錐形束CT在口腔種植領(lǐng)域的臨床應(yīng)用

張慶

國家食品藥品監(jiān)督管理總局 醫(yī)療器械技術(shù)審評中心，北京 100081

引言

上世紀90年代后期，錐形束CT掃描成像技術(shù)被意大利工程師Mozzo等[1]應(yīng)用于口腔醫(yī)學領(lǐng)域。經(jīng)過近20年的發(fā)展，該項成像技術(shù)已日臻成熟，因其具有放射劑量低、空間分辨率高、三維成像精度高等突出的優(yōu)勢，近年來在口腔醫(yī)學各領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用和較高的關(guān)注?？谇活M面部錐形束計算機體層攝影設(shè)備（Dental Cone Beam Computed Tomography，CBCT）是一種通過X射線錐形束計算機體層攝影的掃描方式，以重建的三維影像（軸位、冠狀位、矢狀位）以及三維立體影像的方式顯示口腔頜面部乃至整個頭顱的正常組織和病變組織結(jié)構(gòu)的X射線影像設(shè)備[2]。CBCT可以組合通過曲面體層攝影的掃描方式生成曲面體層影像、顯示口腔正常組織和病變組織結(jié)構(gòu)的X射線攝影設(shè)備，也可以組合頭影測量攝影（獲得頭顱正側(cè)位和/或手腕部的二維影像）的設(shè)備[3]。目前，許多公司已經(jīng)開發(fā)出了不同視野的口腔CBCT，可以滿足口腔頜面部不同范圍檢查的需要,在種植、頜面外科、牙體牙髓診斷、關(guān)節(jié)病診斷等口腔醫(yī)學各領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用[4]。特別是在口腔種植領(lǐng)域，CBCT能提供精確的三維影像，可以很好的顯示頜骨的骨質(zhì)、骨量及下頜神經(jīng)管、上頜竇等組織結(jié)構(gòu)，是種植醫(yī)師必不可少的工具。目前口腔CBCT技術(shù)和應(yīng)用仍處于快速發(fā)展中，與口腔種植應(yīng)用相關(guān)的骨密度測量、數(shù)字化種植導(dǎo)板設(shè)計等新概念受到臨床醫(yī)生的廣泛關(guān)注。本文首先介紹CBCT的成像原理、數(shù)字化口腔，進而介紹種植相關(guān)的新技術(shù)、新應(yīng)用，最后列出CBCT存在的不足之處。

1 CBCT成像原理

CBCT成像原理是將可產(chǎn)生錐形束X射線的X射線管頭和影像接收器（平板探測器或影像增強器）相向固定在C型懸臂上，圍繞被檢查者做環(huán)形二維投照，通常經(jīng)過一次掃描就可獲得不同角度的二維投射圖像，后處理生成高分辨率的三維圖像。最終的三維圖像質(zhì)量取決于成像條件，包括掃描視野范圍、采集圖像幀數(shù)、影像接收器像素、曝光條件[管電壓、管電流、曝光時間、曝光模式（連續(xù)/脈沖）]、各種影像接收器端生成的數(shù)據(jù)信息、重建體素尺寸、重建視野、體素矩陣、灰階；重建過程包括重建算法和重建時間。

在進行CBCT攝影時，應(yīng)根據(jù)入組試驗人群的年齡、組織厚度等選擇適宜的曝光參數(shù)，遵循正當化原則（即考慮醫(yī)務(wù)人員和受試者所受的輻射危害后，認為輻射的受益大于風險）以及輻射防護的最優(yōu)化原則（亦稱ALARP原則，即最低合理可行原則）而獲得必要的診斷信息（使用合理可達到的最低輻射劑量）。例如，管電流的減少不會影響對于骨測量的診斷圖像質(zhì)量?；趩蝹€診斷需求對毫安設(shè)置進行明智的優(yōu)化，可以在不影響診斷決策的情況下顯著減少劑量[5]。

CBCT與傳統(tǒng)CT的最大區(qū)別在于：CBCT用三維錐形束X線掃描，獲得上百個不同的圖像，重建后直接得到三維圖像，圖像金屬偽影較輕，而傳統(tǒng)CT用二維扇形束掃描，重建后形成二維圖像數(shù)據(jù)，偽影較重。

一般情況下，CBCT掃描視野分為小視野（小于9 cm）、中視野（9～15 cm之間）以及大視野（大于15 cm）。掃描視野尺寸取決于影像接收器的尺寸。為了盡可能地擴大成像視野，一種方法是通過兩次掃描獲得的數(shù)據(jù)，即通過“垂直”方向上的“拼接”相鄰區(qū)域的數(shù)據(jù)集，疊加后提供大的視野。拼接方法的缺點是對重疊區(qū)域兩次成像，從而使得輻射劑量倍增。另一種增加視野的方法是將影像接收器和準直光束不對稱地布置在旋轉(zhuǎn)軸一側(cè)。

