cbct 的基本原理及在口腔各科的应用进展cbct 的基

作者:w88官网 发布时间:2019-12-07 03:35

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  CBCT的基本原理及在口腔各科的应用进展 ,FarmanAG ,ScarfeWC .病理科吉林 长春 130021 ImagingSciemle Division ,Depart ment Hos‐pital Dentist ry ,School Dentistry) 目的锥形束CT(cone beam computer tomography ,CBCT )应用于口腔科进行三维立体成像 ,具有广泛的临 床应用前景。 本文主要综述CBCT 成像的基本原理 ,以及在口腔种植科、正畸科、颌面外科和内科等口腔临床科室应用 的最新进展。 【关键词】 CBCT;基本原理 ;三维成像 中图分类号 :R78 ;R814 .42 文章编号:1006‐9011(2015)05‐0907‐04 The research progress basicprinciple CBCTJU Hao ,ZHUHong‐hua ,SUNHong‐chen ,FarmanAG .RadiologyDep artment ,Stomatological Hosp ital JilinUniversity ,Changchun 130021 .PathologyDepartment ,Stomatological Hospital JilinUniversity ,Changchun 130021 ImagingScience Div ision Department Surgical HospitalDentistry SchoolOf Dentistry TheUniversity Louisville ,Kentucky ,USA CBCThas been widely applied oraldepartment achievedvery good effect .The purpose basicprinciple oraldepartments 【Keywords】 CBCT;The basic principle 锥形束CT (cone beam computer tomography ,CBCT 即锥形束投照计算机重组断层影像设备,其基本原理是采用 锥形射线束投照 ,射线经患者后由平板探测器接收 ,扫描时 线发生器围绕投照体投照,将所得数据收集在计算机中重 ,从而得到三维图像。近年来CBCT 在口腔科的应用越来 越广泛 ,是目前最有前途和实用性的口腔影像设备。 本文主 要就CBCT 的基本原理、在口腔科应用的优势及应用前景做 一综述。 CBCT的基本原理 螺旋CT利用二维扇形束扫描 ,通过一个线状探测器接 收数据 ,获得一维图像 ,重组得到二维图像数据 ,重组得到的 三维图像是通过连续多个二维切片堆积而成 ,伪影较重 CBCT具有一个锥形射线源和一个二维面状探测器 线球管和探测器围绕投射区中心旋转360,扫描 后获得连续几百张的二维平面投影图像 相比传统CT CBCT只需旋转扫描一次即可获得重建所需的全部原始数 ,扫描获得二维图像,经计算机配套软件直接重建为三 基金项目 :吉林大学基本科研业务费‐科学前沿与交叉学科创新 项目(200903226) 作者简介 :鞠昊(1989‐) ,吉林四平人,硕士研究生 ,主要从事 口腔颌面部疾病影像诊断学的研究 通信作者 :李志民 副教授 E‐mail :lzmxx aliyun.com 维图像 ,伪影较轻。 CBCT扫描容积的尺寸取决于探测器的尺寸和形状、投 射光束的几何形状和准直光束的能力。 射线探测器的成本占了CBCT 设备成本的大部分 ,为了使感兴趣区域(ROI) 的扫描比探测器的视野(FOV)更大 ,一种方法是通过从两个 或多个单独的扫描获得的数据 ,即通过“水平”或“垂直”方向 上的“拼接”相邻区域的数据集 ,叠加或融合后提供大的视 拼接重叠区域的缺点是对重叠区域两次成像,从而使得 辐射剂量倍增。 