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六、CBCT检查
(一)CBCT的工作原理
锥形束CT(cone beam CT)是当今口腔影像设备中最有前途和实用性的设备。CBCT的应用给口腔及头颅部临床领域中的诊断和治疗带来了革命性的变化。
CBCT其原理是X线发生器以较低的射线量(通常球管电流在2~10mA)围绕被照物体做180°~360°旋转的数字式投照。投照后所获得的数据在计算机中“重组”后进而获得三维图像。CBCT获取数据的投照原理和传统扇形扫描CT是完全不同的,而后期计算机重组的算法原理有相同之处(图1-2-17)。
CBCT与全身螺旋CT的最大区别在于螺旋CT的投影数据是一维的,重建后的图像数据是二维的,重组的三维图像是连续多个二维切片堆积而成的,其图像金属伪影较重。而CBCT的投影数据是二维的,重建后直接得到三维图像。从成像结构看,CBCT用三维锥形束X线扫描代替体层CT的二维扇形束扫描;与此相对应,CBCT采用一种二维面状探测器来代替体层CT的线状探测器。显然,CBCT采用锥形束X线扫描可以显著提高X线的利用率,只需旋转360°即可获取重建所需的全部原始数据,而且用面状探测器采集投影数据可以加速数据的采集速度;CBCT所具有的另一个优势就是很高的各向同性空间分辨力。
CBCT的探测器有2种,一种是CCD+影像增强器,另一种是平板探测器。曝光范围大小、曝光时间、图像重建时间及体素大小等参数根据不同的厂家生产的机型不同而不同。根据不同国家生产的机器其视野名称不同,有些用厘米制,如4cm×4cm,18cm×20cm;有的用英寸,如9″、12″等。曝光时间从几秒到几十秒不等,体素从0.1~0.4mm。
(二)CBCT的优点 1.射线量低
如四川大学华西口腔医院使用的锥形束CT投照下颌骨,其曝光千伏为80kV,2mA,上颌骨也仅为4~5mA,比数字化曲面体层的管电流还要小。据报道CBCT一次投照只相当于传统CT的1/30~1/40放射量,仅相当于4次数字化曲面断层投照放射量。一份美国的研究报告指出,一张CBCT的剂量约为36.9μSv,仅相当于一张全口根尖片的剂量(13~100μSv)。不同的机器辐射剂量是不同的,但都远远低于普通的螺旋CT。
2.应用范围广泛
锥形束CT可广泛应用于口腔种植科、口腔颌面外科、正畸科、正颌外科、牙体科、颞下颌关节科及耳鼻喉科等。传统螺旋CT虽然有一些牙科软件可选择,但目前费用高而且不及CBCT专用牙科软件人性化。装备了不同视野锥形束CT的口腔专科医院、综合医院口腔科或者民营口腔医院(科),可以在较短的时间内,使种植、根管(牙体)、正畸、正颌、外科、牙周等领域有一个较快的发展。
3.应用更加方便
传统CT虽然可以获得口腔科所需的大部分头颅3D图像,但在视野选择,图像合成等口腔专业所需个性化图像生成方面,口腔科本身所拥有的CBCT有着无法比拟的优势。许多研究机构对比了CBCT和全身CT(包括螺旋CT和多层CT)对口腔颌面部结构的成像效果,结果表明,CBCT有非常高的空间分辨率,对于下颌骨、下颌神经、颞下颌关节解剖结构的成像质量非常好。CBCT的三维成像和多方向层面成像特点也有助于对口腔颌面部疾病诊断。和传统CT相比,CBCT不仅大大减少了曝光辐射剂量,其数据更可在初次重建获得的轴位图像上进行多向、多层面重建及曲面体层重建或三维重建。CBCT的序列纵断面重建,可以清楚地显示上、下颌弓呈正交垂直关系的纵断面影像,是口腔CBCT不同于其他通用CT的特色重建序列。另外,三维重建图像还允许任意角度旋转观察,任意选择重建范围。在三维重建图像上通过调节窗可将部分骨组织去除,只留下密度较高的牙齿图像。再辅以轴位和其他层面图像可以精确地了解埋伏牙的形态、位置、与邻牙的关系以及邻牙有无位移或根吸收等。有的软件可以将x、y、z轴及3D重建图像联动,更加方便准确定位。因此,CBCT检查可为临床医师做进一步治疗设计或术前入路选择提供准确的信息。所以说,CBCT的使用可以大大提高口腔科的科研和临床水平。而放射量极低的CBCT是口腔特有的,在种植、牙体、正畸治疗时往往需多次投照的三维影像诊断大为方便和安全。
图1-2-17 CBCT成像原理及各向同性示意图
A.示意被照物体是类似圆柱体,经过360°扫描后获得的每一个像素均为立方体;B.非各向同性像素中也可以获得各向同性的像素
4.有更清晰的图像
锥形束CT的成像原理决定了其在矢状位投照时获得的图像信息相比扇扫多排螺旋CT更多,因而能获得更准确的矢状位断层图像,特别是口腔领域中常用的硬组织图像。但是最常用的传统螺旋CT技术,是通过多层扫描后对所获得的一系列轴向断层图像进行三维重建,相对而言,其所获得图像的纵向分辨率较低,比较容易产生阶梯状伪影,图像不够细腻。因此,传统螺旋CT技术对病变集中于头颅中下部,组织结构测量多以毫米计量的口腔正畸、种植及牙体学领域的应用受到一定限制。而CBCT由于可以一次扫描多层组织,因而大大提高了获取数据的速度和X线的利用率,其一般扫描投照时间为10秒左右,放射剂量是传统CT的1/20~1/15;同时也使重建出的容积图像的轴向分辨率得到很大提高,其物理层厚可低至0.1mm;这也大大降低了CBCT扫描的成本。因此,空间分辨率高、数据采集时间短(10秒)、曝光剂量小(降低至1/30~1/20)、拍摄成本低等优点的CBCT系统的出现,为颅面部三维重建影像在口腔正畸领域的广泛应用提供了新的可能。CBCT能获得最低0.08mm的真实数据断层图像(而非计算模拟数据图像),并且图像重建层厚在扫描之后可根据临床需要任意设定。而传统多排CT一般最低扫描断层厚度只能达到0.5~0.6mm(造价近1000万元的64排螺旋CT扫描层厚可达到0.325mm),而且必须在操作扫描前提前设定扫描层厚。
5.操作简单
目前锥形束CT口腔技术人员或普通放射人员都可操作,而不像传统CT操作需要专业人员持有上岗证。头颅锥形束CT软件的特殊设计也使口腔专业人员使用起来更加方便,口腔专业人员完全可以按自己的意愿随意获取自己想要的口腔3D图像。
6.可以配合第三方软件获得临床需要的结果
由于CBCT有很高的空间分辨率,其DICOM数据从原理上讲应该是具有很好的利用价值。目前所有的数据都是开放性的,几乎能与所有的第三方软件兼容。通过第三方软件强大的功能,临床医师可以获得自己想要的结果,为临床和科研工作都提供了有力的支持。
(三)CBCT的局限性
1.与螺旋CT比较,CBCT有很高的空间分辨率而密度分辨率不够,对软组织解剖结构显像不清晰。
2.种植体或者口腔内存在的金属周围的伪影仍然无法完全消除,从而可能影响诊断质量。
3.存储和传输的问题 一般在专科口腔医院普遍认为CBCT的存储不需要太大的空间,但这是一个误区。获得的图像层面越小,数据就越大;图像的视野越大,如果其文件较小,其图像质量必然就会下降。同时数据量越大,传输的速度就会慢,甚至影响医院整个网络的速度。