论文范文-102例上颌尖牙埋伏患者CT三维重建影像的分析

论文范文-102例上颌尖牙埋伏患者CT三维重建影像的分析上颌埋伏尖牙治疗方案的确定和预后的判定都有赖于术前的检查诊断1.医学影像技术是埋伏牙正畸治疗常用的术前检查定位手段。以往一般通过根尖片、咬合片和曲面断层片来诊断埋伏牙2 -3.但传统的 X 线平片由于存在不同程度的二维影像重叠和形变，无法对上颌埋伏尖牙的形态和方位进行准确的可视化诊断4.CT 三维重建技术能以极佳的图像对比度清晰显示埋伏尖牙及其相邻组织结构的形态特征和相互之间的空间位置关系，从而为上颌埋伏尖牙的精确诊断和定位提供了强有力的辅助检查手段5 -7.目前，虽然 CT 三维重建技术在埋伏牙的诊断和辅助手术前定位上已得到广泛应用，但只有少数学者尝试应用 CT 三维重建影像对不同形态、方位的埋伏牙进行分类，而且以往的分类依据都是基于埋伏牙及相邻结构在不同方向上截取或投影的二维重构图像，较繁琐且不直观，并不能立体地展现各类埋伏牙的形态、位置及与邻牙的关系等5,8.本研究采用表面遮盖成像的 CT 三维重建方法立体、真实、完整地展现上颌埋伏尖牙及邻近结构的形态、大小和位置9.在此基础上，根据上颌埋伏尖牙与毗邻结构的三维空间位置关系，对上颌埋伏尖牙的 CT 影像分型进行了探讨。通过对 102例上颌尖牙埋伏患者 CT 三维重建影像的统计分析，建立了适合上颌埋伏尖牙的 CT 影像分型系统，以期描述中国人群中上颌埋伏尖牙的位置特征，为上颌埋伏尖牙的临床诊断与治疗提供依据。1 资料与方法1. 1 研究对象2007 年 1 月-2010 年 1 月，在江苏省口腔医院正畸科拍摄颌面部螺旋 CT 的患者中依据纳入标准选择上颌尖牙埋伏患者 102 例，汉族，年龄 11 26岁。其中男 36 例，女 66 例。共计埋伏尖牙 121 颗。纳入标准： 临床诊断为单侧或双侧上颌尖牙埋伏埋伏。患者已用同一螺旋 CT 机在同条件下拍摄颌面部 CT,并且患者在就诊前未接受过正畸治疗。本研究计划及分析已获得俄亥俄州立大学的生物医学伦理委员会批准，患者知情同意。1. 2 研究工具1. 2. 1 三维数据采集设备 16 排多排螺旋 CT 机（ Sensation,Siemens 公司，德国） .1. 2. 2 计算机配置 Intel P IV 2. 0 G 处理器，2. 0 G内存，128 M 显卡。1. 2. 3 软件 Windows 7 操作系统，MIMICS 10. 01（ Materialise 公司，比利时） .1. 3 研究方法1. 3. 1 螺旋 CT 扫描方法 螺旋 CT 扫描参数为电压 120 kV,电流100 mA,扫描速度1 r/s,扫描层厚1mm,螺距 1 mm; 并用骨组织算法重建，重建层厚0. 5 mm,重建间距 1 mm.扫描时患者仰卧位，头架固定头颅位置。息止颌位时，上下前牙切缘垂直分开距离约 1 cm,以避免影像重叠干扰。对年龄较小的患者，在其后牙区放置一软木塞，以便在扫描时确保其上下颌固定不动。扫描范围自鼻根部至颏下，扫描平面与牙合平面平行。扫描数据以 DICOM （ Dig-ital Imaging and Communications in Medicine,即医学数字图像通讯标准） 3. 0 格式存储。1. 3. 2 CT 三维重建方法 应用 MIMICS 10. 01 软件导入以 DICOM 标准存储的一系列二维 CT 断层图像文件，应用该软件的三维重建功能模块，采用表面遮盖成像法（ surface shaded display,SSD） 对数据进行三维重建。