伪影减少模式对不同材料全冠继发龋检测的影响

屠青青 黄凌霞 周杭涛 陈建治

对于牙体缺损和牙列缺损的患者，全冠修复仍然是牙体缺损修复的首选之一［1］。有研究表明固定义齿的10年成功率为89.1%～92.0%［2，3］，导致修复失败最常见的原因是继发龋的发生［4］。因此继发龋的早期诊断对于防止硬组织的严重破坏和提高治疗的成功率有重要意义［5］。

CBCT因其三维成像的特点，近些年被广泛应用于临床诊断中。有研究证实CBCT能在一定程度上检测全冠下的继发龋，可作为全冠修复后继发龋的辅助诊断［5，6］。全冠的存在会使图像产生伪影，影响继发龋的检出。AR算法［7，8］为达到减少伪影及提高CBCT图像质量的目的而被开发出来。一些研究已经对AR模式减少伪影能力进行了初步的研究，已证实其对于减少周围金属伪影的有效性［9-11］。但未见其对于检测全冠下继发龋能力的研究。本研究制作4种临床常见材料的继发龋模型，利用CBCT成像及image J图像分析软件对图像的龋坏牙体组织与健康牙本质的灰度的差值进行分析，旨在了解AR模式对于全冠下继发龋的检出的影响，现报道如下。

1.材料与方法

1.1 牙体纳入标准 收集8颗龋坏的第三磨牙，纳入标准为：国际龋齿检测和评估系统（ICDAS）标准评分［12］为6，即龋坏深达髓腔，龋坏部位为邻面的第三磨牙，磨牙外形相似，清洁消毒后置于37℃恒温氯化钠溶液中备用。

1.2 模型的制备 每个离体牙的龋坏部分用红蜡按正常外观进行充填修复，将其按照全瓷牙牙体预备标准进行牙体预备，尽量保持相同的锥度与肩台宽度，牙体预备后进行完善的精修和抛光。对每个离体牙用硅橡胶印模材对冠部进行印模制取，每个离体牙制取4 组印模，分别制作钴铬金属、纯钛金属、铸瓷及国产氧化锆的冠部固定修复体，通过计算机辅助设计及计算机辅助制造（CAD/CAM）技术确保每基牙的不同材料的冠的外观厚度等一致。

1.3 全冠试戴 将加工好的不同材料的修复体在预备好的离体牙模型上进行试戴，清洁消毒全冠组织面。同临床戴冠一样，为加强修复体的固位可以对修复体的组织面进行喷砂或氢氟酸酸蚀处理，以增加组织面的粗糙度和机械嵌合。试戴合适后，用热水彻底去尽离体牙冠部的蜡，完成继发龋模型的制备。

1.4 口腔修复体断层图像的获取 将继发龋模型置于10cm×10cm的塑料圆桶中央，超硬石膏底部固定，石膏凝固后戴全冠，将水注入圆桶中，水面没过全冠，以模拟口腔环境。将圆桶置于CBCT 机（KaVo OP3D Pro）固定位置，于正常人拍摄CBCT时头部的位置范围内，对每个全冠模型分别进行投照。CBCT的三维暴露参数分别为90kv，7mA，视野（FOV）为15.0cm×8.0cm，曝光时间8s，每个修复体于有/无AR模式时扫描一次，拍摄时，保持继发龋模型位置不变，获得2组CBCT图像，最终根据有/无AR模式将扫描图像分为2大组，又根据不同材料分为4组，共8个小组。将CBCT 获取的数据导入OnDemand3D dental-KAVO软件，获得313层分层显示，同一修复体的2组CBCT图像选取均可较清晰地区别龋坏与健康牙体组织的3层图像，例如某基牙的纯钛无AR组选取246、247、248层图像，该基牙的纯钛有AR组及其他材料全冠的有/无AR组均同样选取246、247、248层图像，即每个小组包含24层图像。通过该方式可尽可能减少修复体外形伪影对继发龋检测影响的组间差异性，使数据具有可比性。

