CBCT技術(shù)在牙種植中的應(yīng)用與研究進(jìn)展.doc

1、文獻(xiàn)綜述cbct技術(shù)在牙種植中的應(yīng)用與研究進(jìn)展一、引言牙齒不僅是人類非常重要的咀嚼器官，而且對人的容貌具有十分重要的美學(xué)意義。經(jīng)過長期的進(jìn)化和功能改建,牙齒及其所組成的全牙列形成了獨(dú)特的形態(tài),并且不同的年齡、性別和種族均有其各自的特點(diǎn)。因此,如何在臨床上準(zhǔn)確、便捷的建立患者牙齒和全牙列的三維數(shù)字化模型并獲取其形態(tài)數(shù)據(jù),是口腔醫(yī)學(xué)研究的一個重要課題。在牙齒和全牙列的三維數(shù)字化模型建立方面,以往的研究主要通過離體牙三維重建法或石膏模型三維重建法等;在牙齒和全牙列三維形態(tài)數(shù)據(jù)獲取方面,以往主要通過離體牙測量法和石膏模型測量法等,這些方法雖然測量相對準(zhǔn)確,但其各自的局限性限制了它們在口腔領(lǐng)域的應(yīng)用。即

2、刻種植術(shù)是種植體在牙齒拔除后立即植入拔牙窩的方法,其優(yōu)點(diǎn)是縮短療程,有效地保持了牙槽嵴的高度和寬度,有利于提高種植術(shù)后的牙齦美學(xué)效果,因此是近年研究較多,很有發(fā)展前景的種植方式。由于即刻種植時種植體形態(tài)與拔牙窩形態(tài)并不一致,在種植體周圍與骨組織間常存在空隙,有學(xué)者認(rèn)為這將影響種植體與骨組織之間的骨性愈合,從而將進(jìn)一步影響種植手術(shù)的成功率。為解決種植體頸部與周圍骨組織的間隙問題,目前國內(nèi)外主要是通過x線頭影測量來評價聯(lián)合治療的效果。因?yàn)樵摲椒ù嬖谥丿B、放大等因素，其誤差較大。近幾年來，錐束ct的引入使得三維成像更方便地提供牙科領(lǐng)域應(yīng)用，解決傳統(tǒng)頭影測量本身存在誤差的問題。本文就近年來cbct技術(shù)

3、和其成像優(yōu)勢以及在種植體骨間隙處理手段及評價方法作一綜述。二、cbct技術(shù)及其成像優(yōu)勢（一）cbct技術(shù)隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，具有三維影像的計算機(jī)斷層掃(ct)技術(shù)廣泛應(yīng)用于臨床。但由于價格昂貴，放射劑量大，其應(yīng)用一般局限在一些規(guī)模較大的綜合性醫(yī)院。錐束 ct(comebeam)的問世，改變了這一現(xiàn)狀，使之得以廣泛應(yīng)用于口腔領(lǐng)面部。在口腔領(lǐng)域，ct機(jī)市場蓬勃發(fā)展，出現(xiàn)不同型號規(guī)格的cbct射影系統(tǒng)，使更多的國內(nèi)口腔?？漆t(yī)院擁有自己的cbct設(shè)備。cbct技術(shù)又稱錐形束容積體層成像技術(shù)(cone- beam volumetric omograph y， cbvt),出現(xiàn)于 20 世紀(jì) 90 年代

4、后期, 是近年來開始應(yīng)用于臨床口腔疾病診斷的無創(chuàng)性影像方法。cbct 成像是利用二維平板探測器采集物體錐束射線投影數(shù)據(jù)的容積體層攝影，采用大口徑圓錐形 x 射線束掃描，在病人頭部同步旋轉(zhuǎn) 360觷，采集整個掃描區(qū)域的容積圖像數(shù)據(jù)，然后通過相應(yīng)的錐形束重建算法完成圖像多層面重建3。cbct 與螺旋 ct 的根本差異在于影像放射源、接收器的類型和數(shù)據(jù)采集方式不同，螺旋ct 的 x 線源是一種高輸出旋轉(zhuǎn)的陽極發(fā)生器，其采用扇形 x 線束成像，探測器為固態(tài)線型，需要在持續(xù)的螺旋形運(yùn)動中連續(xù)拍攝一系列的軸平面影像然后疊加成像。而 cbct 放射源是類似于曲面全景設(shè)備的低能固定陽極發(fā)生器，其圖像采集為大口

