锥形束计算机断层扫描应用于正畸牙颌测量的研究进展

王　璐(综述)，陈　岩，王建明(审校)

(1.　内蒙古医科大学口腔医学院,呼和浩特010050； 2.内蒙古医科大学附属医院口腔科，呼和浩特 010050；

3.包头市中心医院口腔科，内蒙古 包头 014040)



医学影像学

锥形束计算机断层扫描应用于正畸牙颌测量的研究进展

王璐1,2△(综述)，陈岩2※，王建明3(审校)

(1.内蒙古医科大学口腔医学院,呼和浩特010050； 2.内蒙古医科大学附属医院口腔科，呼和浩特 010050；

3.包头市中心医院口腔科，内蒙古 包头 014040)

摘要：牙颌测量广泛应用于口腔正畸临床工作中，是诊断儿童及成人错牙合畸形的重要方法，亦可为治疗计划提供理论依据。锥形束计算机断层扫描(CBCT)是一种口腔正畸辅助诊断中的颅颌面影像采集设备，相较于CT，CBCT具有影像精确度高、扫描速度快、占地面积小以及放射辐射量低等优势。CBCT在正畸领域应用十分广泛，可用于头影测量分析、定位阻生牙、辅助植入微种植体以及分析牙体和牙弓形态等。

关键词：锥形束计算机断层扫描；正畸应用；牙颌测量

自本世纪初，锥形束CT(cone beam computer tomography，CBCT)作为一种新型技术开始应用于口腔正畸辅助诊断中，它采用锥形X线束投照，经过人体后由二维固态的探测器或无定型硅板接收，只需180°～360°扫描即可获得满足各个方向重建所需的三维图像。与正畸传统影像学设备相较，CBCT有着独有的优势：①精准重建颅颌面部三维结构；②影像精确度高，形成的图像伪影很少；③占地面积小，费用较低，扫描时间较短；④放射辐射剂量较小，放射线范围局限；⑤获得的三维图像可以在医师个人计算机上轻松操作系统软件，同时可使患者直观形象地了解自己的病情及治疗计划，使医患沟通达到最佳的效果。CBCT在正畸领域展示了广泛的应用前景，现就CBCT应用于正畸牙颌测量的研究进展进行综述。

1在临床实际工作中的应用

1.1牙体长度的测量了解牙体长度是制订出正确的诊治计划的保证，正确的诊治计划才能保证正畸治疗的成功。更重要的是，测量正畸前后牙体长度的变化是评价正畸效果的重要指标。Katona[1]评估了X线片用于评估牙体长度的方法，认为X线误差较大，测量牙体长度准确率较低。随着口腔影像学的发展，CBCT于本世纪初出现，它是一种空间分辨率高、对硬组织显像精良、操作简单且放射辐射量较低的新型口腔科影像技术。Flores-Mir等[2]筛选常规正畸治疗拔除上颌前磨牙并且拍摄过CBCT和全景片的患者，从26例受试者共获得48颗牙齿，直接使用数字卡尺测量，X线图像和数字化测量均使用Dolphin 3D软件，分别利用方差分析数字卡尺测量结果、全景片测量结果和CBCT测量结果；结果发现，与实际牙体长度相比，传统的全景片相对不准确，高估了长度的29%，而CBCT相对准确，低估了长度的4%。冯驰等[3]亦通过In Vivo Dental软件对40例患者109颗活体牙的CBCT扫描数据进行分割，并于重建后测量根长、冠长和牙体全长，比较实体测量值(相同活体牙拔除后测量)和CBCT测量值的差异，检验CBCT测量牙体长度的精确性；结果发现，CBCT对活体牙的根长、冠长及牙体全长的无创测量与实体测量的一致性较好，可在临床推广应用。

1.2Bolton指数的测量Bolton指数是指上下前牙牙冠宽度总和的比例关系与上下牙弓全部牙牙冠宽度总和的比例关系，用Bolton指数可诊断患者上下牙弓中是否存在牙冠宽度不协调的问题。Tarazona等[4]数字化50例患者的研究模型，将同一批患者使用Dental Picasso Master 3D的CBCT图像，并利用In Vivo Dental软件进行分析；结果发现，CBCT的3D模型和数字化石膏模型在计算Bolton指数时具有准确性和一致性。国内研究成果也与之相同，杨磊等[5]对23例患者的CBCT数字化模型和石膏模型进行配对研究，由测量人员分别对两种模型进行Bolton指数线性数据重复测量，对比分析测量结果发现CBCT的数字模型和石膏模型在牙性线性测量具有一致性，但在骨性结构测量数据石膏模型相对具有更好的可重复性与精确性。Alam等[6]则更关注Bolton指数的性别差异，其认为Bolton指数并不存在性别差异。

