馬曉晴，張 玲，陸 婉，錢文昊，李志耀，樊明月

在正畸臨床中，術(shù)前診斷、治療計(jì)劃制定、術(shù)后療效評(píng)估以及生長(zhǎng)發(fā)育觀察，均需要借助頭影測(cè)量分析[1-2]。傳統(tǒng)側(cè)位片自20世紀(jì)30年代應(yīng)用至今，為臨床治療提供很大幫助，但其影像為三維結(jié)構(gòu)在正中矢狀面的投照，即存在結(jié)構(gòu)重疊，且X線束為非平行投照，不同部位放大率不同，故其成像結(jié)果存在模糊失真[3-5]。錐形束CT(cone beam CT，CBCT)可準(zhǔn)確呈現(xiàn)顱頜面結(jié)構(gòu)，但目前尚無(wú)完善的三維測(cè)量方法，利用其轉(zhuǎn)換生成的二維側(cè)位片可有效降低傳統(tǒng)頭影測(cè)量中存在的系統(tǒng)誤差[6-8]，但對(duì)標(biāo)記點(diǎn)的準(zhǔn)確定位無(wú)明顯提高。

正畸治療中、治療后的療效評(píng)估離不開(kāi)準(zhǔn)確的頭影測(cè)量分析，本研究療效評(píng)估前將不同階段CBCT影像進(jìn)行體素重疊并采取分層重建形成組合式側(cè)位片，旨在減小頭影測(cè)量中的系統(tǒng)誤差和定點(diǎn)誤差，提高評(píng)估的準(zhǔn)確性。

1 資料與方法

1.1 對(duì)象選擇

選擇2017年2月—2020年9月在上海市徐匯區(qū)牙病防治所順利完成拔牙矯正的成人雙頜前突患者為研究對(duì)象。納入標(biāo)準(zhǔn)：①成人，雙牙列前突；②治療前牙列完整(不包括智齒)，擁擠度<2 mm；③顱頜面無(wú)外傷史，無(wú)發(fā)育畸形；④治療前、后CBCT影像清晰，無(wú)偽影。最終選擇36例，其中男17例，女19例，年齡24～32歲，平均26.9歲。本研究已獲上海市徐匯區(qū)牙病防治所倫理委員會(huì)審核通過(guò)，倫理編號(hào)：滬徐牙防科倫審(2019)3號(hào)。

1.2 方法

1.2.1 拍攝CBCT影像 所有患者均采用NewTom 5G(QR Srl, 意大利)設(shè)備拍攝CBCT影像(有效劑量：36.9～75.0 μSv)。利用NNT Viewer將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為DICOM格式。

1.2.2 側(cè)位片轉(zhuǎn)換 對(duì)照組將DICOM數(shù)據(jù)導(dǎo)入圖像處理軟件Dolphin，頭顱再定位標(biāo)記點(diǎn)：①矢狀面包括鼻根(N)點(diǎn)、蝶鞍(S)點(diǎn)以及顱底點(diǎn)；②水平面包括雙側(cè)眶下點(diǎn)和右側(cè)耳點(diǎn)[6]。選取頭顱右側(cè)數(shù)據(jù)，直接平行投照獲得相應(yīng)側(cè)位片，存儲(chǔ)為JPEG 格式(圖1)。

圖1 對(duì)照組側(cè)位片

實(shí)驗(yàn)組將治療前、后DICOM數(shù)據(jù)導(dǎo)入Dolphin軟件，頭顱再定位同對(duì)照組，手動(dòng)定點(diǎn)雙側(cè)顴額縫、右側(cè)眶下孔上緣，點(diǎn)擊自動(dòng)重疊按鈕進(jìn)行初步重疊。在多平面重建(MPR)模式的正中矢狀截面中，選取蝶鞍及其鄰近區(qū)域進(jìn)行體素重疊(圖2)。在三維重建影像模式中，調(diào)整治療后影像為透明狀，選用治療前影像右半側(cè)的側(cè)面照(圖3A)，截取其正中矢狀面斷層(包括完整的蝶鞍和鼻根部)。添加Dolphin軟件自帶刻度尺，調(diào)整刻度尺中心點(diǎn)與S點(diǎn)相吻合，且刻度尺位于前顱底(SN)平面(圖3B)。分別選取包含右側(cè)髁突、右側(cè)上下第一磨牙(圖3C)以及上下中切牙的最小斷層，調(diào)整各自影像的灰度值以增強(qiáng)所要呈現(xiàn)結(jié)構(gòu)的清晰度，存儲(chǔ)圖像為JPEG格式。以刻度尺為重疊軸重疊、裁剪各影像，形成治療前組合式側(cè)位片，存儲(chǔ)圖像為JPEG格式(圖3D)。調(diào)整治療前影像至透明狀，恢復(fù)治療后影像的灰度值，重復(fù)上述操作獲取治療后組合式側(cè)位片(圖4)。