一般情況下，小視野一次僅能夠掃描到部分上頜（含牙列）或部分下頜（含牙列）或顳下頜關(guān)節(jié)部，中視野一次能夠同時掃描到上下頜部（含牙列），大視野一次能夠同時掃描到上下頜部（含牙列）、顳下頜關(guān)節(jié)部、頭顱頜面部其他部位。

大多數(shù)CBCT使用平板探測器記錄投射的X射線光子，并將信號發(fā)送到電腦。平板探測器成像受其構(gòu)成元器件（閃爍體、光電二極管，讀出電路等）的影響，不同的像素對于輻射光能量存在不一致性反應(yīng)。CBCT探測器的原始圖像同時表現(xiàn)了暗場圖像和增益圖像以及像素壞點。要補償這些對原始圖像造成的影響，原始圖像需定期進行系統(tǒng)的偏移和增益校準，以提升數(shù)據(jù)的準確性[6]。

CBCT成像質(zhì)量主要包括兩項指標，空間分辨率和密度分辨率?？臻g分辨率用于表征設(shè)備對于細微空間結(jié)構(gòu)的分辨能力，而密度分辨率用于表征設(shè)備對于輕微密度差異的分辨能力。用于區(qū)分不同放射性密度的組織?？谇豢菩枰獙ρ乐苣?、根管等細微結(jié)構(gòu)做出診斷，對空間分辨率的要求較高，因而具有高空間分辨率的CBCT更受口腔醫(yī)生的歡迎。

盡管有研究表明，CBCT的灰度值與螺旋CT掃描的CT值具有強相關(guān)性，但目前建議采用相關(guān)行業(yè)標準[7]的方法或者更加合適的方法進行評價口腔CBCT的骨密度。

2 數(shù)字化口腔

數(shù)字化口腔醫(yī)學已成為當代口腔醫(yī)學的發(fā)展趨勢之一，數(shù)字化軟件和硬件技術(shù)在口腔醫(yī)學診療中的應(yīng)用極大地突破了傳統(tǒng)診療模式所存在的局限，促使口腔疾病的診斷和治療朝向更加精準、高效、自動的方向發(fā)展。口腔種植技術(shù)作為口腔醫(yī)學技術(shù)的重要分支，如今已成為修復(fù)牙列缺損及牙列缺失的最有效臨床方法之一。近年來，口腔種植技術(shù)發(fā)展迅猛、不斷成熟，這與數(shù)字化技術(shù)在口腔種植修復(fù)中日趨廣泛的應(yīng)用緊密相關(guān)[8]。

數(shù)字化口腔即采用數(shù)字化的技術(shù)，治療口腔。數(shù)字化技術(shù)在口腔正畸、口腔修復(fù)（包括種植）和口腔頜面外科的應(yīng)用中占比較大?？谇恍迯?fù)是最早引入數(shù)字化技術(shù)的學科，世界上第一臺義齒修復(fù)CAD/CAM系統(tǒng)臨床應(yīng)用（1987年）至今已有近30年的時間，是數(shù)字化方面?zhèn)鹘y(tǒng)的優(yōu)勢學科。數(shù)字化口腔頜面外科在近年來手術(shù)設(shè)計、導(dǎo)航與機器人技術(shù)方面大量的成功應(yīng)用，成為口腔數(shù)字化領(lǐng)域先方向?？谇徽c數(shù)字化技術(shù)結(jié)合的最為緊密，得益于CBCT技術(shù)、光學印模技術(shù)的發(fā)展，為口腔正畸帶來了從二維到三維診斷的飛躍。

與螺旋CT相比，口腔CBCT采用高分辨率探測器，影像的空間分辨率比全身CT更高，且患者劑量也顯著低于全身CT。這些優(yōu)點使它在口腔臨床中應(yīng)用的越來越廣泛，推動了數(shù)字化口腔的發(fā)展。數(shù)字化種植修復(fù)治療流程包括數(shù)字化種植術(shù)前診斷、數(shù)字化種植手術(shù)設(shè)計、數(shù)字化種植印模和CAD/CAM種植修復(fù)。CBCT的應(yīng)用能更準確清晰地對種植術(shù)前進行評估。通過計算機輔助設(shè)計軟件，虛擬放入種植體，完成種植手術(shù)的設(shè)計，并運用快速成型技術(shù)打印出種植外科導(dǎo)板，實現(xiàn)了種植手術(shù)的精確化和微創(chuàng)化。數(shù)字化印模結(jié)合CAD/CAM則可完成種植印模和種植修復(fù)體的制作, 實現(xiàn)了種植修復(fù)的精確化和個性化[9]。

