CBCT三维头影测量常用指标的初步探索

李 媛，秦金炜，侯 伟，张渊岫，张正东，王 林

自20世纪30年代头影测量由德国的Hofrath和美国的Broadbent引入到临床应用至今，学者们建立的X线头影测量分析方法已达数十种，通过定位牙颌面各标志点，描绘出一定的线角，进行牙颌面软硬组织的结构分析，为临床诊断、治疗设计及研究工作提供重要的依据[1-4]。在CBCT广泛应用于临床之前，正畸治疗诊断中所使用的头影测量分析都是基于对二维头颅侧位片的测量分析，但是二维头颅侧位片存在头颅双侧解剖结构重叠、图像模糊、图片不规则放大率甚至头位定位误差等问题，导致标志点会受所提供的影像信息的限制存在定位不准的问题[5-6]。CBCT提供了三维空间结构信息，使牙颌面的结构清晰可辨，对于定义明确的三维定点容易分辨定位[7]。但目前国内外都还处于建立CBCT三维数据测量的初级阶段，依然沿用二维头影测量的项目，三维头影测量还未形成一套标准统一的测量系统，三维头影测量的标志点和测量项目正常值的确立需要进一步的研究。本研究通过比较三维转化头颅侧位片头影测量与CBCT三维头影测量两种测量方法测得的部分临床常用指标的结果的相关性，初步探索使用CBCT三维定点方法测得的头影测量结果是否可以类似三维转化头颅侧位片(二维)头影测量结果反映出错牙合畸形患者牙颌面的形态，为三维头影测量系统的建立提供理论依据。

1 资料与方法

1.1 研究对象

选择2013年1月—7月至南京医科大学附属口腔医院口腔正畸科就诊，因治疗需要拍摄CBCT，且符合以下纳入标准的错牙合畸形患者100例。纳入标准：①年龄≥11.0岁，<14.0岁；②上下颌中线与面中线基本一致；③无中切牙缺失、缺损，左右中切牙基本对称、无明显近远中向倾斜；④CBCT显示中切牙牙根形成；⑤无牙周病史、无前牙外伤史、无正畸治疗史；⑥身体健康，无全身系统性疾病。

1.2 研究方法

1.2.1 三维转化头颅侧位片头影测量指标的定义(2D指标) 使用Dolphin imaging 11.0软件生成三维转化头颅侧位片。将CBCT图像用NNTViewer软件(Version 2.19，QR srl，意大利)转化成DICOM格式，导入Dolphin软件生成三维重建图像，分别校准冠状面、矢状面和FH平面。校正标准为：①左右侧眶下缘点连线基本与冠状面平行；②左右侧的眶下缘点—耳点连线分别基本与冠状面平行；③FH平面与正中矢状面基本垂直，并且根据传统头颅定位仪的定位方法，保证FH平面与地面(即冠状面)平行。将校准后的三维重建图像进行头颅侧位片转化，并在转化过程中进行微调，得到最大重叠的三维转化头颅侧位片，并将其导入Cephalomethic 1.0软件,选取反映上下颌骨矢状向位置关系、垂直向位置关系、以及上下前牙唇倾度情况的临床常用的8项头影测量指标进行二维测量，测量指标包括SNA、SNB、ANB、SN-MP、U1-SN、U1-NA、L1-MP和L1-NB[8]。

1.2.2 CBCT三维头影测量指标的定义(3D指标) 对应三维转化头颅侧位片(二维)头影测量指标的定义，自定义相应8项头影测量指标的三维定义方法(表1)，在MIMICS 15.0软件中使用多平面重建(multi-plane reconstruction, MPR)定点法，对各个标志点在冠状面、矢状面、水平面三个平面上进行三维定点，对于GoL和GoR点的定位参考了三维重建图像进行定点[9-10]。

表1 CBCT三维头影测量项目的定义

1.3 统计学方法

所有测量均由同一测量者完成，间隔1个月后重复测量1次，数据结果取两次测量的平均值。对两种方法的测量结果采用配对样本t检验和拟合优度检验进行统计学分析。所有检验均采用SPSS 21.0软件，以P<0.05(双侧)作为判断是否有统计学意义的标准[11]。

