锥形束CT在牙周病学领域应用的研究进展

朱 洁 综述; 梁宇红 审校

(北京大学国际医院口腔科, 北京 102206)

锥形束CT在牙周病学领域应用的研究进展

朱 洁 综述; 梁宇红 审校

(北京大学国际医院口腔科, 北京 102206)

与传统扇形术CT相比，锥形束CT因其辐射剂量小、造价低，更适合于口腔颌面部应用。已有研究证实，锥形束CT可为牙周病的诊断、治疗计划的制定、疗效评估等方面提供精确信息。本文就锥形束CT在牙周病学领域应用的研究进展作一综述。

锥形束CT; 牙周病; 影像学

[DOI] 10.15956/j.cnki.chin.j.conserv.dent.2015.10.013

[Chinese Journal of Conservative Dentistry,2015,25(10): 628]

牙周病是人类口腔的常见病，多发病，是导致成人失牙的主要原因之一。牙周病的早期诊断、治疗以及治疗效果的评估是牙周病学领域的关注焦点。上世纪90年代以前，牙周病的影像学诊疗手段主要依靠口内咬合翼片/根尖片、曲面断层片等，由于其均有形变的缺点和影像重叠的干扰，无法提供更多牙周组织的细节信息，尤其是颊舌向的形态信息。传统的螺旋CT虽然可以三维成像，但因辐射剂量大、费用高，一定程度上限制了其在口腔领域的应用。上世纪90年代末，锥形束CT技术发展起来，意大利和日本几乎同时研制出了商用的CT仪器，并因其体积小、造价低、辐射剂量少，而逐渐在口腔医学领域得到广泛的应用。本文就锥形束CT在牙周病学领域应用的研究进展作一综述。

1 锥形束CT(Cone- beam computed tomography, CBCT)介绍

CT的研制始于20世纪60年代。1963年，美国物理学家首先提出图像重建的数学方法，并用于建立X线投影数据模型。在随后的几十年里,CT技术迅速发展，CT仪也不断更新换代,到目前已发展至第5代，可进行全身各个部位的扫描，并使扫描时间大大减少。但传统的CT扫描仪体积大，价格昂贵，主要用于高速全身扫描以减少运动造成的伪影，并不适用于头面部的检查。Arai等[1](1999)研制出了专用于牙科检查的锥形束CT原型，称之为Ortho- CT,并用该设备检查了2 000余例患者，以评估其根尖病变手术前、后变化情况；结果显示，该设备具有图像再现性能，而且皮肤的X线照射剂量仅为0.62 mGy。2000年，这项技术转让给Morita公司，从而诞生了专用于牙科检查的CBCT- 3DX multi- image micro- CT。

CBCT具有体积小、重量轻、开放式架构、照射剂量小等特点，可以反映头面部包括耳、鼻、骨、牙齿等硬组织在三维方向上的影像。此外，锥形束技术还可最大限度的利用X线，并允许使用较医用螺旋CT更小、更廉价的X线组件；而且由于头颈部可保持静止，所以其扫描仪的速度可以较慢。因此，用于头面部的扫描仪不需要占据很大的空间，也不需要为避免运动伪影的出现而使用昂贵的组件。与最新代的螺旋CT相比，CBCT的成像质量更高，辐射剂量更低。Hashimoto等[2]报道，CBCT的平均皮肤照射剂量为每次1.19 mSv,大概相当于一次曲面断层片的剂量，明显低于螺旋CT的458 mSv。但这一剂量值在其他研究中则有所不同，约为29～1 073 μSv[3-4]。简言之，CBCT是高质量头面部成像的理想技术，并且较传统CT的价格低廉。目前，CBCT的应用价值已被广泛认知，并已投入商业使用，如Quantitative Radiology，Verona， Italy (NewTom 9000)， Hitachi and Morita Co， Tokyo，Japan及Xoran Technologies， Ann Arbor， MI， USA (DentoCATTM)[5]。

2 CBCT在牙周病学领域的应用

2.1 CBCT对牙周硬组织测量的准确性

牙周疾病会造成形态各异的牙槽骨病损，准确的掌握这些信息，可以帮助医生作出正确的诊断和治疗设计的制定。CBCT成像的准确性是其在牙周病学领域应用的基础并已得到多个研究的证实和认可。