1.5 口腔全冠修复体CBCT轴向二维断层图像分析 将选取的图像导入image J图像分析软件中，获取图像的龋齿和牙本质的灰度值，并利用image J软件ROI Management功能，确保各组同一基牙的对应层面图像可获得相同位置相同大小的龋坏组织及健康牙本质的平均灰度值数据。计算各组牙本质的灰度值和龋齿的灰度值的差值d，d越大表示继发龋检出能力越强。

1.6 统计分析 研究数据利用SPSS 25.0进行统计分析，定量数据采用平均数±标准差来表示，数据进行T检验，检验水准α=0.05，当P＜0.05定义为差异具有统计学意义。

2.结果

2.1 各组全冠修复体CBCT轴状二维断层图像观察同一基牙不同材料修复体在同一图层的轴状图像（图1）。结果显示，不同材料修复体的伪影对基牙的影响：铸瓷＜纯钛＜钴铬＜氧化锆；AR模式对牙冠周围图像的影响：铸瓷＜纯钛＜钴铬及氧化锆；AR模式对基牙图像的影响：仅见纯钛在AR模式下继发龋的检出能力明显降低，其余材料在有无AR模式时检测继发龋的能力变化不大。

2.2 龋齿和牙本质的灰度值及其差值d 对各组数据进行正态检验，大体满足正态分布。比较不同修复体间的差异选用单因素ANOVA检验，比较有无AR模式的差异采用配对T检验。结果显示：不同的修复材料（纯钛、钴铬、铸瓷、氧化锆）与牙体的状况（龋病与健康牙本质）的灰度值的差异有显著性（P＜0.05），其灰度值大小基本符合铸瓷＜纯钛＜钴铬＜氧化锆的顺序；AR模式有无对纯钛及钴铬全冠的龋病与牙本质的灰度值间有统计学意义（P＜0.05），而铸瓷及氧化锆未见明显差异，据表1。据表2显示：AR模式的有无仅在纯钛金属冠的龋病与牙本质的灰度值差值d间存在显著差异（P＜0.05），其余修复材料未见明显差异（P＞0.05）；不同修复材料的d值间有统计学差异（P＜0.05）；不论AR模式的有无，d值大小满足：铸瓷＞纯钛＞钴铬＞氧化锆，且有AR模式的d值总体小于无AR模式，故AR模式会降低全冠下继发龋的检出能力，其检测能力与其产生伪影的能力呈负相关。

表1 AR模式对不同材料全冠下基牙龋病与牙本质的灰度值的影响（xˉ±s,n=24)

图1 同一基牙不同材料修复体在同一图层的轴状图像

表2 AR模式对不同材料全冠下基牙龋病与牙本质的灰度值差值d的影响（,n=24)

表2 AR模式对不同材料全冠下基牙龋病与牙本质的灰度值差值d的影响（,n=24)

注：*与纯钛金属冠组比较， P＜0.05；#与钴铬金属冠组比较， P＜0.05；△与铸瓷全冠组比较， P＜0.05；○表示与氧化锆全冠组比较，P＜0.05；●表示与无AR模式组比较，P＜0.05。

组别纯钛铸瓷钴铬氧化锆d有AR模式64.41±8.97●△○136.26±7.29*#○59.24±13.92△34.91±10.85*△无AR模式130.48±6.83#△○145.75±6.64*#○64.00±10.02*△○15.48±5.89*#△

