头颅侧位片2D和CBCT 3D头影测量的可靠性及精确度比较

秦化祥，叶洁，阳福，胡荣党

（温州医学院附属口腔医院 正畸科，浙江 温州 325027）

自1931年Broadbent等[1]第一次报道X线头影测量以来，其即成为正畸的主要诊断工具。但普通的X线影像存在本质的局限性，如图像失真、局部放大或缩小和影像重叠等。Cone beam CT（CBCT）是近几年发展起来的三维影像技术，其优点是能精确显示软硬组织的结构形态，并可以进行三维头影测量。CBCT三维头影测量的临床应用价值如何，需要实验的评价。对CBCT影像用多平面重建（MPR）定点法进行3D头影测量，并与X线头颅侧位片2D头影测量作比较的研究，国外仅查到Gribel等[2]的一篇，国内尚未查到相关报道。本研究用MPR定点法对43个线距和角度值进行测量，比较CBCT 3D头影测量和X线片2D头影测量的可靠度和精确度，旨在提示CBCT 3D头影测量的临床应用价值。

1 材料和方法

1.1 材料 30例正畸科就诊的患者，男20例，女10例，年龄（21.97±2.90）岁。排除颌骨畸形和牙列缺损者。所有研究对象签署知情同意书，拍摄头颅侧位片和CBCT影像。

1.2 影像拍摄 用Sinora口腔全景X光机（Orthophots plus as ceph，Germany）拍摄头颅侧位片，拍摄时采用标准位置。用NewTom VG（QR s.r.l.，Verona，Italy）拍摄CBCT影像，拍摄时取正坐位，眶耳平面与地面平行，自然咬合唇闭拢，平静呼吸无吞咽。扫描参数具体为：扫描范围14 cm×10 cm，层厚0.25 mm，图像数量608张，焦点大小0.3 mm，灰阶14 bit，扫描时间18 s，曝光时间3.6 s，放射量56μSv，重建时间1 min。

1.3 影像测量 用WinCehp 7.0软件对头颅侧位片进行2D头影测量。CBCT拍摄后由NNT软件输出DICOM文件，然后导入SimPlant Pro 13.0（Materialise Dental，Lueven，Belgium）软件，利用软件中的“3D Cephalometric”模块进行三维头影测量。测量时使用多平面重建（multi-planer reconstruction，MPR）的方法定点，即轴向、矢状向、冠状向联合定点，如图1。标志点的三维位置参考Gribel等[2]和Oliveira等[3]的描述，如图2。两种方法均测量41个线距和角度项目，测量在一个黑暗房间、电脑背景黑色的情况下进行，3位测量者每人测2遍，时间间隔1个星期。

图1 标志点的MPR定点方法。图示S点定点方法（轴向、失状向、冠状向）

图2 CBCT图像标志点的三维位置

1.4 统计学处理方法 用Microsoft office Excel 2007和IBM SPSS 19.0软件包进行数据处理。分析组内相关系数（ICC）以查看操作者内及操作者间的可靠性[4]，配对t检验比较X线2D头影测量和CBCT 3D头影测量有无差异，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 操作者ICC 本研究用ICC评价2D测量与3D测量之间的可信度。表1和表2分别显示了操作者内ICC和操作者间ICC情况。总体来说，2D和3D测量操作者内和操作者间的ICC都大于0.75，都呈现出很好的可信度[4]。

表1 头颅侧位片2D测量与CBCT 3D测量组内相关系数（ICC）

2.1.1 操作者内ICC：见表1，2D测量中58.5%的项目ICC＞0.9（24/41），ICC＜0.7的为2.4%（1/41）；3D测量中65.9%的项目ICC＞0.9（27/41），没有ICC＜0.7的项目。平均值3D大于2D，差异有统计学意义（P=0.028）。

2.1.2 操作者间ICC：见表2，2D测量中90.2%的项目ICC＞0.9（37/41），1个项目ICC＜0.8，为0.779；3D测量中85.4%的项目ICC＞0.9（35/41），1个项目ICC＜0.8，为0.585。平均值2D大于3D，但差异无统计学意义（P=0.302）。另外一个特点是测量项目中2D操作者间ICC差异不大，范围是0.779～0.989，而3D的范围较大0.585～0.991。

表2 头颅侧位片2D测量与CBCT 3D测量组间相关系数（ICC）

2.2 2D测量与3D测量差异比较 见表3-4。除L1 to Go-Gn角外，22个角度测量值差异均有统计学意义；线性测量值Ar-Go、Go-Me、S-Go、B-Go、ANSPNS、Go-PNS、PNS-B差异有统计学意义；比例测量值PFH/AFH 统计显示2D明显小于3D。

