锥形束CT及种植导板设计软件的临床应用——王虎教授 欧国敏教授

口腔医学的发展经历了漫长的时光，但口腔种植却仿佛在一夜之间驶进了时空的快速通道，这一切源于锥形束CT（CBCT）的出现，随着CBCT 设备的广泛普及，相应的各类第三方种植辅助设计软件也孕育而生，现阶段CBCT 搭配这些软件的应用显著提高了种植体植入的准确性、减小了手术风险、缩短了手术时间，提高了医师的工作效率。本期《今日口腔》将与大家共同分享由王虎教授和欧国敏教授主编，人民卫生出版 出版的《口腔种植影像学》一书中锥形束CT 及种植导板设计软件在种植治疗中的临床应用，希望对各位医生有所帮助。

主编：王虎 欧国敏

四川大学华西口腔医院

CBCT数据的导入

目前利用CBCT 和计算机软件进行辅助种植手术主要包括以下步骤：①CBCT数据的导入、图像分割及图像融合；②第三方软件进行种植体位置设计；③种植导板的制作；④种植导板的快速成型制造；⑤种植导板临床应用。

各大品牌的CBCT 都配有自己的影像数据处理软件，但多数软件功能有限仅具备一些基本的三维重建、测量和数据存储转换等功能，对于一些复杂的三维设计需要依托其他第三方软件进行处理。将CBCT数据与第三方软件之间进行传输就需要将CBCT 的影像资料转换成软件能识别的特定格式——DICOM（digitalimaging and communications in medicine）格式。DICOM格式是由美国放射学会（American College of Radiology，ACR）和美国电器制造商协会（National Electrical Manufacturers Association，NEMA）组织制定的专门用于医学图像的存储和传输的标准名称。经过10 多年的发展，该标准已经被医疗设备生产商和医疗界广泛接受，在医疗仪器（CBCT、CT、MRI）得到普及和应用，在医疗信息系统数字 络化中起重要的作用。每次CBCT扫描后的DICOM数据由几十个到几百个文件组成（视扫描时选择的空间分辨率等参数而定），扫描精度越高文件数量越多，一次扫描的数据一般需要几百兆字节（MByte）的磁盘存储空间（图1），要处理这些大容量的数据也对计算机硬件有较高的配置要求。

图1 每次扫描的DICOM 数据由几百个文件组成，数据量较大

CBCT图像分割

图2 DICOM 数据导入Simplant 软件后在三个视窗内显示各个方向上的断面图像

CBCT图像融合

图3 在Simplant软件内选择适合的阈值范围对牙齿及颌骨进行三维重建

CBCT扫描空间分辨率一般为0.076～0.4mm，扫描视野（field of view）越小可选择的空间分辨率（voxel size）越高，而相应扫描时间及辐射剂量越大。一般满足种植体导板设计需要选择中等大小的扫描视野（即一次扫描可拍摄上、下牙列及颌骨），在该视野下的扫描精度一般在0.2～0.4 mm。但在这一精度下扫描的牙列图像较为模糊（图4），同时牙釉质伪影、金属修复体等伪影会对图像有较大的影响，无法用于后期的导板设计，所以需要采用精度更高的激光扫描（laser scan）的牙列图像来替代CBCT 扫描的牙列图像。激光扫描仪可以直接对印模或者石膏进行快速扫描，扫描时间一般在几十秒内，精度可达到0.02mm，此外也可以采用口内扫描（intraoral scan）直接对患者在椅旁进行口内扫描来获取牙列模型。激光扫描或口内扫描的牙列模型可以直接以STL格式的文件导出存盘，然后再输入第三方种植体导板设计软件进行模型拼接，即图像融合，用精度较高的模型数据替代精度低的模型数据。

图4 CBCT扫描重建的牙列图像精度较差

激光扫描的牙列模型和CBCT扫描的模型进行图像融合（image fusion）有两种常用方法：第一种是通过设置X 线阻射的标志点进行图像融合（图5）；另一种是直接依据牙列上的相同解剖标志点进行图像融合（图6）。第1种方法由于操作较为烦琐，但精度较高不会受到牙列上金属伪影的影响；第二种方法操作简便，但会受到金属等修复体伪影的干扰，影响拼接精度。

图5 通过设置X线阻射的标志点进行图像融合

图6 依据牙列上的相同解剖标志点将CBCT 牙列模型与激光扫描牙列模型进行融合，用激光扫描的牙列替换CBCT的牙列

第三方软件设计种植体位置

在选择种植体前，需要对植入部位的骨量及重要解剖结构进行分析。对于上颌后牙区种植体的选择，可以在CBCT的断面图像测量出牙槽嵴顶到上颌窦底的距离（图7），以此来选择合适长度的种植体。此外，在软件内还可以测定种植体植入区域牙槽骨的阈值，此值可以在一定程度上反映植入区域骨的密度（图8）。但由于CBCT 与螺旋CT不同，各品牌CBCT间管电压不统一，该阈值所反映的骨密度无法在不同品牌CBCT间进行比较，同品牌的CBCT扫描的结果也只能做一定的参考。对于下颌后牙区种植钉的选择，首先需标记出下颌神经管的走向。由于神经组织密度较低，在CBCT图像上表现出低密度影像，可以在各个连续断层图像上选出神经管的影像，然后经过三维重建可以在颌骨里标记出下颌神经管的走向（图9）。标记完神经管的位置后，可以选择合适长度的种植体并调整种植体的方向以避开神经管（图10）。在Simplant软件内包括各大种植体品牌的各种型 的种植体，并标注了种植体的直径及长度，医师可以根据需要选择合适的种植体进行模拟植入。

图7 在CBCT的断面图像上测量出牙槽嵴顶到上颌窦底的距离

图8 在CBCT的断面图像上测定种植体植入区域牙槽骨的阈值

图9 在Simplant软件内标记出下颌神经管的走向

图10 在Simplant 软件内选择合适长度的种植体并调整种植体的方向和位置以避开下颌神经管

种植导板的制作

在完成种植体位置的设计后，软件可直接形成一个覆盖在牙列上的虚拟导板（图11），在需要植入种植体的部位预留有植入的空洞（图12）。

图11 Simplant软件直接形成一个覆盖在牙列上的虚拟导板

图12 导板在需要植入种植体的部位预留有植入的空洞

种植导板的快速成型制造度

将设计好的种植体导板同样以STL格式导入三维打印控制软件内，三维打印机可直接进行逐层打印，形成导板的实体，打印精度可以达到0.02 mm（图13）。

图13 种植导板三维打印制作

由王虎教授、欧国敏教授主编，人民卫生出版 出版的《口腔种植影像学》一书是我国第一本关于口腔种植方面的影像学书籍，影像学检查在临床工作中起着十分重要的作用，希望此书能够帮助众多口腔医生提高临床诊疗水平。

第264期05~07版