數(shù)字化導(dǎo)板摒棄了傳統(tǒng)壓膜式手術(shù)導(dǎo)板無法明確種植區(qū)三維頜骨空間結(jié)構(gòu)的缺點，利用CAD/CAM制作的口腔種植導(dǎo)板可以在術(shù)前準確獲取信息，在降低種植手術(shù)風險的同時，也減少了手術(shù)創(chuàng)傷及術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生。此外，數(shù)字化導(dǎo)板為種植后的修復(fù)設(shè)計及制作創(chuàng)造了有利條件。數(shù)字化種植導(dǎo)板的出現(xiàn)使種植手術(shù)得以有效、安全地進行，大大提高了口腔種植的成功率及后期的修復(fù)精度[10]。

然而在數(shù)字化種植修復(fù)治療中，種植外科導(dǎo)板的精確性和數(shù)字化印模的精確性尚需進一步提高，以便真正實現(xiàn)“精準醫(yī)療”和“以修復(fù)為導(dǎo)向”的種植修復(fù)治療[9]。

影響數(shù)字化種植外科導(dǎo)板精確性的因素還包括外科導(dǎo)板的支持方式（牙、牙-黏膜、黏膜、骨支持式）)、外科導(dǎo)板導(dǎo)航系統(tǒng)、固位釘?shù)姆植?、牙槽骨情況等[11-13]。

由于現(xiàn)階段種植手術(shù)導(dǎo)板技術(shù)仍存在定位偏差、術(shù)后并發(fā)癥等諸多局限，有越來越多的醫(yī)生、學者開始嘗試將手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)運用到口腔種植手術(shù)當中，以期實現(xiàn)更為精準、靈活、方便的種植手術(shù)[14-17]。

3 CBCT成像在口腔種植學中的應(yīng)用

CBCT可以判斷牙體與牙周骨組織的關(guān)系，如觀察根周與根尖周病損，種植區(qū)鄰牙的破折、根尖周病、牙周病損；通過CBCT影像，種植醫(yī)師也可了解牙根與重要解剖標志的關(guān)系，如切牙與切牙孔、上頜磨牙與上頜竇、下頜后牙與下牙槽神經(jīng)管及埋伏牙、阻生齒與重要解剖結(jié)構(gòu)的關(guān)系，前牙唇頰側(cè)骨板的量與質(zhì)；還可通過CBCT檢查失牙區(qū)牙槽骨的質(zhì)、量與重要解剖結(jié)構(gòu)關(guān)系。在種植領(lǐng)域，CBCT已經(jīng)變成了種植醫(yī)師很難離開的工具。

種植區(qū)術(shù)前評估需要對種植體及重要解剖結(jié)構(gòu)如下牙槽神經(jīng)管、鼻底、上頜竇準確評估。而CBCT能為口腔種植提供精確的三維影像，可以很好的顯示頜骨的骨質(zhì)、骨量及下頜神經(jīng)管、上頜竇等組織結(jié)構(gòu)。

Baciut等[18]認為基于CBCT的術(shù)前規(guī)劃可以顯著提高鼻竇診斷率和手術(shù)信心。具體是在術(shù)前種植計劃里對13名病人分別進行了曲面體層掃描和CBCT掃描，包括進行治療選擇、種植體放置時間、竇形態(tài)、置信度、并發(fā)癥預(yù)測和移植物體積評估。研究發(fā)現(xiàn)在大多數(shù)病例中，基于曲面體層或CBCT的治療類型是一致的。如果發(fā)現(xiàn)有任何差異，這是由于在曲面體層片上高估了骨骼的數(shù)量和質(zhì)量。鼻竇形態(tài)學評估顯示，CBCT上鼻竇粘膜肥大的檢出率明顯較高。最吸引人的是在使用CBCT時手術(shù)信心的顯著提高和對并發(fā)癥的顯著更好的預(yù)測。

王虎等[19]認為CBCT可幫助術(shù)者在上頜竇外提升術(shù)中準確地控制提升高度，有效地保證竇底黏膜的完整性；為避免種植術(shù)中的意外上頜竇出血，需在術(shù)前對上頜竇側(cè)壁骨壁血管的走形分布及大小予以確認，一般在曲面斷層片上無法顯示，而CBCT只需1次X射線照射，即可獲取從各個角度觀察的上頜竇側(cè)壁骨壁血管信息，可清楚確認血管的形狀、分布及大小。

