CT影像学技术在口腔正畸中的应用进展

赵超越，陈文静

(南京医科大学附属口腔医院口腔正畸科，江苏 南京 210029)

口腔正畸指针对由于牙、颅面间关系不调引起的畸形，采取的一系列修复措施。近年来，由于人们生活水平的提高，人们审美观念发生重大变化，而口腔畸形严重影响了审美。因此，口腔正畸越来越受到人们的重视，人们越来越重视牙齿的整齐美观。在口腔正畸过程中，需要对口腔进行全面检查，并制定修复方案，对口腔的病理情况或影响修复效果的情况进行适当的评估。在这一过程中，医生常需要借助于医学影像学手段或者计算机辅助诊断系统。根据正畸治疗的对象，口腔临床正畸主要进行以下几个方面的内容：改善面型，移动牙齿的位置进行牙齿重新排列，进行软硬组织的关系改善等[1]。随着医学技术的进步和影像学技术的发展，尤其是CT技术在口腔正畸中的应用，口腔正畸中的影像学已经发生了巨大变化，现对CT影像学技术在口腔正畸中的应用进展进行综述。

1 普通CT在口腔正畸中的应用

二维(two-dimensional，2D)成像，包括传统的X光片、头颅记录、照片和视频成像等，已经是数十年来正畸患者常用的影像学手段。随着影像技术的发展，这些成像模式的局限性是众所周知的，包括放大、几何失真、结构叠加、投影位移(可能延长或缩短物体的感知尺寸)、旋转误差和线性投影变换等，使其在一些口腔正畸方面显示了显著性的缺陷，如无法进行牙槽骨变化的评价，无法准确显示气道和左右关节及其位置的差异等[2]。虽然普通CT扫描可以了解患者不同层面的组织结构，但是普通CT扫描得到的是2D图像。因此，其限制了其在口腔正畸中的应用，人们为了获得三维(two-dimensional，3D)影像，只能将普通CT扫描的2D图像进行叠加，进行思维综合，一定程度上影响了诊断和正畸前评估的准确性，从而影响后续的正畸效果[3]。

2 口腔正畸中相关的三维CT技术

近年来，由于科学技术和仪器科学等的迅速发展，传统的CT技术与计算机技术联合，构建出三维CT技术，并使其在广泛的应用到口腔正畸，三维CT与传统技术比较，其可以客观的反映出口腔的三维立体结构，因此提高了口腔测量的精确度，大大的改善了口腔矫正的治疗效果。与传统的二维成像不同，三维成像技术可评估并分析“解剖学真相”，克服了许多二维影像学成像技术的缺陷。目前常用的CT包括：锥形束CT(cone beam CT，CBCT)、螺旋CT等，都已经实现了三维成像，在口腔正畸中得到广泛应用。

2.1 锥形束CT

20 世纪90年代后期，随着锥形束CT逐渐在口腔正畸领域的应用，锥形束CT可以帮助口腔医生对患者的牙齿与骨骼之间的位置关系等进行三维立体评估，从而有利于口腔医生做出更加精确的诊断和评估，进而制定出更加合理的正畸方案。锥形束CT自引入牙科以来已经成为临床口腔正畸学中三维(3D)体积数据的重要来源，尤其在过去的十年中，CBCT是影像学新型的诊断技术，是一种计算机重组断层影像设备，其针对传统CT技术的许多不足，进行了改善，已经越来越多的应用于临床口腔正畸的3D成像。目前，CBCT主要在牙根吸收、牙齿阻生、三维投影、支抗种植、气道分析等领域得到了很好的应用[4]。

CBCT和其他形式的成像之间的辐射暴露比较：CBCT具有显著更低的辐射，但是分辨率却比螺旋CT低[5]。目前CBCT进行全面颅面扫描的辐射照射在87～206 mSv内可变。当与常规正畸图像的组合辐射照射相比时，CBCT辐射暴露等于或略高于传统成像[6]。CBCT数据重建的头颅图相对于传统头颅图在线性和角度测量方面差异无统计学意义，而CBCT图像的测量误差较低[7]。来自CBCT的测量可以在几种可视化模式下进行，包括多平面(multiplanar，MPR)、体积渲染(volume rendered，VR)和阴影表面展示(shaded surface display，SSD)[8]。

