數(shù)字化斷層融合技術(shù)在頜骨病變中的應(yīng)用研究

梁昌富，李建軍，陳旺生，劉富金，王 鴻，趙應(yīng)滿

（海南省人民醫(yī)院放射科1、病理科2、口腔頜面外科3，海南 ?？?570311）

數(shù)字化斷層融合技術(shù)在頜骨病變中的應(yīng)用研究

梁昌富1，李建軍1，陳旺生1，劉富金2，王 鴻3，趙應(yīng)滿1

（海南省人民醫(yī)院放射科1、病理科2、口腔頜面外科3，海南 海口 570311）

目的 探討數(shù)字化斷層融合(TOMOS)技術(shù)在口腔有固定金屬假牙的頜骨病變中的應(yīng)用價值，并與多層螺旋CT(MSCT)進行對照。方法回顧分析口腔有固定金屬假牙患者的TOMOS及MSCT的影像資料，每組各25例，觀察曝光時間、患者受輻射劑量及對病灶的顯示情況，并進行統(tǒng)計學(xué)分析。結(jié)果TOMOS組的曝光時間為(0.700±0.050)s，明顯少于CT組的(6.267±0.709)s，兩組比較差異具有顯著統(tǒng)計學(xué)意義(t= 7.912，P＜0.01)；TOMOS組患者受輻射有效劑量為(0.033±0.004)mSv，明顯低于CT組的(1.667±0.537)mSv，兩組比較差異具有顯著統(tǒng)計學(xué)意義(t=11.812，P＜0.01)；對下頜角及升支病變顯示，TOMOS明顯優(yōu)于MSCT。結(jié)論TOMOS檢查方法實用、便捷，其輻射劑量不到CT的2%，在有金屬假牙者的下頜角及升支病變的檢查優(yōu)勢明顯，可部分代替CT檢查。

頜骨；評估對比；數(shù)字化斷層融合技術(shù)；多層螺旋CT；有效劑量

頜骨病變采用多層螺旋CT(Multi-slice spiral CT，MSCT)檢查越來越普遍，患者受益于CT檢查的同時，也受到較大劑量放射線帶來的輻射危害，并逐漸受到廣大民眾的重視。因此，如何做到合理使用低輻射劑量的檢查方法來獲得滿足診斷要求的影像信息應(yīng)是我們的共同追求,也成為近年來研究熱點[1]。數(shù)字化斷層融合(Tomosynthesis，TOMOS)技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一項X線體層成像新技術(shù)，無金屬偽影干擾，應(yīng)用于頜骨檢查時能夠克服前后軟組織、椎體重疊及避免因金屬假牙所致金屬偽影對CT影像的干擾。目前TOMOS在肺部結(jié)節(jié)探查[2]及骨骼系統(tǒng)影像診斷中的應(yīng)用研究較多[3]，而尚未見有關(guān)頜骨病變的應(yīng)用研究。本研究以口腔有固定金屬假牙的頜骨病變作為研究對象，對TOMOS掃描的輻射劑量、曝光時間及對頜骨病灶的顯示情況與常規(guī)劑量MSCT掃描進行對比研究。

1 資料與方法

1.1 一般資料 連續(xù)選擇2012年4月至2013年12月期間本院放射科對50例口腔有固定金屬假牙的頜骨有病變的患者分別進行TOMOS(n=25)及MSCT (n=25)掃描，收集影像資料進行回顧性分析，其中男性32例，女性18例，年齡13～78歲，中位年齡39歲。病變位于上頜骨16例及下頜骨34例(其中升支6例，下頜角14例，其余部位14例)。

1.2 儀器設(shè)備 (1)島津safire 17型數(shù)字化大平板透視-攝影系統(tǒng)及自帶工作站；(2)東芝Aquilion 64排及飛利浦iCT 256排CT掃描儀；(3)劑量檢測儀為瑞典RTI DoseGuard 100型劑量面積乘積儀。