5、徑的錐形 x 射線束，探測器為二維板型，工作過程中以脈沖式傳送多平面影像信息(見圖 1)。圖1cbct(1a)與傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)ct(1b)投照原理的差異目前，cbct技術(shù)的原理已應(yīng)用了近 20 年，但是，直至近兩年隨著廉價 x 射線管、高品質(zhì)的探測系統(tǒng)和功能強(qiáng)大的個人電腦的飛速發(fā)展，cbct 才走向商業(yè)化并開始廣泛應(yīng)用于臨床口腔頜面部疾病的診治中。據(jù)報道，自 2000 年第一種 cbct 系統(tǒng)(new tom qr dvt 9000，verona，italy)經(jīng)美國食品藥品管理局認(rèn)可上市至今，至少已出現(xiàn)了12 種針對牙科特殊設(shè)計的 cbct 系統(tǒng)4。（二）cbct 的成像優(yōu)勢cbct 三維重建技術(shù)2

6、8：cbct 放射錐形束 x 線圍繞投照體做環(huán)形投照,獲取二維投影數(shù)據(jù),其數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)將多次投照交集獲取的二維數(shù)據(jù)重組,進(jìn)而可分別建立軸向位、冠狀位或矢狀位的數(shù)字化模型,并可獲取該類數(shù)字化模型任意層面的截圖。cbct非常適合于解剖結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的顱面骨組織成像。它可以提供高對比組織的清晰圖像，雖然目前在軟組織成像上尚存在限制，但是在頜面骨質(zhì)結(jié)構(gòu)、種植體、牙及牙周組織結(jié)構(gòu)的成像比傳統(tǒng)ct有更多的優(yōu)勢3- 6。(1)射線范圍局限：cbct 系統(tǒng)采用的是高質(zhì)量的平板探測器，可以根據(jù)診斷的具體要求，利用錐形 x 射線束對靶區(qū)進(jìn)行準(zhǔn)確投照，縮小投照范圍，減少輻射劑量。射線輻射劑量低,一次照射劑量約為36.9

7、usv,僅相當(dāng)于螺旋ct放射劑量的1/30或一套全口根尖片的放射劑量,對于需多次投照檢查的種植、牙體、正畸等臨床領(lǐng)域以及對射線吸收能力強(qiáng)的兒童,cbct 是首選的影像學(xué)診斷工具。(2)圖像精確，分辨率高：cbct 視野寬大,數(shù)據(jù)采集時間短,能快速獲取各向同性的容積圖像,其錐形束 x 線掃描方式較螺旋ct扇形x線束掃描方式顯著的提高了x線的利用率,且獲取的軸相位圖像更清晰、空間分辨率更高、偽影更小。在傳統(tǒng)的 ct中，體素是各向異性的矩陣，體素的最長維是中軸的厚度且由層距決定，盡管體素表面積可以小至0. 625mm2，但其深度通常為 1mm- 2mm。而 cbct提供各向同性的體素分辨率，這樣可以