1.3牙弓长度及宽度的测量通过测量牙弓长度和宽度可以了解牙弓的形态及儿童的颌骨和牙弓在不同年龄的生长趋势，指导咬合诱导治疗的时机及治疗后的美观、功能及稳定性等。邱晓霞等[7]对10例正常青年人进行CBCT扫描，试验者分别用CBCT软件对牙弓长度及宽度测量2次；并制取上述10例青年人上下颌牙列石膏模型，试验者分别用电子卡尺对牙弓长度及宽度测量2次；统计学分析发现，CBCT在牙列的重建上准确可靠，在对牙弓长度及宽度测量上稳定可重复，可用于测量牙列的形态数据。胡心怡等[8]采用石膏模型40副，用CBCT扫描测量石膏牙颌模型并与手工测得的结果进行比较，结果发现，颊尖牙间宽度测量的准确性最高，中央窝牙间宽度次之，腭侧龈缘牙间宽度的测量准确性最低。

1.4微种植体植入安全范围的测量微种植体支抗拥有植入部位广泛、愈合期短、体积小、可即刻加载等优势，在正畸临床中得到日益广泛的应用。蒋佳秀[9]综述了CBCT在微种植体支抗的应用现状，即植入前评估：评估支抗与邻近解剖结构的关系；植入区域的骨质骨量；计算机辅助模拟植入过程；植入术后评估：评估稳定性；定量评估植入后疗效。夏文倩等[10]对30例成人患者上颌前牙区行CBCT扫描及三维重建，发现上、中切牙牙根间至牙槽嵴顶4、6、8、10 mm近远中间距均最宽(距牙槽嵴顶8 mm)，中切牙与侧切牙牙根间近远中间距离最窄；中切牙牙根间骨厚度在唇腭向距牙槽嵴顶8 mm及以上水平最薄，中切牙与侧切牙牙根间骨厚度最厚，为临床获取了上颌前牙区植入微种植体支抗的安全范围。胡露露等[11]亦经CBCT获取了上下颌骨后牙区植入微种植体支抗的安全范围，为临床应用提供参考。

1.5阻生牙测量

1.5.1阻生牙所致的牙根外吸收的测量阻生牙不但影响咬合功能以及美观，而且易形成含牙囊肿，最直接的危害就是压迫邻近牙牙根吸收。李志进等[12]从15例患者中选取19颗牙齿，选取的牙齿均有由邻近埋伏牙造成的牙根外吸收，利用CBCT扫描实验牙体以及邻近埋伏牙，结论为CBCT能够提供关于牙根外吸收位置和程度直接而且准确的图像，CBCT可为临床诊断和治疗提供可靠的信息。

1.5.2阻生牙牵引至正常位置所需空间的测量埋伏牙如能早期诊断治疗，常可自萌或者可牵引至正常位置。目前常用的牵引方法有:正畸开辟间隙后等待有自行萌出能力的牙齿自行萌出；外科手术后待其自行萌出；正颌-正畸牵引；自体牙移植；拔除后修复，其中外科手术后正畸牵引最为常用。Machado[13]的综述中提到CBCT不但可准确定位阻生牙精确的大小、位置和角度，还可提供其与相邻牙齿的关系。这些信息可帮助正畸医师确定牵引阻生牙的角度、位置以及将阻生牙牵引至正常位置所需的空间。

1.6正颌外科手术的测量对于那些伴有颌骨异常的错牙合畸形，要解决其颌骨异常，矫治反牙合、深覆牙合、开牙合或者牙齿异常唇倾等，仅仅通过牙齿移动的正畸治疗是远远不够的，只能通过正畸-正颌外科的联合治疗，才能予以矫治。Machado[13]的综述中提到CBCT可生成模拟模型用于术前评估手术的可行性以及手术的预期结果等。侯敏等[14]对20例正颌手术患者行术前CBCT扫描，定位重要解剖结构位置，结果CBCT对上颌骨翼腭管颌下颌管的位置关系有良好的显示，极大提高了手术的准确性与安全性。

