錐形束CT影像線性測量放大率的研究.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化和高精度。在口腔修復(fù)體智能加工、精準齒科種植導(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量，包括骨缺損量、牙體長度測量等。因此，源于CT的影像數(shù)據(jù)是口腔智能化修復(fù)、精準種植以及有限元力學(xué)模型的基礎(chǔ)，若數(shù)據(jù)不準確，其計算結(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條阻射線的實驗?zāi)＞?，觀察基于Galileo錐形束 CT的阻射線影像長度與之實際長度間的差異，分析線性放大率在X，Y，Z三個軸向上的變化規(guī)律，建立

3、了基于R值(組射線中點至FOV中心的距離)估計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，通過離體牙實驗，分別比較離體牙的 CBCT影像長度和校正長度與實際長度之間的差異，明確牙齒的CBCT影像是否存在垂直向放大誤差，并評估CBCT影像垂直向（Z軸向）放大率校正方程對降低牙齒的CBCT影像長度誤差的作用，以期為修復(fù)體的智能加工、種植體的精準植入以及三維有限元建模提供更加準確的數(shù)據(jù)來源。
　　第一部

4、分：實驗?zāi)＞叩挠^測平面含72條10.0mm長的阻射線。選擇邊長120mm的正方形有機玻板一塊（厚20mm），使用數(shù)控機床制備凹槽（槽長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。觀測平面內(nèi)兩個軸線垂直相交將該面分成4個象限，各象限內(nèi)含兩個方向的軸向線段各9條（交叉設(shè)計，止點至矢狀面、冠狀面、水平面的距離設(shè)計為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，向上移動模具20mm,40mm后掃描，向下移動模具20mm,40mm后掃描，從而得到HP，OP20，OP40，UP20，UP40五個層面的X，Y軸向阻射線影像；以CP為基準，前、后向移動模具20mm,40mm后掃描，從而得到CP，BP20，BP40，AP20，AP40五個層面的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。各阻射線影像長度測量6次，算出放大率，并評估放大率的變化規(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，使其牙體長軸垂直于水平面，最后將蠟托固定在有機玻璃板觀測平面上。在Galaxis3D軟件中的多平面重建功能界面，調(diào)節(jié)測量平面，使其過實驗牙的牙尖、根尖以及FOV中心，在該平面內(nèi)測量實驗牙的牙尖至根尖的距離作為牙齒的影像長度；測量FOV中心至牙尖與根尖連線中點的

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度；使用游標卡尺測量實驗牙牙尖至根尖的距離作為實際長度（切牙選取切端中點和根尖作為標志點，前磨牙選取頰側(cè)牙尖和根尖作為標志點）。對牙齒的CBCT影像長度、校正長度、實際長度三組數(shù)據(jù)進行正態(tài)性檢驗；采用配對t檢驗比較牙齒的影像長度與實際長度，校正長度與實際長度之間是否有統(tǒng)計學(xué)差異；采用配對 t檢驗比較基于 R值與CBCT影像垂直向放大率校正方程得出的估計放大率

8、M1與離體牙CBCT影像的實際放大率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影像長度顯著大于其實際長度。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)，不同線段止點間阻射線CBCT影像線性放大率的比較，見遠離平面中心點的阻射線其影像放大率顯著大于接近平面中心點者(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CBCT影像線性測量放大率的方程為：
　　Mx=0.0007R2-

11、0.0177R+0.0343
　　My=0.0008R2-0.0225R+0.0499
　　Mz=0.0008R2-0.0238R+0.0689
　　校正長度=影像長度-影像長度×放大率M
　　6.離體牙的CBCT影像長度顯著大于實際長度，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、長度與實際長度之間的差異（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值估計離體牙CBCT影像垂直向放大率M1與離體牙CBCT影像實際放大率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，該放大具有對稱性、區(qū)域性等特點，

13、最大放大率可達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中心至被測物體中心的距離R顯著正相關(guān)：當(dāng)R≤30.4mm時，影像放大率幾乎為0；當(dāng)R＞30.4mm時，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度