锥形束CT结合simplant软件在颌面部三维测量中的初步研

1、锥形束CT结合simplant软件在颌面部三维测量中的初步研究衡士超程勇 李波 肖丽珍(武汉大学口腔医学院放射科湖北武汉430079摘要目的:探讨锥形束CT(Cone Beam CT,CBCT结合simplant软件对颌面部硬组织进行三维测量的临床应 用价值。方法:对1例正常黯成年人(男性。年龄:22岁的颌面部进行CBCT扫描,数据经DICOM格式直接转入 Simplant软件中,通过软件对扫描数据进行多平面重建,以获得扫描区的冠状面、矢状面、轴面图像。采用Simplant 软件中McNamara分析法对颌面部硬组织进行测量。采用SPSSll.5软件包对1周内5次测量的数据进行配对t 检验,验

2、证该方法的可靠性。结果:simplant软件测得前后5个阶段的数据无统计学意义。结论:CBCT技术结合 simplant软件提供了方便、快捷、准确的计算机辅助测量分析平台,可为有关牙颅面发育畸形提供相关诊治依据。 关键词锥形柬CT simplant软件颌面部硬组织中图分类号R78,R445文献标识码A 文章编号167l一76511201101-006004Pilot Study of Cone Beam Computed Tomography(CBCTand Simplant in Maxillofacial Three-dimensional measure。 ment.HENGShi-ch

3、ao,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 measurement of maxillofacial hard tissue.Methods:Maxillofaci

4、al 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.The craniomaxillofacial hard tissue was measured byMcNam

5、ara 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 Simplant. Conclusion:CBCT combined with Simplant offer

6、s 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锥形束CT自1996年首次应用以来,经过近10余年来的不断发展,已成为一种较成熟的口腔颌面 部检查技术。早期的X线头影测量方法是在二维 基础上提出的,虽然经历了从手工描图测量到应用 计算机技术进行处理和分析的

7、过程,但仍然存在着 影像重叠及投影放大变形等多种测量误差。随着计 算机技术在各个领域的迅速渗透,特别是专供颌面 部扫描的锥形束CT(Cone Beam Computed Tomo graphy,CBCT系统的研制成功及simplant软件的 开发,使CT技术对颌面部硬组织的三维测量成为 可能n2。本文采用锥形束CT(CBCT扫描,运用 计算机辅助技术和simplant软件对颌面部硬组织作者简介衡士超(1984。男,天津人。技师,本科,主要研究牙颌 面锥形束CT在口腔医学中的应用。*通讯作者程勇,电话:(02787686230 进行定量测量分析,在三维骨结构上标定出与骨组 织测量相关的标志点,旨

8、在建立一种新的运用三维 CT图像对颌面部进行测量的方法。l材料与方法1.1研究对象 选择正常志愿者1名(年龄:22岁,男性,标准:1志愿者五官端正,侧貌轮廓协 调;2牙列完整(第三磨牙除外,排列整齐,上下牙 弓呈中性关系,前牙覆盖在正常范围内,上下颌骨形 态及关系正常;3全牙无龋坏牙齿,受测牙龈及口腔 黏膜无急慢性炎症3,无正颌手术史及正畸治疗史。 1.2数据采集 应用CBCT(NewTom VG意大 利进行扫描,投照电压<110kV;电流<15mA;有 效曝光时间<5.4S,体素0.24mm×0.24mm×0. 24mm,使用厂家提供的专用软件NNT对所

9、获得 数据进行三维重建,层厚0.3mm,观察重建后的冠 状面、矢状面、轴面的图像,并对数据进行存储。口腔医学研究2011年1月第27卷第1期 6l应用软件 本研究所使用的Simplantl2. 为了便于三维图像为此,我们研究所使用的标志点和测量项目均参照 值以及软件自动生成的分析报告3Dreconstructionand 3Dcoordinateof anatomical landsis中的标志点。包括软、硬组织解剖标志点68marksinsimpla址r12.02and thegeneratedautomatically个。将所采集的数据以DICOM格式直接转入 “删Simplant软件中。