1.3 檢查方法

1.3.1 TOMOS掃描 (1)掃描參數(shù)：球管至探測器距離1 100 mm，75～85 kV，3.20 mAs，球管向頭側(cè)傾斜40°角，層厚2 mm，以距離床面50 mm為中心，上下掃描范圍100 mm。(2)掃描體位：常規(guī)為冠狀位、矢狀位。

1.3.2 CT掃描 (1)掃描參數(shù)：64排CT掃描參數(shù)：準直器0.5×64，螺距41，層厚0.5 mm，層間隔0.3 mm，120 kV，300 mA，矩陣512×512，F(xiàn)OV220 mm；256排CT掃描參數(shù)：準直器0.625×64，螺距0.625，層厚0.391 mm，層間隔1 mm，120 kV，200 mA，矩陣512×512，F(xiàn)OV 180 mm。(2)掃描范圍：額竇上緣至下頜骨下緣下20 mm。常規(guī)軸位螺旋掃描(層厚5 mm，層間隔5 mm)，冠狀位及矢狀位重建(層厚：3 mm，層間距：3 mm)。

1.4 輻射劑量檢測 (1)TOMOS輻射劑量檢測：將頭-頸體模(相當于170.0 cm，體重65 kg男性患者)俯臥置于safire 17型檢查床上，將空氣電離室置于X線球管窗口，共分別進行11次(75～85 kV，每次增加1 kV)不同kV的TOMOS掃描，記錄Dose Guard 100型劑量面積乘積儀顯示的劑量面積乘積值。(2)CT輻射劑量檢測：64排及256排CT掃描完成后，記錄劑量長度乘積(DLP)(mGy*cm)。

1.5 有效劑量及掃描時間計算 將TOMOS的劑量面積乘積值、管電壓、照射部位、照射野面積、源-皮距及患者性別、身高、體重等數(shù)據(jù)輸入RTI WinODS劑量軟件，計算出有效劑量(Effective dose，ED)；CT有效劑量由劑量長度乘積轉(zhuǎn)換公式(ED= DLP*K，K為轉(zhuǎn)換系數(shù)：0.003 1)計算[4]。每例患者TOMOS曝光時間=每幀圖像曝光時間×原始圖像幀數(shù)(74幀)；每例患者的CT曝光時間掃描儀上均有記錄。

1.6 圖像分析 將TOMOS及常規(guī)劑量CT圖像上傳至PACS系統(tǒng)，通過觀察TOMOS及MSCT圖像，由兩名診斷醫(yī)師(副主任以上醫(yī)師)共同閱片，對兩種檢查方法各25例系列圖像依優(yōu)良程度予以3分、2分、1分、0分計分，對意見不統(tǒng)一者經(jīng)協(xié)商取得一致意見(3分為病灶顯示全面、對比度良好，無偽影干擾；2分為圖像質(zhì)量較好，有部分偽影干擾；1分為圖像模糊或偽影較重，尚能觀察；0分為偽影很重，圖像無法觀察。規(guī)定2～3分圖像為合格，0～1分圖像不合格)。

2 結(jié)果

2.1 兩組的曝光時間及體模受輻射的有效劑量比較 TOMOS組和CT組的曝光時間分別為(0.700±0.050)s、(6.267±0.709)s，TOMOS組的曝光時間明顯低于CT組，差異有顯著統(tǒng)計學(xué)意義(t= 7.912，P=0.000)，約為CT的1/10。體模受輻射的有效劑量為(0.033±0.004)mSv，明顯低于CT組的(1.667±0.537)mSv，差異有顯著統(tǒng)計學(xué)意義(t=11.812，P=0.000)，TOMOS掃描有效劑量約為CT的1/50。TOMOS完成1個患者的掃描僅需5 s左右。

