錐形束CT結(jié)合simplant軟件在頜面部三維測量中的初步研

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量中的初步研究衡士超程勇 李波 肖麗珍(武漢大學口腔醫(yī)學院放射科湖北武漢430079摘要目的:探討錐形束CT(Cone Beam CT,CBCT結(jié)合simplant軟件對頜面部硬組織進行三維測量的臨床應(yīng) 用價值。方法:對1例正常黯成年人(男性。年齡:22歲的頜面部進行CBCT掃描,數(shù)據(jù)經(jīng)DICOM格式直接轉(zhuǎn)入 Simplant軟件中,通過軟件對掃描數(shù)據(jù)進行多平面重建,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分析法對頜面部硬組織進行測量。采用SPSSll.5軟件包對1周內(nèi)5次測量的數(shù)據(jù)進行配對t 檢驗,驗證該方法的可靠性。結(jié)果:simplant軟件測得前后5個階段的數(shù)據(jù)無統(tǒng)計學意義。結(jié)論:CBCT技術(shù)結(jié)合 simplant軟件提供了方便、快捷、準確的計算機輔助測量分析平臺,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R78,R445文獻標識碼A 文章編號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,經(jīng)過近10余年來的不斷發(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)歷了從手工描圖測量到應(yīng)用 計算機技術(shù)進行處理和分析的過程,但仍然存在著 影像重疊及投影放大變形等多種測量誤差。隨著計 算機技術(shù)在各個領(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)對頜面部硬組織的三維測量成為 可能n2。本文采用錐形束CT(CBCT掃描,運用 計算機輔助技術(shù)和simplant軟件對頜面部硬組織作者簡介衡士超(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)學中的應(yīng)用。*通訊

8、作者程勇,電話:(02787686230 進行定量測量分析,在三維骨結(jié)構(gòu)上標定出與骨組 織測量相關(guān)的標志點,旨在建立一種新的運用三維 CT圖像對頜面部進行測量的方法。l材料與方法1.1研究對象 選擇正常志愿者1名(年齡:22歲,男性,標準: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全牙無齲壞牙齒,受測牙齦及口腔 黏膜無急慢性炎癥3,無正頜手術(shù)史及正畸治療史。 1.2數(shù)據(jù)采集 應(yīng)用CBCT(NewTom VG意大 利進行掃描,投照電壓<110kV;電流<15mA;有 效曝光時間<

9、5.4S,體素0.24mm×0.24mm×0. 24mm,使用廠家提供的專用軟件NNT對所獲得 數(shù)據(jù)進行三維重建,層厚0.3mm,觀察重建后的冠 狀面、矢狀面、軸面的圖像,并對數(shù)據(jù)進行存儲?？谇会t(yī)學研究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一步分析,需要找到一個同二維X線頭影測量片 一樣,使矯治前后的影像可以重疊對比的參照系統(tǒng)。 圈l。i。pl。t12.oz中的三維重建圖像和解剖標志點的三維坐標為此,我們研究所使用的標志點和測量項目均參照 值以及軟件自動生成的分析報告Simplant軟件里三維頭影測量系

10、統(tǒng)0MS(Analy Fig.13Dreconstructionand 3Dcoordinateof anatomical landsis中的標志點。包括軟、硬組織解剖標志點68marksinsimpla址r12.02and thegeneratedautomatically個。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分析法為例對硬 鼻根點做為原點,眶耳平面(FH為水平參考平面, 組織標志點進行連線、角度、點與線的垂線距離等描 設(shè)定了一系列特有的標志點和面線,圖像形象直觀, 記,通過軟件自動測量給出數(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志點進行修正,見圖1。分析法測量標志點和參考平面McNama一獲得的冠狀面、矢狀面、軸面圖像進行定點測量ra分析法所采用的項目主要是以線距測量為主,且(McNamara分析法中硬組織標志點共20個,全部所涉及的標志點和測量項目相對較少,同時又是以為simplant自動生成,且每次測量至少間隔1d。 衰1測量項目的定義及表示符號(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個解刮標志點及

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)計學方法 應(yīng)用SPSSll.5軟件包進行統(tǒng) 計學分析,對在1周內(nèi)測量的數(shù)據(jù)進行配對t檢驗。 P>O.05差別無統(tǒng)計學意義。2結(jié)果本研究以嚴格定義的眶耳平面,正中矢狀面和 冠狀面為基準平面建立的三維坐標系統(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,實現(xiàn)了在軸位圖像的基礎(chǔ)上進行頜面部三維 重建,并通過鼠標對獲得

13、的的冠狀面、矢狀面、軸面 圖像進行定點測量。經(jīng)過統(tǒng)計學檢驗,由研究者在 一周內(nèi)分5次對該正常人的頜面部圖像進行定點測 量,得相應(yīng)原始三維坐標值無統(tǒng)計學意義。所有標 志點均具有很高的準確度和可重復(fù)性,見表2。 襄21周內(nèi)5次測量20個標志點的數(shù)值Table 2Measurement of 20landmarks for five times within a week ;±s3討論3.1建立頜面部三維測量法的必要性 傳統(tǒng)頭影 測量方法由于缺乏對頜面部畸形的整體分析,在正 頜外科手術(shù)設(shè)計以及遠期效果的預(yù)計上無法做到有 針對性的分析,給臨床醫(yī)生帶來很大麻煩邛。因此, 必須建立新的系統(tǒng)規(guī)范的