另一种增加视野高度或宽度的方法是使用 较小的平板探测器、不对称地准直光束好和在两个偏移位置 的每一个位置只扫描半个患者目标区 大多数CBCT使用平板探测器 ,记录投射的 辐射光谱的线性反应和穿过探测区域与坏像素时缺乏一致性反应。 为克服这些 ,应定期对其进行重新校正 CBCT原始数据是一系列由约100 至超过600 单个的二 维图像组成 ,经计算机配套软件重建形成三维立体图像。 建时间取决于采集参数(像素尺寸,扫描范围、扫描次数等) 硬件(处理速度,发送数据至工作站的吞吐量)和软件(数据 计算和图像重建) 由于受到X射线盒录入的限制 ,CBCT 探测器的原始图 像同时表现了暗图像偏移和像素增益以及像素缺陷的变化。 医学影像学杂志2015年第25 MedImaging Vol .25 No 2015要补偿所产生的不均匀性 ,原始图需要进行系统的偏移和增 益校准 ,以增加像素的质量 校正后,其图像分辨率分为 两种 ,为低对比度分辨率和空间分辨率。 低对比度分辨率 用来区分不同放射性密度的组织,而空间分辨率能够记录细 ,但是当相邻结构的组织密度的对比度相差不大时,空间 分辨率没有临床意义。 曝光设置需要实现 ALARA (合理、可行、剂量尽量低) 的操作原则 ,既要保证图像的质量 ,又要减少对患者的辐射 伪影是影响CBCT图像质量的一个重要因素 ,其中最 常见的是金属伪影 ,一般以射束硬化效应为主 ,表现为条纹 状或放射状。 在CT 扫描中 ,CT 图像的 CT 值反映组织对 射线吸收值(衰减系数u) ,其单位为 Hounsfield Unit (Hu) 衰减系数为参照,即水的CT ;物质衰减系数大于水者为正值 ,小于水者为负值 ;并以骨皮质和空气的衰减系数为 上限和下限 ,定为+ 1000 和‐1000 一般我们所处理的图象是经过量化后的灰度图像 ,标准的CT 灰度图像为12 位灰度 图像。 在CBCT 射线衰减的程度通过灰度(体素)来表示。有研究表明 ,CBCT 的灰度与 CT 扫描的 CT 值具有强相关 ,这表明CBCT的灰度可用于估计骨密度 与传统CT相比 ,CBCT 具有更短的数据采集时间 高的图像分辨率,伪影相对减少 ,辐射剂量较低 ,具有更快的 扫描速度 ,相对低廉的价格等优点 ,这些优点使它在口腔临 床中应用的越来越广泛。 CBCT在口腔各专业中的应用 口腔种植科口腔种植科是最先应用 CBCT 并且现在是应用最多的 口腔临床科室之一。 CBCT 能为口腔种植提供精确的三维 影像 ,可以很好的显示颌骨的骨质、骨量及下颌神经管、上颌 窦等组织结构。 当前CBCT 结合第三方软件 Simplant 进行 种植手术 ,CBCT 扫描后数据输入 Simplant 后进行模拟种 ,建立可视化三维模型,并在其上设计最佳手术方案 ,制作 种植手术导板 ,将种植体的理想位置转移至患者颌骨内 此外,有研究表明由于下颌后 牙长期缺失导致垂直骨量不足( 8mm)区域,可结合CBCT 数据在专业软件设计植入体位置和方向 ,避开下颌神经管 充分利用骨量,以及应用快速成型技术加工手术导板 证种植体的成功植入[11] ,但在临床上要严格选择适应征 牙体牙髓病科随着CBCT 的发展和在临床上的应用 ,为牙体牙髓疾病 的诊断和治疗提供越来越多的帮助。 CBCT 能清晰、立体的 在颊舌向、水平位和轴位上显示上下颌牙齿根管数目 的走形[12] 在临床中,牙体医生首选根尖X ,但对于根管结构复杂 ,如上颌磨牙的近中颊侧第二根管 ,需要清晰的 轴位影像 ,而根尖片由于的二维叠加影像 ,第二根管影像很 难显示出来 ,这就需 CBCT 扫描重建获得轴位影像 ,以清晰 的显示根管数目及走形 ,根管口位置 [12] 同样,对于下颌磨 ,CBCT能为临床治疗提供可靠的影像学支持。 除此之外 ,在临床上CBCT 对于牙齿骨折尤其是牙根纵裂有 较高的诊断准确率 [13] ,牙根纵裂通常是面向颊舌向的 ,如果 射线束没有沿纵裂线直接通过,则根尖片没有明显表 [14],而CBCT 能准确的发现牙根纵裂。 有研究表明 ,灰度 也能有效地了解根尖周炎治疗后被破坏的根尖周骨质是否 有重建发生 口腔正畸科通过一次CBCT 扫描成像即可同时得到颅颌面 颞下颌关节,牙齿等多个组织器官的三维结构信息 ,而不需 通过全景片 ,头颅正侧位片多次成像来分析诊断。 