圖2 前顱底重疊

A：右側(cè)三維重建側(cè)面照；B：正中矢狀面三維重建；C：后牙區(qū)三維重建；D：組合式側(cè)位片

圖4 實(shí)驗(yàn)組治療后側(cè)位片

1.2.3 測(cè)量方法 坐標(biāo)軸確定：①X軸為SN平面順時(shí)針旋轉(zhuǎn)7°，且通過(guò)S點(diǎn)[9]；②Y軸為與X軸垂直，且通過(guò)S點(diǎn)。

測(cè)量項(xiàng)目包括①SNA：由S點(diǎn)，N點(diǎn)及上牙槽座(A)點(diǎn)組成的角；②SNB：由S點(diǎn)，N點(diǎn)及下牙槽座(A)點(diǎn)組成的角；③U1-SN：上切牙長(zhǎng)軸與SN平面的交角；④U1-NA：上中切牙長(zhǎng)軸與NA連線的交角；⑤U1-NA′：上中切牙切緣點(diǎn)到NA連線的垂直距離；⑥L1-NB：下中切牙長(zhǎng)軸與NB 連線的交角；⑦L1-NB′：下中切牙切緣到NB連線的垂直距離；⑧IMPA：下中切牙長(zhǎng)軸與下頜平面的交角；⑨U1-L1：上下中切牙長(zhǎng)軸的交角；⑩MP-SN：下頜平面與SN 平面的交角；U1-X：上中切牙切緣到X軸的垂直距離；U1-Y：上中切牙切緣到Y(jié)軸的垂直距離；U6-Y：上頜第一磨牙近中頰尖到Y(jié)軸的垂直距離；L1-Y：下頜中切牙切緣到Y(jié)軸的垂直距離；L6-Y：下頜第一磨牙近中頰尖到Y(jié) 軸的垂直距離；Co-Gn：下頜骨長(zhǎng)度(圖5)。

1: SNA; 2: SNB; 3: U1-SN;4: U1-NA; 5: U1-NA′；6: L1-NB′; 7: L1-NB;8: IMPA;9: U1-L1；10: MP-SN;11: U1-X;12: U1-Y;13: U6-Y;14: L1-Y;15: L6-Y;16: Co-Gn

采用Dolphin二維測(cè)量軟件對(duì)兩組轉(zhuǎn)化生成的側(cè)位片測(cè)量分析。由一位正畸?？漆t(yī)生完成所有病例的測(cè)量，每個(gè)數(shù)據(jù)均測(cè)量?jī)纱?，間隔一周。分別計(jì)算治療前、后各測(cè)量指標(biāo)的差值，錄入Excel表格。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

應(yīng)用SPSS 13.0軟件包對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，采用配對(duì)t檢驗(yàn)比較實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組在療效評(píng)估時(shí)產(chǎn)生的差異，P<0.05為差異具有顯著性。

2 結(jié) 果

體素重疊后，顱底各結(jié)構(gòu)擬合度良好，變化主要集中在上下前牙區(qū)，盡管獲取組合式側(cè)位片程序相對(duì)復(fù)雜，但實(shí)驗(yàn)組標(biāo)記點(diǎn)較易識(shí)別。在常用角度測(cè)量指標(biāo)的比較中，SNA、U1-NA具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05)。線距測(cè)量指標(biāo)中，與Y軸相關(guān)的4項(xiàng)測(cè)量指標(biāo)(U1-Y、U6-Y、L1-Y、L6-Y)存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05)(見(jiàn)表1)。

表1 兩組治療前、后差值配對(duì)t檢驗(yàn)結(jié)果

3 討 論

3.1 分層重建形成組合式側(cè)位片的必要性

采用傳統(tǒng)側(cè)位片進(jìn)行頭影測(cè)量分析時(shí)，其內(nèi)在的系統(tǒng)誤差和定點(diǎn)誤差影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。頭顱CBCT平行投照轉(zhuǎn)換生成的側(cè)位片可1∶1呈現(xiàn)組織結(jié)構(gòu)影像[10]，減小系統(tǒng)誤差，但無(wú)法克服結(jié)構(gòu)重疊導(dǎo)致的定點(diǎn)誤差。

