牙根纵裂锥形束CT检查的伪影及诊断探讨

曹丹彤,觧 鑫,林梓桐

牙根纵裂(vertical root fractures,VRFs)是指发生在牙根部的完全或不完全纵形裂纹,通常为颊舌向[1]。VRFs患牙可表现为牙龈的反复肿胀或瘘口溢脓,临床检查可探及颊舌(腭)侧窄而深的牙周袋[1]。由于VRFs发生于牙根,仅通过临床表现及口内检查常无法做出明确诊断。普通X线检查技术如根尖片可用于VRFs诊断,然而,根尖片仅为二维成像技术,仅能显示部分分离移位的VRFs。近年来广泛应用的口腔锥形束CT(cone beam CT,CBCT),其分辨率达亚毫米级,为疑难性牙体牙髓疾病的诊断提供了一种有效的影像学检查手段。相比于根尖片,CBCT诊断VRFs的准确率及灵敏度大大提升[2-4]。然而,CBCT诊断VRFs存在着众多干扰因素,其中伪影的存在是导致CBCT诊断VRFs准确率下降的重要原因[3,5-9]。本文对CBCT诊断VRFs中的伪影加以综述,并针对扫描中如何减少伪影,如何对伪影和折裂纹进行鉴别诊断加以探讨。

1 CBCT VRFs诊断中的伪影

广义上伪影是指X线成像过程受到干扰或原理性限制而出现的与受检体不相符的影像变形或者不存在的结构和病变影像,通常表现为条纹、带状、放射状,影响影像的诊断效力[10]。

1.1 射线束硬化伪影(beam hardening artifacts)

CBCT投照时,当X线束遇到一个高密度的物体(如根管充填牙胶、金属桩等),光束中的低能量光子会被物体吸收,X射线束的平均能量增加,从而产生射线硬化束伪影,这类高密度材料产生的伪影通常为低密度线状,与VRFs在CBCT上的线状低密度影像非常类似,因而影响折裂纹诊断[6,11]。

1.1.1 患牙根管充填材料伪影

根管充填材料如牙胶及糊剂具有X线阻射性,以便于区分充填材料与周围牙体组织并评估根管充填的质量[12],然而,VRFs多发生于根管治疗后牙齿,根充材料包括牙胶和糊剂都可产生类似于折裂纹的线状低密度伪影,大大影响了VRFs诊断[5-7,9,11,13]。

不同的糊剂所产生的伪影强度也不同。Miyashita等[14]对四种根管充填糊剂(AH Plus、CANALS、BioRoot RCS和MTA Fillapex)在根尖片及不同大小管电压(70、85、100 kV)的CBCT图像上的伪影进行评估。结果表明,根尖片上的放射阻射率与CBCT图像上的伪影程度之间存在相关性,糊剂在根尖片上显示的阻射率越大(越亮),在CBCT图像上产生的伪影越明显。

1.1.2 患牙桩核及冠修复体伪影

临床上常用的桩核材料主要有金属桩、纤维桩、瓷桩等[15]。Pinto等[16]研究表明,金属桩产生的伪影最为严重,对VRFs诊断的影响最大。Lira等[17]比较了镍铬合金桩(原子序数分别为28和24)和银钯合金桩(原子序数分别为47和46)的伪影,结果后者(原子序数较高)的材料伪影更明显。Mohammadpour等[18]一项体外研究发现,不锈钢桩和钛桩修复的牙齿VRFs诊断的敏感度、特异度和准确性明显低于没有桩修复的牙齿。与密度较高的不锈钢相比,密度较低的金属钛产生的伪影更小,诊断VRFs的准确度更高。Marinho等[19]对比了不同材料产生伪影的差异,结果表明,与牙胶、金属核玻璃纤维桩以及镍铬合金桩相比,玻璃纤维桩产生的伪影最小。

牙冠部修复材料如银汞合金、烤瓷冠、金属冠等会导致图像产生放射状伪影[20]。但是由于修复体位于冠部,而VRFs发生于牙根部,因此冠修复体对于VRFs诊断的影响并不大。Dutra等[21]的一项体外研究同样发现,与根管内金属桩相比,金属冠产生的伪影不会影响到牙根部,因此不会对VRFs的诊断产生明显的影响。