2.1.1 体外研究

Mengel等[6]通过体外实验比较了根尖片、曲面断层片、医用CT、CBCT对骨下袋测量的准确性，并分别与组织切片的测量值进行比较; 结果显示：医用CT、CBCT组织切片中骨下袋测量值的差值分别为(0.16±0.10)mm、(0.19±0.11)mm，而根尖片和曲面断层片的测量值与组织切片的差值均明显大于CT、CBCT。Braun等[7]分别比较了CBCT和根尖片对不同骨缺损类型的诊断精度，结果显示：CBCT对骨下袋、骨开裂、骨开窗的检出率分别高出根尖片21%、25%、33%；提示，CBCT对牙周病损的显像具有很高的精准度，与Misch等[8]报道的结果一致。

Vandenberghe 等[9](2007)评价了平行投照数字根尖片和CBCT对不同牙周病变的显示情况及图像质量，所测对象为2个颅骨上19个牙的30个位点，这些位点均有垂直向的牙槽骨破坏、凹坑状骨吸收以及根分叉病变，并以颅骨上的实际测量值为金标准进行比较，结果显示：平行投照数字根尖片和CBCT对牙槽嵴水平的测量值与实际测量值的差值分别为(0.19±1.66)mm 、(0.13±1.67)mm，两者无统计学差异(P>0.05); 对根尖片和CBCT的对比度、骨硬板、骨质量、凹坑状骨吸收和根分叉病变的显示进行评分(0=不可见，1=显示质量差，2=显示质量中等，3=显示清晰)时发现，CBCT在对比度、骨硬板、骨质量的显示上不如数字根尖片清晰，但其在凹坑状吸收和根分叉病变的骨破坏形态上的表现则明显优于根尖片(P=0.018)。

牙周病造成根分叉区的骨缺损形态一直是临床医师关注的内容。钟金晟等[10]在人干颅骨的下颌磨牙上人工制备Ⅱ度根分叉病损后，通过CBCT扫描对其骨缺损形态进行了测量，并与实际测量值进行比较；结果显示，CBCT对于根分叉病变的三维显示和线性测量均具有很高的准确性。此后，Braun[7]、Fleiner[11]等通过体外研究也得到了类似的结论。

除了对CBCT在骨缺损形态的显示和线性测量方面的准确性进行了评估，有学者还评估了CBCT在测量骨缺损体积方面的准确性。Agbaje等[12]用CBCT对人干颅骨上40个牙槽窝的体积进行了测量，并与其实际测量值进行比较; 结果显示：两者的测量值分别为(227±91)mm3和(225±90)mm3，差异无统计学意义(P>0.05)；作者认为，CBCT能在三维方向上较好的重现相应的解剖结构，可用于组织愈合效果的评价。

以上研究均是关于CBCT成像与测量的准确性，那么不同的投照角度以及重建角度是否会对其精度有影响呢?有鉴于此，Tomasi等[13]用CBCT以不同投照角度对同一个人的干颅骨进行了两次扫描(第1次为下颌骨与地面平行，第2次为下颌骨与水平面呈45°角); 结果显示：与实际测量值相比，不同的投照角度对CBCT线性测量均无影响，其测量精度均较高，而且不同测量者之间的测量数据也无统计学差异(P>0.05)。另一研究则探讨了CBCT重建角度对测量的影响，其结论是与牙长轴平行的断面角度仍然是精确线性测量的基础[14]。

2.1.2 体内研究

虽然体外研究已证实了CBCT的准确性，但由于在体内环境下，软组织可能会对CT成像有影响。因此， CBCT在正常生理条件下是否也能准确显像尚需进一步的体内研究来证实。

Mohan等[15]采用CBCT对1名诊断为侵袭性牙周炎的患者进行扫描，以了解其牙槽骨的破坏情况，通过与术中所见对比发现，CBCT对骨缺损的显像具有很高的准确性。

Monje等[16]比较了Micro- CT和CBCT测量有骨吸收的上颌骨后牙区的骨密度和微形态数据，结果显示, CBCT测量数据与Micro- CT有明显的相关性。CBCT可用于种植术前的骨密度与骨量评估。

