牙根縱裂錐形束CT檢查的偽影及診斷探討

曹丹彤,觧 鑫,林梓桐

牙根縱裂(vertical root fractures,VRFs)是指發(fā)生在牙根部的完全或不完全縱形裂紋,通常為頰舌向[1]。VRFs患牙可表現(xiàn)為牙齦的反復(fù)腫脹或瘺口溢膿,臨床檢查可探及頰舌(腭)側(cè)窄而深的牙周袋[1]。由于VRFs發(fā)生于牙根,僅通過臨床表現(xiàn)及口內(nèi)檢查常無法做出明確診斷。普通X線檢查技術(shù)如根尖片可用于VRFs診斷,然而,根尖片僅為二維成像技術(shù),僅能顯示部分分離移位的VRFs。近年來廣泛應(yīng)用的口腔錐形束CT(cone beam CT,CBCT),其分辨率達(dá)亞毫米級,為疑難性牙體牙髓疾病的診斷提供了一種有效的影像學(xué)檢查手段。相比于根尖片,CBCT診斷VRFs的準(zhǔn)確率及靈敏度大大提升[2-4]。然而,CBCT診斷VRFs存在著眾多干擾因素,其中偽影的存在是導(dǎo)致CBCT診斷VRFs準(zhǔn)確率下降的重要原因[3,5-9]。本文對CBCT診斷VRFs中的偽影加以綜述,并針對掃描中如何減少偽影,如何對偽影和折裂紋進(jìn)行鑒別診斷加以探討。

1 CBCT VRFs診斷中的偽影

廣義上偽影是指X線成像過程受到干擾或原理性限制而出現(xiàn)的與受檢體不相符的影像變形或者不存在的結(jié)構(gòu)和病變影像,通常表現(xiàn)為條紋、帶狀、放射狀,影響影像的診斷效力[10]。

1.1 射線束硬化偽影(beam hardening artifacts)

CBCT投照時(shí),當(dāng)X線束遇到一個(gè)高密度的物體(如根管充填牙膠、金屬樁等),光束中的低能量光子會被物體吸收,X射線束的平均能量增加,從而產(chǎn)生射線硬化束偽影,這類高密度材料產(chǎn)生的偽影通常為低密度線狀,與VRFs在CBCT上的線狀低密度影像非常類似,因而影響折裂紋診斷[6,11]。

1.1.1 患牙根管充填材料偽影

根管充填材料如牙膠及糊劑具有X線阻射性,以便于區(qū)分充填材料與周圍牙體組織并評估根管充填的質(zhì)量[12],然而,VRFs多發(fā)生于根管治療后牙齒,根充材料包括牙膠和糊劑都可產(chǎn)生類似于折裂紋的線狀低密度偽影,大大影響了VRFs診斷[5-7,9,11,13]。

不同的糊劑所產(chǎn)生的偽影強(qiáng)度也不同。Miyashita等[14]對四種根管充填糊劑(AH Plus、CANALS、BioRoot RCS和MTA Fillapex)在根尖片及不同大小管電壓(70、85、100 kV)的CBCT圖像上的偽影進(jìn)行評估。結(jié)果表明,根尖片上的放射阻射率與CBCT圖像上的偽影程度之間存在相關(guān)性,糊劑在根尖片上顯示的阻射率越大(越亮),在CBCT圖像上產(chǎn)生的偽影越明顯。

1.1.2 患牙樁核及冠修復(fù)體偽影

臨床上常用的樁核材料主要有金屬樁、纖維樁、瓷樁等[15]。Pinto等[16]研究表明,金屬樁產(chǎn)生的偽影最為嚴(yán)重,對VRFs診斷的影響最大。Lira等[17]比較了鎳鉻合金樁(原子序數(shù)分別為28和24)和銀鈀合金樁(原子序數(shù)分別為47和46)的偽影,結(jié)果后者(原子序數(shù)較高)的材料偽影更明顯。Mohammadpour等[18]一項(xiàng)體外研究發(fā)現(xiàn),不銹鋼樁和鈦樁修復(fù)的牙齒VRFs診斷的敏感度、特異度和準(zhǔn)確性明顯低于沒有樁修復(fù)的牙齒。與密度較高的不銹鋼相比,密度較低的金屬鈦產(chǎn)生的偽影更小,診斷VRFs的準(zhǔn)確度更高。Marinho等[19]對比了不同材料產(chǎn)生偽影的差異,結(jié)果表明,與牙膠、金屬核玻璃纖維樁以及鎳鉻合金樁相比,玻璃纖維樁產(chǎn)生的偽影最小。

牙冠部修復(fù)材料如銀汞合金、烤瓷冠、金屬冠等會導(dǎo)致圖像產(chǎn)生放射狀偽影[20]。但是由于修復(fù)體位于冠部,而VRFs發(fā)生于牙根部,因此冠修復(fù)體對于VRFs診斷的影響并不大。Dutra等[21]的一項(xiàng)體外研究同樣發(fā)現(xiàn),與根管內(nèi)金屬樁相比,金屬冠產(chǎn)生的偽影不會影響到牙根部,因此不會對VRFs的診斷產(chǎn)生明顯的影響。

1.1.3 鄰牙種植體偽影

Fontenele等[22]的一項(xiàng)體外研究表明,鋯種植體的存在會影響鄰牙VRFs的診斷,當(dāng)鋯種植體存在時(shí),VRFs的診斷特異性顯著降低。Freitas等[23]研究表明,鋯種植體產(chǎn)生的偽影與折裂紋相似,會產(chǎn)生假陽性,因此會降低診斷的特異性。有研究認(rèn)為,鈦和鈦鋯種植體在CBCT上產(chǎn)生的偽影強(qiáng)度明顯小于鋯種植體[24]。去金屬偽影(metal artifacts reduction,MAR)技術(shù)是專門用于減低金屬偽影的圖像后處理算法,利用圖像重建減少偽影對周圍組織的影響,可以提高診斷特異性,當(dāng)VRFs患牙附近有金屬物體時(shí),建議使用MAR[23,25]。