李颖惠[9]对比分析了CBCT和传统CT进行三维头影测量在口腔正畸中的应用价值，结果显示，两种测量方法的ANB角、MP-FH 角、L1-NB 角、SNA 角、U1-NA 角的数据差异存在统计学意义。与传统测量方法相比较，CBCT 影像可以更加清晰的显示测量所需标志点，王丹[10]的研究结果也显示，对比传统的影像学测量技术，口腔正畸学中CBCT三维测量技术，具有更好的定点描记效果，可以辅助制定更加合理的矫治方案，在临床中具有一定的推广应用价值。邵奕奕等[11]评价了CBCT转化的头颅侧位片与传统头颅侧位片测量结果的一致性，转化头颅侧位片和传统头颅侧位片两种头影测量方法均具有较高的组内相关系数，但是两种方法在某些标志点上的测量值之间存在差异，在利用头影测量结果进行口腔正畸疗效评价时需要慎重。王硕等[12]利用CBCT技术，研究了不同配比的聚乳酸基复合材料微种植体在实验动物体内的生物相容性和生物降解性，探讨其在口腔正畸临床中的应用，CBCT可以动态观察种植体在体内的变化，在研究微种植体等方面具有独特的优势。孙少平[13]探讨了CBCT在口腔正畸埋伏阻生牙诊疗中应用的临床效，并指出对上颌埋伏牙普通X 线片术中符合率为80.3%，明显低于CBCT的 100%，普通X 线片可以发现埋伏阻生牙，但是缺点是不能准确定位。CBCT 为三维影像技术，可以便捷、准确对阻生牙进行定位，具有诸多优点，如经济、便捷、较少的创伤、准确度高等，值得在口腔正畸进行埋伏阻生牙诊疗中推广应用[14]。

Signorelli等[15]通过幻像剂量测定法与传统的正畸放射照相术(conventional set of orthodontic radiographs，COR)相比，确定了不同CBCT扫描模式的辐射剂量。研究者利用热释光剂量计芯片在成年雄性组织上记录吸收辐射剂量的分布。结果显示，为了全面重建包括颅底和其他重要结构在内的头颅图，必须选择CBCT肖像模式，使辐射暴露差异更明显，屏蔽辐射敏感器官可以显著降低有效剂量。因此，CBCT不应推荐用于所有正畸患者，在CBCT中，降低视野的高度和屏蔽甲状腺是可取的方法，必须降低暴露剂量。在正畸治疗中，三维牙列在诊断和治疗计划中具有重要作用。Alam等[16]评价了CBCT对正畸指数的可预测性。采用CBCT测量并记录53例患者牙弓宽度，无论是上颌骨和下颌骨拱门，获取CBCT高容量数据。研究结果表明，由于高估磨牙宽度，正畸指数应用与马来西亚人是不太适用的。徐晶[17]运用CBCT及Mimics软件对其上气道三维形态、容积的特征进行研究，分析不同骨面型对上气道形态特征产生的影响，CBCT及Mimics软件是评价上气道形态的实用工具，上气道分析项目可加入到口腔正畸的诊断与治疗方案制定中。