Walter等[17](2010)评价了CBCT对上颌磨牙根分叉病变诊断的准确性，以术中诊断作为金标准进行比较时发现，有84%的位点CBCT诊断与术中诊断一致(Kappa=0.926)；另有14.7%的位点病损被CBCT低估， 1.3%的位点病损被CBCT高估。乔静等[18]也作了类似的研究，在翻瓣术后，除了对根分叉病损作出诊断外，还进行了线性测量，测量指标包括根分叉区入口宽度、水平向、垂直向骨缺损以及根柱长度等；结果显示：CBCT与实际检测相比，在诊断分度方面两者的一致性高，在线性测量方面仅水平向和垂直向骨缺损两者有统计学差异(P<0.05)，但其差异均值均在0.5 mm以下。与Feijo等[19]报道的结果类似。

尽管大多数研究者对CBCT的显像及测量给予了肯定的结论，但也有少数研究者持有不同的观点。Chen等[20]用导板作为标记点，并以翻瓣术后的测量结果为金标准，比较了CBCT与传统骨探诊法测量牙槽骨宽度的准确性；结果显示：骨探诊法与术中实际测量值的差值在 ±1 mm的位点百分比为94%和89%(不同的两名观测者)，CBCT的结果为70%和55%。作者认为CBCT对牙槽骨宽度的测量结果并不稳定。

Fienitz等[21]分别在犬的双侧下颌骨制备6 mm的箱形缺损后，一侧行GBR术+种植体植入术，另一侧仅行种植体植入术作为对照；分别于术后2、8周通过CBCT扫描测量其种植体颊侧骨板的厚度，并将影像测量值与组织学切片的测量值进行对比; 结果显示：对于颊侧骨板厚度<0.5 mm的区域，无论是GBR组，还是对照组，CBCT的测量值均与组织学切片的测量值有显著性差异(P<0.05)；而对于颊侧骨板厚度>0.5 mm的区域，虽然CBCT的测量准确性有所提高(与组织学切片相比无统计学差异)，但其差值的范围较大，为-2.12～+2.7 mm。本研究结果表明，在临床上用CBCT来评价不透射骨材料GBR+种植体植入手术后的成骨量时，其效果并不理想，可能与以下因素有关：①直径0.5～1 mm的骨移植物在CBCT上显示的灰度与骨相近；②种植体在CBCT影像上的伪影也有可能会影响观察和测量。至于其他直径的骨移植材料是否也会有影响还有待进一步研究。

2.2 CBCT对牙周非硬组织测量的准确性

由于牙周膜间隙的大小可反映出是否有异常的牙合力及一些全身系统性疾病[22]，所以也有学者研究了CBCT对牙周膜间隙的显像精度。Ozmeric等[23]人工制备了1个模拟牙周膜间隙的空隙，并使其空隙大小分别为0、100、200、300、400 μm，然后分别通过根尖片和CBCT扫描观察各间隙的显示情况；结果显示，大于200 μm的间隙在根尖片和CBCT中均可被观察到,而当间隙小于200 μm时，CBCT的检出率则低于根尖片；提示，根尖片对根周膜间隙的显示要明显优于CBCT。

Fu等[24]以22具新鲜尸体上的头颅为对象，分别用 CBCT法和直接测量法(无创法拔除上颌前牙后，由两名校准过的人员用探针测量)测量其上颌前牙区的牙龈厚度及龈下方的牙槽骨厚度；结果显示：CBCT的测量值与探针测量值相比，无显著性差异(P>0.05), 唇侧牙龈厚度与其下方的牙槽骨厚度明显相关；该结果提示，CBCT对唇侧牙龈和骨板厚度的测量精度均较高。

综上所述，CBCT不仅能精确的重现牙槽骨等硬组织的病变[25]，亦能显示软组织的相关信息，是牙周检查中较为理想的影像学手段。

2.3 CBCT在临床牙周病学中的应用

牙周病的诊断、治疗设计均需要对牙周骨组织的形态有明确的认知。基于体内外研究证实的CBCT对牙周软硬组织显示的准确性，可以利用CBCT来辅助牙周疾病的诊断、治疗设计和预后评价。

