錐形束CT結(jié)合simplant軟件在頜面部三維測(cè)量中的初步研

1、60Journal of Oral Science Research,Jan.2011,V01.27,No.1錐形束CT結(jié)合simplant軟件在頜面部三維測(cè)量中的初步研究衡士超程勇 李波 肖麗珍(武漢大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院放射科湖北武漢430079摘要目的:探討錐形束CT(Cone Beam CT,CBCT結(jié)合simplant軟件對(duì)頜面部硬組織進(jìn)行三維測(cè)量的臨床應(yīng) 用價(jià)值。方法:對(duì)1例正常黯成年人(男性。年齡:22歲的頜面部進(jìn)行CBCT掃描,數(shù)據(jù)經(jīng)DICOM格式直接轉(zhuǎn)入 Simplant軟件中,通過(guò)軟件對(duì)掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行多平面重建,以獲得掃描區(qū)的冠狀面、矢狀面、軸面圖像。采用Simplant 軟件中Mc

2、Namara分析法對(duì)頜面部硬組織進(jìn)行測(cè)量。采用SPSSll.5軟件包對(duì)1周內(nèi)5次測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行配對(duì)t 檢驗(yàn),驗(yàn)證該方法的可靠性。結(jié)果:simplant軟件測(cè)得前后5個(gè)階段的數(shù)據(jù)無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。結(jié)論:CBCT技術(shù)結(jié)合 simplant軟件提供了方便、快捷、準(zhǔn)確的計(jì)算機(jī)輔助測(cè)量分析平臺(tái),可為有關(guān)牙顱面發(fā)育畸形提供相關(guān)診治依據(jù)。 關(guān)鍵詞錐形柬CT simplant軟件頜面部硬組織中圖分類號(hào)R78,R445文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào)167l一76511201101-006004Pilot Study of Cone Beam Computed Tomography(CBCTand Simplant in M

3、axillofacial Three-dimensional measure。 ment.HENGShi-chao,CHENGYong,LIBo,etal.DepartmentofRadiology,SchoolofStomatology,Wu han University,Wuhan 430079AbstractObjective:To evaluate the clinical application of Cone-beam computed tomography(CBCTcombined with Simplant software in three dimensional measu

4、rement of maxillofacial hard tissue.Methods:Maxillofacial area was scanned by CBCT for a 22一yearold healthy male.The data was transferred into Simplant with DICOM. Muhiplanar reconstruction was performed by Simplant software.The coronal,sagittal and axial images of the scan area were then obtained.T

5、he craniomaxillofacial hard tissue was measured byMcNamara of Simplant.To test the reliability of the study,SPSSll.5was used for a t-test using five independent data sets which were collected within one week.Results:There were no significant difference in statistics among all five stages(measured by

6、 Simplant. Conclusion:CBCT combined with Simplant offers a convenient,fast,accurate analytic platform tO provide three di mensional diagnostic evidence for dental maxillofacial deformity.-Key wordsCone beam CT Simplant Cranio-maxillofacial hard tissue錐形束CT自1996年首次應(yīng)用以來(lái),經(jīng)過(guò)近10余年來(lái)的不斷發(fā)展,已成為一種較成熟的口腔頜面 部檢查

7、技術(shù)。早期的X線頭影測(cè)量方法是在二維 基礎(chǔ)上提出的,雖然經(jīng)歷了從手工描圖測(cè)量到應(yīng)用 計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行處理和分析的過(guò)程,但仍然存在著 影像重疊及投影放大變形等多種測(cè)量誤差。隨著計(jì) 算機(jī)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的迅速滲透,特別是專供頜面 部掃描的錐形束CT(Cone Beam Computed Tomo graphy,CBCT系統(tǒng)的研制成功及simplant軟件的 開發(fā),使CT技術(shù)對(duì)頜面部硬組織的三維測(cè)量成為 可能n2。本文采用錐形束CT(CBCT掃描,運(yùn)用 計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)和simplant軟件對(duì)頜面部硬組織作者簡(jiǎn)介衡士超(1984。男,天津人。技師,本科,主要研究牙頜 面錐形束CT在口腔醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用。*通訊