14、三維影像測量分析方法, 明確其精確度和準確性。新的三維測量坐標系統(tǒng)包 括:坐標原點、基準平面、測量標志點、三維參考平面 和測量項目等。新方法不僅能夠進行二維平面的距 離、角度測量,還可以進行三維空間上的距離、面積 和體積測量。為此,我們采用了以N(鼻根點為坐 標原點、FH(即法蘭克福平面為基準平面、同時又 建立了以N為原點的正中矢狀面、水平面、冠狀面 的三維參考平面的方法,測量標志點按照經(jīng)典人類 學測量方法選定解剖標志點9|。本研究應(yīng)用sim plant軟件對CBCT數(shù)據(jù)進行處理,測量頜面部硬 組織,所得5次測量數(shù)據(jù)結(jié)果近似,即5次測量結(jié)果 之間無顯著性差異。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,不能完全準確,全面的反 映頜面部硬組織的真實情況,對臨床上癥狀嚴重的 顱面偏斜患者,為術(shù)前制定準確的治療方案,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 膩,且放射劑量大,檢查費用高等原因,在一定程度 上限制了臨床應(yīng)用。CBCT作為20世紀末研究成 功的一種新型醫(yī)學影像檢查技術(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4J, 在口腔醫(yī)學領(lǐng)域獲得越來越廣泛的應(yīng)用。尤其對骨 性細微結(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),為人類學研究提供了”無創(chuàng) 性活體電子解剖”技術(shù)。便于醫(yī)生對未萌牙的情況、 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 角度測量上要精確。3.3simplant軟件中McNamara分析法的特點 目前,simplant是一款在正畸學中對頜面部進行三 維頭影測量分析的軟件。其擁有自定義編程模塊, 可根

17、據(jù)用戶需要自定義設(shè)置點線參數(shù),添加分析項 目(如角平分線、中垂線、平行線等輔助點、線,協(xié)助 定位,編寫計算程序式等,以滿足不同的分析方法 和研究項目。同時還為臨床醫(yī)生準備了大量的能在 文獻資中找到的頭影測量分析方法。諸如Downs, Tweed,steiner,Downs&Northwestern,Ricketts, Mcnamar等。本研究以McNamara分析法為例,是 因為該分析法用鼻根點垂線來評估患者的頜骨關(guān) 系,且鼻根點穩(wěn)定性高、定位容易、準確。另外,Mc Namara分析法中多以線距測量為主,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 1基 于CBCT掃描時間短(在一定時間內(nèi)圍繞患者頜面I:I腔醫(yī)學研究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動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 短時間內(nèi)對頜面部原始CT數(shù)據(jù)進行多平面重建, 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量分析方法對頜面部進行快 捷、準確的三維測量分析。3在描記過程中由研究 者一人完成,較少了隨機誤差,有學者認為,三維 CT重建影像測量精確度高于傳統(tǒng)X線頭影測量, 并與顱頜實體標本測量值比較,其測量值之間平均 差值僅為0.19mm,

19、角度差值0.38,個體之間測量 誤差0.1o.66mm,充分說明了三維CT影像測量 準確性高及可重復(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 記的準確程度,任意選擇重建范圍。5測量時不需 要任何其他輔助設(shè)備,同時軟件可以自動計算出患 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)值進行對比,結(jié)果更加方便直接的顯 示了頜面部的真實情況。目前,國內(nèi)外對于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 影測量作為正畸術(shù)前的常規(guī)檢查還在探索之中。imagingJ.Ortho

20、d.Craniofacial Res.6(Suppl,2003,3136 2嚴斌,王琳,張文健,等.虛擬牙頜面演示分析系統(tǒng)的初步建立 J.口腔醫(yī)學,2007,27l 116118E4Searfe WC,Fanman AG,Sukovie P.Clinical applications of conebeam computed tomography in dental practiceJ.Can Dent A850C。2006.72(1:75805Schulze D,Heiland M.Blake F,et a1.Evaluation of quality of reformatted imag

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23、 basisJ.Int J Oral Maxillofac Surg。2001。30(4:264271參考文獻(上接59頁參考文獻13Corry A,Millett DT,Creanor SL,et a1.Incidence of white spot formation after bonding and bandingJ.J Orthod Dent ofacial Orthop,2003,30(4:3233292胡煒,王勤,傅民魁,等.口腔正畸固定矯治器應(yīng)用中牙釉質(zhì)脫 礦的臨床調(diào)查J.口腔正畸學,2001,8(2,51-543Gorelick L,Geiger AM,Gwinnett AJ.Incidence of white spot formation after bonding and bandingJ.Am J Ort