CBCT在牙周病学研究中的应用

2018-10-24 14:10  来源:口腔医学
作者:邵云敏 孙颖 阅读量:2768

    牙周炎是一种累及牙周软硬组织的炎性、破坏性疾病,牙周诊疗计划的制定需要准确判断病变范围与程度,尤其是牙槽骨吸收的程度、形态、累及范围,以及与牙根、上颌窦等周围组织的关系。X线检查是常用的影像学检查方法,包括:根尖片、平行投照片、全景片等。根尖片操作简便,但投照角度难以控制,容易造成图像失真,尤其是在多次拍摄时,前后拍摄缺乏可比性;平行投照技术能克服上述缺点,但特殊装置的使用限制了其应用;全景片可显示颅颌面下半部的所有影像,但影像重叠使其对细微结构的分辨度较差。上述二维X线检查均可能导致对骨破坏程度,以及与邻近重要解剖标志关系的误判。

    锥形束CT(cone beam computer tomography,CBCT)作为诊断工具已被逐渐应用于包括正畸、牙体牙髓病、牙周病、种植、颌面外科等口腔临床各学科。

    1.CBCT的原理

    螺旋CT的射线源为扇形X线束,通过线状探测器接收数据,获得一维初始图像,并将其重组得到二维图像。重建三维结构,需堆积多个二维图像。CBCT采用锥形X线束,围绕投照体360°环形投照,其二维面状探测器获得的初始数据即为二维的,重建后能够得到三维图像。与传统X线影像技术和传统CT相比,CBCT能以较小的辐射剂量清晰显示颌面部三维立体结构,全口根尖片的辐射剂量为72.32μSv,全景片为10~23μSv,CBCT为传统CT的1/400,仅249.1μSv。

    2.CBCT用于牙周检查的灵敏度与准确性

    2.1动物模型研究

    有学者通过构建体外模型,研究CBCT测量牙周组织缺损的准确性。Bayat等构建了羊下颌骨牙周缺损模型,结果发现,CBCT在I度根分叉病变、三壁骨缺损、骨开裂、骨开窗的检出率分别为71%、72%、76%,明显优于根尖片的19%、27%、17%。Almeida等关于猪下颌骨牙周模型研究则认为,在检测邻间骨吸收时,CBCT与根尖片平行投照技术的表现并无显著差异。Salineiro等构建了猪下颌第二磨牙根分叉病变模型,CBCT与根尖片检查的准确率分别为72.5%~80.0%和42.5%~62.5%,前者的灵敏度更高。

    Fleiner等分别采用牙周探针直接测量和CBCT测量人尸体牙槽骨吸收量,结果发现,采用垂直于牙齿长轴的三维坐标系统,以釉牙骨质界和牙槽嵴顶为参考标志,CBCT和临床测量之间的总体偏差在0.36~0.69mm,83%的位点测量没有差异。尽管上述研究的研究对象不同,牙槽骨吸收的形态和程度亦存在较大差异,但CBCT均能对牙槽骨吸收量进行准确、可重复的定量测量。

    2.2临床研究

    在临床实验中,Goodarzi等研究30例患者38颗牙齿的4个面(颊面,舌/腭面和近、远中面),将牙槽骨吸收分为四度:正常(0~1.5mm)、轻度(1.6~3.0mm)、中度(3.1~4.5mm)和重度(>4.5mm)。结果发现,所有部位CBCT测量与术中直接测量的准确性均无差异。Guo等采用CBCT与术中探诊分别测量了6名患者11颗磨牙与14颗前磨牙的6个位点(近颊、中颊、远颊,近舌/腭,中舌/腭,远舌/腭)的骨吸收量,二者的测量结果无明显差异。在根分叉病变的诊断中,有学者采用CBCT和口内探诊检测了15例重度慢性牙周炎患者的174个根分叉位点,结果发现上颌磨牙的远中、颊侧、近中,下颌磨牙颊侧、舌侧位点,26.3%,39.5%,44.7%,63.3%和46.6%的根分叉病变仅CBCT能够检查出,其灵敏度明显高于牙周探针测量。

    Qiao等的研究则认为,CBCT术前评估0~3度根分叉病变的结果与术中探针检查结果高度一致。Anter等评估CBCT测量牙槽骨吸收的误差,最小平均误差为0.19mm,最大平均误差为1.27mm。已有的研究表明,CBCT用于临床评估骨缺损的准确性较高,能为诊断与治疗计划的制定提供较为准确的参考。

