数字口腔放射学

数字放射学(DR)在医学中无处不在，自2000年以来，美国超过75%的医疗诊所已经转换为数字使用。事实上，在医学领域，数字化已经由美国政府强制执行。 ^［1，2］

相比之下，基于最近的几个牙科调查， ^［3.］在美国和其他地方，有少数牙科诊所已经转变为数字放射学或其他数字系统。这些调查表明，这项技术在牙科中的使用似乎取决于专业(通常由普通牙医使用)、位置(大人口中心vs小城市)、 ^［4］和成本。 ^［5，6］

在美国牙科协会2007年进行的一项牙科调查中，只有36.5%的美国牙医使用了数字成像技术，这主要用于咬翼和根尖周x线摄影。大约20%的人使用这种技术进行全景研究。 ^［7］尽管如此，对数字成像的潜在效益的认识通常是随着每次新技术创新而越来越多的。据估计，到2016年，数字牙科成像系统的比例将从2009年估计的数字增加。 ^［8］

数字成像是一个术语，描述计算机监视器上作为数字图像的辐射图像的呈现。这是通过开发高亮度和高分辨率显示器的开发来实现的，所述高性能计算机结合在耦合涂覆有捕获“重新诠释”X射线的光潜在磷光体的图像板的开发中。

当通过在辐射曝光之后通过光刺激这些图像探测器时，它们释放能量，然后将该光转换为代表各种X射线强度的像素的行和列。然后通过数学算法处理这些像素，以显示在观看屏幕上作为可以以各种方式操纵的图像。在牙科，可以使用许多采集传感器或探测器。

捕获牙科使用的传感器装置分为两类：间接平板探测器和直接平板探测器。

间接传感器使用如简单数字技术中所述的技术。

直接平板探测器（FPD）将X射线光子直接转换成电荷，通过薄膜晶体管阵列，有源矩阵阵列，磁心计探针或显微网线读出。FPD中使用的材料包括无定形硒（A-SE）。另一个直接传感器是高密度线扫描固态检测器，其通过光烫钡氟溴代胺“掺杂”与铕或溴化铯磷光体排列。然后通过激光二极管扫描由X射线曝光收集的能量，并且由数字图像捕获阵列电荷耦合器件（CCD）读取释放的产生的可激发能量并被转换为显示。

光刺激磷光片(PSPs)在显示前进行数字扫描，而直接成像传感器在显示在计算机显示器上之前不需要进行二次处理。这两种传感器系统都有优点和缺点。

间接内部传感器

间接口内传感器的优点如下:

• PSP板材柔韧

• PSP平板可以轻松地放置在口中而不感到不适

• PSP板比直接传感器更经济

• PSP板提供了更多的办公室灵活的多治疗室设置

• PSP板符合传统电影的尺寸

• PSP板提供与模拟系统类似的工作流程动态

• 保修期限一般为2年

间接口内传感器的缺点如下:

• PSP板是传感器研制的中间环节

• PSP板，虽然可重复使用，但随着时间的推移，必须更换

• PSP的开发技术必须学习和正确执行

• PSP板可以通过口腔放置期间过度弯曲损坏

• PSP包装需要精确的工作人员操作

• 必须执行PSP包装，并且是耗时的

• 不正确的PSP平板处理可能导致细菌污染

• PSP板容易被划伤，指纹等损坏

• 开发商必须购买

• PSP系统可能需要IT支持和软件升级

直接intraoral传感器

直接口内传感器的优点如下：

• 互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器技术被报道用于提高图像质量

• 图像直接传输到监视器，无需中介步骤

• CMOS传感器提供便携性

• 不需要USB控制器，适配器或对接站

• 一些CMOS传感器带有圆角，便于放置

• 尺寸为1的Pedo传感器在尺寸上与传统的胶片传感器相当接近

• 从插入传感器到屏幕显示的图像采取的过程是快速的

• 一些有线系统现在有可拆卸的连接线，以降低更换成本

• 传感器行业存在竞争

• 与相关软件和一些图片归档和通信系统(PACS)无缝集成

直接口内传感器的缺点如下:

• 高成本

• CMOS传感器的柔韧性远不如PSP板

• CMOS传感器比PSP板或传统胶片要大

• 具有平方边缘的CMOS传感器由患者不良好耐受

• 从传感器到计算机的线路可能会损坏(现在有了无线)

• 无线CMOS传感器可能会受到射频噪声的干扰

• 这个系统的替换零件很贵

• 可能有有限的与所有PACS集成

• CMOS系统可能需要IT软件的更新和支持

• 传感器导线的位置可能会影响放置的方便性

• 传感器厚度(4.2 mm)

这张x光片提供了上颌弓和下颌弓的二维图像，包括牙齿、上颌窦和紧靠下颚的解剖结构。这种类型的x光可以用来识别阻生智齿、相对牙齿位置和颌骨病理(包括TMJ)，并计划种植。它还被用于法医鉴定涉及火灾、撞车或其他可能无法识别的死亡人员。

用于评估病理学的其他类型的数字成像包括多层计算机断层扫描（MCT），头部测量评估，SIALOGROGE，数码摄影和数字驱动的CAD / CAM扫描系统。

在检测近端龋病方面，数字成像系统与传统的胶片方法进行了比较，结果表明比较诊断的准确性。在一项研究中，使用Ektaspeed Plus胶片或Schick CMOS-APS传感器对150个近表面不同深度的病变进行了x线摄影， ^［9］组织学评价用于验证衰变扩展，在定义病变深度方面，两种系统之间没有发现显著差异。问题是，这两种系统在检测牙釉质病变方面都不能充分发挥作用。

在另一项研究中，评估了视觉检查、传统x线摄影和数字x线摄影在诊断30名被认为龋齿风险较低的患者后牙近端和咬合牙龋齿方面的一致性， ^［10.］随后的kappa分析表明，无论使用哪种类型的成像(模拟或数字x射线成像)，都能比视觉检查更好地检测龋病。然而，在数字化和传统放射学的比较中，数字化评估导致的龋齿病变比传统放射学多3.23倍。作者的结论是，这两种x线摄影技术在病变检测上具有很高的一致性。

其他比较研究也得出了类似的结果。 ^{［11.，12.，13.］}然而，评估不同数字机器诊断龋齿准确性的研究有一定的局限性。在Ferreira等人的实验研究中发现了电势差。 ^［14.］作者诱导实验龋齿，并使用3个数字系统(CygnusRay MPS, DenOptix, DIGORA)评估结果，并与InSight胶片进行对比。他们发现，DenOptix(磷光片)系统和传统x光片比其他测试的x光片系统更准确。他们还发现，对比增强的减影图像在定义牙釉质脱矿方面比传统的、数字的或数字化的x线照片要精确得多。

在确定实验性根骨折方面，数字成像也与传统的x光片进行了比较， ^［15.］数字成像在臼齿的检测精度方面具有优势。然而，在至少一项实验研究中，对数字图像应用彩色技术或反向对比并没有提高诊断垂直根骨折的准确性。 ^［16.］

数字全景图像与传统全景图像在诊断准确性方面进行了比较，以确定解剖学特征，如下颌阻生第三磨牙的根形态。这两种系统在确定相对牙齿位置、根的数量和根与下颌管的接近程度方面似乎同样有效。然而，基于psp的x线摄影被发现在确定根的形态方面更为准确。 ^［17.］

锥形束计算机断层扫描(CBCT)允许2和3维图像处理上颌和下颌骨。它可以用来识别肿瘤和骨折;指导种植体的诊断、规划和放置; ^［18.］评估牙周结构和第三磨牙位置预设;识别颞下颌关节（TMJ）和无窝解剖学和疾病;并估计骨密度。 ^［19.］