CBCT 像具较好的准确性,提高了对组织不对称性的定位、识别和 量化 ,在显示气道异常、评估牙周情况、确认牙齿龋坏和根管 问题 ,显示髁突位置及颞下颌骨性结构、查看埋伏牙 二维平片存在一定的局限性,如存在失真和颅面结 构叠加 ,使颅、颌面各标志点的定位上存在一定的误差。 CBCT 提供三维结构及各切面的数据重建可还原颅颌面的 结构。 其图像与实物是1 的几何构型,CBCT 可以对颅骨 进行精准的定点数据测量 ,避免了 ,为错颌畸形的正确诊断和矫正设计提供了保障[17 ,18] ,微螺钉种植体常用来作为正畸支抗,通过CBCT 扫描 够准确提供种植体区域的骨质骨量[19] CBCT可以显示颌 骨内是否有埋伏牙 ,埋伏牙的位置和方向 ,及其周围三维结 构上的骨量大小。 CBCT 可以评估牙槽骨的情况 ,比起传统 成像 ,CBCT 在牙周评估方面有显著的优势 ,更适用于颊舌 向或邻面缺损的测量 [20] 尽管CBCT成像中 ,CT 值不能直 接用来反映骨密度的大小 ,但有文献表明 ,通过检测骨磷酸 盐变化的工具发现 ,从分形维度的角度分析认为灰度图像中 组织亮度和骨密度之间具有相关性 ,可用CT 值的大小间接 反映骨密度的高低 [21] 气道的可视化在CBCT图像上变为可能 ,通过图像可识别阻 塞性呼吸暂停而降低其发生的风险 [16] 此外,正畸医生可 通过CBCT 成像在三维结构上获得颞下颌关节的结构信息 与传统的二维平片相比,更加准确客观 [22] 正畸前,CBCT 图像还可以发现牙龋坏和根管治疗等情况。 牙根吸收是正 畸治疗后常见的副作用 ,通过 CBCT 检查发现 ,因牙根吸收 发生在牙根倾斜面上 线平片不能被发现,而通过 CBCT 检查可及时发现。 与传统平片相比 ,CBCT 具有巨大的优 ,但大多数正畸的目标群体是小孩或年轻人,CBCT 射剂量对于他们来说是潜在的风险,所以要尽可能在保证图 像质量的情况下降低辐射量。 口腔颌面外科一般在拔除智齿时 ,应用最广泛的是曲面断层摄影 ,CBCT能在各个方向上提供下颌神经管的位置及其与位 于其上牙根之间的关系 ,显示周围骨量 ,更好的进行阻力分 CBCT三维成像能直观地显示髁突骨折的立体解剖 医学影像学杂志2015 MedImaging Vol .25 No 2015形态 ,对于任何类型的髁突骨折 ,均可以达到一目了然的效 ,结合患者年龄,明确骨折分类 ,对手术适应证的把握、手 术入路的选择等均具有重要的指导作用 [24] 此外,CBCT 正颌外科的应用有广阔的前景,经过计算机可视化模型的建 ,精准模拟出截骨方式,模拟手术情况以及术后颌面组织 形态 [25] 牙周病科等其他口腔科室的应用在牙周疾病中 ,CBCT 能提供清晰的牙周膜间隙影 ,可清晰的显示牙槽骨吸收程度、骨密度的改变以及骨缺损类型 ,对牙周治疗计划的确定、手术治疗的选择及为牙 周预后的评价提供更有力的信息 [26] 此外,CBCT 能在颞下 颌关节矢状面 ,冠状面及水平面的体层及三维图像上观察髁 状突和关节窝的结构 ,并且能对比左右关节是否对称 ,是否 发生骨改建 ,对于颞下颌关节疾病的诊疗提供有力的影像支 CBCT未来研究热点 目前,CBCT 仍有问题需要改进 ,如较低的对比度分辨 率和三维重建速度、以及有限的软组织体现能力等有待改 可从软件角度优化重建程序的算法,减少重建所需数 ,及从机械角度改善大锥角带来的锥束伪影。灰度可以应用在确定病变和组织的起源和密度变化上 但灰度缺乏与密度之间对应的统一标准体系。到目前为止 CBCT厂商还没有推出 ,显示灰度标准体系。 CBCT 不能准 确估计骨密度 ,所以下一步应使CBCT 可以帮助口腔临床医 生评估骨密度 ,从而实现对根吸收和骨吸收的直观显示 至提供图像数据支持辅助治疗。参考文献 ScarfeWC ,Li ,etal .Cone beam computed tomography essence,elements .AustDent ,2012,57(suppl .