10、以McNamara分析法为例对硬 鼻根点做为原点,眶耳平面(FH为水平参考平面, 组织标志点进行连线、角度、点与线的垂线距离等描 设定了一系列特有的标志点和面线,图像形象直观, 记,通过软件自动测量给出数据并提供形象直观的 便于观察,见图2。研究方法 由研究者在1周内分5次用并根据观察三维图像上的标志点进行修正,见图1。分析法测量标志点和参考平面McNama一获得的冠状面、矢状面、轴面图像进行定点测量ra分析法所采用的项目主要是以线距测量为主,且(McNamara分析法中硬组织标志点共20个,全部所涉及的标志点和测量项目相对较少,同时又是以为simplant自动生成,且每次测量至少间隔1d。

11、衰1测量项目的定义及表示符号(L:左,R:右Table 1Definition andrepresentation of measurements 2a:正面观;2b:侧面观#2c:底面观;2d左斜侧面观;2e:右斜侧面观圈2本研究的20个解刮标志点及三维参考平面20anatomical landmarks andthree-dimensional referenceplane1.4统计学方法 应用SPSSll.5软件包进行统 计学分析,对在1周内测量的数据进行配对t检验。 P>O.05差别无统计学意义。2结果本研究以严格定义的眶耳平面,正中矢状面和 冠状面为基准平面建立的三维坐标系统为

12、基础,将 原始CT数据以DICOM格式直接转入Simplan软 件中,实现了在轴位图像的基础上进行颌面部三维 重建,并通过鼠标对获得的的冠状面、矢状面、轴面 图像进行定点测量。经过统计学检验,由研究者在 一周内分5次对该正常人的颌面部图像进行定点测 量,得相应原始三维坐标值无统计学意义。所有标 志点均具有很高的准确度和可重复性,见表2。 襄21周内5次测量20个标志点的数值Table 2Measurement of 20landmarks for five times within a week ;±s3讨论3.1建立颌面部三维测量法的必要性 传统头影 测量方法由于缺乏对颌面部畸形的

13、整体分析,在正 颌外科手术设计以及远期效果的预计上无法做到有 针对性的分析,给临床医生带来很大麻烦邛。因此, 必须建立新的系统规范的三维影像测量分析方法, 明确其精确度和准确性。新的三维测量坐标系统包 括:坐标原点、基准平面、测量标志点、三维参考平面 和测量项目等。新方法不仅能够进行二维平面的距 离、角度测量,还可以进行三维空间上的距离、面积 和体积测量。为此,我们采用了以N(鼻根点为坐 标原点、FH(即法兰克福平面为基准平面、同时又 建立了以N为原点的正中矢状面、水平面、冠状面 的三维参考平面的方法,测量标志点按照经典人类 学测量方法选定解剖标志点9|。本研究应用sim plant软件对CB

14、CT数据进行处理,测量颌面部硬 组织,所得5次测量数据结果近似,即5次测量结果 之间无显著性差异。3.2CBCT与普通CT的区别 由于普通X线检 查本身具有一定的局限性,不能完全准确,全面的反 映颌面部硬组织的真实情况,对临床上症状严重的 颅面偏斜患者,为术前制定准确的治疗方案,行大型 CT检查是必要的。但由于大型CT获得图像纵向 分辨率低,容易产生阶梯状伪影,图像质量不够细 腻,且放射剂量大,检查费用高等原因,在一定程度 上限制了临床应用。CBCT作为20世纪末研究成 功的一种新型医学影像检查技术,因扫描速度快、空 间分辨率高、辐射剂量小、图像伪影少等优点4J, 在口腔医学领域获得越来越广泛

15、的应用。尤其对骨 性细微结构,牙体及牙周组织等的空间分辨率明显 高于普通CT。Maki K等61发现CBCT不但可以 显示牙列的三维图像,还能以1:1的比例逼真立体 的再现颌面部解剖形态,为人类学研究提供了”无创 性活体电子解剖”技术。便于医生对未萌牙的情况、 牙齿与骨皮质的几何关系、软组织形态等作出正确 判断。在simplant软件上还可以模拟正颌手术,这 是目前三维CT研究方面的突破性进展。Moshiri M等7的课题则侧重由CBCT产生的头颅侧位片 线距测量的精确性,他发现产生的CBCT的三维头 颅侧位片比传统X线头颅侧位片在大多数线距和 角度测量上要精确。3.3simplant软件中M