2.3.1 CBCT在临床牙周检查及诊断中的应用

利用无创的影像学方法来评估牙周病患者的牙槽骨形态，并分析其危险因素，可为临床工作提供便利。Mesa等[26]用CBCT测量了吸烟者牙槽骨高度的丧失情况和下颌骨的骨量、骨密度，并对其牙槽骨高度丧失量与下颌骨骨量、骨密度的关系进行了分析；结果显示：吸烟者的牙槽骨高度明显丧失，但与下颌骨的骨密度不相关。

根分叉病变的检查和治疗是牙周领域的难点，其原因主要是：传统的影像学手段无法显示颊舌向的骨缺损；而临床探诊又受到牙龈阻挡、探诊力量以及根分叉开口位置等诸多因素的影响，难以对其作出准确的诊断。体内外研究已证实，CBCT对根分叉区的病损情况具有优异的成像显示能力，可在临床上将其作为根分叉病变的重要检查手段。Kasaj等[27](2007)提出， CBCT在临床根分叉病变诊断中具有明显的优势，但作者仅展示了数个病例，并未作系统研究。Darby等[28]分别用CBCT法和临床探诊法对上下颌磨牙的根分叉病损进行分度诊断，并比较了两者的一致性；结果显示： CBCT诊断结果与临床诊断相比，只有22%的病例结论一致。以上研究结果均表明，临床探诊法诊断根分叉病变有很大的局限性，而根尖片又受二维显像的限制，所提供信息也有限，只有CBCT才是根分叉病变检查的理想手段。

牙槽骨破坏的形态和牙龈的薄厚均会影响牙周治疗方案的制定和相关治疗及预后的判断，特别是上前牙区段，牙龈和牙槽骨的关系是涉及到牙龈退缩、牙周美学手术和种植手术设计的临床难题，如何采用无创手段了解它们的关系，对临床具有重要的指导意义。因此，一些研究常将CBCT应用于牙龈等软组织的厚度测量。曹洁等[29]报道，在印模技术结合造影使牙龈间接显影基础上进行CBCT扫描，可获得清晰的上前牙区牙龈三维图像，借助造影剂在CBCT中的阻射影像可使其与内侧边界清晰的皮质骨间形成“三明治”样结构，从而显示出牙龈的轮廓；测量结果显示：CBCT测量的牙龈厚度与牙周探诊法判断的牙龈生物型基本一致,牙龈生物型与釉牙骨质界处的牙龈厚度呈正相关,上前牙唇侧中央骨嵴顶下2 mm处的牙龈厚度与骨厚度呈轻度负相关。师苏萌等[30](2014)使用了CBCT直接测量牙龈厚度的方法，并分析了牙龈厚度与性别及体质量指数的关系。除此之外，有学者[31]还使用所谓的“软组织CBCT”来测量牙龈的厚度，即在拍摄时给患者戴入一个塑料板以推开唇舌；这种用“软组织CBCT”所得的图像可以更清楚的显示出牙龈的厚度。

2.3.2 CBCT对牙周治疗预后的评价

目前，虽已有研究将CBCT应用于组织再生术后的疗效观察[32-33]，但多为个案报道，尚缺乏系统性研究。

乔静等[34]将32例Ⅱ度根分叉病变的下颌磨牙随机分为实验组和对照组，分别采用引导性组织再生术+植骨术和单纯翻瓣术对其进行治疗，并分别于术前、术后1年通过临床检查和CBCT扫描测量各组根分叉处的水平骨丧失量和垂直骨丧失量；结果显示：术后1年，GTR组的水平骨丧失量和垂直骨丧失比基线时分别减少2.82 mm和 2.24 mm，而对照组两项指标与术前相比无显著性差异。

3 总结

CBCT问世以来，在口腔领域已经得到了广泛的应用。当然CBCT也有其局限性，当投照区域内有金属(如金属冠、银汞合金充填体)时，则会形成伪影，使牙槽骨边缘不易辨认[27]；此外，CBCT对于牙周膜、釉牙骨质界的显示不如牙科螺旋CT(dental- CT)[25]，对牙周膜、骨小梁的显示不如根尖片[9]。但是，基于CBCT对牙周组织，尤其是硬组织的精确成像能力，其在牙周疾病的诊断、治疗计划的制定以及疗效的评估等方面仍不失为一种重要的辅助手段。

[1]Arai Y,Tammisalo E, Iwai K,etal. Development of a compact computed tomographic apparatus for dental use[J].DentomaxillofacRadiol, 1999, 28(4): 245-248.

