錐形束CT影像線性測(cè)量放大率的研究.pdf

1、近年來，數(shù)字化技術(shù)的飛速發(fā)展帶動(dòng)了口腔醫(yī)療設(shè)備的全面更新?lián)Q代和口腔醫(yī)療技術(shù)的巨大變革，口腔修復(fù)體的加工以及種植體的植入日益趨向于自動(dòng)化和高精度。在口腔修復(fù)體智能加工、精準(zhǔn)齒科種植導(dǎo)板制作等方面，如CAD/CAM、快速成型、“3D打印”等數(shù)字化技術(shù)均以CT、CBCT的影像數(shù)據(jù)為參考；在建模方面，借助CT解剖學(xué)數(shù)據(jù)，建立的口腔修復(fù)體以及牙頜軟、硬組織的三維有限元模型可以使口腔生物力學(xué)的分析更加直觀；另外，在測(cè)量學(xué)方面，CBCT的三維影像數(shù)據(jù)

2、常用于顱頜面的精確測(cè)量，包括骨缺損量、牙體長(zhǎng)度測(cè)量等。因此，源于CT的影像數(shù)據(jù)是口腔智能化修復(fù)、精準(zhǔn)種植以及有限元力學(xué)模型的基礎(chǔ)，若數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，其計(jì)算結(jié)果、結(jié)論的可靠性以及臨床療效將大打折扣。所以，弄清 CBCT數(shù)據(jù)與真實(shí)數(shù)據(jù)之間的差異極為重要。
　　本研究分為兩部分：第一部分，通過含72條阻射線的實(shí)驗(yàn)?zāi)＞?，觀察基于Galileo錐形束 CT的阻射線影像長(zhǎng)度與之實(shí)際長(zhǎng)度間的差異，分析線性放大率在X，Y，Z三個(gè)軸向上的變化規(guī)律，建立

3、了基于R值(組射線中點(diǎn)至FOV中心的距離)估計(jì)CBCT影像線性放大率的回歸方程（CBCT影像線性放大率校正方程）；第二部分，通過離體牙實(shí)驗(yàn)，分別比較離體牙的 CBCT影像長(zhǎng)度和校正長(zhǎng)度與實(shí)際長(zhǎng)度之間的差異，明確牙齒的CBCT影像是否存在垂直向放大誤差，并評(píng)估CBCT影像垂直向（Z軸向）放大率校正方程對(duì)降低牙齒的CBCT影像長(zhǎng)度誤差的作用，以期為修復(fù)體的智能加工、種植體的精準(zhǔn)植入以及三維有限元建模提供更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)來源。
　　第一部

4、分：實(shí)驗(yàn)?zāi)＞叩挠^測(cè)平面含72條10.0mm長(zhǎng)的阻射線。選擇邊長(zhǎng)120mm的正方形有機(jī)玻板一塊（厚20mm），使用數(shù)控機(jī)床制備凹槽（槽長(zhǎng)10.0mm，槽深0.3mm），凹槽內(nèi)充填氧化鋅水門汀形成阻射線。定義與掃描視野冠狀面、矢狀面平行的線為X，Y軸向線，與水平面垂直者為Z軸向線。觀測(cè)平面內(nèi)兩個(gè)軸線垂直相交將該面分成4個(gè)象限，各象限內(nèi)含兩個(gè)方向的軸向線段各9條（交叉設(shè)計(jì)，止點(diǎn)至矢狀面、冠狀面、水平面的距離設(shè)計(jì)為10mm,30mm,50mm）

5、。具現(xiàn)CBCT掃描視野(FOV)中心，然后置模具于CBCT掃描視野中，確定水平向中心平面HP以及垂直向中心平面CP。以HP為基準(zhǔn)，向上移動(dòng)模具20mm,40mm后掃描，向下移動(dòng)模具20mm,40mm后掃描，從而得到HP，OP20，OP40，UP20，UP40五個(gè)層面的X，Y軸向阻射線影像；以CP為基準(zhǔn)，前、后向移動(dòng)模具20mm,40mm后掃描，從而得到CP，BP20，BP40，AP20，AP40五個(gè)層面的Z軸向阻射線影像。定義R值為阻射

6、線中心偏離FOV中心的距離。各阻射線影像長(zhǎng)度測(cè)量6次，算出放大率，并評(píng)估放大率的變化規(guī)律。
　　第二部分：將32顆離體牙按照切牙-尖牙-前磨牙的順序，固定于形似牙弓的蠟托上，使其牙體長(zhǎng)軸垂直于水平面，最后將蠟托固定在有機(jī)玻璃板觀測(cè)平面上。在Galaxis3D軟件中的多平面重建功能界面，調(diào)節(jié)測(cè)量平面，使其過實(shí)驗(yàn)牙的牙尖、根尖以及FOV中心，在該平面內(nèi)測(cè)量實(shí)驗(yàn)牙的牙尖至根尖的距離作為牙齒的影像長(zhǎng)度；測(cè)量FOV中心至牙尖與根尖連線中點(diǎn)的

