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1、文献综述CBCT技术在牙种植中的应用与研究进展一、引言牙齿不仅是人类非常重要的咀嚼器官，而且对人的容貌具有十分重要的美学意义。经过长期的进化和功能改建,牙齿及其所组成的全牙列形成了独特的形态,并且不同的年龄、性别和种族均有其各自的特点。因此,如何在临床上准确、便捷的建立患者牙齿和全牙列的三维数字化模型并获取其形态数据,是口腔医学研究的一个重要课题。在牙齿和全牙列的三维数字化模型建立方面,以往的研究主要通过离体牙三维重建法或石膏模型三维重建法等;在牙齿和全牙列三维形态数据获取方面,以往主要通过离体牙测量法和石膏模型测量法等,这些方法虽然测量相对准确,但其各自的局限性限制了它们在口腔领域的应用。即
2、刻种植术是种植体在牙齿拔除后立即植入拔牙窝的方法,其优点是缩短疗程,有效地保持了牙槽嵴的高度和宽度,有利于提高种植术后的牙龈美学效果,因此是近年研究较多,很有发展前景的种植方式。由于即刻种植时种植体形态与拔牙窝形态并不一致,在种植体周围与骨组织间常存在空隙,有学者认为这将影响种植体与骨组织之间的骨性愈合,从而将进一步影响种植手术的成功率。为解决种植体颈部与周围骨组织的间隙问题,目前国内外主要是通过X线头影测量来评价联合治疗的效果。因为该方法存在重叠、放大等因素，其误差较大。近几年来，锥束CT的引入使得三维成像更方便地提供牙科领域应用，解决传统头影测量本身存在误差的问题。本文就近年来CBCT技术
3、和其成像优势以及在种植体骨间隙处理手段及评价方法作一综述。二、CBCT技术及其成像优势（一）CBCT技术随着计算机技术的发展，具有三维影像的计算机断层扫(CT)技术广泛应用于临床。但由于价格昂贵，放射剂量大，其应用一般局限在一些规模较大的综合性医院。锥束 CT(COMEBEAM)的问世，改变了这一现状，使之得以广泛应用于口腔领面部。在口腔领域，CT机市场蓬勃发展，出现不同型号规格的CBCT射影系统，使更多的国内口腔专科医院拥有自己的CBCT设备。CBCT技术又称锥形束容积体层成像技术(Cone- beam Volumetric omograph y， CBVT),出现于 20 世纪 90 年代
4、后期, 是近年来开始应用于临床口腔疾病诊断的无创性影像方法。CBCT 成像是利用二维平板探测器采集物体锥束射线投影数据的容积体层摄影，采用大口径圆锥形 X 射线束扫描，在病人头部同步旋转 360觷，采集整个扫描区域的容积图像数据，然后通过相应的锥形束重建算法完成图像多层面重建3。CBCT 与螺旋 CT 的根本差异在于影像放射源、接收器的类型和数据采集方式不同，螺旋CT 的 X 线源是一种高输出旋转的阳极发生器，其采用扇形 X 线束成像，探测器为固态线型，需要在持续的螺旋形运动中连续拍摄一系列的轴平面影像然后叠加成像。而 CBCT 放射源是类似于曲面全景设备的低能固定阳极发生器，其图像采集为大口
5、径的锥形 X 射线束，探测器为二维板型，工作过程中以脉冲式传送多平面影像信息(见图 1)。图1CBCT(1a)与传统医学CT(1b)投照原理的差异目前，CBCT技术的原理已应用了近 20 年，但是，直至近两年随着廉价 X 射线管、高品质的探测系统和功能强大的个人电脑的飞速发展，CBCT 才走向商业化并开始广泛应用于临床口腔颌面部疾病的诊治中。据报道，自 2000 年第一种 CBCT 系统(New Tom QR DVT 9000，Verona，Italy)经美国食品药品管理局认可上市至今，至少已出现了12 种针对牙科特殊设计的 CBCT 系统4。（二）CBCT 的成像优势CBCT 三维重建技术2
6、8：CBCT 放射锥形束 X 线围绕投照体做环形投照,获取二维投影数据,其数据处理系统将多次投照交集获取的二维数据重组,进而可分别建立轴向位、冠状位或矢状位的数字化模型,并可获取该类数字化模型任意层面的截图。CBCT非常适合于解剖结构较复杂的颅面骨组织成像。它可以提供高对比组织的清晰图像，虽然目前在软组织成像上尚存在限制，但是在颌面骨质结构、种植体、牙及牙周组织结构的成像比传统CT有更多的优势3- 6。(1)射线范围局限：CBCT 系统采用的是高质量的平板探测器，可以根据诊断的具体要求，利用锥形 X 射线束对靶区进行准确投照，缩小投照范围，减少辐射剂量。射线辐射剂量低,一次照射剂量约为36.9