3 讨论

CBCT影像与普通X线影像相比有其固有优点。首先，CBCT的容积扫描图像可以提供较高的空间分辨率，能从不同的平面进行观察，可以真实地反映骨及软组织的精细形状[5]。另外，CBCT射线放射剂量较小，与X线头颅侧位片相差无几，比普通CT及螺旋CT小很多[6-7]。

表3 头颅侧位片2D测量与CBCT 3D测量比较

表42 D与3D比例测量比较

已有学者做过CBCT影像与头颅侧位片头影测量比较的研究。较早的研究是在CBCT图像生成头颅侧位片，再与X线头颅侧位片进行头影测量比较。Kumar等[8]和Vlijmen等[9]报道CBCT图像生成头颅侧位片与2D的头颅侧位片的头影测量差异无统计学意义。但此类方法仍是二维，不是三维测量。

也有学者用CBCT图像重建3D模型，在模型表面进行三维测量。Periago等[10]和Baumgaertel等[11]学者比较CBCT图像重建3D模型表面测量和卡尺在干头颅上直接测量的差异，结果都显示差异无统计学意义。但该方法有一些缺点，首先，他们是在CBCT重建3D模型表面进行测量，因CT扫描时体素大小和灰度高低会影响成像的准确性[10]，3D重建时显像阈值的设置会使本来是骨组织的成分显示不出来而增加误差[12]。这也可能是Baumgaertel等[11]和Lascala等[13]报道3D模型测量值比真实头颅小的原因。另外，在3D模型上只能测量线距，且同一点的重复使用要分次定点，这样也增加了误差的机会。

目前应用较新的多平面重建定点法（multiplaner reconstruction，MPR）可避免上述缺点。MPR定点法是在轴向、矢状向、冠状向联合定点，使标志点的定位更准确，对所有点依次定位后可一次性计算出所有的测量项目。Oliveira等[3]对20个对象验证CBCT图像MPR方法定点的可靠性，3个操作者每人定点3遍。结果示，MPR法在CBCT图像上定点有极好的可靠性。Ludlow等[14]和刘怡等[15]研究显示3D影像上MPR定点比普通X线头颅侧位片上定点更精确。所以，本研究用MPR定点法对CBCT影像进行3D头影测量，并和2D头影测量比较。

与Oliveira等[3]的研究结果相似，本研究中3D头影测量操作者内和操作者间可靠度都极佳，ICC平均值都大于0.9，见表1和表2。但他没有进行3D与2D测量值的比较分析。本研究中3D的操作者内ICC平均值大于2D，差异有统计学意义。这与Vlijmen等[16]的研究结果相反，差异的原因可能是Vlijmen等[16]采用在CBCT重建模型表面测量的方法，而本研究用的是在CBCT影像上MPR法定点测量。2D与3D各组操作者间ICC差异无统计学意义，其原因可能是因为三位操作者都是正畸医生，对2D头影测量操作多年，且2D头影测量的标志点的位置有金标准，所以三位操作者间测量差异不大。同时3D头影测量方法较新，标志点的位置是根据2D中标志点描述确定，Yitschaky等[17]报道用2D的测量方法用在3D上在大多数情况下是可行的，例如3D位置明确的ANS点和PNS点，长度测量项目ANS-PNS，无论操作内ICC还是操作者间ICC 3D都明显大于2D。但某些点的位置在3D图像上尚较难明确。如3D位置不明确的Po点和Or点，有其组成的角度测量项目Nasal floor to FH角，3D操作者间ICC低于平均值。

在3D测量与2D测量的准确性方面，Gribel等[2]用方差分析发现，CBCT的3D线距测量与直接干头颅上测量无统计学差异，X线头颅侧位片2D测量与直接头颅上3D测量有统计学差异。Periago等[10]和Baumgaertel等[11]也提出3D测量和直接干头颅测量无区别的观点。本研究中95.5%（21/22）的角度测量项目3D与2D有差异，50%的线距测量项目3D与2D有差异，见表3和表4。因而CBCT的3D测量比X线头颅侧位片2D测量更能反映真实情况，有较大的临床应用价值和前景。

本研究按照Yitschaky等[17]描述在转变2D头影测量为3D头影测量的方法时发现，有些标志点的位置在CBCT的3D图像上和头颅侧位片2D图像上一样明确，有些标志点则不能把2D中的定义应用到3D上，因此需要进一步研究，形成一个标准统一、操作简单、测量精确的3D头影测量系统。

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