Hofmann等[18]评估了CBCT扫描运行标准的设置与三层螺旋CT扫描仪操作减少辐射剂量的设置。本研究小组在一个完整的人尸头标本上进行X射线容积扫描，根据特定的骨骼结构和骨软组织界面，由4名有经验的检查者进行图像质量评价。按照标准协议进行CBCT扫描，调整管电压和电流进行三层螺旋CT扫描，以尽量减少辐射，而不损害图像质量。在骨骼结构所表示的图像质量评分上，CBCT比三层螺旋CT扫描仪更好，且两组扫描仪的器官剂量应用不同。不同的系统提供了相似的成像质量，但在器官剂量水平上表现出明显的差异，要根据具体情况进行选择影像学方法。Vlijmen[19]等通过文献综述，进行了对正牙矫正术中CBCT应用的系统评估，并评估了证据水平，以确定是否在正畸中使用CBCT。本文通过搜索Cochrane图书馆、PubMed、MEDLINE、Embase，Scopus以及护理和联合健康文献数据库来确定文章，入选标准是CBCT在口腔正畸学中的应用，参与者是人类，根据研究设计，测量和统计分析了相关的13个标准进行研究的方法学质量评估。在纳入的50篇文献中没有发现关于CBCT在口腔正畸学中的益处的高质量证据。有限的证据表明，CBCT提供更好的诊断潜力，导致更好的治疗计划或导致比传统成像模式更好的治疗结果。只有气道诊断研究的结果提供了良好的科学数据，表明CBCT使用具有附加值，应将额外的辐射照射权重与CBCT的可能益处进行权衡，这在文献中尚未得到支持。在未来的研究中，研究者应该评估CBCT对治疗过程、进展和结局的影响。Kapila等[20]的研究突出了当前牙齿矫正中使用CBCT在临床的认知和证据。尽管CBCT在正畸治疗中越来越受欢迎，并且在特定情况下优于常规放射照相术，但是CBCT图像中得到的信息在有些情况下尚未得到证实。因此，将CBCT用于常规放射摄影，尚不能提供令人满意的诊断信息，这些情况包括腭裂患者、未发现的牙齿位置的评估、超齿数、根吸收的鉴定和规范正射手术。在对这些情况下的利益与扫描风险进行评估之后，需要逐案处理其他类型的案件。

2.2 螺旋CT

由于信息技术的迅猛发展，螺旋CT三维重建技术在口腔医学中德应用也越来越广泛。螺旋技术及多功能三维重建技术的使影像学改变了观察的空间维度，从三维空间进行多角度进行观察，提供了立体的多方位图像信息，更容易对患者的领面结构进行全面掌控。它可建立牙齿立体形态图像，对不同牙齿的立体关系进行呈现，对埋伏牙的具体位置、形态结构和数量等进行准确的呈现，为口腔正畸治疗患者进行正畸前进行全面有效的评估和检查[21]。

吴白龙等[22]分析了螺旋CT三维重建在口腔正畸中应用的效果，对照组扫描采取传统的X 线，观察组扫描则使用螺旋CT，同时根据三维重建应用表面遮盖法以及高分辨率最大密度投影法等观察患者阻生齿、埋伏齿、牙根情况，并借助于三维软组织重建观察患者肌肉情况，应用曲面断层、多平面重建等观察患者牙齿排列以及牙根排列情况，通过研究分析可知，在口腔正畸中应用螺旋CT三维重建实施检查诊断，可为临床治疗方案以及矫治计划的制定提供合理且准确的参考依据。李玉湘等[23]观察了螺旋CT 在口腔正畸微种植支抗植入术诊断中的应用效果，与X线检查方法对比，螺旋CT不理想微种植体诊出率为20.7%，X线检查不理想微种植体诊出率为5.7%，在口腔正畸微种植支抗植入术诊断中应用螺旋CT，可准确观察植入位置、微种植螺钉和其周围组织之间的位置关系，可以对微种植支抗的植入效果进行更加有效的评判，继而有效地指出植入术所存问题，以此为正畸口腔治疗提供更为合理的指导。王立新等[24]研究了16排螺旋CT对牙齿线距测量的精确性分析，利用螺旋CT对正畸患者牙齿进行测量，与游标卡尺测量数据进行比较。结果显示，螺旋CT 测量数据差值的均值为-0.35～0.08 mm，表示螺旋CT 用于牙齿线距的测量具有很好的精确性，可以用于牙根吸收的研究。Cordasco等[25]通过与常规用于正畸的常规X射线技术相比，用低剂量螺旋CT方案来评估软组织(入口皮肤剂量)吸收的辐射剂量，使用组织等效头颈部放射治疗人形体模型评估皮肤剂量，结果显示，传统X线检查技术与低剂量螺旋CT图像质量差异有统计学意义。与传统的X射线技术相比，低剂量螺旋CT方案具有更准确的正畸诊断，而不会增加患者的放射危险。

