偽影減少模式對不同材料全冠繼發(fā)齲檢測的影響

屠青青 黃凌霞 周杭濤 陳建治

對于牙體缺損和牙列缺損的患者，全冠修復仍然是牙體缺損修復的首選之一［1］。有研究表明固定義齒的10年成功率為89.1%～92.0%［2，3］，導致修復失敗最常見的原因是繼發(fā)齲的發(fā)生［4］。因此繼發(fā)齲的早期診斷對于防止硬組織的嚴重破壞和提高治療的成功率有重要意義［5］。

CBCT因其三維成像的特點，近些年被廣泛應用于臨床診斷中。有研究證實CBCT能在一定程度上檢測全冠下的繼發(fā)齲，可作為全冠修復后繼發(fā)齲的輔助診斷［5，6］。全冠的存在會使圖像產(chǎn)生偽影，影響繼發(fā)齲的檢出。AR算法［7，8］為達到減少偽影及提高CBCT圖像質(zhì)量的目的而被開發(fā)出來。一些研究已經(jīng)對AR模式減少偽影能力進行了初步的研究，已證實其對于減少周圍金屬偽影的有效性［9-11］。但未見其對于檢測全冠下繼發(fā)齲能力的研究。本研究制作4種臨床常見材料的繼發(fā)齲模型，利用CBCT成像及image J圖像分析軟件對圖像的齲壞牙體組織與健康牙本質(zhì)的灰度的差值進行分析，旨在了解AR模式對于全冠下繼發(fā)齲的檢出的影響，現(xiàn)報道如下。

1.材料與方法

1.1 牙體納入標準 收集8顆齲壞的第三磨牙，納入標準為：國際齲齒檢測和評估系統(tǒng)（ICDAS）標準評分［12］為6，即齲壞深達髓腔，齲壞部位為鄰面的第三磨牙，磨牙外形相似，清潔消毒后置于37℃恒溫氯化鈉溶液中備用。

1.2 模型的制備 每個離體牙的齲壞部分用紅蠟按正常外觀進行充填修復，將其按照全瓷牙牙體預備標準進行牙體預備，盡量保持相同的錐度與肩臺寬度，牙體預備后進行完善的精修和拋光。對每個離體牙用硅橡膠印模材對冠部進行印模制取，每個離體牙制取4 組印模，分別制作鈷鉻金屬、純鈦金屬、鑄瓷及國產(chǎn)氧化鋯的冠部固定修復體，通過計算機輔助設(shè)計及計算機輔助制造（CAD/CAM）技術(shù)確保每基牙的不同材料的冠的外觀厚度等一致。

1.3 全冠試戴 將加工好的不同材料的修復體在預備好的離體牙模型上進行試戴，清潔消毒全冠組織面。同臨床戴冠一樣，為加強修復體的固位可以對修復體的組織面進行噴砂或氫氟酸酸蝕處理，以增加組織面的粗糙度和機械嵌合。試戴合適后，用熱水徹底去盡離體牙冠部的蠟，完成繼發(fā)齲模型的制備。

1.4 口腔修復體斷層圖像的獲取 將繼發(fā)齲模型置于10cm×10cm的塑料圓桶中央，超硬石膏底部固定，石膏凝固后戴全冠，將水注入圓桶中，水面沒過全冠，以模擬口腔環(huán)境。將圓桶置于CBCT 機（KaVo OP3D Pro）固定位置，于正常人拍攝CBCT時頭部的位置范圍內(nèi)，對每個全冠模型分別進行投照。CBCT的三維暴露參數(shù)分別為90kv，7mA，視野（FOV）為15.0cm×8.0cm，曝光時間8s，每個修復體于有/無AR模式時掃描一次，拍攝時，保持繼發(fā)齲模型位置不變，獲得2組CBCT圖像，最終根據(jù)有/無AR模式將掃描圖像分為2大組，又根據(jù)不同材料分為4組，共8個小組。將CBCT 獲取的數(shù)據(jù)導入OnDemand3D dental-KAVO軟件，獲得313層分層顯示，同一修復體的2組CBCT圖像選取均可較清晰地區(qū)別齲壞與健康牙體組織的3層圖像，例如某基牙的純鈦無AR組選取246、247、248層圖像，該基牙的純鈦有AR組及其他材料全冠的有/無AR組均同樣選取246、247、248層圖像，即每個小組包含24層圖像。通過該方式可盡可能減少修復體外形偽影對繼發(fā)齲檢測影響的組間差異性，使數(shù)據(jù)具有可比性。