8、作者程勇,電話:(02787686230 進(jìn)行定量測(cè)量分析,在三維骨結(jié)構(gòu)上標(biāo)定出與骨組 織測(cè)量相關(guān)的標(biāo)志點(diǎn),旨在建立一種新的運(yùn)用三維 CT圖像對(duì)頜面部進(jìn)行測(cè)量的方法。l材料與方法1.1研究對(duì)象 選擇正常志愿者1名(年齡:22歲,男性,標(biāo)準(zhǔn):1志愿者五官端正,側(cè)貌輪廓協(xié) 調(diào);2牙列完整(第三磨牙除外,排列整齊,上下牙 弓呈中性關(guān)系,前牙覆蓋在正常范圍內(nèi),上下頜骨形 態(tài)及關(guān)系正常;3全牙無(wú)齲壞牙齒,受測(cè)牙齦及口腔 黏膜無(wú)急慢性炎癥3,無(wú)正頜手術(shù)史及正畸治療史。 1.2數(shù)據(jù)采集 應(yīng)用CBCT(NewTom VG意大 利進(jìn)行掃描,投照電壓<110kV;電流<15mA;有 效曝光時(shí)間<

9、5.4S,體素0.24mm×0.24mm×0. 24mm,使用廠家提供的專用軟件NNT對(duì)所獲得 數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重建,層厚0.3mm,觀察重建后的冠 狀面、矢狀面、軸面的圖像,并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)?？谇会t(yī)學(xué)研究2011年1月第27卷第1期 6l1.3方法應(yīng)用軟件 本研究所使用的Simplantl2. 為了便于三維圖像進(jìn)一步分析,需要找到一個(gè)同二維X線頭影測(cè)量片 一樣,使矯治前后的影像可以重疊對(duì)比的參照系統(tǒng)。 圈l。i。pl。t12.oz中的三維重建圖像和解剖標(biāo)志點(diǎn)的三維坐標(biāo)為此,我們研究所使用的標(biāo)志點(diǎn)和測(cè)量項(xiàng)目均參照 值以及軟件自動(dòng)生成的分析報(bào)告Simplant軟件里三維頭影測(cè)量系

10、統(tǒng)0MS(Analy Fig.13Dreconstructionand 3Dcoordinateof anatomical landsis中的標(biāo)志點(diǎn)。包括軟、硬組織解剖標(biāo)志點(diǎn)68marksinsimpla址r12.02and thegeneratedautomatically個(gè)。將所采集的數(shù)據(jù)以DICOM格式直接轉(zhuǎn)入 “刪Simplant軟件中。以McNamara分析法為例對(duì)硬 鼻根點(diǎn)做為原點(diǎn),眶耳平面(FH為水平參考平面, 組織標(biāo)志點(diǎn)進(jìn)行連線、角度、點(diǎn)與線的垂線距離等描 設(shè)定了一系列特有的標(biāo)志點(diǎn)和面線,圖像形象直觀, 記,通過(guò)軟件自動(dòng)測(cè)量給出數(shù)據(jù)并提供形象直觀的 便于觀察,見圖2。研究方法

11、由研究者在1周內(nèi)分5次用并根據(jù)觀察三維圖像上的標(biāo)志點(diǎn)進(jìn)行修正,見圖1。分析法測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)和參考平面McNama一獲得的冠狀面、矢狀面、軸面圖像進(jìn)行定點(diǎn)測(cè)量ra分析法所采用的項(xiàng)目主要是以線距測(cè)量為主,且(McNamara分析法中硬組織標(biāo)志點(diǎn)共20個(gè),全部所涉及的標(biāo)志點(diǎn)和測(cè)量項(xiàng)目相對(duì)較少,同時(shí)又是以為simplant自動(dòng)生成,且每次測(cè)量至少間隔1d。 衰1測(cè)量項(xiàng)目的定義及表示符號(hào)(L:左,R:右Table 1Definition andrepresentation of measurements 2a:正面觀;2b:側(cè)面觀#2c:底面觀;2d左斜側(cè)面觀;2e:右斜側(cè)面觀圈2本研究的20個(gè)解刮標(biāo)志點(diǎn)及