[2]Hashimoto K, Arai Y, Iwai K,etal. A comparison of a new limited cone beam computed tomography machine for dental use with a multidetector row helical CT machine[J].OralSurgOralMedOralPatholOralRadiolEndod, 2003,95(3): 371-377.

[3]Ludlow JB, Davies- Ludlow LE, Brooks SL,etal. Dosimetry of 3 CBCT devices for oral and maxillofacial radiology: CB Mercuray, NewTom 3G and i- CAT[J].DentomaxillofacRadiol, 2006, 35(4): 219-226.

[4]Ludlow JB, Ivanovic M.Comparative dosimetry of dental CBCT devices and 64- slice CT for oral and maxillofacial radiology[J].OralSurgOralMedOralPatholOralRadiolEndod, 2008, 106(1): 106-114.

[5]Sukovic P. Cone beam computed tomography in craniofacial imaging[J].OrthodCraniofacRes, 2003,6 (1): 31-36.

[6]Mengel R, Candir M, Shiratori K,etal.Digital volume tomography in the diagnosis of periodontal defects: an in vitro study on native pig and human mandibles[J].JPeriodontol, 2005,6(5): 665-673.

[7]Braun X, Ritter L, Jervoe- Storm PM,etal. Diagnostic accuracy of CBCT for periodontal lesions[J].ClinOralInvestig, 2014,18(4): 1229-1236.

[8]Misch A, Yi S, Sarment DP.Accuracy of cone beam computed tomography for periodontal defect measurements[J].JPeriodontol, 2006, 77(7): 1261-1266.

[9]Vandenberghe B, Jacobs R,Yang J.Diagnostic validity (or acuity) of 2D CCD versus 3D CBCT- images for assessing periodontal breakdown[J].OralSurgOralMedOralPatholOralRadiolEndod, 2007,104(3): 395-401.

[10]钟金晟, 欧阳翔英, 柳登高, 等.锥形束CT测量离体下颌磨牙Ⅱ°根分叉病变效果的评价[J]. 北京大学学报(医学版), 2010,42(1): 41-45.

[11]Fleiner J, Hannig C, Schulze D,etal.Digital method for quantification of circumferential periodontal bone level using cone beam CT[J].ClinOralInvestig, 2013,17(2): 389-396.

[12]Agbaje JO, Jacobs R, Maes F,etal.Volumetric analysis of extraction sockets using cone beam computed tomography: a pilot study on ex vivo jaw bone[J].JClinPeriodontol, 2007,34(11): 985-990.

[13]Tomasi C,Bressan E, Corazza B,etal.Reliability and reproducibility of linear mandible measurements with the use of a cone-beam computed tomography and two object inclinations[J].DentomaxillofacRadiol, 2011,40(4): 244-250.

[14]Nikneshan S, Aval SH, Bakhshalian N,etal.Accuracy of linear measurement using cone- beam computed tomography at different reconstruction angles[J].ImagingSciDent, 2014,44(4): 257-262.

[15]Mohan R, Mark R, Sing I,etal.Diagnostic Accuracy of CBCT for Aggressive Periodontitis[J].JClinImagingSci, 2014, 4(2): 2.

[16]Monje A, Monje F, Gonzalez- Garcia R,etal.Comparison between microcomputed tomography and cone- beam computed tomography radiologic bone to assess atrophic posterior maxilla density and microarchitecture[J].ClinOralImplantsRes, 2014,25(6): 723-728.

[17]Walter C, Weiger R, Zitzmann NU.Accuracy of three- dimensional imaging in assessing maxillary molar furcation involvement[J].JClinPeriodontol, 2010, 37(5): 436-441.

[18]Qiao J, Wang S, Duan J,etal.The accuracy of cone- beam computed tomography in assessing maxillary molar furcation involvement[J].JClinPeriodontol, 2014,41(3): 269-274.