16、cNamara分析法的特点 目前,simplant是一款在正畸学中对颌面部进行三 维头影测量分析的软件。其拥有自定义编程模块, 可根据用户需要自定义设置点线参数,添加分析项 目(如角平分线、中垂线、平行线等辅助点、线,协助 定位,编写计算程序式等,以满足不同的分析方法 和研究项目。同时还为临床医生准备了大量的能在 文献资中找到的头影测量分析方法。诸如Downs, Tweed,steiner,Downs&Northwestern,Ricketts, Mcnamar等。本研究以McNamara分析法为例,是 因为该分析法用鼻根点垂线来评估患者的颌骨关 系,且鼻根点稳定性高、定位容易、准确。

17、另外,Mc Namara分析法中多以线距测量为主,能直观地反 映颌面部的水平和垂直变化。3.4CBCT技术结合simplant软件的优势 1基 于CBCT扫描时间短(在一定时间内围绕患者颌面I:I腔医学研究2011年1月第27卷第1期 63部旋转360。即可获取重建所需的全部原始数据, 可有效消除由于呼吸及运动造成的影像失真和伪 影,避免影像重叠放大。2应用simplant软件可以 短时间内对颌面部原始CT数据进行多平面重建, 以获得扫描区的冠状面、矢状面、轴面图像。便于应 用软件中自带的头影测量分析方法对颌面部进行快 捷、准确的三维测量分析。3在描记过程中由研究 者一人完成,较少了随机误差,

18、有学者认为,三维 CT重建影像测量精确度高于传统X线头影测量, 并与颅颌实体标本测量值比较,其测量值之间平均 差值仅为0.19mm,角度差值0.38,个体之间测量 误差0.1o.66mm,充分说明了三维CT影像测量 准确性高及可重复性好。4CBCT重建的序列纵断 面,可以清楚的显示上、下颌弓呈正交垂直的纵断面 影像,其三维重建图像可以从任意角度旋转观察描 记的准确程度,任意选择重建范围。5测量时不需 要任何其他辅助设备,同时软件可以自动计算出患 者应用哪种分析方法的数值,并与患者所属的特定 人群的平均数值进行对比,结果更加方便直接的显 示了颌面部的真实情况。目前,国内外对于CBCT技术结合si

19、mplant软 件在正畸科的应用尚处于起步阶段,如何将三维头 影测量作为正畸术前的常规检查还在探索之中。imagingJ.Orthod.Craniofacial Res.6(Suppl,2003,3136 2严斌,王琳,张文健,等.虚拟牙颌面演示分析系统的初步建立 J.口腔医学,2007,27l 1161183赵颖,Armine Kartalian,Elizabeth Gohl.等.三维锥体束CT评 价Hyrax扩弓器治疗上颌第二前磨牙区的变化J.口腔医学 研究.2009,25l 455458E4Searfe WC,Fanman AG,Sukovie P.Clinical applicatio

20、ns 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 image from tWO conebeam computed tomo graphic systemsJ.CraniomaxillofacSurg,2005,33(1l 19236Maki K,Inou N,Takanishi A,et a1.Computerassisted sim

21、ulations in orthodontic diagnosis and application of a new cone beam Xray computed tomographyJ.Orthodontics 8L Craniofacial Research,2003,6(s1:9510173Moshiri M,Scarfe WC,Hilgers ML,et a1.Accuracy of linear measurements from imaging plate and lateral cephalometric images derived from conebeam compute

22、d tomographyJ. Am Orthod DentofacialOrthop。2007。132(4:550560 8Hong SX Yi CK A classification and characterization of skele tal Ill malocclusion onetiopathogenic basisJ.Int J Oral Maxillofac Surg。2001。30(4:2642719Park SH.Yu HS.KimKD.et a1.A proposal for a new analy sis of craniofacial morphology by 3

23、dimensional computed tomography EJ.Am J Orthod Dentofacial Orthop,2006。129 (5:600.e2334参考文献收稿日期;20LO-05-17(本文编辑 李四群 13Sukovie.P.Cone beam computed tomography in craniofacial.(上接59页参考文献13Corry A,Millett DT,Creanor SL,et a1.Incidence of white spot formation after bonding and bandingJ.J Orthod Dent ofa

24、cial Orthop,2003,30(4:3233292胡炜,王勤,傅民魁,等.口腔正畸固定矫治器应用中牙釉质脱 矿的临床调查J.口腔正畸学,2001,8(2,51-543Gorelick L,Geiger AM,Gwinnett AJ.Incidence of white spot formation after bonding and bandingJ.Am J Orthod, 1982.81l 93984Pacotto RC,Navarro MF。CapelozzaFilho L。et a1.The effect of fixed orthodontic appliances 011the oral carriage of Candida species and enter