7、uSv,仅相当于螺旋CT放射剂量的1/30或一套全口根尖片的放射剂量,对于需多次投照检查的种植、牙体、正畸等临床领域以及对射线吸收能力强的儿童,CBCT 是首选的影像学诊断工具。(2)图像精确，分辨率高：CBCT 视野宽大,数据采集时间短,能快速获取各向同性的容积图像,其锥形束 X 线扫描方式较螺旋CT扇形X线束扫描方式显著的提高了X线的利用率,且获取的轴相位图像更清晰、空间分辨率更高、伪影更小。在传统的 CT中，体素是各向异性的矩阵，体素的最长维是中轴的厚度且由层距决定，尽管体素表面积可以小至0. 625mm2，但其深度通常为 1mm- 2mm。而 CBCT提供各向同性的体素分辨率，这样可以
8、产生亚毫米的分辨率，范围为0.125mm- 0.4mm，明显提高了图像的分辨率和精确度。方冬等7对比研究了 CBCT 重建牙体、牙周组织及颅骨结构的图像质量，结果显示，CBCT图像的空间分辨率高，图像质量好，尤其适合颅面骨成像，且显示牙及牙周组织等细小解剖结构的能力高于多层螺旋CT，更适合口腔临床的需要。(3)有效放射剂量减小：放射剂量的大小可以通过调节系统的基本设置、改变准直或滤过等方法得到满意的控制。不同的 CBCT 系统有效放射剂量略有不同，范围为 33- 84uSV，与传统的扇形CT 相比，放射量减少了近 98%。其有效放射剂量相当于一次根尖周测量片(13- 100uSV)或一次全景断
9、层摄影(2. 9- 11uSV)的 4- 15 倍8, 9。(4)减轻金属伪影：CT 扫描时，高密度金属物引起射线衰减计算的错误，形成重建图像上放射或条带状的伪影，与正常组织影像重叠影响诊断。伪影抑制程序和增加的投影数目使CBCT图像产生的金属伪影程度较轻，利于牙齿和颌骨再次重建的观察。(5)操控简便：CBCT 所有的特许软件都采用各种先进的实时图像显示技术，临床医生可在个人计算机上轻松地操作软件系统，从容积数据中生成用于临床的任意断面图像，独立完成各种常规及复杂的三维图像重建。三、CBCT 在即刻种植中的临床应用与昂贵的大型传统CT 设备不同，CBCT 系统节省空间，花费和辐射剂量小，更符合
10、口腔颌面部临床三维影像的需要。CBCT 系统能够提供轴向、冠 状 位 、 矢 状 位 的 多 平 面 重 建 (Multi- planarreformation，MPR)图像。具有通过变焦、放大和视觉的调整方式调节灰度和对比度，添加注释和光标驱动测量等基本功能10。其已被成功应用于口腔种植计划、正畸治疗、颞颌关节疾病、牙体牙髓疾病、颅颌面骨折及肿瘤的诊断和外科手术的评估等不同的口腔医学领域11- 15。CBCT牙科成像应用的最大优势是能够从容积数据中生成用于临床的任意断层图像和影像复制。其所有的专有软件都采用各种先进的实时图像显示技术，这些技术及其临床应用具体包括：(1)斜平面重建：口腔修复学
11、是一门实践性很强的专业,全牙列三维数字化模型的建立有利于进行牙列缺损修复方式的三维仿真研究,如建立以固定义齿分类为基础的牙列缺损模块,模拟修复中对基牙的位置、数目的选择,对材料的选择以及固位的方式的选择等等;建立以可摘局部义齿分类为基础的牙列缺损模块,模拟修复中对基牙数目、位置的选择,对卡环、基托的选择,对固位方式的选择以及材料的选择等等;这些仿真模块的建立,有助于口腔医务工作者对修复方案的设计效果、修复体在口腔内的应力分布效果等形成准确的感性认知;这些以全牙列数字化模型为基础建立的固定或可摘义齿仿真模块既可作为修复教学和临床操作培训的基础平台,又可作为对固定义齿、可摘局部义齿等修复手段研究、
12、改进的理想工具17。尤其是这种技术通过横断或叠加轴向图像生成非轴面的二维图像。这种模式特别适合评估某些特征不易被 MPR 图像显示的具体结构(例如，颞下颌关节和埋伏第三磨牙)。(2)曲面重建：全牙列三维数字化模型的建立为埋伏牙和阻生智齿诊断提供更直观形象保证,该三维模型能清楚的显示埋伏牙及阻生智齿的三维形态、位置以及与邻牙和下牙槽神经管的关系等,为治疗方案的确定、手术的顺利开展和对预期治疗效果的判断提供了可靠的依据,提高了临床医生对埋伏牙和阻生智齿的诊疗水平18。另外,全牙列三维数字化模型被广泛应用于正颌外科手术,该模型直观形象的展现出上下颌颌骨及牙齿之间的位置关系,为正颌治疗计划的制定提供了
13、可靠的依据,同时为正颌手术的模拟提供可靠的仿真平台,既缩短了临床手术时间又极大的提高了手术的成功率,预后效果好,令患者和医生都满意19。在即刻种植中，CBCT是多平面重建的一种类型，通过调整具体解剖结构镜像平面的长轴而获得。如即刻种植体周与骨之间常存在着间隙。这种模式可以提供类似曲面全景的薄层影像，利于显示牙弓形态，且图像不变形，用于形态和成角测量时误差极小。(3)连续的经平面重建：CBCT技术的全牙列三维数字化模型能准确而形象的反应出患者口内的真实情况,如缺失牙的位置、缺牙部位牙槽骨的骨量、种植区域空间大小以及缺牙部位邻牙和对颌牙等口内剩余牙齿的基本情况等等,为种植方案的制定、种植效果的评估