2基础口腔医学研究

2.1牙槽骨高度及骨密度的测量牙槽骨的高度直接影响正畸治疗计划的实施以及正畸后疗效的评估。冯驭驰和许天民[15]利用8例人类湿颅标本经CBCT扫描后测量牙尖点到釉牙骨质界距离、牙尖点到牙槽嵴顶距离和釉牙骨质界到牙槽嵴顶距离，结果发现CBCT测量值略小于标本实际测量值，但差异较小，在临床实际可以接受的范围之内，故使用CBCT测量牙槽骨高度可靠性好。CBCT软件还可分析牙槽骨的骨量、骨质以及骨密度。在正畸治疗前，需要评估牙槽骨的骨量、骨质以及骨密度，以确认患者牙槽骨的状态是否适合正畸治疗，同样，在正畸治疗之后，仍需评估以上指标，以确认患者牙槽骨的状态是否受到正畸治疗的影响。樊林峰等[16]使用CBCT在相同条件下投照10例健康成年人上颌骨前牙区，在CBCT软件进行三维重建，并测量上颌中切牙牙槽间隔及两侧侧切牙牙槽间隔相对骨密度3次，进行方差分析后发现，3个测量区相对骨密度均值差异无统计学意义。由于CBCT具有无创性和可重复性，在颌骨局部骨结构的检测方面有临床价值。

2.2颌面部软组织厚度的测量颌面部软组织厚度对于正颌-正畸联合治疗具有非常实际的临床意义，正颌手术必须进行软组织重建，软组织重建的效果直接影响正颌-正畸联合治疗的最后成效。Fourie等[17]使用皮肤打孔器对7具尸体头部的软组织标志点进行打孔，打孔深度即实际测量值，再与CBCT的测量值相比较，结果CBCT图像测量与实际测量无显著差异，且增加立体像素0.3～0.4 mm会使精确度略有增加，故CBCT可用于面部软组织厚度的测量，立体像素应考虑增加0.3～0.4 mm。螺旋CT虽然亦可测量面部软组织的厚度，但考虑其放射辐射量明显高于CBCT，故推荐使用CBCT测量。

2.3正畸常用头颅侧位解剖标志的测量X线头影测量主要用于研究颅面生长发育、牙颌颅面畸形的诊断分析、确定错牙合畸形的矫治设计、矫治过程中及矫治后的牙颌颅面形态结构变化以及正颌外科的诊断和矫治设计。de Oliveira等[18]从159例正颌手术前患者随机抽取12例，研究者从矢状、冠状和轴向反复3次对30个标志点进行测量，然后使用方差分析，结果显示，多平面重建定点法在CBCT图像上定点有极好的可靠性。另有学者研究显示，3D影像上多平面重建定点比普通X线头颅侧位片上定点更精确[19-20]。

2.4颞下颌关节的测量 颞下颌关节是由下颌骨髁突、颞骨关节面、居于两者之间的关节盘、关节周围的关节囊和关节韧带组成的特殊结构[21]。颞下颌关节紊乱或结构异常与错牙合畸形关系密切。Hilgers等[22]以充水气球放入颅窝来模拟软组织，在髁突与关节窝之间放置1.5 mm厚泡沫垫来模拟关节间隙，用拉簧将下颌稳定在最大牙尖交错位，使用3 种传统X线投照技术和CBCT对每具头颅进行扫描，随后使用软件对样本进行扫描、重建和测量，将测量数据与电子测量器实体测量结果相比较，从而评价CBCT对颞下颌关节线距测量的准确性和可靠性。Schlueter等[23]则更多关注CBCT对颞下颌关节重建的测量精度。