8、產(chǎn)生亞毫米的分辨率，范圍為0.125mm- 0.4mm，明顯提高了圖像的分辨率和精確度。方冬等7對比研究了 cbct 重建牙體、牙周組織及顱骨結(jié)構(gòu)的圖像質(zhì)量，結(jié)果顯示，cbct圖像的空間分辨率高，圖像質(zhì)量好，尤其適合顱面骨成像，且顯示牙及牙周組織等細(xì)小解剖結(jié)構(gòu)的能力高于多層螺旋ct，更適合口腔臨床的需要。(3)有效放射劑量減?。悍派鋭┝康拇笮】梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本設(shè)置、改變準(zhǔn)直或?yàn)V過等方法得到滿意的控制。不同的 cbct 系統(tǒng)有效放射劑量略有不同，范圍為 33- 84usv，與傳統(tǒng)的扇形ct 相比，放射量減少了近 98%。其有效放射劑量相當(dāng)于一次根尖周測量片(13- 100usv)或一次全景斷

9、層攝影(2. 9- 11usv)的 4- 15 倍8, 9。(4)減輕金屬偽影：ct 掃描時，高密度金屬物引起射線衰減計算的錯誤，形成重建圖像上放射或條帶狀的偽影，與正常組織影像重疊影響診斷。偽影抑制程序和增加的投影數(shù)目使cbct圖像產(chǎn)生的金屬偽影程度較輕，利于牙齒和頜骨再次重建的觀察。(5)操控簡便：cbct 所有的特許軟件都采用各種先進(jìn)的實(shí)時圖像顯示技術(shù)，臨床醫(yī)生可在個人計算機(jī)上輕松地操作軟件系統(tǒng)，從容積數(shù)據(jù)中生成用于臨床的任意斷面圖像，獨(dú)立完成各種常規(guī)及復(fù)雜的三維圖像重建。三、cbct 在即刻種植中的臨床應(yīng)用與昂貴的大型傳統(tǒng)ct 設(shè)備不同，cbct 系統(tǒng)節(jié)省空間，花費(fèi)和輻射劑量小，更符合

10、口腔頜面部臨床三維影像的需要。cbct 系統(tǒng)能夠提供軸向、冠 狀 位 、 矢 狀 位 的 多 平 面 重 建 (multi- planarreformation，mpr)圖像。具有通過變焦、放大和視覺的調(diào)整方式調(diào)節(jié)灰度和對比度，添加注釋和光標(biāo)驅(qū)動測量等基本功能10。其已被成功應(yīng)用于口腔種植計劃、正畸治療、顳頜關(guān)節(jié)疾病、牙體牙髓疾病、顱頜面骨折及腫瘤的診斷和外科手術(shù)的評估等不同的口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域11- 15。cbct牙科成像應(yīng)用的最大優(yōu)勢是能夠從容積數(shù)據(jù)中生成用于臨床的任意斷層圖像和影像復(fù)制。其所有的專有軟件都采用各種先進(jìn)的實(shí)時圖像顯示技術(shù)，這些技術(shù)及其臨床應(yīng)用具體包括：(1)斜平面重建：口腔修復(fù)學(xué)

11、是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè),全牙列三維數(shù)字化模型的建立有利于進(jìn)行牙列缺損修復(fù)方式的三維仿真研究,如建立以固定義齒分類為基礎(chǔ)的牙列缺損模塊,模擬修復(fù)中對基牙的位置、數(shù)目的選擇,對材料的選擇以及固位的方式的選擇等等;建立以可摘局部義齒分類為基礎(chǔ)的牙列缺損模塊,模擬修復(fù)中對基牙數(shù)目、位置的選擇,對卡環(huán)、基托的選擇,對固位方式的選擇以及材料的選擇等等;這些仿真模塊的建立,有助于口腔醫(yī)務(wù)工作者對修復(fù)方案的設(shè)計效果、修復(fù)體在口腔內(nèi)的應(yīng)力分布效果等形成準(zhǔn)確的感性認(rèn)知;這些以全牙列數(shù)字化模型為基礎(chǔ)建立的固定或可摘義齒仿真模塊既可作為修復(fù)教學(xué)和臨床操作培訓(xùn)的基礎(chǔ)平臺,又可作為對固定義齒、可摘局部義齒等修復(fù)手段研究、

