牙颌面数字化X线成像技术的进展

2022-01-01顾田天津市河西区梅江街社区卫生服务中心天津300221

中国医疗器械信息 2022年2期

顾田天津市河西区梅江街社区卫生服务中心（天津 300221）

内容提要：1982年问世的第一支口内X线探测器标志牙颌面X线数字化时代的到来，尤其是在进入20世纪以来，所出现的诸多数字化X线成像技术开始广泛应用临床中，可取得较好的应用效果。目前来看，随着数字化X线成像技术的发展，以线扫描技术、多功能体层摄影及牙颌面CT为代表的数字化X线成像技术得到了广泛的应用，可取得较好的应用效果，为临床开展牙颌面相关性治疗提供了新方向和新思路，临床应用范围日益扩大。本文先对牙颌面数字化X线成像方式与工作原理作简要的概述，进而从像素尺寸、空间分辨率及成像速度三个方面对牙颌面数字化X线成像技术作一介绍，最后分析综述牙颌面数字化X线成像技术新进展，包括线扫描技术、自动面部软组织显影、多功能体层摄影及牙颌面CT。

相比于传统的屏-胶系统成像技术及其他相关性技术，牙颌面数字化成像技术的优势更加显著，尤其是成像介质和成像原理方面优势更加显著[1]。张庆[2]在研究中指出，X射线成像技术在口腔临床中有十分广泛的应用，且随着X射线技术的发展，目前已经形成了以口腔曲面体层X线机、口内牙科X线机及口腔颌面锥形束计算机体层摄影设备等为主的X射线成像技术体系，在口腔临床治疗中均可以发挥显著的效果。比如口内牙科X线机的结构简单、价格低廉，可以获得较为清晰的图像，在牙体、牙周病及牙髓等口腔疾病治疗中均有应用。明华伟等[3]在研究中指出，数字化外科技术辅助所开展的颌面部骨纤维异常增殖症矫正手术治疗效果显著，不仅可以在术中实现可视化与精准化，且对患者造成的损伤较小。由此可以看出，以数字化X线成像技术为代表的数字化技术已经在牙颌面治疗中得到了广泛的应用，且效果显著。因此，进一步明确和掌握牙颌面数字化X线成像技术应用要点与进展尤为必要。

1.牙颌面数字化X线成像方式与工作原理

牙颌面数字化X线成像技术以计算机X线摄影和直接数字化X线摄影为主，目前应用最为广泛的是直接数字化X线摄影技术。就计算机X线摄影的成像方式与工作原理来说，在使用X射线曝光被照物体和成像板时，磷荧光体可有效记录X射线的信息，而后再通过激光扫描获取计算机X线摄影的信息，最终经过计算机处理形成所需要的数字化影像，在口内与口外X线摄影中应用广泛。

直接数字化X线摄影是现阶段应用较为广泛的一种数字化X线成像技术，相比于计算机X线摄影优势更加显著。直接数字化X线摄影在图像处理功能计算机的帮助下，可以使用X线探测器将X线模拟信号转变为数字信号。相比于计算机X线摄影，直接数字化X线摄影不再需要借助激光来读取数据，操作更加的简单易行。目前电荷耦合器件是牙颌面直接数字化X线摄影中最为常用的探测器材料，由多个光敏单元组成。其成像方式与工作原理是：X射线可以将光转换屏上的荧光体转换为可见光图像，而后再由光学系统传导，电荷耦合器件收集，最终转变为所需要的图像电信号[4]。目前最为常用的电荷耦合形式主要有线阵式、面阵式，目前所有的口内摄影X线探测器均选择面阵式，其有效探测面积可以达到600～1200mm2。

相比于计算机X线摄影，直接数字化X线摄影的优势集中体现在以下几点：①患者在治疗过程中所受到的光照照射量剂量更小，应用更加安全；②曝光时间与分辨率更富优势，在几秒内即可显示影像，有利于提升工作效率；③对比度范围更大，影像层次也更加的丰富。这让直接数字化X线摄影的临床应用更富优势，应用范围更加广泛[5]。

2.数字化X线摄影的优势分析

相比于传统屏-胶系统成像，数字化X线摄影的优势更加显著。总的来说，数字化X线摄影的优势集中体现在以下几方面：

①曝光度容度：数字化X线摄影的优势在于可以将X线照射量降低至最小，可以达到相同情况胶片摄影的30%～70%，大大提升了技术本身的安全性。基于这一优势，目前临床主要将数字化X线摄影应用在牙髓治疗中，尤其是因为测量根管长度而需要反复进行X线测量的人群，其中不乏老年和儿童等敏感人群。

②暗室化学处理：与传统屏-胶系统成像相比，数字化X线摄影不需要进行暗室化学处理，其优势体现在以下三点，一是患者接受检查诊断的时间大大缩短，诊断流程也更加的科学合理；二是影像质量不易受到暗室因素的影响，这对于提升诊断准确率十分有利；三是开展数字化X线摄影过程中不会产生相关的经济消耗，化学污染事件可以得到彻底的杜绝。

③密度分辨率：就目前临床对传统屏-胶系统成像的应用来说，其密度分辨率已经无法更好满足临床使用需求，其密度分辨率只能达到26灰阶。而数字化X线摄影的密度分辨率已经可以达到29～216灰阶，其动态范围大大增加。更为重要的一点是，临床应用过程中发现，数字化X线摄影可以对一定强度的信号作进一步的细化处理，密度分辨率所显示的信息量更多，患者的龋病等病变疾病可以早期诊出。