2.2 兩組的圖像質(zhì)量評分及評判結(jié)果比較 兩組可用于診斷的圖像質(zhì)量差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05)，評判結(jié)果見表1。從表1中看出，并不是所有的金屬假牙偽影均對病灶產(chǎn)生干擾(圖1)。本組MSCT掃描中共有10例(10/25)病灶受到不同程度金屬偽影的干擾，其中5例(5/25)受到明顯干擾，不能診斷，病變均位于下頜角及升支(圖2～圖4)。而TOMOS卻無金屬偽影的干擾(圖5)，但仍有1(1/25)例評分為1分，是因為腫塊較大，圖像對比度欠佳所致。

表1 TOMOS及MSCT圖像質(zhì)量評分及評判結(jié)果(例)

圖1 下頜骨矢狀面重建圖像，全冠金屬修復(fù)體與病灶不在同一平面上，偽影并不干擾病灶；圖2 左下頜骨角病灶受到對側(cè)偽影部分干擾；圖3～圖4 病灶位于下頜骨升支，與鄰近假牙同一平面，偽影干擾嚴重，軟組織窗(圖3)偽影干擾比骨窗(圖4)更明顯；圖5 TOMOS掃描：牙冠金屬修復(fù)體未產(chǎn)生偽影。

3 討論

數(shù)字化斷層融合是傳統(tǒng)X線體層攝影原理與現(xiàn)代計算機圖像處理技術(shù)有效結(jié)合的產(chǎn)物，是近年來出現(xiàn)的一種新的體層成像技術(shù)，所獲取的數(shù)據(jù)為三維容積圖像數(shù)據(jù)，可經(jīng)計算機重組而自動獲得不同高度連續(xù)斷面圖像。為了獲得滿意的圖像，應(yīng)手動重建圖像。以病灶中心高度為中心，縮窄重建范圍，層厚可有多種選擇，最小可達0.5 mm，把圖像幀數(shù)控制在20～30幀范圍內(nèi)，調(diào)整窗寬及窗位，把圖像調(diào)整滿意后，再傳送至PACS系統(tǒng)。

TOMOS應(yīng)用于頜骨掃描，可獲得冠狀面、矢狀面及斜矢狀面等多個斷面圖像，圖像空間分辨率高，圖像直觀，增加了圖像信息，特別是可以充分顯示病灶與根尖的關(guān)系。檢查方法簡單，通常采取自動控制方式曝光，管電壓一般取75～85 kV，毫安秒固定于3.20 mAs。每幀曝光時間極短，僅數(shù)毫秒，總的曝光時間約(0.700±0.050)s，明顯低于MSCT的曝光時間(6.267±0.709)s。完成1個患者的掃描所需時間僅數(shù)秒，與文獻報道相仿[5]，大大地縮短了檢查時間，是個實用的檢查手段。

X線診療設(shè)備的輻射劑量的檢測通常有人體體模法和計算機軟件模擬法兩種，兩種方法均能有效估算患者X線檢查的輻射劑量，作用相當[6]。所以，本研究TOMOS掃描體模的有效劑量和CT掃描計算機軟件模擬法的輻射劑量即可看做患者的輻射劑量。CT掃描已經(jīng)成為頜骨病變的首選，其高質(zhì)量圖像被廣大醫(yī)師認可，但也給被檢者帶來了高輻射潛在的隱患。近年來，X線的輻射危害逐漸被人們所認識，其危害性已被學(xué)者所重視，并對如何降低X線受檢者的輻射劑量進行了大量研究。通過提高探測器的能效、個體最優(yōu)化、低劑量檢查方法等手段獲取等效的圖像信息，以達到降低輻射劑量的目的[7]，并取得了明顯效果。有研究表明，骨骼低劑量CT掃描，可降低34%的輻射劑量[8]，而圖像質(zhì)量仍然有保證，但其輻射劑量仍然明顯高于TOMOS。國內(nèi)作者報道，頜面部TOMOS掃描一次X線有效劑量約(0.02±0.01)mSv，與DR的劑量相當[3]，是骨骼低劑量CT的1/200，明顯低于國外學(xué)者[9]測量的TOMOS及CT的輻射劑量(0.07 mSv，1.2 mSv)。本研究測量TOMOS的有效劑量為(0.033±0.004)mSv，高于國內(nèi)文獻報道[3]，相當于CT的2%，比國外學(xué)者[10]報道的5%要低，可能與所用成像設(shè)備、掃描參數(shù)、劑量檢測儀器及體模等因素有關(guān)。盡管檢測方法、儀器設(shè)備及掃描參數(shù)不一，但不同的學(xué)者所測TOMOS的輻射劑量均遠低于骨骼常規(guī)CT及低劑量CT，該技術(shù)值得推廣。