2.3 其他三维CT

王海燕[26]应用X线及三维CT对埋伏牙进行定位，了解正畸联合自体牙移植术对前牙埋伏阻生的临床疗效评价其临床的作用效果，取得了理想的效果。刘建东等[27]采用三维CT重建方式，与常规方式比较埋伏牙的检出率，结果显示，三维CT对牙体表面的立体结构的显示更加清楚，具有良好的临床口腔正崎治疗指导作用。但三维CT的也存在一些缺陷，如价格昂贵，且放射性比较大，在一定程度上限制了其应用的推广。微型计算机体层成像(micro-computed tomography，Micro-CT)是一种新型的采用X射线成像原理进行高分辨三维成像的设备，可在不破坏样本的情况下，对骨骼、牙齿和各种生物材料进行高分辨率三维成像，并进行组织结构、密度和生物力学的各项定量分析，精确度和分辨率高，具有无创性和良好的重复性等优点，使其在口腔领域的应用逐渐增加[28]。

口腔CT是专门针对人体颌面部进行X射线成像的设备，其在颌骨内阻生牙的术前评估及口腔正畸学等方面具有重要应用。目前，虽然国外已经研发出一些口腔 CT 产品，但价格昂贵，功能和技术指标也存在诸多不足。中国科学院深圳先进技术研究院自主研制的口腔 CT 系统具有无损、分辨率高、影像无重叠、无畸变、剂量低等优点，具有良好的应用前景[29]。完整牙齿三维模型可以辅助口腔医生进行正畸治疗的相关诊断、方案的制定等；同时，口腔CT可以完成牙齿三维模型的构建等。但是，口腔CT也存在重构的牙齿模型精密度较低，无法用于无托槽隐形矫治器的相关设计等缺陷，同时患者进行重复口腔 CT 扫描会给患者带来辐射伤害。为此，张东霞等[30]提出了一种新方法用于解决以上缺陷。本研究组将口腔 CT与激光扫描得到的图像进行融合，用于重构牙齿的三维模型，首先通过口腔CT图像对牙根进行重构，再用激光扫描图像对牙冠进行重构，将两者得到的图像经配准融合，构建牙齿三维模型的完整结构，该方法构建的模型具有更高精度的牙冠，同时减少了 CT 扫描给患者带来的辐射伤害。

3 展望

随着口腔正畸医学的发展，其对影像学提出了更高的要求。虽然相对于传统的二维成像技术，CBCT在口腔正畸治疗领域具有显著的优点，如克服了传统二维成像技术的图像失真及存在伪影等，并同时解决了临床口腔正畸的诊断、评估和治疗过程中的漏洞以及其他传统成像技术在口腔正畸领域的缺陷。然而，CBCT也存在许多缺陷，比如CBCT需要较大的数据存储空间，在软组织病变具有较差的成像；由于仪器昂贵，患者的正畸治疗费用较高等。而多排螺旋CT 虽然在临床的应用已经十分广泛，但是主要应用在口腔正畸以外的其他领域。随着计算机技术的快速发展CT技术肯定会有更进一步的提高，在正畸治疗中帮助临床医师获得更多的诊断信息，制定合理的治疗计划。

[1] 贾培增.口腔正畸临床摄影技术要点和进展[J].中国实用口腔科杂志,2015,8(7):389-393.

[2] Halazonetis DJ.From 2-dimensional cephalograms to 3-dimensional computed tomography scans[J].Am J Orthod Dentofac Orthop,2005,127(5):627-637.

[3] 魏海东,许波.口腔正畸CT影像学进展[J].中国现代医生,2010,48(20):19-20.

[4] 杨云丹,张彊弢,黄瑾,等.CBCT在口腔正畸学的应用[J].中国医学物理学杂志,2017,34(1):48-52.

[5] Farman AG,Scarfe WC.Development of imaging selection criteria and procedures should precede cephalometric assessment with cone-beam computed tomography[J].Am J Orthod Dentofacial Orthop,2006,130(2):257-265.

[6] Brooks SL.CBCT dosimetry:orthodontic considerations[J].Semin in Orthod,2009,15(1):14-18.

[7] Kumar V,Ludlow J,Soares Cevidanes LH,etal.In vivo comparison of conventional and cone beam CT synthesized cephalograms[J].Angle Orthod,2008,78(5):873-879.