1.5 口腔全冠修復體CBCT軸向二維斷層圖像分析 將選取的圖像導入image J圖像分析軟件中，獲取圖像的齲齒和牙本質(zhì)的灰度值，并利用image J軟件ROI Management功能，確保各組同一基牙的對應層面圖像可獲得相同位置相同大小的齲壞組織及健康牙本質(zhì)的平均灰度值數(shù)據(jù)。計算各組牙本質(zhì)的灰度值和齲齒的灰度值的差值d，d越大表示繼發(fā)齲檢出能力越強。

1.6 統(tǒng)計分析 研究數(shù)據(jù)利用SPSS 25.0進行統(tǒng)計分析，定量數(shù)據(jù)采用平均數(shù)±標準差來表示，數(shù)據(jù)進行T檢驗，檢驗水準α=0.05，當P＜0.05定義為差異具有統(tǒng)計學意義。

2.結(jié)果

2.1 各組全冠修復體CBCT軸狀二維斷層圖像觀察同一基牙不同材料修復體在同一圖層的軸狀圖像（圖1）。結(jié)果顯示，不同材料修復體的偽影對基牙的影響：鑄瓷＜純鈦＜鈷鉻＜氧化鋯；AR模式對牙冠周圍圖像的影響：鑄瓷＜純鈦＜鈷鉻及氧化鋯；AR模式對基牙圖像的影響：僅見純鈦在AR模式下繼發(fā)齲的檢出能力明顯降低，其余材料在有無AR模式時檢測繼發(fā)齲的能力變化不大。

2.2 齲齒和牙本質(zhì)的灰度值及其差值d 對各組數(shù)據(jù)進行正態(tài)檢驗，大體滿足正態(tài)分布。比較不同修復體間的差異選用單因素ANOVA檢驗，比較有無AR模式的差異采用配對T檢驗。結(jié)果顯示：不同的修復材料（純鈦、鈷鉻、鑄瓷、氧化鋯）與牙體的狀況（齲病與健康牙本質(zhì)）的灰度值的差異有顯著性（P＜0.05），其灰度值大小基本符合鑄瓷＜純鈦＜鈷鉻＜氧化鋯的順序；AR模式有無對純鈦及鈷鉻全冠的齲病與牙本質(zhì)的灰度值間有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），而鑄瓷及氧化鋯未見明顯差異，據(jù)表1。據(jù)表2顯示：AR模式的有無僅在純鈦金屬冠的齲病與牙本質(zhì)的灰度值差值d間存在顯著差異（P＜0.05），其余修復材料未見明顯差異（P＞0.05）；不同修復材料的d值間有統(tǒng)計學差異（P＜0.05）；不論AR模式的有無，d值大小滿足：鑄瓷＞純鈦＞鈷鉻＞氧化鋯，且有AR模式的d值總體小于無AR模式，故AR模式會降低全冠下繼發(fā)齲的檢出能力，其檢測能力與其產(chǎn)生偽影的能力呈負相關(guān)。

表1 AR模式對不同材料全冠下基牙齲病與牙本質(zhì)的灰度值的影響（xˉ±s,n=24)

圖1 同一基牙不同材料修復體在同一圖層的軸狀圖像

表2 AR模式對不同材料全冠下基牙齲病與牙本質(zhì)的灰度值差值d的影響（,n=24)

表2 AR模式對不同材料全冠下基牙齲病與牙本質(zhì)的灰度值差值d的影響（,n=24)

注：*與純鈦金屬冠組比較， P＜0.05；#與鈷鉻金屬冠組比較， P＜0.05；△與鑄瓷全冠組比較， P＜0.05；○表示與氧化鋯全冠組比較，P＜0.05；●表示與無AR模式組比較，P＜0.05。

組別純鈦鑄瓷鈷鉻氧化鋯d有AR模式64.41±8.97●△○136.26±7.29*#○59.24±13.92△34.91±10.85*△無AR模式130.48±6.83#△○145.75±6.64*#○64.00±10.02*△○15.48±5.89*#△