此法可以清晰地显示颌骨与牙列的整体影像（ 图 1A） ,而且由于颌骨与牙釉质、牙骨质的密度值不完全相同，通过应用 MIMICS 软件的图像分割 （ segmentation） 功 能 模 块 中 的 阈 值 调 节（ thresholding） 和区域生长（ region growing） 工具，选择适当的密度阈值，还可以单独提取出上颌牙列轮廓，经过三维重建（ calculate 3D） 即可显示包括埋伏牙在内的所有上颌牙列的牙冠和牙根影像（ 图1B） ,为上颌尖牙埋伏的分型奠定了基础。1. 3. 3 上颌埋伏尖牙三维 CT 影像分型方法 在上颌埋伏尖牙三维重建影像的基础上，本研究参考以往文献5,8,10,依据埋伏尖牙的牙尖和根尖在 X,Y,Z 轴三个方向上与邻牙的空间位置关系拟定如下分型标准。X 轴方向分型： 分别通过上颌埋伏尖牙相邻的完全萌出的健康侧切牙和第一前磨牙的根尖点、唇颊面外形高点及切缘中点（ 颊尖点） 建立两个平面（ 图 2A） .将此两平面之间的牙槽骨区域设定为上颌埋伏尖牙的牙尖/根尖在 X 轴方向上的正常区。当埋伏尖牙的牙尖/根尖在此区域近中，规定为近中错位； 当埋伏尖牙的牙尖/根尖在此区远中，规定为远中错位。按照此标准，根据尖牙的牙尖和根尖与邻牙的位置关系，存在 9 种可能分型（ 表 1） .此方向分型可反映埋伏尖牙近远中位置和轴倾方向。Y轴方向分型： 确定上颌埋伏阻生尖牙在 Y 轴方向上的高度是以相邻的完全萌出的健康中切牙为标准，分别建立两个与牙合平面平行的平面穿过中切牙的牙根，将牙根均分为3 部分（ 图2B） .当上颌埋伏尖牙的牙尖/根尖在此两平面之间即中切牙牙根中1/3段临近的空间内时，规定为中位。当埋伏尖牙的牙尖/根尖在中切牙牙根颈 1/3 与中 1/3 交界平面的冠方时，规定为低位； 当埋伏尖牙的牙尖/根尖在中切牙牙根中 1/3 与根尖 1/3 交界平面的根方时，规定为高位。按照此标准，根据尖牙的牙尖和根尖各自垂直方向上的高度，有 9 种可能分型（ 表 2） .此方向分型可反映埋伏尖牙的垂直向位置。Z 轴方向分型： 首先分别通过上颌埋伏阻生尖牙相邻的完全萌出的健康侧切牙的根尖点及切缘中点建立一个与 X轴方向分型平面垂直的平面； 再以此平面为参考，分别通过侧切牙的唇、腭侧外形高点建立两个与其平行的平面（ 图2C） .将此两平面之间的牙槽骨区域设定为上颌埋伏尖牙的牙尖/根尖在 Z 轴方向上的正常区。当埋伏尖牙的牙尖/根尖在此区唇侧时，规定为唇侧错位； 当埋伏尖牙的牙尖/根尖在此区腭侧时，规定为腭侧错位。按照此标准，根据尖牙的牙尖和根尖与正常区的位置关系，也有9 种可能分型（ 表3） .此方向分型可反映埋伏尖牙的唇腭向位置。应用 MIMICS 软件中测量分析（ Measure andAnalyze） 功能模块的自定义分析法工具，根据以上分型标准可自定义用于确定分型平面的标志点和基准平面。由 1 名熟练掌握该软件的实验者在一连续时间内，在牙列 CT 三维表面重建影像上确定标志点，软件能根据标志点以及分型平面与基准平面之间的关系自动绘制 X、Y、Z 轴 3 个方向上的分型平面，据此对 121 颗上颌埋伏尖牙的三维空间位置进行分类，以建立上颌埋伏尖牙的 CT 影像分型系统。2 结 果上颌埋伏尖牙 CT 影像分型结果： 根据分型标准，102 例患者的 121 颗上颌埋伏尖牙在三维方向上的分型情况如表 4、5 及 6.分型结果分析如下。在 X 轴方向上，最常见的分型是牙尖近中伴根尖正常，其次是牙尖近中伴根尖远中，最少见的是牙尖远中伴根尖近中。