7、距離作為R值，將其代入CBCT影像垂直向（Z軸向）放大率校正方程獲得牙齒的校正長(zhǎng)度；使用游標(biāo)卡尺測(cè)量實(shí)驗(yàn)牙牙尖至根尖的距離作為實(shí)際長(zhǎng)度（切牙選取切端中點(diǎn)和根尖作為標(biāo)志點(diǎn)，前磨牙選取頰側(cè)牙尖和根尖作為標(biāo)志點(diǎn)）。對(duì)牙齒的CBCT影像長(zhǎng)度、校正長(zhǎng)度、實(shí)際長(zhǎng)度三組數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)；采用配對(duì)t檢驗(yàn)比較牙齒的影像長(zhǎng)度與實(shí)際長(zhǎng)度，校正長(zhǎng)度與實(shí)際長(zhǎng)度之間是否有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；采用配對(duì) t檢驗(yàn)比較基于 R值與CBCT影像垂直向放大率校正方程得出的估計(jì)放大率

8、M1與離體牙CBCT影像的實(shí)際放大率M2之間是否有差異。
　　獲得主要結(jié)果如下：
　　1.模具中阻射線的CBCT影像長(zhǎng)度顯著大于其實(shí)際長(zhǎng)度。X軸向阻射線的最大放大率為3.4％，其R值為78.3mm，最小放大率為-0.4%，其R值為11.2mm；Y軸向阻射線的最大放大率為3.3%，其R值為78.3mm，最小放大率為-0.6%，其R值為11.2mm；Z軸向阻射線的最大放大率為3.3%，其R值為78.3mm，最小放大率為-0.4%

9、，其R值為11.2mm；X，Y，Z軸向阻射線的平均放大率為1.2%，1.1%，1.1%。
　　2.對(duì)稱分布的阻射線，其CBCT影像放大率差異不顯著(P＞0.05)。
　　3.不同平面間，同名阻射線CBCT影像線性放大率的比較，見遠(yuǎn)離中心平面的影像放大率顯著大于近中心平面者(P＜0.05)；同一平面內(nèi)，不同線段止點(diǎn)間阻射線CBCT影像線性放大率的比較，見遠(yuǎn)離平面中心點(diǎn)的阻射線其影像放大率顯著大于接近平面中心點(diǎn)者(P＜0.05)

10、。
　　4.比較R值相同但軸向不同的阻射線CBCT影像線性放大率，見X軸向放大率顯著大于Y，Z軸向放大率(P＜0.05)，而Y軸向與Z軸向的放大率差異不顯著(P＞0.05)。
　　5.阻射線 CBCT影像線性的放大率與 R值顯著正相關(guān)(rX=0.996，PX＜0.001；ry=0.998，Py＜0.001；rz=0.997，Pz＜0.001)；以R值估計(jì)CBCT影像線性測(cè)量放大率的方程為：
　　Mx=0.0007R2-

11、0.0177R+0.0343
　　My=0.0008R2-0.0225R+0.0499
　　Mz=0.0008R2-0.0238R+0.0689
　　校正長(zhǎng)度=影像長(zhǎng)度-影像長(zhǎng)度×放大率M
　　6.離體牙的CBCT影像長(zhǎng)度顯著大于實(shí)際長(zhǎng)度，兩者差值d1的均數(shù)為0.15±0.067 mm，P＜0.05，差值的95%置信區(qū)間為0.13~0.21mm，平均誤差百分比為0.74％±0.33％。
　　7.離體牙的校正

12、長(zhǎng)度與實(shí)際長(zhǎng)度之間的差異（差值d2均數(shù)為0.02±0.074mm）不顯著，P＞0.05，差值的95%置信區(qū)間為-0.01~0.05mm，平均誤差百分比為0.10％±0.36％。
　　8.基于R值估計(jì)離體牙CBCT影像垂直向放大率M1與離體牙CBCT影像實(shí)際放大率M2之間差異不顯著（P＞0.05）。
　　基于以上結(jié)果，本文得出如下結(jié)論：
　　1. Galileo CBCT影像存在線性放大，該放大具有對(duì)稱性、區(qū)域性等特點(diǎn)，

13、最大放大率可達(dá)3.4%。
　　2. Galileo CBCT影像X軸向放大率略大于Y軸向及Z軸向放大率。
　　3. Galileo CBCT影像放大率與FOV中心至被測(cè)物體中心的距離R顯著正相關(guān)：當(dāng)R≤30.4mm時(shí)，影像放大率幾乎為0；當(dāng)R＞30.4mm時(shí)，影像放大率為正值，且隨著R值的增大而增大。
　　4.通過牙齒的CBCT影像長(zhǎng)度、牙齒中心至FOV中心的距離R以及CBCT影像垂直向放大率校正方程可以將牙齒影像長(zhǎng)度