通过与采集机相关的专有软件或独立的PACS进行数字显示，通常可以对识别的结构进行操作和测量。数字CBCT成像的缺点是相对x线曝光，这远远大于全景x线评估。 ^［20.］然而，据报道，标准CT成像的概要远低于这一点。 ^［21］

CBCT评估用于许多牙科学科，包括口腔外科，牙周治疗，正畸，放射学和口腔医学和病理学。

诊断有效性

CBCT机器之间的诊断图像质量可能会随着参数设置而变化。这代表了一个需要标准化的严重问题。分段和线性精度在机器之间变化，具体取决于它们的校准方式。 ^［22］基于有限的研究，CBCT已被证明可合理准确地评估与骨质缺陷尺寸相关的体积， ^［23］牙卷, ^［24］和牙齿的三维重建。 ^［25］

在三维断面成像的二维重建(全景图像)方面，CBCT机器之间似乎也存在显著差异。通过对二维数字全景图像和CBCT三维重建全景图像的对比研究发现，成像机器的类型影响了下颌结构的可视化。除了髁突区域外，数字全景x线片提供了优越的下颌骨解剖可视化。NewTom VGi和三维Accuitomo 170提供的图像被评为相当接近数字全景投影(在95% Wald置信极限下，优势比估计为1.2和1.6)。 ^［26］

CBCT已经与MultiSlice螺旋CT（MSCT）进行了比较，用于评估25个干燥的人颌骨中的颚宽度，Lamina Dura和牙周韧带空间。一项研究中的研究结果表明，MSCT在牙龈和皮质骨骼的图像质量方面提供了显着的优势，而CBCT可以更好地可视化与小骨结构相关的细节。 ^［27］

在牙阻生和与阻生相关的解剖学方面，最近的文献搜索表明，目前CBCT评估阻生的诊断准确性仅有有限的支持。 ^［28］

作者使用Medline、Embase、CENTRAL和已确定研究的参考文献列表进行检索，选择了96篇文献，其中仅7篇文献根据纳入标准被纳入，这些标准明确了报告的敏感性、特异性和预测值的表达。作者确定，只有2项比较CBCT和全景x线片的研究使用了有效的参考方法，并适当地给出了结果。这并不一定是对CBCT的控诉，但表明需要更多的研究来验证其在这方面的诊断准确性。

许多研究评估了在正畸评估中使用的CBCT衍生的头孢菌图可能发生的潜在地标鉴定误差。大多数人发现CBCT衍生的头孢菌图上的错误与传统数字头骨图所见的那些相当。 ^［29］一项研究发现，在测量有效性中，地标识别可变性的专业校准程序中的专业校准程序的变化差异是更大的差异（传统XcOrecthrogh vs Cbct衍生的头孢菌图）。 ^［30.］

CBCT获取方式相对便宜，允许门诊诊所而不是牙科学校或医疗中心购买。使用CBCT的辐射暴露比医院CT扫描的辐射暴露要少得多。因此，由于这项技术的突破，牙科门诊使用三维CBCT数字成像变得越来越普遍。

由CBCT研究产生的数字图像能够以各种角度的大多数电脑监视器上的适当分辨率显示，该角度可以基于所选择的角度（轴向，矢状，冠状）的角度在各种角度中重建。根据服务器的速度，重建和监视器呈现相对较快，滚动功能允许通过所选平面移动。

通过滚动多个由重组定义的切片，临床医生可以观察到反映可能病理的解剖异常，而在过去，使用任何其他二维成像解决方案都无法看到这种异常。 ^［31］

自发展CBCT以来，在诊断，植入规划，外科手术领域的领域中有相当大的研究评估应用， ^［32］和后期评估。该研究表明，允许从标准数字射线照相或遗留成像的二维成像的三维呈现解剖结构的CBCT可以改善牙周病的诊断。 ^［33］