所有患者埋伏尖牙中，牙尖处于近中的分型总数达 88 例，占总数的 73%,表明上颌埋伏尖牙牙尖处于侧切牙近中的情况最为常见。在 Y轴方向上，样本中所有埋伏尖牙只存在三种分型即根尖均处于高位，牙尖分别处于高、中、低位，且三种分型所占比例相差不大。在 Z 轴方向上，最常见的分型是牙尖和根尖均处于唇侧，约占总数的三分之一。较少见的是牙尖正常伴根尖位于唇侧或腭侧。所有牙尖处于唇侧的分型患者总数达 68 例，约占总数的 54%.3 讨 论上颌埋伏尖牙 CT 影像分型数据库建立的意义： 传统的根尖片、咬合片、曲面断层片等二维影像检查图像能诊断是否存在埋伏牙，但无法提供埋伏牙在颌骨中的具体位置、大小、形态、唇腭侧的深度、与周围结构的关系等信息11.相较而言，CT 三维重建技术在颌骨埋伏牙定位诊断中的意义在于：可确定埋伏牙的位置是软组织内埋伏还是颌骨内埋伏； 可确切显示骨内埋伏牙的数目、大小和形态； 可确切显示埋伏牙的方向是在牙列的唇颊侧还是舌腭侧； 可确切显示所在颌骨中位置的高低；可确切显示埋伏牙与相邻牙胚和牙根的距离或接触关系等9,12.因此，CT 三维重建影像已公认为目前埋伏牙诊断的金标准。近年来，有些学者采用 CT 多平面重建（ multipleplanar reformat,MPR） 技术尝试对埋伏牙进行分型。MPR 是指容积扫描以像素为单位的图像，被重建成以体素为单位的三维数据后，再用任意平面去截取三维数据，得到重构的二维图像13 -14.MPR 图像主要可在任意位相显示埋伏牙，可通过坐标的移动来了解埋伏牙在颌骨中的位置、大小、形态、毗邻关系，并且没有信息的丢失15.2012 年，San Martin等8利用该技术提出了一种上颌埋伏尖牙分型的方法，但由于 MPR 仍是二维平面图像，不能立体地显示埋伏牙的形态，且 MPR 图像不能旋转，单纯用MPR 技术对埋伏牙定位分型仍较困难。本研究采用表面遮盖成像法进行 CT 影像三维重建，此法是通过计算机算法使被扫描物体表面处于某个确定密度值范围内的所有相关像素连接起来的数字模拟成像。它要求预先设定一密度值的上、下限即阈值范围（ 最低与最高阈值） ,在图像中阈值范围以内的像素做等密度处理并成像，小于阈值的像素则不能显示，位于外侧的阈值以上的像素会遮挡内侧的像素。在假想的光照模型基础上，使在器官不规则的表面上离光源近侧的部位较亮，远侧部位较暗而产生立体感。该技术的优点是空间立体感、真实感强，解剖关系清晰，能完整地展现解剖结构的三维形态及毗邻空间位置关系，特别适用于牙和骨骼系统。利用MIMICS 软件确定三维空间中的定位平面，使得上颌埋伏尖牙牙尖及根尖的位置确定非常直观，能很简便地实现对上颌埋伏尖牙三维方位的分型。依据本研究制定的上颌埋伏尖牙三维 CT 影像分型标准，对 102 位患者 121 颗埋伏尖牙进行了 X、Y、Z 3 个方向的分型。分型结果显示，在 X 轴方向上，上颌埋伏尖牙牙尖处于侧切牙近中的情况最为常见。这可能与上尖牙正常萌出的方向和路径有关。此外，根据牙尖根尖的近远中位置还可以判断埋伏尖牙长轴的近远中倾斜方向，这有助于正畸牵引力加载方向的确定。在 Y 轴方向上，样本中所有埋伏尖牙只存在 3 种分型即根尖均处于高位，牙尖分别处于高、中、低位。其余 6 种分型是否确实不存在还需要进一步扩大样本数量来证实，但上尖牙根尖处于中低位（ 即倒置） 的情况目前尚罕见文献报告。依据此分型统计结果，可以根据尖牙牙尖位置将该方向分型简化为埋伏尖牙高位、中位及低位阻生 3 种类型。在 Z 轴方向上，牙尖处于唇侧的分型患者占样本总数的一半以上。以往的调查也证实，与白种人不同，中国人上颌尖牙唇侧埋伏的发生率较腭侧高16 -17.需