Kei等[20]通過CBCT獲得的骨密度值客觀地評估骨質(zhì)量，并確定骨密度與牙種植體初穩(wěn)定性之間的關(guān)系。CBCT評價骨質(zhì)量與種植體的初穩(wěn)定性高度相關(guān)。因此，他們認為CBCT對術(shù)前密度值的估計可以幫助臨床醫(yī)生預(yù)測種植體的穩(wěn)定性。

蔣析等[21]評價計算機輔助設(shè)計制造、牙支持式種植外科手術(shù)導(dǎo)板在下頜后牙游離缺失伴垂直骨量不足患者中應(yīng)用的可行性、精確度及臨床效果。結(jié)論是對于下頜后牙游離缺失伴重度垂直骨量不足的種植修復(fù)疑難病例，計算機輔助、手術(shù)導(dǎo)板引導(dǎo)下種植術(shù)創(chuàng)傷相對小，縮短了療程，避免了復(fù)雜植骨手術(shù)或高風險神經(jīng)游離術(shù)，技術(shù)上可行。

陳建榮等[22]通過CBCT自帶觀測軟件進行影像分析，通過選擇各個層面中去除金屬偽影圖像，清晰地反映種植體周圍骨質(zhì)密度和骨量，對種植術(shù)后種植體骨結(jié)合情況做出準確的診斷。CBCT對種植體與頜骨骨結(jié)合的評判較數(shù)字曲面體層片更接近臨床表現(xiàn)。種植術(shù)后種植體和骨組織間的結(jié)合情況可以通過CBCT與臨床口腔檢查情況結(jié)合起來，進行評估種植手術(shù)的成功與否及對上部結(jié)構(gòu)的修復(fù)具有重要的指導(dǎo)意義。

趙璟陽等[23]研究應(yīng)用數(shù)字化導(dǎo)板進行種植手術(shù)與無導(dǎo)板輔助進行種植相比,可提高種植體植入的精確度,有效減小種植體頂部、根尖部和角度偏差。Nickenig等[24]發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用種植手術(shù)導(dǎo)板進行種植，種植體實際位置與術(shù)前設(shè)計位置的平均角度偏差為4.2°，與單純在圖像設(shè)計指導(dǎo)下進行種植手術(shù)的10.9°相比，精確度差異有統(tǒng)計學意義，與趙璟陽等[23]的研究結(jié)果一致。

趙娜等[25]認為CBCT掃描得到的是三維影像，克服了傳統(tǒng)二維影像的圖像失真問題，且不受投照角度和影像重疊的影響，特別是對一些多生牙、埋伏牙、種植修復(fù)、口腔正畸的診斷治療，CBCT更具優(yōu)越性，發(fā)揮著不可替代的作用。因CBCT能準確測量牙齒的長度和寬度、根管長度、根管彎曲度、頜骨的線距、正畸頭影定點測量，所以正確應(yīng)用CBCT對臨床實踐、科研和教學具有指導(dǎo)意義。

4 CBCT的不足及展望

CBCT和傳統(tǒng)CT一樣，成像過程易受到金屬等高密度物質(zhì)的影響，對口腔種植前的臨床診斷和種植后的療效評估帶來很大的干擾。相對于傳統(tǒng)CT，CBCT雖然空間分辨率較高、劑量更小，但同時也伴隨著圖像噪聲大、密度分辨率低的問題，對牙齦等軟組織的分辨能力較弱?？谇籆BCT仍存在著金屬偽影降低圖像質(zhì)量、軟組織分辨率低等問題，未來口腔CBCT技術(shù)的發(fā)展趨勢應(yīng)當是在盡量減少現(xiàn)有弊端的同時，增強同其他牙頜面軟硬組織三維重建數(shù)據(jù)（如面部軟組織形貌、口內(nèi)掃描數(shù)據(jù)、顳頜關(guān)節(jié)運動數(shù)據(jù)等）的融合功能，實現(xiàn)更加直觀全面的口腔頜面部數(shù)據(jù)信息重現(xiàn)。此外，如前所述，CBCT的圖像灰度值和骨密度之前的對應(yīng)關(guān)系還不明確，對于骨密度評估帶來一定的困擾。這些都是未來要解決的方向。

相對于其他科室而言，口腔科是最容易民營化的行業(yè)。目前我國約有近10萬家口腔私人醫(yī)療診所，診所的擴大及中國患者的需求是CBCT主要的增長點。雖然CBCT企業(yè)競爭壁壘比較強，短期內(nèi)市場格局大幅度變動，期望不大，但是口腔數(shù)字化和系統(tǒng)開放性趨勢基本不可逆，器械廠商也需要從“設(shè)備制造商”到“設(shè)備解決方案提供商”方向轉(zhuǎn)變。