数字化断层融合技术在颌骨病变中的应用研究

梁昌富，李建军，陈旺生，刘富金，王 鸿，赵应满

（海南省人民医院放射科1、病理科2、口腔颌面外科3，海南 海口 570311）

数字化断层融合技术在颌骨病变中的应用研究

梁昌富1，李建军1，陈旺生1，刘富金2，王 鸿3，赵应满1

（海南省人民医院放射科1、病理科2、口腔颌面外科3，海南 海口 570311）

目的 探讨数字化断层融合(TOMOS)技术在口腔有固定金属假牙的颌骨病变中的应用价值，并与多层螺旋CT(MSCT)进行对照。方法回顾分析口腔有固定金属假牙患者的TOMOS及MSCT的影像资料，每组各25例，观察曝光时间、患者受辐射剂量及对病灶的显示情况，并进行统计学分析。结果TOMOS组的曝光时间为(0.700±0.050)s，明显少于CT组的(6.267±0.709)s，两组比较差异具有显著统计学意义(t= 7.912，P＜0.01)；TOMOS组患者受辐射有效剂量为(0.033±0.004)mSv，明显低于CT组的(1.667±0.537)mSv，两组比较差异具有显著统计学意义(t=11.812，P＜0.01)；对下颌角及升支病变显示，TOMOS明显优于MSCT。结论TOMOS检查方法实用、便捷，其辐射剂量不到CT的2%，在有金属假牙者的下颌角及升支病变的检查优势明显，可部分代替CT检查。

颌骨；评估对比；数字化断层融合技术；多层螺旋CT；有效剂量

颌骨病变采用多层螺旋CT(Multi-slice spiral CT，MSCT)检查越来越普遍，患者受益于CT检查的同时，也受到较大剂量放射线带来的辐射危害，并逐渐受到广大民众的重视。因此，如何做到合理使用低辐射剂量的检查方法来获得满足诊断要求的影像信息应是我们的共同追求,也成为近年来研究热点[1]。数字化断层融合(Tomosynthesis，TOMOS)技术是近年来发展起来的一项X线体层成像新技术，无金属伪影干扰，应用于颌骨检查时能够克服前后软组织、椎体重叠及避免因金属假牙所致金属伪影对CT影像的干扰。目前TOMOS在肺部结节探查[2]及骨骼系统影像诊断中的应用研究较多[3]，而尚未见有关颌骨病变的应用研究。本研究以口腔有固定金属假牙的颌骨病变作为研究对象，对TOMOS扫描的辐射剂量、曝光时间及对颌骨病灶的显示情况与常规剂量MSCT扫描进行对比研究。

1 资料与方法

1.1 一般资料 连续选择2012年4月至2013年12月期间本院放射科对50例口腔有固定金属假牙的颌骨有病变的患者分别进行TOMOS(n=25)及MSCT (n=25)扫描，收集影像资料进行回顾性分析，其中男性32例，女性18例，年龄13～78岁，中位年龄39岁。病变位于上颌骨16例及下颌骨34例(其中升支6例，下颌角14例，其余部位14例)。

1.2 仪器设备 (1)岛津safire 17型数字化大平板透视-摄影系统及自带工作站；(2)东芝Aquilion 64排及飞利浦iCT 256排CT扫描仪；(3)剂量检测仪为瑞典RTI DoseGuard 100型剂量面积乘积仪。

1.3 检查方法

1.3.1 TOMOS扫描 (1)扫描参数：球管至探测器距离1 100 mm，75～85 kV，3.20 mAs，球管向头侧倾斜40°角，层厚2 mm，以距离床面50 mm为中心，上下扫描范围100 mm。(2)扫描体位：常规为冠状位、矢状位。

1.3.2 CT扫描 (1)扫描参数：64排CT扫描参数：准直器0.5×64，螺距41，层厚0.5 mm，层间隔0.3 mm，120 kV，300 mA，矩阵512×512，FOV220 mm；256排CT扫描参数：准直器0.625×64，螺距0.625，层厚0.391 mm，层间隔1 mm，120 kV，200 mA，矩阵512×512，FOV 180 mm。(2)扫描范围：额窦上缘至下颌骨下缘下20 mm。常规轴位螺旋扫描(层厚5 mm，层间隔5 mm)，冠状位及矢状位重建(层厚：3 mm，层间距：3 mm)。

1.4 辐射剂量检测 (1)TOMOS辐射剂量检测：将头-颈体模(相当于170.0 cm，体重65 kg男性患者)俯卧置于safire 17型检查床上，将空气电离室置于X线球管窗口，共分别进行11次(75～85 kV，每次增加1 kV)不同kV的TOMOS扫描，记录Dose Guard 100型剂量面积乘积仪显示的剂量面积乘积值。(2)CT辐射剂量检测：64排及256排CT扫描完成后，记录剂量长度乘积(DLP)(mGy*cm)。