CT螺旋掃描為容積掃描，所得原始數(shù)據(jù)可行軸面、冠狀面及矢狀面等多方位重建，顯示病灶與周圍結(jié)構(gòu)的毗鄰關(guān)系較清晰，特別是與牙根的關(guān)系，為口腔外科手術(shù)提供了詳盡的解剖信息，具有明顯優(yōu)勢，是頜骨病變檢查的首選方法。然而，國人患齲率較高[11]，在治療齲齒后不少患者口腔內(nèi)有固定金屬假牙，金屬偽影嚴重影響CT圖像質(zhì)量。本組病例均有金屬假牙，但僅有部分金屬偽影干擾病變。研究發(fā)現(xiàn)，與病灶不在同一水平面的金屬假牙產(chǎn)生的金屬偽影，并不干擾病灶，僅干擾周圍軟組織。只有與病灶同水平面的金屬假牙才不同程度地干擾病灶的顯示，特別是種植牙偽影干擾嚴重，甚至影響診斷。CT組有5例(5/25)因偽影干擾嚴重難以診斷或不能診斷，病變均位于下頜角及升支，均與假牙同平面。我們曾嘗試口咬紗棒掃描，但仍有偽影干擾，且軸位圖像顯示不佳。TOMOS可消除牙科金屬修復(fù)體造成的偽影干擾，其顯示骨骼的解剖結(jié)構(gòu)比CT更加直觀，正好解決下頜角及升支病灶受金屬偽影干擾的問題，在牙科已經(jīng)有應(yīng)用[12]。如何得到高質(zhì)量的TOMOS圖像，我們的經(jīng)驗是，滿口金屬假牙者，TOMOS掃描的管電壓要略高，因為假牙影響射線的穿透性。在球管運動曝光過程中，與中心線夾角不斷變化，假牙難免與病灶重疊，影響射線的穿透，從而干擾病灶的顯示。管電壓80～85 kV在頜骨有良好的穿透性，可得到清晰圖像。上頜前齒槽骨較薄，局限于骨內(nèi)的病灶一般較小，冠狀面重建層厚取0.5 mm或1.0 mm，可有更多層面顯示病灶，其余部位病灶冠狀面重建層厚取1.5 mm或2.0 mm也可得到同樣效果。有研究表明[3]，TOMOS對骨骼掃描的圖像質(zhì)量與CT相仿，本研究結(jié)果與其基本一致。

然而，TOMOS只能行冠狀面、矢狀面的掃描，無法得到橫斷面圖像，其密度分辨率依然不及CT。因此，TOMOS與CT比較，低輻射劑量特性為其最大特點，檢查方法簡單、便捷，圖像質(zhì)量各有千秋，在有金屬假牙者的下頜角及升支病變的檢查方面優(yōu)勢明顯，可部分代替CT檢查。

[1]Uffmann M,Schaefer-Prokop C.Digital radiography:the balance between image quality and required radiation dose[J].Eur J Radiol，2009,72(2):202-208.

[2]Quaia E,Baratella E,Cioffi V,et al.The value of digital tomosynthesis in the diagnosis of suspected pulmonary lesions on chest radiography:analysis of diagnostic accuracy and confidence[J].Acad Radiol,2010,17(10):1267-1274.

[3]夏 巍,吳晶濤,尹肖睿,等.數(shù)字合成體層成像低劑量特性在骨骼系統(tǒng)影像學(xué)中的研究[J].中華放射醫(yī)學(xué)與防護雜志,2012,32 (6):656-659.