12、改進(jìn)的理想工具17。尤其是這種技術(shù)通過橫斷或疊加軸向圖像生成非軸面的二維圖像。這種模式特別適合評估某些特征不易被 mpr 圖像顯示的具體結(jié)構(gòu)(例如，顳下頜關(guān)節(jié)和埋伏第三磨牙)。(2)曲面重建：全牙列三維數(shù)字化模型的建立為埋伏牙和阻生智齒診斷提供更直觀形象保證,該三維模型能清楚的顯示埋伏牙及阻生智齒的三維形態(tài)、位置以及與鄰牙和下牙槽神經(jīng)管的關(guān)系等,為治療方案的確定、手術(shù)的順利開展和對預(yù)期治療效果的判斷提供了可靠的依據(jù),提高了臨床醫(yī)生對埋伏牙和阻生智齒的診療水平18。另外,全牙列三維數(shù)字化模型被廣泛應(yīng)用于正頜外科手術(shù),該模型直觀形象的展現(xiàn)出上下頜頜骨及牙齒之間的位置關(guān)系,為正頜治療計劃的制定提供了

13、可靠的依據(jù),同時為正頜手術(shù)的模擬提供可靠的仿真平臺,既縮短了臨床手術(shù)時間又極大的提高了手術(shù)的成功率,預(yù)后效果好,令患者和醫(yī)生都滿意19。在即刻種植中，cbct是多平面重建的一種類型，通過調(diào)整具體解剖結(jié)構(gòu)鏡像平面的長軸而獲得。如即刻種植體周與骨之間常存在著間隙。這種模式可以提供類似曲面全景的薄層影像，利于顯示牙弓形態(tài)，且圖像不變形，用于形態(tài)和成角測量時誤差極小。(3)連續(xù)的經(jīng)平面重建：cbct技術(shù)的全牙列三維數(shù)字化模型能準(zhǔn)確而形象的反應(yīng)出患者口內(nèi)的真實(shí)情況,如缺失牙的位置、缺牙部位牙槽骨的骨量、種植區(qū)域空間大小以及缺牙部位鄰牙和對頜牙等口內(nèi)剩余牙齒的基本情況等等,為種植方案的制定、種植效果的評估

14、提供必要的依據(jù);利用此模型建立種植體仿真模型,對種植體形狀進(jìn)行優(yōu)化仿真設(shè)計20、研究牙冠的牙尖斜度對種植體植的影響56或利用此數(shù)字化模型制做種植導(dǎo)板21,22,為種植體植入位置、方向和深度進(jìn)行精確定位,極大的便利了種植手術(shù)的實(shí)施,既縮短了手術(shù)時間,減輕對患者損傷,又提高了種植的成功率。其中，應(yīng)用在即刻種植上，該技術(shù)可生成一系列與斜面及曲面圖像正交的連續(xù)疊加的橫斷圖像。圖像通常是已知間距的薄層面。這些合成影像很適合頜面特殊形態(tài)特征的評估，例如對種植區(qū)牙槽骨高度和寬度的評估，下頜阻生磨牙與下牙槽神經(jīng)管的彼鄰關(guān)系，顳下頜關(guān)節(jié)病變時對髁狀突表面形態(tài)的評估等。(4)多平面容積重建：任何多平面圖像都可以通

15、過增加層面內(nèi)相鄰體素的數(shù)量增厚，這樣可以得到一個代表病人具體容積的圖像。最簡單的方法是增加相鄰體素的吸收值，從而產(chǎn)生一個射線總量圖像。這種模式可以通過增加曲面重建圖像的層厚(沿牙弓增加 25- 30mm)生成模擬的全景圖像。如牙齒三維數(shù)字化模型23在根管系統(tǒng)方面的研究最具優(yōu)勢,尤其是對根尖孔形態(tài)學(xué)的研究更為理想24,通過建立牙齒精確的三維數(shù)字化模型以及對該三維數(shù)字化模型任意角度、任意方位、任意層面的觀察,使我們對牙齒根管系統(tǒng)的解剖特征及變異程度了解更加直觀、形象,從而最大程度的避免治療過程中出現(xiàn)遺漏根管等操作失誤;對于根管治療后的牙齒,該數(shù)字化模型可清楚的區(qū)分封閉劑層、牙膠尖斷面及空隙,從而對