2 结 果

本研究纳入的100例研究对象中，男46例，女54例，平均年龄为(12.4±0.8)岁。其中，男性平均年龄为(12.5±0.8)岁，女性平均年龄为(12.4±0.7)岁。

三维转化头颅侧位片(二维)头影测量与CBCT三维头影测量两种头影测量方法的结果见表2，两种头影测量方法的8项指标的结果间均存在相关性。

表2 两种头影测量方法的统计量和相关系数

对两种头影测量方法的结果的配对样本t检验结果表明，两种头影测量方法的8项测量指标的结果间的差异均有统计学意义(P<0.05)(见表3)。

表3 两种头影测量方法的配对样本t检验

本研究对两种头影测量方法的8项测量指标的结果进一步进行了拟合优度检验，发现7项测量指标拟合程度较高(0.8

表4 两种头影测量方法的拟合优度检验

3 讨 论

一般将替牙期结束(11岁左右)到第二恒磨牙建牙合(14岁左右)前，定义为恒牙牙合早期。此期人群的上下中切牙的牙根一般都已经形成[12]，且此时牙根处于形成后的初期，受外界影响的时间较短，更能反映牙齿形态的原貌[13]，便于头影测量中切牙根尖标志点的定位。恒牙牙合早期也是大部分错牙合畸形实施固定正畸矫治的适宜年龄，所以本研究选择11～14岁的恒牙牙合早期错牙合畸形患者作为研究对象。

本研究中选择三维转化头颅侧位片作为二维头影测量的研究对象，既避免不必要的传统头颅定位侧位片的拍摄，减小X射线的辐射量，也是考虑到三维转化头颅侧位片的图像相对于传统头颅定位侧位片，不存在放大率的问题，测量结果更加反映真实情况[14]。张莹莹等[15]的研究中CBCT 转化头颅侧位片影像53%的测量精确度高于传统头颅定位侧位片，SNA、ANB、SN-MP、FH-MP的测量可重复性明显优于传统头颅定位侧位片，说明在传统头颅定位侧位片上难以定位的A 点、Go点在CBCT 转化头颅侧位片中定点误差减小，这也与刘怡等[7]的研究结果相似。在三维头影测量系统尚未建全之前，对三维转化头颅侧位片进行头影测量分析，是从二维向三维过渡时期的重要测量方式。

本研究中CBCT三维头影测量使用的是多平面重建(MPR)定点法，多平面重建是CBCT常用的图像后处理方法，可选择任意平面中的体素重组成像，在轴向、矢状向、冠状向联合定点，对于定义明确、可重复性高的定点，因为在图像上的结构清晰可辨[16]，所以可以准确定位标志点并在标志点依次定位后，由计算机一次性计算出定义的测量项目的结果。但三维空间比二维平面增加了一个维度，所以三维结构的定点不同于在同一平面上的二维测量[15]，如耳点的定位[7]，在二维头颅定位侧位片上定义为外耳道影像的最上缘，但在三维空间中，由于侧位方向透视深度的不同，从外耳道外缘到耳道深部均有可能成为定点的标志，因此三维测量中有些标志点的定义尚待进一步明确[17]。本研究中选取SN-MP指标来反映上下颌骨垂直向位置关系，而没有选择二维头影测量中同样常用的另一种指标FH-MP，正是考虑到避免涉及三维头影测量中尚未定义明确且可重复性不高的耳点。

本研究选择了临床上常用的8项头影测量指标作为研究对象，对其三维头影测量方法的定义进行了初步探索，选择的指标包括反映上下颌骨矢状向位置关系的SNA、SNB、ANB，反映上下颌骨垂直向位置关系的SN-MP，反映上前牙唇倾度情况的U1-SN、U1-NA，和反映下前牙唇倾度情况的L1-MP、L1-NB。在三维头影测量中，这8项指标涉及到13个三维定点，其中9个骨性定点，4个牙性定点。9个骨性定点中，除了左右侧下颌角点 GoL和GoR与正中矢状面距离相对较大，其余7个骨性定点都定义于正中矢状面上，4个牙性定点接近正中矢状面，且纳入标准中要求中切牙无明显近远中向倾斜，所以在8项指标的二维与三维头影测量结果的拟合优度检验中，除涉及到GoL和GoR定点的SN-MP指标为拟合程度中等(0.5