1.1.3 邻牙种植体伪影

Fontenele等[22]的一项体外研究表明,锆种植体的存在会影响邻牙VRFs的诊断,当锆种植体存在时,VRFs的诊断特异性显著降低。Freitas等[23]研究表明,锆种植体产生的伪影与折裂纹相似,会产生假阳性,因此会降低诊断的特异性。有研究认为,钛和钛锆种植体在CBCT上产生的伪影强度明显小于锆种植体[24]。去金属伪影(metal artifacts reduction,MAR)技术是专门用于减低金属伪影的图像后处理算法,利用图像重建减少伪影对周围组织的影响,可以提高诊断特异性,当VRFs患牙附近有金属物体时,建议使用MAR[23,25]。

1.2 运动伪影(motion artifact)

在CBCT中,运动伪影包括由患者运动引起的各种类型的图像质量退化。CBCT图像中的运动伪影以各种形式出现,如模糊、条纹、重影、内部结构变形或严重的图像失真,会降低诊断的准确性[26]。完成1次CBCT扫描大约需20 s,捕获200～400张2D图像,并将这些图像进行三维重建,在扫描过程中,每个图像捕捉到的信息都可能会受患者运动的影响[27]。有研究表明,剧烈的移位,即涉及多个方位的运动和(或)当患者移位超过3 mm时,对图像质量产生较大影响[28-30]。由于裂纹本身较为细小,因此即使是轻微的移动也可能会造成图像的不清晰,造成对VRFs诊断的影响(图1)。体素越小,运动伪影出现的可能性就越大,通常表现为双轮廓影像[13]。

A:图像存在运动伪影,折裂纹(白色箭头)显示不清;B:当无运动伪影时细微折裂纹(白色箭头)可清晰显示

2 如何减少VRFs诊断中CBCT图像上的伪影干扰

2.1 扫描前准备及固位要求

扫描前,患者需摘下口内可摘义齿及颌面部佩戴的金属饰物,避免射线束硬化伪影的产生。患者在扫描过程中,应保持严格固位,保持牙尖交错位咬合,避免吞咽等动作。

2.2 CBCT设备参数选择

针对VRFs,应采用高分辨率小体素扫描模式,以提升VRFs诊断的准确性。Brito-Júnior等[6]的研究使用CBCT两种体素(0.076 mm和0.2 mm)进行扫描。结果显示体素为0.2 mm时,不同糊剂的伪影有明显差异;而使用0.076 mm体素时,不同糊剂之间不存在差异。该研究认为使用较小的体素可以减少伪影的强度。

除体素及视野外,设备曝光参数(电压、电流、曝光时间)、探测器及重建算法也会影响CBCT图像质量。Gaêta-Araujo等[31]对比了不同管电流(4、8、10、13 mA)检测VRFs的灵敏度、特异度及受试者工作特征曲线下面积(Az值)。结果表明,对于根管内充填牙胶的牙齿,管电流由4 mA提高到8 mA时,Az值显著增加;对于已行金属桩修复的牙齿,管电流设置为10 mA时VRFs诊断的特异度及灵敏度最高。因此,提高电流也是减少硬化伪影的方法之一。然而,这些因素很多情况下都是设备的固有参数,无法作个性化调整。而对于可以允许调整的设备(例如曝光时间和电流),我们也应遵循“检查所需最低剂量”(as low as reasonably achievable,ALARA)原则,保证在尽可能低的辐射剂量情况下获得所需要的图像[32]。

2.3 如何在诊断中区分伪影与折裂纹

VRFs患牙通常表现为牙根颊侧或(和)舌/腭侧完全或不完全的折裂纹,折裂纹是诊断的直接征象。虽然折裂纹和伪影非常类似,但是折裂纹可表现为V型缺损,移行性,非中心性及不规则性(图2A、B),而伪影更加锐利,呈放射状,并以充填物、桩核为中心(图2C)。影像学诊断依据即在至少2种重建方向(轴位、冠状位、矢状位)的切面,有连续2层重建平面出现牙根结构内低密度线状影[10]。由于伪影主要沿轴位传播,因此,如轴位图像诊断存在困难时,可通过评估冠状面和矢状面图像来辅助诊断[11]。

A、B:VRFs牙的折裂纹影像(白色箭头所示)——在CBCT轴位图像上折裂纹表现为不规则的线状低密度影及根面的V型缺损;C:非VRFs牙的射线束硬化伪影(白色箭头所示)——图像锐利,以充填物为中心

3 结 论

CBCT诊断VRFs易受到射线束硬化伪影及运动伪影影响。为了减少伪影影响,在VRFs扫描的过程中,应选择小视野小体素扫描模式,尽量去除可摘除的金属物品,严格固位,尽量避免运动伪影,在可能的条件下提高扫描电流。在诊断时,应注意伪影表现更加锐利,呈放射状,并以充填物、桩核为中心,而折裂纹则可表现为V型缺损,移行性,非中心性及不规则性。