128层螺旋CT在正常模型测量中的可靠性研究

常捷，李武，滕永健，赵晶帆

兰州市第一人民医院 a.口腔科；b.CT 室，甘肃 兰州 730050

常捷1a，李武1b，滕永健1a，赵晶帆1a

兰州市第一人民医院 a.口腔科；b.CT 室，甘肃 兰州 730050

0 前言

1 材料和方法

1.1 实验设备、仪器、工具与材料

（1）使用西门子64排128层螺旋CT机（SOMATOM Definition AS 128+）（德国西门子4D螺旋容积 CT机）。CT扫描条件：电压100 kV，电流50 mA。CT扫描方法：0.6 mm容积扫描成像方法，轴位、MPR（多平面面重建）、CPR（曲面重建）、VR（容积重建）等方法。图像处理工作站：西门子64排128层螺旋CT配套系统软件：3D工作站、syngo Dental CT（齿科软件）、Inspace（4D无间断实时互动三维成像技术）等。

（2 ）手工测量工具。上海申韩量具有限公司生产的游标卡尺（精确到0.02 mm）。

（3）印模和模型材料。硅橡胶印模材（Silagum ,德国），模型材料：超硬石膏粉（贺利士，德国）。

1.2 实验步骤

（3）取模型要求：要求边缘达到上、下颌唇颊侧移行皱襞处，暴露所有萌出恒牙以及腭盖、系带等解剖结构。

（4）灌模要求：模型清晰准确、无气泡、便于测量研究。

（5）研究样本的形成及测量：将20人的上、下颌两副配对模型分别进行编号，依次为1～20号，组成研究样本。样本1为对1～20号模型应用128层螺旋CT机配套工站软件进行容积扫描、数据采集后进行函数重建，得到0.6 mm层厚图像，传送至工作站，利用轴位图像、MPR、CPR、VR等方法测量。测量时将128层螺旋CT 所形成三维图像调整到最佳姿态，确定标志点。样本2为对1～20号模型手工确定标志点，用游标卡尺直接测量。以上操作均在短暂的连续时间内完成。

1.3 测量项目

（1）牙冠宽度。上下颌4个切牙牙冠的近远中宽度，选择上下颌每颗牙的近远中最凸点间距，分别用UW、LW表示。

（2）牙弓宽度。前段宽度：左右侧尖牙牙尖之间的距离，用UW1、LW1表示；中段宽度:上下颌左右侧第一双尖牙中央窝间的距离，用UW2、LW2表示；后段宽度：左右侧第一恒磨牙中央窝之间的距离，用UW3、LW3表示。

（3）牙弓长度。以左右侧第二恒磨牙远中接触点间连线为底线，由中切牙近中接触点向底线所作的垂线，所测垂距为牙弓总长度。此长度亦可分为3段：前段长度：切牙近中接触点至尖牙连线的垂距，用UL1、LL1表示；中段长度：切牙近中接触点至第一双尖牙中央窝间连线的垂距，用UL2、LL2表示；后段长度：第一磨牙近中面连线至第二磨牙远中面连线间垂距，用UL3、LL3表示。

1.4 实验方法

（1）实验1。由实验者在样本1石膏模型上完成CT扫描，用128层螺旋CT系统在所生成的数字模型上测量相关指标，3周后重新对石膏模型进行扫描并测量相关指标，每个指标测量3次，取平均值，得到实验数据A。3周后再次应用128层螺旋CT系统测量相关指标，得到实验数据B。将2组数据进行比较，检验系统本身的可靠性。

（2）实验2。由另一名实验人员在128层螺旋CT系统所生成的数字模型上用系统测量软件测量相关指标，每个指标测量3次，取平均值，得到实验数据C，将实验数据C与实验1数据进行比较，检验系统的可重复性。

（3）实验3。由实验者直接在样本2模型上用游标卡尺测量，每个指标测量3次，取平均值，得到实验数据D，将实验数据D与实验1数据进行比较，检验系统的精度。

2 结果

石膏和数字模型不同指标的不同方法的测量结果，见表1。

结果表明，不同时间测量的指标差异很小，说明两种测量方法具有相似的平行效度，该系统具有可靠性，且图像分辨率高。不同实验人员测量结果的差异很小，说明该系统的可重复性好。128层螺旋CT系统与游标卡尺测量的结果差异很小。效度分析表明，以游标卡尺为测量金标准，128层螺旋CT系统测量的误差在- 0.02～0.02 mm之间，精确度较高。

