锥束CT技术在口腔临床中的应用

　　自 20 世纪 90 年代后期锥束 CT(Cone Beam CT，CBCT)首次应用于口腔三维成像以来，口腔 CBCT 技术逐渐成为口腔医生和 CT 技术研究人员共同关注的热点[1-6]。在口腔临床应用中，CBCT 解决了常规二维透视成像技术所固有的影像重叠、失真等问题，在牙齿种植计划、阻生牙分析、牙体牙周病诊断等需要三维分辨能力的应用中具有显著的优势。与传统 CT 相比，用 CBCT 进行口腔三维成像具有检查剂量低、空间分辨率高等优点。另一方面，在口腔成像中的成功应用也促进了 CBCT 技术的发展，包括平板探测器技术、局部重建技术、伪影校正技术、图像处理与分析技术等。特别是近年来随着牙齿种植技术的兴起，利用 CBCT 获得三维图像并进行种植计划和手术导板的设计已成为一项新的研究方向。因此，有必要对口腔 CBCT 的成像原理、关键技术、临床应用、与传统 CT 相比的特点等进行调研和综述，供相关的技术与医学研究人员参考。

　　1 成像原理

　　CBCT 的基本原理如图 1 所示：使用面阵探测器和锥形束 X 射线源，围绕检查对象旋转扫描，获得物体在各个角度的二维投影图像，然后利用锥束 CT 重建算法，得到物体内部的三维体数据[7]。在医学领域，CBCT 已经在头部成像、胸腔成像、腹腔成像中使用，但是受面阵探测器尺寸的限制，目前应用最多的仍然是成像范围相对较小的口腔领域。专门用于口腔三维成像的 CBCT 也称为口腔 CBCT(Oral CBCT)或牙科 CBCT(DentalCBCT)。根据成像范围的大小，口腔 CBCT 可细分为 4 [8]：覆盖几颗牙齿，用于局部诊断的D 级(Dental);覆盖全牙列，可用于种植计划的 I 级(Implant);覆盖整个口腔，可进行全口腔诊断的 P 级(Panoramic);覆盖整个额面部，能进行头颅、气道检查的 F 级(Facial)。每一级所对应的成像范围尺寸、应用和典型图像如表 1 所示，表中同时列出了目前常见的口腔 CBCT 产品。

　　2 关键技术

　　2.1 大锥角 CBCT 重建技术

　　不同于传统的 MSCT，CBCT 使用大面积面阵探测器，通过一次圆周/半圆周扫描实现物体的三维成像。由于大面阵探测器的使用，CBCT 的锥角范围一般可达 ± 10°左右，远大于MSCT 的锥角范围。即使是目前层数最多的 320 层 MSCT，其 X 射线束锥角也仅为± 5°左右。大锥角带来的锥束伪影(Cone-beam Artifacts)是 CBCT 成像的一个突出问题，会给医生诊断病情带来额外的干扰，而改善大锥角下的锥束重建图像质量的方法则是 CBCT 的核心技术之一。

　　根据 CT 重建理论，导致锥束伪影的主要原因是：单一圆周扫描轨道不满足精确重建所需的 Tuy-Smith 条件。随着断层平面离射线中心平面距离的增大，断层上缺失的 Radon 数据越来越多，重建的数值也越来越低。在不改变扫描轨道的情况下，无法从根本上消除这种重建数值偏离真实值的现象，只能采用改进 CT 图像重建算法、增加先验知识等手段尽可能地减小这种效应。