    2.3参数设置

    有学者研究CBCT的参数设置对检查结果的影响。Al-Okshi等的研究表明,曝光参数选择80kV,5mA,17.5s或更大电流,更长时间,图像质量较好。Kolsuz等提出,牙槽骨缺损检测的临界点为0.150mm3体素(图像处理时,CT将选定层面分成若干个体积相同的长方体,称之为体素)。Kamburoglu等则认为,检测大鼠磨牙根分叉病变时,采用不同体素设置(0.076mm3、0.100mm3、0.200mm3)得到的CBCT图像,在没有显著差异。

    CBCT的原始数据可通过不同技术进行可视化,如等值面、直接体积绘制、多平面重建、最大密度投影和平均密度投影等。Patcas等评估了上述方法的精度,认为多平面重组图像的测量最为准确。以上研究结果均缺乏同类研究的支持,还需在实践中进一步摸索。

    3.CBCT在牙周临床与基础研究中的应用

    3.1硬组织测量

    CBCT在硬组织测量上优势显著,测量方法简单,这是目前应用最广泛的领域。

    3.1.1骨形态测量

    Siddiqui等采用CBCT比较45例患者采用不同成骨材料手术前后Ⅱ度根分叉病变的变化,测量中,将根分叉穹窿顶点到颊侧骨板连线的距离定义为“根分叉病变的水平深度(HDOF)”,根分叉穹窿顶点到牙槽嵴顶的距离定义为“根分叉病变的垂直高度(V-HOF)”,以此为参数进行比较。Asmita等用类似的设计比较了2种生物活性玻璃的成骨能力,术后6个月垂直高度的变化分别为1.81mm和1.85mm,水平深度变化为1.39mm和2.27mm。Shirmohammadi等将牙槽嵴顶到上颌窦底的距离定义为骨高度,比较不同植骨材料用于上颌窦内提升的效果,不同材料组骨高度的增加分别为8.2mm和7.4mm,均能精确到毫米水平。

    3.1.2骨密度测量

    随着种植治疗的开展,术前评估的要求日益增高,医生们不再满足于骨高度和宽度的测量,开始将目光投向骨密度与体积。双能X线吸收测定法(dual energy X-ray absorptiometry,DXA)已被公认为获得患者脊柱或髋关节骨密度的标准临床技术。然而,DXA仅能提供骨密度低分辨率(约500μm)的2D图像,不能精确描绘小梁水平(50~200μm)的松质骨结构。高分辨率(1μm)的3D micro-CT能比其他CT更准确的描述骨形态和组织密度。然而,micro-CT对于相同尺寸样品的扫描时间较长,辐射剂量更高。

    相较之下,CBCT能在更小辐射和更短暴露条件下,提供相对较高的图像分辨率(125μm)。全身CT扫描中,亨氏单位(Hounsfield,HU)用于评估穿透组织的X线衰减程度。CBCT测量中,X线衰减程度用灰度值表示。致密材料能吸收更多能量,导致更多衰减,重建扫描图像时,衰减值被转换为数字图像中的灰度值。Kim认为,灰度值在CBCT图像中等同于材料密度。也有其他研究验证了这一理论。Razi等用不同的CBCT(New Tom VG,Scanora Soredex 3DX和Planmeca Promax 3D)测量同一羊头骨样本得到的灰度值分别为616、619、633,而多层螺旋CT的测量结果为685HU,CBCT的灰度值与多层螺旋CT的骨密度单位HU之间存在线性关系。

    Parsa等用多层计算机断层扫描测量了20例人尸体下颌骨样本,其密度为60.0~507.6HU,而CBCT测量的灰度值为161.6~665.6,二者具有较强相关性。骨体积与组织体积之比(bone volume/total volume,BV/TV)为Micro-CT测量的重要指标,Parsa等采用CBCT测量的BV/TV为36.79,与Micro-CT测得的32.35的结果无明显差异,且高度相关。上述研究表明,骨密度是描述骨微观结构的可靠参数,CBCT能提供较为准确的骨密度测量。已有学者将CBCT应用于牙周临床研究。Shirmohammadi等用NNT软件比较了不同植骨材料用于上颌窦内提升术后的术区骨密度变化,使用Ostim和Bio-Oss的术后骨密度分别为317HU和294HU。

    Al-Zahrani等使用i-CAT视觉软件的密度测量工具(灰度值)比较侵袭性牙周炎(前牙822.1HU,后牙284.2HU)与牙周健康者(前牙955.5HU,后牙230.7HU)的骨密度,发现二者没有显著差异。Ma等通过灰度测量评估前牙颊侧骨板骨密度变化,进而比较慢性牙周炎患者与牙周正常者正畸前后的骨密度差异,结果发现,慢性牙周炎组灰度值从129.62下降到99.53,而对照组则从148.93降低到135.97。