④数字影像后处理：与传统屏-胶系统成像技术相比，数字化X线摄影的后处理功能更为显著，只需要保留原始数据即可以借助软件功能对影像开展全面的处理，提升诊断准确率。比如目前较为常用的GE Cliniview便拥有十分强大的影像后处理功能，包括影像亮度与对比度调节、降噪、参数测量及灰度/空间分辨率变换。另外，打印排版、旋转/翻转及图像标注等是非常实用的影像后处理技术，有良好的应用效果。

⑤数字影像的处理：经过数字化X线成像技术所获得的数字影像可以自行选择储存模式，用户可以选择储存于记忆卡或磁盘中，具有较高的可靠性，可实现无胶片化存档处理。另外，还可以通过PACS随时传输与实时显示，不易受到时间和空间的限制，传输更加方便，这对于实现远程影像获取和操作十分有利，有良好的临床应用前景。

3.牙颌面数字化X线成像技术

随着近年来牙颌面数字化X线成像技术在临床应用范围日益扩大，有关于牙颌面数字化X线成像技术的研究也更多，对其应用性能与优势有了更加全面的了解。总的来说，牙颌面数字化X线成像技术的性能集中体现在像素尺寸、空间分辨率、成像速度及动态范围四个方面。

①像素尺寸：X线探测器上最小的信息单元是像素，通常情况下当像素的尺寸越小时则单位内的像素数越多，因而图像的分辨率也更高，能够保证所获取影像的清晰。鉴于牙颌面解剖结构细小且复杂，可以有效成像的范围很小，实际成像存在一定的局限性。另外，因为目前所采用电荷耦合器件有其独特的性能，因而此类传感器像素尺寸较低，尤其是与晶硅平板探测器及非晶硒平板探测器的像素尺寸相差更大[6]。相比之下，目前临床同类的牙颌面X线传感器像素尺寸多可以达到38μm×38μm，最大甚至可以达到103μm×103μm。

②空间分辨率：空间分辨率是指可以清晰分辨的最大空间距离，理论上当空间极限频率越大时，细节分辨的能力也越强，所获得的影像也更加的清晰，对于提升牙颌面准确诊疗具有十分重要的意义。目前来看，临床所使用的牙颌面数字化X线成像技术的空间分辨率多在5lp/mm～23.8lp/mm之间，总体性能良好。

③成像速度：所使用的计算机X线摄影和直接数字化X线摄影在成像速度方面有一定的差异性。直接数字化X线摄影是一种即时成像技术，可以在短短几秒内获得所需要的影像，而计算机X线摄影因为需要对成像板加以扫描，所以实际成像时间较长，有一定的延后性。

④动态范围：动态范围的大小可以直接显示X线探测器的显示密度，当其动态范围越大时可以显示出更小的密度差异，当影像层次越丰富时可以获得更多的病变信息。目前来看，临床所使用的牙颌面X线探测器的动态范围主要有两种，一种是4096（212）灰阶，另一种是最新的16384（216）灰阶。

4.牙颌面数字化X线成像技术新进展

4.1 线扫描技术的应用与发展

目前线扫描技术主要应用于口外摄影，其临床应用既有优势也有不足。X线束通过球管发出后，可以借助狭缝状限束器及前准直器的滤过作用而形成扇形线束，其现状断面相对较为窄小，可以以水平扫描的方式来掠过被照体。这种扫描模式下可以有效降低患者X射线剂量[7]。但实际应用过程中也存在不足，比如当扫描时间过长时极易产生运动伪影，对诊断准确率有一定的影响。李哲[8]在研究中指出，数字化X线影像技术因为有其显著的线扫描优势，因而可以更好体现患者牙周组织结构的形态，所获取的影像也更加的清晰，甚至可以直接观测到密度的细微变化，诊断价值较高，在临床中的应用较为广泛。

4.2 自动面部软组织显影

基于数字化X线影像技术的优势，通常可动态观测到的影像范围较为广泛，且密度分辨率极高。与以往临床所使用的数字化外科技术相比，数字化X线影像技术不再需要借助原始的楔形铜滤过器，借助自身成像优势即可形成丰富的软硬组织影像解剖层次，这对于牙颌面面型预测诊断十分有利，能够获得更加精准的影像数据[9,10]。叶红强等[11]在研究指出，在美学修复中，单纯应用数字化X线影像技术可取得较好的成效，但随着人们对牙颌面美观性需求的增强，为进一步保证和提升治疗效果，可在此基础上使用三维数字化仿真技术对修复效果进行仿真预测，以此制定完善的治疗方案，提升修复质量。

4.3 多功能体层摄影

随着人们对种植医学要求的提升，以往所使用的常规曲面体层摄影已经无法更好满足临床需求。为此，近年来临床通过研究而推出了兼有纵断体层摄影功能的数字化曲面体层设备，应用效果更好。比如借助这一技术可以更好显示患者颌骨的近远中及颊舌向解剖形态，操作方式也更加的方便。但因为体层面内的解剖结构较为微小和复杂，因而实际应用会受到颌骨及牙列的影响，导致影像质量不佳，无法获得与常规曲面体层摄影一样的影像。

4.4 牙颌面CT

目前专门用于牙颌面扫描的CT装置主要有日本所生产的CB Mercuray与森田3Daccuitomo、美国所生产的I-CAT，这些最新的牙颌面扫描CT装置均可准确显示患者牙颌面部轴面、矢状面及冠状面影像。相比常规性CT设备来说，探测器采用平板探测器或影像增强管，所发出的光束呈现锥型。长期的临床应用发现，这类设备所使用的X线剂量较少，且可以准确区别牙釉质与牙本质影像。