1.5 有效剂量及扫描时间计算 将TOMOS的剂量面积乘积值、管电压、照射部位、照射野面积、源-皮距及患者性别、身高、体重等数据输入RTI WinODS剂量软件，计算出有效剂量(Effective dose，ED)；CT有效剂量由剂量长度乘积转换公式(ED= DLP*K，K为转换系数：0.003 1)计算[4]。每例患者TOMOS曝光时间=每帧图像曝光时间×原始图像帧数(74帧)；每例患者的CT曝光时间扫描仪上均有记录。

1.6 图像分析 将TOMOS及常规剂量CT图像上传至PACS系统，通过观察TOMOS及MSCT图像，由两名诊断医师(副主任以上医师)共同阅片，对两种检查方法各25例系列图像依优良程度予以3分、2分、1分、0分计分，对意见不统一者经协商取得一致意见(3分为病灶显示全面、对比度良好，无伪影干扰；2分为图像质量较好，有部分伪影干扰；1分为图像模糊或伪影较重，尚能观察；0分为伪影很重，图像无法观察。规定2～3分图像为合格，0～1分图像不合格)。

2 结果

2.1 两组的曝光时间及体模受辐射的有效剂量比较 TOMOS组和CT组的曝光时间分别为(0.700±0.050)s、(6.267±0.709)s，TOMOS组的曝光时间明显低于CT组，差异有显著统计学意义(t= 7.912，P=0.000)，约为CT的1/10。体模受辐射的有效剂量为(0.033±0.004)mSv，明显低于CT组的(1.667±0.537)mSv，差异有显著统计学意义(t=11.812，P=0.000)，TOMOS扫描有效剂量约为CT的1/50。TOMOS完成1个患者的扫描仅需5 s左右。

2.2 两组的图像质量评分及评判结果比较 两组可用于诊断的图像质量差异无统计学意义(P＞0.05)，评判结果见表1。从表1中看出，并不是所有的金属假牙伪影均对病灶产生干扰(图1)。本组MSCT扫描中共有10例(10/25)病灶受到不同程度金属伪影的干扰，其中5例(5/25)受到明显干扰，不能诊断，病变均位于下颌角及升支(图2～图4)。而TOMOS却无金属伪影的干扰(图5)，但仍有1(1/25)例评分为1分，是因为肿块较大，图像对比度欠佳所致。

表1 TOMOS及MSCT图像质量评分及评判结果(例)

图1 下颌骨矢状面重建图像，全冠金属修复体与病灶不在同一平面上，伪影并不干扰病灶；图2 左下颌骨角病灶受到对侧伪影部分干扰；图3～图4 病灶位于下颌骨升支，与邻近假牙同一平面，伪影干扰严重，软组织窗(图3)伪影干扰比骨窗(图4)更明显；图5 TOMOS扫描：牙冠金属修复体未产生伪影。

3 讨论

数字化断层融合是传统X线体层摄影原理与现代计算机图像处理技术有效结合的产物，是近年来出现的一种新的体层成像技术，所获取的数据为三维容积图像数据，可经计算机重组而自动获得不同高度连续断面图像。为了获得满意的图像，应手动重建图像。以病灶中心高度为中心，缩窄重建范围，层厚可有多种选择，最小可达0.5 mm，把图像帧数控制在20～30帧范围内，调整窗宽及窗位，把图像调整满意后，再传送至PACS系统。

TOMOS应用于颌骨扫描，可获得冠状面、矢状面及斜矢状面等多个断面图像，图像空间分辨率高，图像直观，增加了图像信息，特别是可以充分显示病灶与根尖的关系。检查方法简单，通常采取自动控制方式曝光，管电压一般取75～85 kV，毫安秒固定于3.20 mAs。每帧曝光时间极短，仅数毫秒，总的曝光时间约(0.700±0.050)s，明显低于MSCT的曝光时间(6.267±0.709)s。完成1个患者的扫描所需时间仅数秒，与文献报道相仿[5]，大大地缩短了检查时间，是个实用的检查手段。

X线诊疗设备的辐射剂量的检测通常有人体体模法和计算机软件模拟法两种，两种方法均能有效估算患者X线检查的辐射剂量，作用相当[6]。所以，本研究TOMOS扫描体模的有效剂量和CT扫描计算机软件模拟法的辐射剂量即可看做患者的辐射剂量。CT扫描已经成为颌骨病变的首选，其高质量图像被广大医师认可，但也给被检者带来了高辐射潜在的隐患。近年来，X线的辐射危害逐渐被人们所认识，其危害性已被学者所重视，并对如何降低X线受检者的辐射剂量进行了大量研究。通过提高探测器的能效、个体最优化、低剂量检查方法等手段获取等效的图像信息，以达到降低辐射剂量的目的[7]，并取得了明显效果。有研究表明，骨骼低剂量CT扫描，可降低34%的辐射剂量[8]，而图像质量仍然有保证，但其辐射剂量仍然明显高于TOMOS。国内作者报道，颌面部TOMOS扫描一次X线有效剂量约(0.02±0.01)mSv，与DR的剂量相当[3]，是骨骼低剂量CT的1/200，明显低于国外学者[9]测量的TOMOS及CT的辐射剂量(0.07 mSv，1.2 mSv)。本研究测量TOMOS的有效剂量为(0.033±0.004)mSv，高于国内文献报道[3]，相当于CT的2%，比国外学者[10]报道的5%要低，可能与所用成像设备、扫描参数、剂量检测仪器及体模等因素有关。尽管检测方法、仪器设备及扫描参数不一，但不同的学者所测TOMOS的辐射剂量均远低于骨骼常规CT及低剂量CT，该技术值得推广。