12、三維參考平面Fig.220anatomical landmarks andthree-dimensional referenceplane62Journal of Oral Science Research,Jan.2011,V01.27,No.11.4統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 應(yīng)用SPSSll.5軟件包進(jìn)行統(tǒng) 計(jì)學(xué)分析,對(duì)在1周內(nèi)測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行配對(duì)t檢驗(yàn)。 P>O.05差別無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。2結(jié)果本研究以嚴(yán)格定義的眶耳平面,正中矢狀面和 冠狀面為基準(zhǔn)平面建立的三維坐標(biāo)系統(tǒng)為基礎(chǔ),將 原始CT數(shù)據(jù)以DICOM格式直接轉(zhuǎn)入Simplan軟 件中,實(shí)現(xiàn)了在軸位圖像的基礎(chǔ)上進(jìn)行頜面部三維 重建,并通過(guò)鼠標(biāo)對(duì)獲得

13、的的冠狀面、矢狀面、軸面 圖像進(jìn)行定點(diǎn)測(cè)量。經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)檢驗(yàn),由研究者在 一周內(nèi)分5次對(duì)該正常人的頜面部圖像進(jìn)行定點(diǎn)測(cè) 量,得相應(yīng)原始三維坐標(biāo)值無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。所有標(biāo) 志點(diǎn)均具有很高的準(zhǔn)確度和可重復(fù)性,見表2。 襄21周內(nèi)5次測(cè)量20個(gè)標(biāo)志點(diǎn)的數(shù)值Table 2Measurement of 20landmarks for five times within a week ;±s3討論3.1建立頜面部三維測(cè)量法的必要性 傳統(tǒng)頭影 測(cè)量方法由于缺乏對(duì)頜面部畸形的整體分析,在正 頜外科手術(shù)設(shè)計(jì)以及遠(yuǎn)期效果的預(yù)計(jì)上無(wú)法做到有 針對(duì)性的分析,給臨床醫(yī)生帶來(lái)很大麻煩邛。因此, 必須建立新的系統(tǒng)規(guī)范的

14、三維影像測(cè)量分析方法, 明確其精確度和準(zhǔn)確性。新的三維測(cè)量坐標(biāo)系統(tǒng)包 括:坐標(biāo)原點(diǎn)、基準(zhǔn)平面、測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)、三維參考平面 和測(cè)量項(xiàng)目等。新方法不僅能夠進(jìn)行二維平面的距 離、角度測(cè)量,還可以進(jìn)行三維空間上的距離、面積 和體積測(cè)量。為此,我們采用了以N(鼻根點(diǎn)為坐 標(biāo)原點(diǎn)、FH(即法蘭克福平面為基準(zhǔn)平面、同時(shí)又 建立了以N為原點(diǎn)的正中矢狀面、水平面、冠狀面 的三維參考平面的方法,測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)按照經(jīng)典人類 學(xué)測(cè)量方法選定解剖標(biāo)志點(diǎn)9|。本研究應(yīng)用sim plant軟件對(duì)CBCT數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,測(cè)量頜面部硬 組織,所得5次測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)果近似,即5次測(cè)量結(jié)果 之間無(wú)顯著性差異。3.2CBCT與普通CT的區(qū)別 由

15、于普通X線檢 查本身具有一定的局限性,不能完全準(zhǔn)確,全面的反 映頜面部硬組織的真實(shí)情況,對(duì)臨床上癥狀嚴(yán)重的 顱面偏斜患者,為術(shù)前制定準(zhǔn)確的治療方案,行大型 CT檢查是必要的。但由于大型CT獲得圖像縱向 分辨率低,容易產(chǎn)生階梯狀偽影,圖像質(zhì)量不夠細(xì) 膩,且放射劑量大,檢查費(fèi)用高等原因,在一定程度 上限制了臨床應(yīng)用。CBCT作為20世紀(jì)末研究成 功的一種新型醫(yī)學(xué)影像檢查技術(shù),因掃描速度快、空 間分辨率高、輻射劑量小、圖像偽影少等優(yōu)點(diǎn)4J, 在口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。尤其對(duì)骨 性細(xì)微結(jié)構(gòu),牙體及牙周組織等的空間分辨率明顯 高于普通CT。Maki K等61發(fā)現(xiàn)CBCT不但可以 顯示牙列的三維