3.讨论

尽管近些年口腔材料及修复技术有了很大的发展，但全冠修复仍是治疗牙体缺损及牙列缺损的首选方法之一［1］。全冠的留存率一般为10年左右［13］，继发龋的发生是导致其失败而拆除的主要原因［2］。全冠修复体下的继发龋会导致基牙硬组织的严重破坏，由于全冠的遮盖，临床检查往往不能早期发现。待到患者出现临床症状时，往往因缺损较大，导致预后较差或需要拔除。因而，继发龋的早期诊断十分重要。以往研究中，继发龋模型的制备是通过高速涡轮机磨除固定缺损来人为创造继发龋模型，不能充分模拟龋齿的脱矿部位，本实验通过将龋坏的第三磨牙用蜡块充填修复后备牙，可获得更为自然的继发龋模型。Ismail AI［12］等也通过该方式初步研究了CBCT检测全冠下继发龋的能力。得出CBCT可在一定程度上检测继发龋及其检测能力受修复体伪影影响的结论。因此了解伪影的产生规律具有必要性。王家柱［14］等对CBCT金属伪影产生规律进行了研究，影响伪影产生的因素有很多，其中本实验中不同修复材料、修复体形态及周围环境等均是影响伪影产生的因素。但我们通过使用同一基牙及CAD/CAM技术尽可能减少修复体外形伪影对继发龋检测影响的组间差异性，使数据具有可比性。此外，通过在容器中注入水，来模拟口腔湿润的环境，使实验数据更为接近实际。

CBCT自1998年［15］投入使用于口腔领域，因其成本低、图像获取快、辐射剂量与传统CT相比低得多而迅速推广，相较于其他射线照相技术更是具有三维成像的优点，为临床诊断带来更多的信息。CBCT已被证实可作为检测全冠下继发龋的辅助诊断工具［6，7］，因此，CBCT的图像质量好坏可影响临床对疾病的判断。本研究中，不同材料的全冠修复体可产生不同程度的金属伪影，影响继发龋的检测。有研究指出［16］，不同修复材料产生的伪影的大小与材料的原子序数大小呈正相关。本研究不同材料修复体的原子序数排序，硅＜钛＜钴铬＜锆，即铸瓷＜纯钛＜钴铬＜氧化锆，与本研究结论相符。

CBCT主要由放射源、探测器、控制系统三部分组成。CBCT从探测器接收到的信息到我们见到的三维重建的图像，是通过数学建模将探测器收集的射线数据，通过算法以不同的体素值呈现在图像上而获得的。因此想要减少CBCT图像的伪影需从CBCT机本身与被测对象两方面着手。AR模式通过软件的算法来减少伪影，不需要改变硬件及采集过程，是较容易实现的。现今CBCT制造商正在积极开发AR模式的算法，来提高其市场竞争力。AR模式在以往的研究中对于金属周围伪影的减少均有较为满意的结果［9-11］。但在本研究中，AR模式仅对于减少全冠外的伪影具有积极作用，且其伪影减少的能力与修复材料产生伪影的能力有关；对于继发龋的检测，AR模式在纯钛金属中反而起到消极的作用，不利于龋齿的检测；钴铬金属在AR模式下，龋病及健康牙体组织的灰度值均有明显下降，d值也小于无AR模式。但d值间无统计学意义；在铸瓷与氧化锆中，氧化锆由于伪影较大，d值较小，不论AR模式的有无，均不能明显的检测出继发龋的存在，而铸瓷则因伪影较小，AR模式对其无明显影响。但总体上，d值在无AR模式时大于有AR时。故AR模式使龋病及健康牙体组织间灰度值差异减小。Fakhar［17］等的研究发现，去除伪影虽不影响图像的大体结构，但会使一些精细结构变得模糊，其或可解释AR模式减小了龋病与牙本质间的差异性。本实验仅研究了单冠且仅选用了第三磨牙，实验结论有一定的局限性，并且本研究的全冠均未进行粘接，粘接剂亦可产生伪影，对实验结果产生干扰。本研究选用15.0cm×8.0cm的视野，属于中等视野，已有研究证实小视野能够减小修复体产生的伪影［18,19］。故为获得更清楚的图像，在后期实验中，我们可以进一步研究视野（FOV）大小及其他拍摄参数对于AR模式的影响。

综上所述，在本研究中，AR模式有利于减少全冠外的伪影，但不利于继发龋的检测。故在临床上摄片时，应根据不同的拍片目的来判断是否选用AR模式。