[8] Stratemann SA,Huang JC,Maki K,etal.Evaluating the mandible with cone-beam computed tomography[J].Am J Orthod Dentofacial Orthop,2010,137(Suppl 4):S58-S70.

[9] 李颖惠.Cone Beam CT技术及其在口腔正畸学中的应用[J].北京口腔医学,2011,24(2):579-582.

[10] 石丹.口腔正畸学中三维头影测量技术的临床应用评价[J]. 中外医疗,2016,35(27):196-198.

[11] 邵奕奕,余哲,秦璐,等.锥形束CT转化头颅侧位片与传统头颅侧位片测量一致性研究[J].北京口腔医学,2016,24(5):280-284.

[12] 王硕,王一舟,王春晖,等.可降解微种植体支抗在比格犬下颌骨内降解的组织形态学观察[J].实用医学杂志,2017,33(9):1409-1413.

[13] 孙少平.锥形束CT在口腔正畸埋伏阻生牙诊疗中的临床应用研究[J].黑龙江医学,2017,41(3):262-263.

[14] 王芳.锥形束CT在口腔正畸埋伏阻生牙诊疗中的临床应用[J].世界最新医学信息文摘:连续型电子期刊,2016,16(36):120-121.

[15] Signorelli L,Patcas R,Peltomaki T,etal. Radiation dose of cone-beam computed tomography compared to conventional radiographs in orthodontics[J].J Orofac Orthop,2016,77(1):9-15.

[16] Alam MK,Shahid F,Purmal K,etal. Cone-beam computed tomography evaluation of Pont’s index predictability for Malay population in orthodontics[J]. J Nat Sci Biol Med, 2015, 6(Suppl 1): S113-S117.

[17] 徐晶.不同骨面型青少年上气道的三维形态特征研究[D].昆明：昆明医科大学,2016.

[18] Hofmann E,Schmid M,Lell M,etal.Cone beam computed tomography and low-dose multislice computed tomography in orthodontics and dentistry:a comparative evaluation on image quality and radiation exposure[J].J Orofac Orthop,2014,75(5):384-398.

[19] Vlijmen OJ,Kuijpers MA,Berge SJ,etal.Evidence supporting the use of cone-beam computed tomography in orthodontics[J].J Am Dent Assoc,2012,143(3):241-252.

[20] Kapila S,Conley RS,Harrell WE.The current status of cone beam computed tomography imaging in orthodontics[J].Dentomaxillofac Radiol,2011,40(1):24-34.

[21] 钱达军,马仁东.螺旋CT三维重建技术在口腔正畸中的应用分析[J].中国农村卫生事业管理,2013,33(12):1445-1447.

[22] 吴白龙，刘浩，孙田力.多层螺旋CT三维重建在上颌埋伏牙诊断中的应用价值[J].蚌埠医学院学报，2015,40(5)：665-667.

[23] 李玉湘,李会学,王国际.螺旋CT在口腔正畸微种植支抗植入术诊断中的应用[J].临床合理用药杂志,2015,8(10):150-151.

[24] 王立新,邵江红.螺旋CT对牙齿线距测量的精确性分析[J].北京医学,2014,36(10):863-864.

[25] Cordasco G,Portelli M,Militi A,etal.Low-dose protocol of the spiral CT in orthodontics:comparative evaluation of entrance skin dose with traditional X-ray techniques[J].Prog Orthod,2013,14(1):24.

[26] 王海燕.正畸联合自体牙移植治疗前牙埋伏阻生的临床分析[J].中国实用医药,2011,6(3):117-118.

[27] 刘建东,郭忠于,林汉梁.三维CT重建在口腔正畸中的应用研究[J].深圳中西医结合杂志,2016,26(2):15-16.

[28] 郭妍芳,陈岩.Micro-CT及其在口腔正畸学中的应用[J].疾病监测与控制,2014,8(5):298-300.

[29] 胡战利,张其阳,蒋昌辉,等.低剂量口腔CT成像系统关键技术与成像方法研究[J].集成技术,2013,2(5):73-82.

[30] 张东霞,甘阳洲,熊璟,等.基于口腔计算机断层扫描图像与激光扫描图像融合的牙齿三维模型重构[J].生物医学工程学杂志,2017,34(1):7-14.