[19]Feijo CV, Lucena JG, Kurita LM,etal.Evaluation of cone beam computed tomography in the detection of horizontal periodontal bone defects: an in vivo study[J].IntJPeriodonticsRestorativeDent, 2012,32(5): e162-e168.

[20]Chen LC,Lundgren T, Hallstrom H,etal.Comparison of different methods of assessing alveolar ridge dimensions prior to dental implant placement[J].JPeriodontol, 2008,79(3): 401-405.

[21]Fienitz T, Schwarz F, Ritter L,etal.Accuracy of cone beam computed tomography in assessing peri- implant bone defect regeneration: a histologically controlled study in dogs[J].ClinOralImplantsRes, 2012,23(7): 882-887.

[22]Gonzales TS, Coleman GC.Periodontal manifestations of collagen vascular disorders[J].Periodontol2000, 1999,21: 94-105.

[23]Ozmeric N, Kostioutchenko I, Hagler G,etal.Cone- beam computed tomography in assessment of periodontal ligament space: in vitro study on artificial tooth model[J].ClinOralInvestig, 2008, 12(3): 233-239.

[24]Fu JH, Yeh CY, Chan HL,etal.Tissue biotype and its relation to the underlying bone morphology[J].JPeriodontol, 2010,81(4): 569-574.

[25]Holberg C, Steinhauser S, Geis P,etal.Cone- beam computed tomography in orthodontics: benefits and limitations[J].JOrofacOrthop, 2005,66(6): 434-444.

[26]Mesa F, Souki N, Galindo- Moreno P,etal.Tobacco consumption induces alveolar crest height loss independently of mandibular bone mass and bone density[J].ClinOralImplantsRes, 2014,25(9): 1034-1040.

[27]Kasaj A, Willershausen B.Digital volume tomography for diagnostics in periodontology[J].IntJComputDent, 2007,10(2): 155-168.

[28]Darby I, Sanelli M, Shan S,etal.Comparison of clinical and cone beam computed tomography measurements to diagnose furcation involvement[J].IntJDentHyg, 2014，16：Epub ahead of print.

[29]曹洁, 胡文杰, 张豪,等.基于锥形束计算机体层摄影术测量牙龈厚度[J]. 北京大学学报(医学版), 2013(01): 135-139.

[30]师苏萌, 施生根, 白忠诚, 等. 上颌前牙唇侧牙龈及牙槽黏膜厚度的锥形束CT测量研究[J]. 牙体牙髓牙周病学杂志, 2014,24(6): 350-353,373.

[31]Januario AL, Barriviera M, Duarte WR.Soft tissue cone-beam computed tomography: a novel method for the measurement of gingival tissue and the dimensions of the dentogingival unit[J].JEsthetRestorDent, 2008,20(6): 366-374.

[32]Ito K, Yoshinuma N, Goke E,etal.Clinical application of a new compact computed tomography system for evaluating the outcome of regenerative therapy: a case report[J].JPeriodontol, 2001,72(5): 696-702.

[33]Turker N, Basa S, Vural G.Evaluation of osseous regeneration in alveolar distraction osteogenesis with histological and radiological aspects[J].JOralMaxillofacSurg, 2007, 65(4): 608-614.

[34]乔静, 段晋瑜, 孙昌洲, 等. 锥束CT评价下颌磨牙根分叉病变再生治疗疗效[J]. 北京大学学报(医学版), 2014,46(05): 727-732.

Application of cone-beam computed tomography in periodontology

ZHU Jie, LIANG Yu- Hong

(DepartmentofStomatology,PekingUniversityInternationalHospital,Beijing102209,China)

Compared with conventional fan- beam computed tomography, cone- beam computed tomography (CBCT) permits lower radiation exposure and less cost. It has been used for dentomaxillofaical imaging. Several studies have showed that CBCT can promote the diagnosis, treatment and prognostic evaluation in periodontal diseases. The review summarizes the recent studies of CBCT application in periodontology.

cone- beam computed tomography; periodontal disease; radiograph

2015-01-17

朱 洁(1983-)，女，汉族，陕西人。博士，主治医师

梁宇红, E-mail: leungyuhong@sina.com

R781.4

A

1005-2593(2015)10-0628-05