3.討論

盡管近些年口腔材料及修復技術(shù)有了很大的發(fā)展，但全冠修復仍是治療牙體缺損及牙列缺損的首選方法之一［1］。全冠的留存率一般為10年左右［13］，繼發(fā)齲的發(fā)生是導致其失敗而拆除的主要原因［2］。全冠修復體下的繼發(fā)齲會導致基牙硬組織的嚴重破壞，由于全冠的遮蓋，臨床檢查往往不能早期發(fā)現(xiàn)。待到患者出現(xiàn)臨床癥狀時，往往因缺損較大，導致預后較差或需要拔除。因而，繼發(fā)齲的早期診斷十分重要。以往研究中，繼發(fā)齲模型的制備是通過高速渦輪機磨除固定缺損來人為創(chuàng)造繼發(fā)齲模型，不能充分模擬齲齒的脫礦部位，本實驗通過將齲壞的第三磨牙用蠟塊充填修復后備牙，可獲得更為自然的繼發(fā)齲模型。Ismail AI［12］等也通過該方式初步研究了CBCT檢測全冠下繼發(fā)齲的能力。得出CBCT可在一定程度上檢測繼發(fā)齲及其檢測能力受修復體偽影影響的結(jié)論。因此了解偽影的產(chǎn)生規(guī)律具有必要性。王家柱［14］等對CBCT金屬偽影產(chǎn)生規(guī)律進行了研究，影響偽影產(chǎn)生的因素有很多，其中本實驗中不同修復材料、修復體形態(tài)及周圍環(huán)境等均是影響偽影產(chǎn)生的因素。但我們通過使用同一基牙及CAD/CAM技術(shù)盡可能減少修復體外形偽影對繼發(fā)齲檢測影響的組間差異性，使數(shù)據(jù)具有可比性。此外，通過在容器中注入水，來模擬口腔濕潤的環(huán)境，使實驗數(shù)據(jù)更為接近實際。

CBCT自1998年［15］投入使用于口腔領(lǐng)域，因其成本低、圖像獲取快、輻射劑量與傳統(tǒng)CT相比低得多而迅速推廣，相較于其他射線照相技術(shù)更是具有三維成像的優(yōu)點，為臨床診斷帶來更多的信息。CBCT已被證實可作為檢測全冠下繼發(fā)齲的輔助診斷工具［6，7］，因此，CBCT的圖像質(zhì)量好壞可影響臨床對疾病的判斷。本研究中，不同材料的全冠修復體可產(chǎn)生不同程度的金屬偽影，影響繼發(fā)齲的檢測。有研究指出［16］，不同修復材料產(chǎn)生的偽影的大小與材料的原子序數(shù)大小呈正相關(guān)。本研究不同材料修復體的原子序數(shù)排序，硅＜鈦＜鈷鉻＜鋯，即鑄瓷＜純鈦＜鈷鉻＜氧化鋯，與本研究結(jié)論相符。

CBCT主要由放射源、探測器、控制系統(tǒng)三部分組成。CBCT從探測器接收到的信息到我們見到的三維重建的圖像，是通過數(shù)學建模將探測器收集的射線數(shù)據(jù)，通過算法以不同的體素值呈現(xiàn)在圖像上而獲得的。因此想要減少CBCT圖像的偽影需從CBCT機本身與被測對象兩方面著手。AR模式通過軟件的算法來減少偽影，不需要改變硬件及采集過程，是較容易實現(xiàn)的?，F(xiàn)今CBCT制造商正在積極開發(fā)AR模式的算法，來提高其市場競爭力。AR模式在以往的研究中對于金屬周圍偽影的減少均有較為滿意的結(jié)果［9-11］。但在本研究中，AR模式僅對于減少全冠外的偽影具有積極作用，且其偽影減少的能力與修復材料產(chǎn)生偽影的能力有關(guān)；對于繼發(fā)齲的檢測，AR模式在純鈦金屬中反而起到消極的作用，不利于齲齒的檢測；鈷鉻金屬在AR模式下，齲病及健康牙體組織的灰度值均有明顯下降，d值也小于無AR模式。但d值間無統(tǒng)計學意義；在鑄瓷與氧化鋯中，氧化鋯由于偽影較大，d值較小，不論AR模式的有無，均不能明顯的檢測出繼發(fā)齲的存在，而鑄瓷則因偽影較小，AR模式對其無明顯影響。但總體上，d值在無AR模式時大于有AR時。故AR模式使齲病及健康牙體組織間灰度值差異減小。Fakhar［17］等的研究發(fā)現(xiàn)，去除偽影雖不影響圖像的大體結(jié)構(gòu)，但會使一些精細結(jié)構(gòu)變得模糊，其或可解釋AR模式減小了齲病與牙本質(zhì)間的差異性。本實驗僅研究了單冠且僅選用了第三磨牙，實驗結(jié)論有一定的局限性，并且本研究的全冠均未進行粘接，粘接劑亦可產(chǎn)生偽影，對實驗結(jié)果產(chǎn)生干擾。本研究選用15.0cm×8.0cm的視野，屬于中等視野，已有研究證實小視野能夠減小修復體產(chǎn)生的偽影［18,19］。故為獲得更清楚的圖像，在后期實驗中，我們可以進一步研究視野（FOV）大小及其他拍攝參數(shù)對于AR模式的影響。

綜上所述，在本研究中，AR模式有利于減少全冠外的偽影，但不利于繼發(fā)齲的檢測。故在臨床上攝片時，應根據(jù)不同的拍片目的來判斷是否選用AR模式。