CT螺旋扫描为容积扫描，所得原始数据可行轴面、冠状面及矢状面等多方位重建，显示病灶与周围结构的毗邻关系较清晰，特别是与牙根的关系，为口腔外科手术提供了详尽的解剖信息，具有明显优势，是颌骨病变检查的首选方法。然而，国人患龋率较高[11]，在治疗龋齿后不少患者口腔内有固定金属假牙，金属伪影严重影响CT图像质量。本组病例均有金属假牙，但仅有部分金属伪影干扰病变。研究发现，与病灶不在同一水平面的金属假牙产生的金属伪影，并不干扰病灶，仅干扰周围软组织。只有与病灶同水平面的金属假牙才不同程度地干扰病灶的显示，特别是种植牙伪影干扰严重，甚至影响诊断。CT组有5例(5/25)因伪影干扰严重难以诊断或不能诊断，病变均位于下颌角及升支，均与假牙同平面。我们曾尝试口咬纱棒扫描，但仍有伪影干扰，且轴位图像显示不佳。TOMOS可消除牙科金属修复体造成的伪影干扰，其显示骨骼的解剖结构比CT更加直观，正好解决下颌角及升支病灶受金属伪影干扰的问题，在牙科已经有应用[12]。如何得到高质量的TOMOS图像，我们的经验是，满口金属假牙者，TOMOS扫描的管电压要略高，因为假牙影响射线的穿透性。在球管运动曝光过程中，与中心线夹角不断变化，假牙难免与病灶重叠，影响射线的穿透，从而干扰病灶的显示。管电压80～85 kV在颌骨有良好的穿透性，可得到清晰图像。上颌前齿槽骨较薄，局限于骨内的病灶一般较小，冠状面重建层厚取0.5 mm或1.0 mm，可有更多层面显示病灶，其余部位病灶冠状面重建层厚取1.5 mm或2.0 mm也可得到同样效果。有研究表明[3]，TOMOS对骨骼扫描的图像质量与CT相仿，本研究结果与其基本一致。

然而，TOMOS只能行冠状面、矢状面的扫描，无法得到横断面图像，其密度分辨率依然不及CT。因此，TOMOS与CT比较，低辐射剂量特性为其最大特点，检查方法简单、便捷，图像质量各有千秋，在有金属假牙者的下颌角及升支病变的检查方面优势明显，可部分代替CT检查。

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Application research of digital tomosynthesis in jaw lesions.

LIANG Chang-fu1,LI Jian-jun1,CHEN Wang-sheng1, LIU Fu-jin2,WANG Hong3,ZHAO Ying-man1.
Department of Radiology1,Department of Pathology2,Department of Oral and Maxillofacial Surgery3,People's Hospital of Hainan Province,Haikou 570311,Hainan,CHINA

ObjectiveTo investigate the practical value of digital tomosynthesis(TOMOS)in jaw lesions with oral fixed metal dentures,in comparison with multi-slice spiral CT(MSCT).MethodsThe imaging findings of patients with oral fixed metal dentures scanned by TOMOS(TOMOS group,n=25)and CT(CT group,n=25)were analyzed.The exposure time,radiation dose and clear showing of the lesions were observed and analyzed.ResultsThe exposure time of TOMOS group was(0.700±0.050)s,significantly less than CT group(6.267±0.709)s,with statistically significant difference between with the two groups(t=7.912,P＜0.01).The effective dose of TOMOS group was (0.033±0.004)mSv,significantly less than CT group(1.667±0.537)mSv,with statistically significant difference between with the two groups(t=11.812,P＜0.01).TOMOS was significantly superior to CT in displaying the lesions of the mandibular angulus and ramus.ConclusionTOMOS technology is practical,convenient,with radiation dose less than 2%of CT.It has obvious advantages comparing with CT in displaying jaw lesions of the mandibular angulus and ramus with metal dentures,and can partly replace CT.

Jaw;Assessments contrast;Digital tomosynthesis;Multi-slice spiral CT;Effective dose

R445

A

1003—6350（2015）06—0831—04

10.3969/j.issn.1003-6350.2015.06.0297

2014-12-11)

海南省卫生厅科研立项项目（编号：琼卫2012PT-18.）；国家临床重点专科建设项目经费资助

梁昌富。E-mail：L_changf65@163.com