[4]石明國.CT技術(shù)發(fā)展進入低劑量成像時代[J].中國醫(yī)療設(shè)備, 2012,27(1):39-42,21.

[5]李 峰,趙艷娥,孫志遠,等.X線數(shù)字斷層融合技術(shù)在骶尾骨側(cè)位攝影中的應(yīng)用[J].醫(yī)學(xué)研究生學(xué)報,2009,22(7):732-734.

[6]劉相花,白 玫,劉 彬,等.PCXMC軟件估算DynaCT患者輻射劑量方法探究及體模驗證[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2011,32(12): 107-109.

[7]Christner JA,Kofler JM,McCollough CH.Estimating effective dose for CT using dose-length product compared with using organ doses:consequences of adopting International Commission on Radiological Protection publication 103 or dualenergy scanning[J]. AJRAm J Roentqenol,2010,194(4):881-889.

[8]Gnannt R,Winklehner A,Goetti R,et al.Low kilovoltage CT of the neck with 70 kVp:comparison with a standard protocol[J].AJNR Am J Neuroradiol,2012,33(6):1014-1019.

[9]Kovama S,Aovama T,Oda N,et al.Radiation dose evaluation in tomosynthesis and C-arm cone-beam CT examinations with an anthropomorphic phantom[J].Med Phs,2010,37(8):4298-4306.

[10]James TD,McAdams HP,Song JW,et al.Digital tomosynthesis of the chest for lung nodule detection:interim sensitivity results from an ongoing NIH-sponsoredtrial[J].Med Phys,2008,35(6): 2554-2557.

[11]張謙明.大學(xué)生口腔衛(wèi)生狀況調(diào)查分析[J].保健醫(yī)學(xué)研究與實踐, 2012,9(2):58-60.

[12]Ziegler CM,Franetzki M,Denig T,et al.Digital tomosynthesis-experiences with a new imaging device for the dental field[J].Clin Oral Investig,2003,7(1):41-45.

Application research of digital tomosynthesis in jaw lesions.

LIANG Chang-fu1,LI Jian-jun1,CHEN Wang-sheng1, LIU Fu-jin2,WANG Hong3,ZHAO Ying-man1.
Department of Radiology1,Department of Pathology2,Department of Oral and Maxillofacial Surgery3,People's Hospital of Hainan Province,Haikou 570311,Hainan,CHINA

ObjectiveTo investigate the practical value of digital tomosynthesis(TOMOS)in jaw lesions with oral fixed metal dentures,in comparison with multi-slice spiral CT(MSCT).MethodsThe imaging findings of patients with oral fixed metal dentures scanned by TOMOS(TOMOS group,n=25)and CT(CT group,n=25)were analyzed.The exposure time,radiation dose and clear showing of the lesions were observed and analyzed.ResultsThe exposure time of TOMOS group was(0.700±0.050)s,significantly less than CT group(6.267±0.709)s,with statistically significant difference between with the two groups(t=7.912,P＜0.01).The effective dose of TOMOS group was (0.033±0.004)mSv,significantly less than CT group(1.667±0.537)mSv,with statistically significant difference between with the two groups(t=11.812,P＜0.01).TOMOS was significantly superior to CT in displaying the lesions of the mandibular angulus and ramus.ConclusionTOMOS technology is practical,convenient,with radiation dose less than 2%of CT.It has obvious advantages comparing with CT in displaying jaw lesions of the mandibular angulus and ramus with metal dentures,and can partly replace CT.

Jaw;Assessments contrast;Digital tomosynthesis;Multi-slice spiral CT;Effective dose

R445

A

1003—6350（2015）06—0831—04

10.3969/j.issn.1003-6350.2015.06.0297

2014-12-11)

海南省衛(wèi)生廳科研立項項目（編號：瓊衛(wèi)2012PT-18.）；國家臨床重點?？平ㄔO(shè)項目經(jīng)費資助

梁昌富。E-mail：L_changf65@163.com