16、圖像,還能以1:1的比例逼真立體 的再現(xiàn)頜面部解剖形態(tài),為人類學(xué)研究提供了”無(wú)創(chuàng) 性活體電子解剖”技術(shù)。便于醫(yī)生對(duì)未萌牙的情況、 牙齒與骨皮質(zhì)的幾何關(guān)系、軟組織形態(tài)等作出正確 判斷。在simplant軟件上還可以模擬正頜手術(shù),這 是目前三維CT研究方面的突破性進(jìn)展。Moshiri M等7的課題則側(cè)重由CBCT產(chǎn)生的頭顱側(cè)位片 線距測(cè)量的精確性,他發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生的CBCT的三維頭 顱側(cè)位片比傳統(tǒng)X線頭顱側(cè)位片在大多數(shù)線距和 角度測(cè)量上要精確。3.3simplant軟件中McNamara分析法的特點(diǎn) 目前,simplant是一款在正畸學(xué)中對(duì)頜面部進(jìn)行三 維頭影測(cè)量分析的軟件。其擁有自定義編程模塊, 可根

17、據(jù)用戶需要自定義設(shè)置點(diǎn)線參數(shù),添加分析項(xiàng) 目(如角平分線、中垂線、平行線等輔助點(diǎn)、線,協(xié)助 定位,編寫計(jì)算程序式等,以滿足不同的分析方法 和研究項(xiàng)目。同時(shí)還為臨床醫(yī)生準(zhǔn)備了大量的能在 文獻(xiàn)資中找到的頭影測(cè)量分析方法。諸如Downs, Tweed,steiner,Downs&Northwestern,Ricketts, Mcnamar等。本研究以McNamara分析法為例,是 因?yàn)樵摲治龇ㄓ帽歉c(diǎn)垂線來(lái)評(píng)估患者的頜骨關(guān) 系,且鼻根點(diǎn)穩(wěn)定性高、定位容易、準(zhǔn)確。另外,Mc Namara分析法中多以線距測(cè)量為主,能直觀地反 映頜面部的水平和垂直變化。3.4CBCT技術(shù)結(jié)合simplant軟件的

18、優(yōu)勢(shì) 1基 于CBCT掃描時(shí)間短(在一定時(shí)間內(nèi)圍繞患者頜面I:I腔醫(yī)學(xué)研究2011年1月第27卷第1期 63部旋轉(zhuǎn)360。即可獲取重建所需的全部原始數(shù)據(jù), 可有效消除由于呼吸及運(yùn)動(dòng)造成的影像失真和偽 影,避免影像重疊放大。2應(yīng)用simplant軟件可以 短時(shí)間內(nèi)對(duì)頜面部原始CT數(shù)據(jù)進(jìn)行多平面重建, 以獲得掃描區(qū)的冠狀面、矢狀面、軸面圖像。便于應(yīng) 用軟件中自帶的頭影測(cè)量分析方法對(duì)頜面部進(jìn)行快 捷、準(zhǔn)確的三維測(cè)量分析。3在描記過(guò)程中由研究 者一人完成,較少了隨機(jī)誤差,有學(xué)者認(rèn)為,三維 CT重建影像測(cè)量精確度高于傳統(tǒng)X線頭影測(cè)量, 并與顱頜實(shí)體標(biāo)本測(cè)量值比較,其測(cè)量值之間平均 差值僅為0.19mm,

19、角度差值0.38,個(gè)體之間測(cè)量 誤差0.1o.66mm,充分說(shuō)明了三維CT影像測(cè)量 準(zhǔn)確性高及可重復(fù)性好。4CBCT重建的序列縱斷 面,可以清楚的顯示上、下頜弓呈正交垂直的縱斷面 影像,其三維重建圖像可以從任意角度旋轉(zhuǎn)觀察描 記的準(zhǔn)確程度,任意選擇重建范圍。5測(cè)量時(shí)不需 要任何其他輔助設(shè)備,同時(shí)軟件可以自動(dòng)計(jì)算出患 者應(yīng)用哪種分析方法的數(shù)值,并與患者所屬的特定 人群的平均數(shù)值進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果更加方便直接的顯 示了頜面部的真實(shí)情況。目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)于CBCT技術(shù)結(jié)合simplant軟 件在正畸科的應(yīng)用尚處于起步階段,如何將三維頭 影測(cè)量作為正畸術(shù)前的常規(guī)檢查還在探索之中。imagingJ.Ortho

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