前已有较多研究指出CBCT观测牙槽骨结构存在误差,但尚不足以对临床定量测量进行校正及设立CBCT图像中的唇颊侧牙槽骨丧失的观测标准,有待于进一步的研究中控制年龄、性别、全身情况、骨性、牙性分类等影响牙槽骨密度、骨量的因素,定量分析CBCT观测误差值,形成应用指南,起到更具体的临床引导作用。

编辑: 陆美凤

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