3CBCT牙颌测量的局限性及应用前景

3.1局限性尽管CBCT在口腔正畸牙颌测量具有独特的优势，但它在应用过程中仍有一些局限性：与普通全景片相比较，CBCT价格较高，对于医疗经济条件较差的地区，不适应居民普遍的消费水平。正畸患者以儿童居多，更易受射线影响，CBCT的有效剂量为58.9～1025.4 μSv，全景片有效剂量为5.5～22.0 μSv，头颅侧位片为2.2～3.4 μSv，考虑到患者暴露放射量较大，CBCT不能代替曲面断层片颌头颅侧位片作为正畸常规影像学检查；Choi和Ford[24]指出，儿童的剂量要优化，因为儿童对辐射危害更为敏感，比成年人更易诱发症状。与螺旋CT相比，CBCT虽然空间分辨率较高，但对软组织分辨率不如螺旋CT，即对比度分辨率较低，Fourie等[17]报道，CBCT的立体像素水平对面部软组织显影有很大的影响。探测头的探测范围虽可扩大或缩小，但总体范围局限。伪影的形成：金属伪影常见于患者口内有修复体、正畸托槽等情况；位置伪影是目标区内由于物体过于靠投照范围边缘而产生的光环状伪影；运动伪影是患者在接受扫描时的运动产生的。医师对CBCT操作技术以及图像分析的差异，产生的因素有2 个:一是CBCT设备本身造成的，Periago等[25]认为，CBCT设备的扫描参数(如立体像素、投照单位数等)会对测量准确性造成影响；Leung等[26]发现，电流强度、投照范围等对图像精确度和分辨率也有影响；但也有学者持不同观点，如Brown等[27]发现，不同投照单位数量下CBCT的测量准确度无差异。二是在图像重建过程中CBCT测量软件的使用也会导致系统的误差。很多研究中CBCT测量值有轻微低于实体测量值的倾向，而且这种差异随着立体像素水平的增加而增加[28]。对于CBCT图像信息是否真的可明显提高临床诊断正确率，Noar和Pabari[29]提出，没有明确证据表明CBCT图像中获得的信息可明显提高临床治疗决策。无统一的认定标准：CBCT因为探测器、灰阶值、立体像素大小、医学信息换算软件和三维重建方式存在差异，导致在实际应用中缺乏统一标准[30]。

3.2应用前景尽管CBCT存在局限性，但这并不影响它成为正畸影像学诊断的新兴技术。关于CBCT在牙颌测量的应用前景大致可分为3个方面，即儿童生长发育的测量：a.CBCT 相对于全景片和头颅侧位片空间分辨率高，影像更精确，但其有效剂量高，而儿童易感；随着科技和经济水平的发展，CBCT更应可以针对儿童进行有效剂量的优化，使其能代替全景片和头颅侧位片作为常规正畸影像学检查；b.众所周知，正畸患者多数是用于具有生长发育潜能的儿童，故预测其生长发育趋势对指导正畸治疗具有临床实际意义，CBCT可重建三维头颅图像，如进一步发展，可预测颅面部的生长发育趋势，可测量患者在各个方向以及平面的生长范围，对于正畸治疗计划的实施具有临床意义；CBCT虽然空间分辨率较高，但其对比度分辨率比较低，对于软组织显影不如螺旋CT，未来如果可以提高对比度分辨率，加上辐射量较小，可以替代螺旋CT应用于口腔正畸；建立统一标准，规范探测器、灰阶值、体素大小，医学信息换算软件和三维重建方式的标准。在不久的将来，CBCT在口腔正畸领域的应用会越来越广泛。

4小结

CBCT已在临床实际工作和基础口腔医学研究领域广泛应用。它不仅可用于牙体长度、Bolton指数、牙弓长度和宽度、微种植体植入安全范围、阻生牙和正颌外科手术的测量，亦可用于牙槽骨高度及骨密度、颌面部软组织厚度、正畸常用头颅侧位解剖标志和颞下颌关节的测量。虽然CBCT的应用存在价格较高、对儿童剂量无优化、软组织分辨率低、探测范围局限、伪影较多等局限性，但其在口腔正畸领域的灵活应用会越来越受到关注。

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Research Progress of CBCT Used in Measurement of OrthodonticsWANGLu1,2,CHENYan2,WANGJian-ming3. (1.InnerMongoliaMedicalUniversityofStomatology，Hohhot010050,China; 2.DepartmentofDentalMedicine,theAffiliatedHospitalofInnerMongoliaMedicalUniversity,Hohhot010050,China; 3.DepartmentofDentalMedicine,BaotouCityCentralHospital,Baotou014040,China)

Abstract:Dentofacial-maxillary measurement is widely applied in orthodontic clinical work,and is one of the most significant methods to diagnose malocclusion.The three-dimensional images obtained from the cone beam computer tomography (CBCT) are efficiency in orthodontic diagnosis and treatment planning.CBCT is a kind of orthodontic clinical diagnostic device,which compared with the standard medical CT,has great advantages,such as high accuracy,fast scanning speed,small size and low radiation dose.CBCT is also widely used in orthodontics,for example,it can be used to measure cephalometric landmark,to locate impacted teeth,to auxiliary implant mini-implant,and to analyze dental,arch form and occlusion.

Key words:Cone beam computed tomography; Application of orthodontics; Dentofacial-maxilla measurement

收稿日期：2015-06-20修回日期：2015-07-05编辑：郑雪

基金项目：内蒙古自治区自然科学基金(2014MS0857)；内蒙古自治区医学会基金(201302079)

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.20.037

中图分类号：R783.5； R318

文献标识码：A

文章编号：1006-2084(2015)20-3745-04