锥形束CT影像线性测量放大率的研究

发布时间：2016-11-23 17:41

  本文关键词：锥形束CT影像线性测量放大率的研究，由笔耕文化传播整理发布。

《安徽医科大学》 2015年

锥形束CT影像线性测量放大率的研究

徐戈  

【摘要】：近年来,数字化技术的飞速发展带动了口腔医疗设备的全面更新换代和口腔医疗技术的巨大变革,口腔修复体的加工以及种植体的植入日益趋向于自动化和高精度。在口腔修复体智能加工、精准齿科种植导板制作等方面,如CAD/CAM、快速成型、“3D打印”等数字化技术均以CT、CBCT的影像数据为参考;在建模方面,借助CT解剖学数据,建立的口腔修复体以及牙颌软、硬组织的三维有限元模型可以使口腔生物力学的分析更加直观;另外,在测量学方面,CBCT的三维影像数据常用于颅颌面的精确测量,包括骨缺损量、牙体长度测量等。因此,源于CT的影像数据是口腔智能化修复、精准种植以及有限元力学模型的基础,若数据不准确,其计算结果、结论的可靠性以及临床疗效将大打折扣。所以,弄清CBCT数据与真实数据之间的差异极为重要。本研究分为两部分:第一部分,通过含72条阻射线的实验模具,观察基于Galileo锥形束CT的阻射线影像长度与之实际长度间的差异,分析线性放大率在X,Y,Z三个轴向上的变化规律,建立了基于R值(组射线中点至FOV中心的距离)估计CBCT影像线性放大率的回归方程(CBCT影像线性放大率校正方程);第二部分,通过离体牙实验,分别比较离体牙的CBCT影像长度和校正长度与实际长度之间的差异,明确牙齿的CBCT影像是否存在垂直向放大误差,并评估CBCT影像垂直向(Z轴向)放大率校正方程对降低牙齿的CBCT影像长度误差的作用,以期为修复体的智能加工、种植体的精准植入以及三维有限元建模提供更加准确的数据来源。第一部分:实验模具的观测平面含72条10.0mm长的阻射线。选择边长120mm的正方形有机玻板一块(厚20mm),使用数控机床制备凹槽(槽长10.0mm,槽深0.3mm),凹槽内充填氧化锌水门汀形成阻射线。定义与扫描视野冠状面、矢状面平行的线为X,Y轴向线,与水平面垂直者为Z轴向线。观测平面内两个轴线垂直相交将该面分成4个象限,各象限内含两个方向的轴向线段各9条(交叉设计,止点至矢状面、冠状面、水平面的距离设计为10mm,30mm,50mm)。具现CBCT扫描视野(FOV)中心,然后置模具于CBCT扫描视野中,确定水平向中心平面HP以及垂直向中心平面CP。以HP为基准,向上移动模具20mm,40mm后扫描,向下移动模具20mm,40mm后扫描,从而得到HP,OP20,OP40,UP20,UP40五个层面的X,Y轴向阻射线影像;以CP为基准,前、后向移动模具20mm,40mm后扫描,从而得到CP,BP20,BP40,AP20,AP40五个层面的Z轴向阻射线影像。定义R值为阻射线中心偏离FOV中心的距离。各阻射线影像长度测量6次,算出放大率,并评估放大率的变化规律。第二部分:将32颗离体牙按照切牙-尖牙-前磨牙的顺序,固定于形似牙弓的蜡托上,使其牙体长轴垂直于水平面,最后将蜡托固定在有机玻璃板观测平面上。在Galaxis3D软件中的多平面重建功能界面,调节测量平面,使其过实验牙的牙尖、根尖以及FOV中心,在该平面内测量实验牙的牙尖至根尖的距离作为牙齿的影像长度;测量FOV中心至牙尖与根尖连线中点的距离作为R值,将其代入CBCT影像垂直向(Z轴向)放大率校正方程获得牙齿的校正长度;使用游标卡尺测量实验牙牙尖至根尖的距离作为实际长度(切牙选取切端中点和根尖作为标志点,前磨牙选取颊侧牙尖和根尖作为标志点)。对牙齿的CBCT影像长度、校正长度、实际长度三组数据进行正态性检验;采用配对t检验比较牙齿的影像长度与实际长度,校正长度与实际长度之间是否有统计学差异;采用配对t检验比较基于R值与CBCT影像垂直向放大率校正方程得出的估计放大率M1与离体牙CBCT影像的实际放大率M2之间是否有差异。获得主要结果如下:1.模具中阻射线的CBCT影像长度显著大于其实际长度。X轴向阻射线的最大放大率为3.4%,其R值为78.3mm,最小放大率为-0.4%,其R值为11.2mm;Y轴向阻射线的最大放大率为3.3%,其R值为78.3mm,最小放大率为-0.6%,其R值为11.2mm;Z轴向阻射线的最大放大率为3.3%,其R值为78.3mm,最小放大率为-0.4%,其R值为11.2mm;X,Y,Z轴向阻射线的平均放大率为1.2%,1.1%,1.1%。2.对称分布的阻射线,其CBCT影像放大率差异不显著(P0.05)。3.不同平面间,同名阻射线CBCT影像线性放大率的比较,见远离中心平面的影像放大率显著大于近中心平面者(P0.05);同一平面内,不同线段止点间阻射线CBCT影像线性放大率的比较,见远离平面中心点的阻射线其影像放大率显著大于接近平面中心点者(P0.05)。4.比较R值相同但轴向不同的阻射线CBCT影像线性放大率,见X轴向放大率显著大于Y,Z轴向放大率(P0.05),而Y轴向与Z轴向的放大率差异不显著(P0.05)。5.阻射线CBCT影像线性的放大率与R值显著正相关(rX=0.996,PX0.001;ry=0.998,Py0.001;rz=0.997,Pz0.001);以R值估计CBCT影像线性测量放大率的方程为:Mx=0.0007R2-0.0177R+0.0343My=0.0008R2-0.0225R+0.0499Mz=0.0008R2-0.0238R+0.0689校正长度=影像长度-影像长度×放大率M6.离体牙的CBCT影像长度显著大于实际长度,两者差值d1的均数为0.15±0.067mm,P0.05,差值的95%置信区间为0.13~0.21mm,平均误差百分比为0.74%±0.33%。7.离体牙的校正长度与实际长度之间的差异(差值d2均数为0.02±0.074mm)不显著,P0.05,差值的95%置信区间为-0.01~0.05mm,平均误差百分比为0.10%±0.36%。8.基于R值估计离体牙CBCT影像垂直向放大率M1与离体牙CBCT影像实际放大率M2之间差异不显著(P0.05)。基于以上结果,本文得出如下结论:1.Galileo CBCT影像存在线性放大,该放大具有对称性、区域性等特点,最大放大率可达3.4%。2.Galileo CBCT影像X轴向放大率略大于Y轴向及Z轴向放大率。3.Galileo CBCT影像放大率与FOV中心至被测物体中心的距离R显著正相关:当R≤30.4mm时,影像放大率几乎为0;当R30.4mm时,影像放大率为正值,且随着R值的增大而增大。4.通过牙齿的CBCT影像长度、牙齿中心至FOV中心的距离R以及CBCT影像垂直向放大率校正方程可以将牙齿影像长度的放大误差从7.4‰降低到1.0‰,从而获得更加接近牙齿真实尺寸的数据。

【关键词】：
【学位授予单位】：安徽医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R816.98
【目录】：

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