1.2 運(yùn)動偽影(motion artifact)

在CBCT中,運(yùn)動偽影包括由患者運(yùn)動引起的各種類型的圖像質(zhì)量退化。CBCT圖像中的運(yùn)動偽影以各種形式出現(xiàn),如模糊、條紋、重影、內(nèi)部結(jié)構(gòu)變形或嚴(yán)重的圖像失真,會降低診斷的準(zhǔn)確性[26]。完成1次CBCT掃描大約需20 s,捕獲200～400張2D圖像,并將這些圖像進(jìn)行三維重建,在掃描過程中,每個(gè)圖像捕捉到的信息都可能會受患者運(yùn)動的影響[27]。有研究表明,劇烈的移位,即涉及多個(gè)方位的運(yùn)動和(或)當(dāng)患者移位超過3 mm時(shí),對圖像質(zhì)量產(chǎn)生較大影響[28-30]。由于裂紋本身較為細(xì)小,因此即使是輕微的移動也可能會造成圖像的不清晰,造成對VRFs診斷的影響(圖1)。體素越小,運(yùn)動偽影出現(xiàn)的可能性就越大,通常表現(xiàn)為雙輪廓影像[13]。

A:圖像存在運(yùn)動偽影,折裂紋(白色箭頭)顯示不清;B:當(dāng)無運(yùn)動偽影時(shí)細(xì)微折裂紋(白色箭頭)可清晰顯示

2 如何減少VRFs診斷中CBCT圖像上的偽影干擾

2.1 掃描前準(zhǔn)備及固位要求

掃描前,患者需摘下口內(nèi)可摘義齒及頜面部佩戴的金屬飾物,避免射線束硬化偽影的產(chǎn)生?；颊咴趻呙柽^程中,應(yīng)保持嚴(yán)格固位,保持牙尖交錯(cuò)位咬合,避免吞咽等動作。

2.2 CBCT設(shè)備參數(shù)選擇

針對VRFs,應(yīng)采用高分辨率小體素掃描模式,以提升VRFs診斷的準(zhǔn)確性。Brito-Júnior等[6]的研究使用CBCT兩種體素(0.076 mm和0.2 mm)進(jìn)行掃描。結(jié)果顯示體素為0.2 mm時(shí),不同糊劑的偽影有明顯差異;而使用0.076 mm體素時(shí),不同糊劑之間不存在差異。該研究認(rèn)為使用較小的體素可以減少偽影的強(qiáng)度。

除體素及視野外,設(shè)備曝光參數(shù)(電壓、電流、曝光時(shí)間)、探測器及重建算法也會影響CBCT圖像質(zhì)量。Gaêta-Araujo等[31]對比了不同管電流(4、8、10、13 mA)檢測VRFs的靈敏度、特異度及受試者工作特征曲線下面積(Az值)。結(jié)果表明,對于根管內(nèi)充填牙膠的牙齒,管電流由4 mA提高到8 mA時(shí),Az值顯著增加;對于已行金屬樁修復(fù)的牙齒,管電流設(shè)置為10 mA時(shí)VRFs診斷的特異度及靈敏度最高。因此,提高電流也是減少硬化偽影的方法之一。然而,這些因素很多情況下都是設(shè)備的固有參數(shù),無法作個(gè)性化調(diào)整。而對于可以允許調(diào)整的設(shè)備(例如曝光時(shí)間和電流),我們也應(yīng)遵循“檢查所需最低劑量”(as low as reasonably achievable,ALARA)原則,保證在盡可能低的輻射劑量情況下獲得所需要的圖像[32]。

2.3 如何在診斷中區(qū)分偽影與折裂紋

VRFs患牙通常表現(xiàn)為牙根頰側(cè)或(和)舌/腭側(cè)完全或不完全的折裂紋,折裂紋是診斷的直接征象。雖然折裂紋和偽影非常類似,但是折裂紋可表現(xiàn)為V型缺損,移行性,非中心性及不規(guī)則性(圖2A、B),而偽影更加銳利,呈放射狀,并以充填物、樁核為中心(圖2C)。影像學(xué)診斷依據(jù)即在至少2種重建方向(軸位、冠狀位、矢狀位)的切面,有連續(xù)2層重建平面出現(xiàn)牙根結(jié)構(gòu)內(nèi)低密度線狀影[10]。由于偽影主要沿軸位傳播,因此,如軸位圖像診斷存在困難時(shí),可通過評估冠狀面和矢狀面圖像來輔助診斷[11]。

A、B:VRFs牙的折裂紋影像(白色箭頭所示)——在CBCT軸位圖像上折裂紋表現(xiàn)為不規(guī)則的線狀低密度影及根面的V型缺損;C:非VRFs牙的射線束硬化偽影(白色箭頭所示)——圖像銳利,以充填物為中心

3 結(jié) 論

CBCT診斷VRFs易受到射線束硬化偽影及運(yùn)動偽影影響。為了減少偽影影響,在VRFs掃描的過程中,應(yīng)選擇小視野小體素掃描模式,盡量去除可摘除的金屬物品,嚴(yán)格固位,盡量避免運(yùn)動偽影,在可能的條件下提高掃描電流。在診斷時(shí),應(yīng)注意偽影表現(xiàn)更加銳利,呈放射狀,并以充填物、樁核為中心,而折裂紋則可表現(xiàn)為V型缺損,移行性,非中心性及不規(guī)則性。