3 讨论

一种测量仪器的可靠性,主要从仪器自身的稳定性和可靠性[5]，测量者操作过程的可靠性等几个方面考虑。本实验从仪器本身的可靠性、精确性以及测量者的可重复性3个方面对128层螺旋CT系统测量结果进行评价。实验1的实验目的在于检验测试者对屏幕图像标志点的分辨能力和重复性，即测试者对测量标志点辨认的可靠性。结果显示2次测量之间无显著性差异，说明经CT扫描、三维重建后，数字模型上的标志点清晰准确，同时也表明了测试者对数字模型标志点的确认客观、可靠。实验2检验了测量者的可重复性。实验3综合了各种系统误差可能对测量结果造成的影响，对于被测量的物体，由于表面粗糙程度对螺旋CT三维扫描的影响较大，因此本研究均使用超硬石膏灌模，这种材料颗粒细小、致密，模型结固后表面光滑细致、无气泡生成，可以将物体表面物理特性对测量的精度影响降至最低；同时，由于石膏模型的保存、管理、转运等方面尚有缺陷[6]，因此，测量样本选取20个正常人的上下两副配对模型，形成2对研究样本，一个样本在128层螺旋CT扫描的数字模型上应用CT系统测量，另一对样本用游标卡尺手工测量，这样可以将这2种测量的误差降到最低。通过对比研究，证实了128层螺旋CT系统本身的稳定性和可靠性。通过分析128层螺旋CT系统与游标卡尺的测量结果，验证了128层螺旋CT系统的精度。128层螺旋CT系统测量和手工测量的结果无显著性差异，说明CT系统稳定性好，可靠性强,可以进行准确的模型测量。不同操作者之间的测量结果无显著性差异，说明128层螺旋CT系统可重复性强。128层螺旋CT系统和手工直接测量的比较结果表明两者之间无显著性差异，说明128层螺旋CT系统的测量是精确的。128层螺旋CT系统最突出的优点是能将被测物体表面形态进行数字化,即可以随意提取模型表面任意点的三维坐标,重建后的三维数字模型还可进行各个方位的旋转移动以及放大缩小,模型能在不改变模型空间坐标的情况下得到更精确地显示。

表1 石膏模型和数字模型不同指标测量结果 (±s) mm

表1 石膏模型和数字模型不同指标测量结果 (±s) mm

测量项目 A BCD UW29．59±0．05 29．58±0．01429．59±0．0129．71±0．018 UW134．48±0．1434．48±0．01034．47±0．01134．90±0．020 UW238．46±0．01338．47±0．01438．47±0．01138．37±0．015 UW350．02±0．01550．03±0．01150．02±0．01350．02±0．023 UL19．09±0．0149．08±0．0119．09±0．0139．00±0．021 UL216．87±0．01416．86±0．01116．86±0．01516．84±0．018 UL331．31±0．01431．32±0．01131．31±0．01531．37±0．023 LW23．48±0．01523．47±0．01423．48±0．2123．46±0．018 LW126．42±0．01126．42±0．01026．42±0．01126．39±0．020 LW231．62±0．01331．62±0．01431．62±0．01131．59±0．015 LW342．35±0．01542．35±0．01142．35±0．01342．41±0．023 LL15．46±0．0145．46±0．0115．46±0．0135．43±0．021 LL212．01±0．01412．01±0．01112．01±0．01511．98±0．018 LL326．04±0．01426．03±0．01126．04±0．01526．59±0．02

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Contrastive Research on the Reliability of 128-Slice Spiral CT in the Measurement of Normal Occlusion Model

CHANG Jie1a, LI Wu1b, TENG Yong-jian1a, ZHAO Jing-fan1a
a.Department of Stomatology;
b.CT Room, The First People's Hospital of Lanzhou, Lanzhou Gansu 730050, China

目的 通过对20副正常模型的128层螺旋CT测量结果与传统手工测量结果进行比较，验证128层螺旋CT系统的可靠性、可重复性、精确性。方法 应用128层螺旋CT机对正常模型进行容积扫描、数据采集，并进行函数重建得到0.6 mm层厚图像，传送至配套3D工作站、Dental（齿科软件）、Inspace（4D无间断实时互动三维成像技术）等软件，利用轴位图像、MPR（多平面重建）、CPR（曲面重建）、VR（容积重建）等方法测量正常模型的上、下颌牙的牙齿宽度，牙弓长度、宽度等相关指标；同时用游标卡尺手工测量上述指标，将两种测量方法所得数据进行比较。结果 两种测量方法具有相似的平行效度。CT系统的测量误差为-0.02～0.02 mm，精确度较高。结论 128层螺旋CT可以满足临床正畸需要。

128层螺旋CT；模型测量；游标卡尺；口腔正畸

Objective To verify the reliability, repeatability and accuracy of 128-slice spiral CT through comparing the measurement results of 128-slice spiral CT of 20 normal chin models with those of traditional manual measurement results. Methods The volume scanning with its data collection of normal chin models were conducted with 128-slice spiral CT. Then the images whose slice thicknesses were 0.6 mm were obtained through function reconstruction and then were transferred to various softwares including the 3D workstation, Dental and Inspace. The related indicators including the teeth width, dental arch length and dental arch width of maxillary and mandibular teeth were measured with axial images, MPR (Multiplanar Reconstruction), CPR (Curve Planar Reconstruction) and VR (Volume Reconstruction) while these indicators were also measured with vernier caliper manually. The measurement data collected from those two methods were analyzed and compared. Results The parallel validity of manual measurement was similar to CT measurement whose measurement error was -0.02～0.02 mm. Conclusion 128-slice spiral CT can meet the clinical orthodontic requirements.

128-slice spiral CT; measurement of chin models; vernier caliper; orthodontics

R445.3；R783.5

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2014.06.065

1674-1633(2014)06-0173-03

2013-10-09

2014-05-20

兰州市科技局科研基金项目（07-1-92）。

本文作者：常捷，副主任医师，主要从事口腔正畸基础研究及临床工作。

作者邮箱：lztia．tian@163．com