為避免雙側(cè)結(jié)構(gòu)重疊導(dǎo)致的定點(diǎn)干擾，本研究均選取右側(cè)結(jié)構(gòu)影像。為增強(qiáng)低密度結(jié)構(gòu)(如前鼻棘點(diǎn))的識(shí)別度，可采用成像軟件的渲染功能，但在增強(qiáng)低密度標(biāo)記點(diǎn)清晰度的同時(shí)會(huì)導(dǎo)致高密度結(jié)構(gòu)的過(guò)度曝光，即渲染工具無(wú)法同時(shí)滿足所有解剖結(jié)構(gòu)的需求。為避免不同密度影像結(jié)構(gòu)在渲染時(shí)的相互干擾，實(shí)驗(yàn)組采用分層成像，即渲染工具可對(duì)局部結(jié)構(gòu)單獨(dú)調(diào)整灰度值以增強(qiáng)成像結(jié)果。為準(zhǔn)確重組各斷層影像，實(shí)驗(yàn)組頭顱再定位后納入Dolphin軟件自帶刻度尺輔助建立坐標(biāo)系。后期圖像疊加處理時(shí)，只需將刻度尺坐標(biāo)重疊、裁剪保留目標(biāo)結(jié)構(gòu)影像，即可獲得所需的組合式側(cè)位片(圖3～4)。研究結(jié)果顯示與A點(diǎn)相關(guān)的檢測(cè)指標(biāo)均存在明顯差異，實(shí)驗(yàn)組標(biāo)準(zhǔn)差較小，證實(shí)高清晰度影像可明顯提高定點(diǎn)的可重復(fù)性和測(cè)量準(zhǔn)確性。

3.2 體素重疊可提高縱向研究的準(zhǔn)確性

三維重疊可同時(shí)在冠狀面、矢狀面和橫斷面觀察影像結(jié)果的擬合度，利于最大程度校正不同階段頭位之間的差異。目前三維影像結(jié)構(gòu)重疊方法包括標(biāo)記點(diǎn)重疊、表面重疊和體素重疊[11-12]。體素重疊是通過(guò)計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算目標(biāo)結(jié)構(gòu)中像素點(diǎn)的位置差異而進(jìn)行的重疊，無(wú)人為因素的干預(yù)，故其準(zhǔn)確性較高[13-14]。

本研究實(shí)驗(yàn)組在二維影像轉(zhuǎn)換前，對(duì)治療前、后CBCT影像前顱底進(jìn)行體素重疊，相較于對(duì)照組，該方法有以下優(yōu)點(diǎn)：①降低了頭顱再定位時(shí)的定點(diǎn)要求，即使所確定的正中矢狀面與實(shí)際矢狀面之間存在一定的的偏差，對(duì)療效評(píng)估影響不大，因該偏差對(duì)治療前、后影像的影響是一致的；②降低了對(duì)基準(zhǔn)參考平面的定點(diǎn)要求?？v向定量研究主要是分析各測(cè)量指標(biāo)在治療前、后發(fā)生的變化，即計(jì)算各指標(biāo)的差值。本研究在側(cè)位片重建過(guò)程中，將刻度尺與參考平面SN平面相吻合，即治療前、后所有與SN平面相關(guān)的測(cè)量指標(biāo)有完全一致的基準(zhǔn)平面。當(dāng)不同測(cè)量者所確定的SN平面之間存在一定偏差，相關(guān)測(cè)量指標(biāo)的絕對(duì)值可能會(huì)有所不同，但對(duì)差值計(jì)算的影響較小。對(duì)于其他參考平面(腭平面、下頜平面等)相關(guān)指標(biāo)的差值計(jì)算[15-16]，先進(jìn)行相關(guān)結(jié)構(gòu)(硬腭、下頜基骨等)的體素重疊，利于提高分析的準(zhǔn)確性。

本研究顯示U1-Y、U6-Y、L1-Y、L6-Y進(jìn)行組間比較時(shí)表現(xiàn)出明顯差異，可能的原因包括對(duì)照組在頭顱再定位時(shí)產(chǎn)生的誤差以及參考平面定點(diǎn)時(shí)產(chǎn)生的誤差。本研究中垂直參考平面(Y 軸)源于水平參考平面(X 軸)的垂線，當(dāng)X 軸在定點(diǎn)描跡時(shí)發(fā)生少量偏差，Y 軸遠(yuǎn)離S點(diǎn)一端會(huì)產(chǎn)生明顯偏差，該偏差直接影響與Y 軸相關(guān)測(cè)量指標(biāo)的差值計(jì)算。相較于對(duì)照組，實(shí)驗(yàn)組內(nèi)該系統(tǒng)誤差較小，測(cè)量分析的準(zhǔn)確性較高。

雖然CBCT影像資料體素重疊可輔助克服系統(tǒng)誤差[17-18]以及確定基準(zhǔn)平面時(shí)的定點(diǎn)誤差，但對(duì)于部分標(biāo)記點(diǎn)尤其是曲面上沒(méi)有明確邊界的標(biāo)記點(diǎn)(如下頜角點(diǎn))，定點(diǎn)誤差不可避免[19]。隨著計(jì)算機(jī)輔助定點(diǎn)的深入研究，利用特定的計(jì)算機(jī)算法進(jìn)行定點(diǎn)可進(jìn)一步降低人工定點(diǎn)產(chǎn)生的誤差，增加測(cè)量的準(zhǔn)確性,更好地服務(wù)于臨床[20-22]。