16、根管充填的密合性進(jìn)行評估,對根管充填的方法進(jìn)行改進(jìn)25。牙齒三維數(shù)字化模型還可用于牙齒吸收的檢查,通過對其三維數(shù)字化模型的觀察,直觀形象的了解牙齒吸收的位置、破壞程度及周圍牙槽骨的改變等情況,從而針對不同病變程度制定相應(yīng)的治療方案26;牙齒三維數(shù)字化模型也被用于牙齒折裂的檢查,了解牙齒折裂的位置、范圍,為治療方案制定的預(yù)后的效果提供參考27;另外,牙齒三維數(shù)字化模型還可用齲壞的判斷,如齲壞的位置、范圍的判斷等等,為齲病的治療提供可靠的三維形貌依據(jù)。牙齒及其支持組織的三維數(shù)字化模型直觀形象的展示了患者牙齒及其牙周支持組織的基本狀況,如牙槽骨吸收程度及類型、牙根的病變情況等等,該三維數(shù)字化模型既為

17、我們提供了的可靠的研究平臺,又有利于與患者之間形象的溝通,為牙周病情的判斷、診治計劃的制定與實(shí)施、愈后的效果等提供必要的依據(jù);另外,通過對牙齒及其支持組織(牙周膜、牙槽骨)三維有限元模型,對牙周附著進(jìn)行相關(guān)振動特性研究28,了解咬合力牙周的作用情況,使我們對牙齒及其支持組織的受力變化有更深入的了解,為牙周病的發(fā)展提供一定的生物力學(xué)證據(jù),從而找到治療牙周疾病的更好辦法。另外，平面投影圖像，如側(cè)位 x 線頭影測量片可從全層厚的正交 mpr 圖像中獲得。與傳統(tǒng)的 x 線片不同，容積重建圖像不會放大和變形。另一種增厚技術(shù)最大密度投影(mip)。mip 圖像是通過顯示一個特定層厚的最高體素值而獲得。這種

18、模式會生成一個“偽”三維結(jié)構(gòu)，。四、結(jié)語全牙列三維數(shù)字化模型能準(zhǔn)確而形象的反應(yīng)出患者口內(nèi)的真實(shí)情況,如缺失牙的位置、缺牙部位牙槽骨的骨量、種植區(qū)域空間大小以及缺牙部位鄰牙和對頜牙等口內(nèi)剩余牙齒的基本情況等等,為種植方案的制定、種植效果的評估提供必要的依據(jù);利用此模型建立種植體仿真模型,對種植體形狀進(jìn)行優(yōu)化仿真設(shè)計 29、研究牙冠的牙尖斜度對種植體植的影響56或利用此數(shù)字化模型制做種植導(dǎo)板30,31,為種植體植入位置、方向和深度進(jìn)行精確定位,極大的便利了種植手術(shù)的實(shí)施,既縮短了手術(shù)時間,減輕對患者損傷,又提高了種植的成功率。在種植體領(lǐng)域,一直有一個研究熱點(diǎn),即種植體周圍骨內(nèi)應(yīng)力分布對種植體影響,

19、種植體三維數(shù)字化模型的建立為該問題的研究找到了一個突破點(diǎn),通過對此模型進(jìn)行仿真受力的有限元分析,獲取種植體周圍應(yīng)力分布基本信息,為科研工作提供數(shù)據(jù)支持,為臨床工作提供理論指導(dǎo)32,33。參考文獻(xiàn)：1 nair mk , nair up . digital and advanced imaging inendodontics: a review . j endod 2007, 33: 1- 62 danforth ra. cone beam volume tomograph y : a new digitalimaging option for dentistry j. j calif dent

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