医学影像学杂志 ,2006 ,16(8) :850‐852 .Conebeam computed tomography craniofacialimaging .Orthod Craniofac Res ,2003 :31‐36 FengZhang ,Bin Yan ,Lei Li ,et al .Practical geomet ric cali‐ bration helicalcone‐beam indust rial computed tomography raySci Technol ,2014 ,22(1) :19‐35 QuXM ,Li ,LudlowJB ,et al .Effective radiation dose ProMax3D cone‐beam computerized tomography scanner wit differentdental protocols OralSurg Oral Med Oral Pat hol Oral Radiol Endod ,2010 ,110(6) :770‐776 TahminehRazi ,Mahdi Niknami ,Fakhri Alavi Ghazani .Re‐ lationship bet ween hounsfield unit CTscan grayscale DentRes Dent Clin Dent Prospects ,2014 ValiyaparambilJV ,Yamany ,etal .Bone quality conebeam computed tomography subjectivesurgical as‐sessment OralMaxillofac Implants ,2012 ,27(5) :1271‐1277 ,VanDe Velde ,etal .Accuracy 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不完全性肋骨骨折的诊断准确率明显提高。 薄层横断面图像是 CT 影像诊断的“标准图 能够明确显示是否有骨折、骨折的部位、类型及软组织的改变 ,显示骨折线及骨折碎片较平片清 因此,应认真、仔细查看薄层横断面图像 ,做出 初步诊断 ,找出不足和疑点 ,有目的、有针对性地进 行MPR 、CPR 、VR 重建并联合应用 ,充分发挥其诊 断功能。 以薄层横断面图像为基础 ,多平面重建 (MPR) 、曲面重建(CPR) 、容积再现技术(VR)作为 补充 ,综合观察 ,多种方法联合应用 ,使肋骨不全骨 折诊断准确率明显提高 ,方便了患者 ,对临床选择治 疗方案及法医鉴定具有重要价值。 参考文献 .16排螺旋 CT 对肋骨骨折的诊断意义及分析[J] .医学 综述 ,2011 ,17(14) :2207‐2208 .螺旋CT 扫描及重建诊断不完全 性肋骨骨折的价值[J] .实用放射学杂志 ,2007 ,11(23) :1570‐ 1571 .螺旋CT 在肋骨骨折诊断中的应 用价值[J] .海南医学 ,2007 ,18(8) :119‐120 张治国,宗常青 .多层螺旋CT 四步观察法在肋骨 微细骨折中的应用 实用放射学杂志,2009 ,25 (12 .16层螺旋 CT 对胸壁骨折的诊断 价值[J] .中国当代医药 ,2011 ,18(1) :93‐94 VR、CPR 重建技术联 合应用在诊断细微肋骨骨折中的价值[J 2013,23(1) :110‐112 (收稿日期:2014‐12‐12 修回日期:2015‐02‐30) (本文编辑 [21]Torres ,etal .Fractal dimension evalu‐ tion conebeam computed tomography patientswit bi‐sphosphonate‐associated ostenonecrosis DentomaxillofacRadiol ,2011 ,40(8) :501‐505 [23]Sievers MM ,Larson BE ,Gaillard PR ,et al .Asymmet ry sessmentusing cone‐beam CT ClassII patient comparison .AngleOrt hod ,2012 ,82(3) :410‐417 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