    3.1.3其他硬组织测量

    CBCT在诊断根裂、牙槽骨开裂、骨开窗等方面亦有明显优势。Wang等以Micro-CT为标准,比较根尖片与CBCT诊断离体牙裂纹的灵敏度,研究生组的结果分别为22.73%和77.27%,牙体牙髓病学专家为8.19%和81.81%,放射学专家则为11.36%和88.64%,CBCT对于影像学诊断和临床经验的依赖度更低。Kobayashi-Velasco等比较正常清晰度(体素0.20mm,400帧和辐射暴露5.6mGy)和高清晰度(体素0.15mm,500帧和辐射暴露7.0mGy)两种方案拍摄的CBCT诊断犬牙槽骨骨折与牙根裂的敏感性与特异性,结果没有统计学差异,建议使用辐射较小的正常拍摄参数。

    Nowzari等采用CBCT测量骨开裂或开窗,发现距牙槽嵴顶6~10mm处有12%开窗,而在5mm内则没有发现。Zekry等报道,距上前牙牙槽嵴顶1mm处有9.9%~28.8%骨开裂,距牙槽嵴顶3、5mm处分别有13.9%~31.5%和23.2%~58.8%的骨开裂。在Ghassemian等的研究中,具有开窗或骨开裂的牙齿分别为3.0%~7.5%和3.0%~6.1%。尽管报告的百分比存在一定差异,但CBCT诊断骨开窗或骨开裂的敏感性和准确度是可以肯定的。

    3.2软组织测量

    CBCT也可被用于各种软组织,如牙龈、口腔黏膜厚度的测量比。传统的牙龈厚度检查方法有目测法、牙周探针透射法、穿刺法和超声法等。上述方法中,目测法准确度较低,穿刺法为有创检查,超声法依赖特殊仪器,牙周探针透射法无创,相对简单,但仍为主观定性检测。CBCT可进行定量检测,但存在一定辐射,且需要排除口内其他软组织,如唇颊软组织和舌体的干扰。常用方法包括开口器法、开口器+压舌板法、棉卷法等。开口器与棉卷能够较好暴露颊侧牙龈,压舌板能排除舌体对上颚软组织的干扰。

    由于在CBCT图像上定位明确,釉牙骨质界是最常见的测量点,Nikiforidou等、LaRocca等和曹洁等均采用此标志点对前牙颊侧牙龈厚度进行了测量。此外,牙槽嵴顶下2、3、4mm与根尖处也被不同研究者所采用。Barriviera等则采用CBCT测量了距离膜龈联合2、5、8、12mm处的黏膜厚度。已有较多学者采用CBCT测量了不同部位的牙龈厚度,但尚缺乏一致性的测量标志点。CBCT也被广泛用于颅颌面的影像研究。上颌窦底邻近牙根,容易受牙周破坏的影响。上颌窦底形状常不规则,根尖片和全景片为二维影像,不能反映此区域全貌,检测上颌窦病变的可靠性欠佳,CBCT在确定牙槽骨缺损和上颌窦底关系方面具有较大优势。Goller-Bulut等测量了582颗上颌磨牙和587颗前磨牙的根尖黏膜厚度,认为其大于1mm时存在黏膜增厚,结果发现67.2%的部位无黏膜增厚,33.8%的部位存在黏膜增厚,其中54.9%厚度为2~4mm,26.4%为4~10mm,18.7%为大于10mm,并且与牙周槽丧失显着相关。

    4.三维重建的探索

    目前,NNT、Mimics等软件已具备三维重建功能,能够更为直观的观察骨缺损的三维形态。但是,尚缺乏利用CBCT三维重建精确测量骨体积的相关研究。使用三维重建软件后,CBCT也可更直观的进行牙齿面积的计算。Park等尝试采用Mimics软件中的区域区分法将牙齿与颌骨分离,去除其余部分,三维重建28颗牙齿,将3D模型转换为有限元格式(STL)文件,导入3-Matic程序中。他通过创建曲线(平滑曲线、吸引曲线或3-Matic中的附加曲线),识别并绘制釉牙骨质界,通过表面切割,分离牙冠和根部,去除冠部,进而测量3D模型的牙齿面积。

    目前,CBCT已经在牙周病学临床和基础研究中广泛应用,其诊断牙周组织缺损的灵敏度与准确性得到了多项研究的肯定。除了常规的硬组织线型测量,它还具有骨密度、体积、面积和软组织测量等多种功能,并能准确判断骨缺损与周围邻近解剖结构的相互关系。配合计算机软件,CBCT还可以进行力学分析、手术模拟等,在未来的牙周精准医疗中必将发挥更大的作用。

编辑: 陆美凤

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