14、提供必要的依据;利用此模型建立种植体仿真模型,对种植体形状进行优化仿真设计20、研究牙冠的牙尖斜度对种植体植的影响56或利用此数字化模型制做种植导板21,22,为种植体植入位置、方向和深度进行精确定位,极大的便利了种植手术的实施,既缩短了手术时间,减轻对患者损伤,又提高了种植的成功率。其中，应用在即刻种植上，该技术可生成一系列与斜面及曲面图像正交的连续叠加的横断图像。图像通常是已知间距的薄层面。这些合成影像很适合颌面特殊形态特征的评估，例如对种植区牙槽骨高度和宽度的评估，下颌阻生磨牙与下牙槽神经管的彼邻关系，颞下颌关节病变时对髁状突表面形态的评估等。(4)多平面容积重建：任何多平面图像都可以通
15、过增加层面内相邻体素的数量增厚，这样可以得到一个代表病人具体容积的图像。最简单的方法是增加相邻体素的吸收值，从而产生一个射线总量图像。这种模式可以通过增加曲面重建图像的层厚(沿牙弓增加 25- 30mm)生成模拟的全景图像。如牙齿三维数字化模型23在根管系统方面的研究最具优势,尤其是对根尖孔形态学的研究更为理想24,通过建立牙齿精确的三维数字化模型以及对该三维数字化模型任意角度、任意方位、任意层面的观察,使我们对牙齿根管系统的解剖特征及变异程度了解更加直观、形象,从而最大程度的避免治疗过程中出现遗漏根管等操作失误;对于根管治疗后的牙齿,该数字化模型可清楚的区分封闭剂层、牙胶尖断面及空隙,从而对
16、根管充填的密合性进行评估,对根管充填的方法进行改进25。牙齿三维数字化模型还可用于牙齿吸收的检查,通过对其三维数字化模型的观察,直观形象的了解牙齿吸收的位置、破坏程度及周围牙槽骨的改变等情况,从而针对不同病变程度制定相应的治疗方案26;牙齿三维数字化模型也被用于牙齿折裂的检查,了解牙齿折裂的位置、范围,为治疗方案制定的预后的效果提供参考27;另外,牙齿三维数字化模型还可用龋坏的判断,如龋坏的位置、范围的判断等等,为龋病的治疗提供可靠的三维形貌依据。牙齿及其支持组织的三维数字化模型直观形象的展示了患者牙齿及其牙周支持组织的基本状况,如牙槽骨吸收程度及类型、牙根的病变情况等等,该三维数字化模型既为
17、我们提供了的可靠的研究平台,又有利于与患者之间形象的沟通,为牙周病情的判断、诊治计划的制定与实施、愈后的效果等提供必要的依据;另外,通过对牙齿及其支持组织(牙周膜、牙槽骨)三维有限元模型,对牙周附着进行相关振动特性研究28,了解咬合力牙周的作用情况,使我们对牙齿及其支持组织的受力变化有更深入的了解,为牙周病的发展提供一定的生物力学证据,从而找到治疗牙周疾病的更好办法。另外，平面投影图像，如侧位 X 线头影测量片可从全层厚的正交 MPR 图像中获得。与传统的 X 线片不同，容积重建图像不会放大和变形。另一种增厚技术最大密度投影(MIP)。MIP 图像是通过显示一个特定层厚的最高体素值而获得。这种
18、模式会生成一个“伪”三维结构，。四、结语全牙列三维数字化模型能准确而形象的反应出患者口内的真实情况,如缺失牙的位置、缺牙部位牙槽骨的骨量、种植区域空间大小以及缺牙部位邻牙和对颌牙等口内剩余牙齿的基本情况等等,为种植方案的制定、种植效果的评估提供必要的依据;利用此模型建立种植体仿真模型,对种植体形状进行优化仿真设计 29、研究牙冠的牙尖斜度对种植体植的影响56或利用此数字化模型制做种植导板30,31,为种植体植入位置、方向和深度进行精确定位,极大的便利了种植手术的实施,既缩短了手术时间,减轻对患者损伤,又提高了种植的成功率。在种植体领域,一直有一个研究热点,即种植体周围骨内应力分布对种植体影响,
19、种植体三维数字化模型的建立为该问题的研究找到了一个突破点,通过对此模型进行仿真受力的有限元分析,获取种植体周围应力分布基本信息,为科研工作提供数据支持,为临床工作提供理论指导32,33。参考文献：1 Nair MK , Nair UP . Digital and advanced imaging inendodontics: a review . J Endod 2007, 33: 1- 62 Danforth RA. Cone beam volume tomograph y : a new digitalimaging option for dentistry J. J Calif Dent
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