国际口腔Implantologists国会达成共识报告使用锥束ct植入牙科得出结论认为,文献支持CBCT用于评估牙槽嵴地形和骨骼密度,以及制造外科植入物制备过程中指导外科手术导航。 ^［34］本报告的作者还表明，当骨增强位点对于标准植入物放置和二维成像不足以定义所考虑的部位的解剖结构时，可以使用该技术。

通过CBCT的x射线成像可以看到许多情况，包括囊肿、良性肿瘤、牙齿和颌骨的炎症病变，以及与颌骨相关的骨病。 ^［35］CBCT成像的其他发现包括TMJ疾病/异常(如髁突扁平、髁突囊肿、皮质下硬化、骨赘、皮质不规则)、窦道疾病(如滞留囊肿、窦道黏膜增厚、窦道息肉、窦道积液、窦道浑浊)、 ^［36］腭裂评估， ^［37］和气道评估。

据报道，需要进一步会诊的CBCT附带发现的病例占24.6% ^［38］达到65％ ^［39］．在正畸患者群体中，通常比一般人群更年轻，据报道，CBCT审查的偶然发现的个体百分比为37％。 ^［40］

虽然少数研究评估了CBCT关于在口服病理学方面的诊断能力的敏感性和特异性，但在至少一个公开的研究中，CBCT被发现基于扰动病变的灰色值测量的放射性解释是非常准确的。在17个中期病变病例中，诊断可能是肉芽肿或囊肿，病理学家解释后续活检报告恰逢病变的放射解释。在17例中的4例中，病理学评估是肉芽肿，而CBCT被读为表明囊肿。 ^［41］

作者认为，考虑到CBCT的准确性，当有创手术禁忌或在有创干预前考虑非手术治疗时，CBCT可能有助于诊断。

Venskutonis等人的一项研究比较了口腔内数字化根尖周x线摄影和锥形束计算机断层扫描在根管治疗牙齿根尖周放射透明度检测中的准确性。尽管该研究有局限性(只有20例患者符合纳入标准)，作者发现锥形束计算机断层扫描在检测根管治疗牙齿的根尖周放射透明度方面比数字根尖周x线片更准确。 ^［42］

还发现CBCT在检测来自口腔恶性肿瘤的颌骨侵袭的骨侵袭中，对MSCT和单光子发射CT（SPECT）的诊断性能进行比较。 ^［43］报道CBCT的敏感性、特异性、阳性预测值分别为0.92、0.965、0.98、0.875,MSCT的敏感性、特异性、阳性预测值分别为0.8、1.0、1.0、0.75,SPECT的敏感性、特异性、阳性预测值分别为0.91、0.4、0.7、0.75。受试者工作特征(ROC)分析也具有可比性。

在正畸性中，CBCT越来越多地用于上颌和下颌解剖学的欧洲常规评估， ^［44］预设评估， ^［45］和治疗后的评价 ^［46］．它也被用于各种研究方案。 ^［47］

虽然临床应用越来越多，但支持CBCT在正畸中的应用的科学证据普遍有限。在2012年的文献综述中，van Vlijmen等人 ^［48］通过系统审查评估（具有含有≥5名参与者的案例系列的案例系列的最低证据），550篇文章只有50篇，符合其非常宽松的纳入标准。他们报告说，纳入审查中的研究主题包括临时锚固装置，头脑测量法，组合正畸和外科治疗，气道测量，根部吸收和蛀牙，以及唇裂和腭裂等项目。

方法论质量的分数相当差，平均为53％。从本质上讲，作者并没有发现有高质量的研究验证在正畸术中使用CBCT，但如果辐射暴露的风险不会超过潜在的利益，它仍可能在正畸治疗计划和结果评估中具有效用CBCT评估。他们得出结论，只有CBCT的气道研究似乎为诊断提供了附加值。

相关研究表明，CBCT成像有助于指导口腔外科手术， ^［49］第三磨牙拔除的术前治疗计划(如牙齿解剖、牙齿位置) ^［50］以及通过手术摘除中齿或多余的牙齿 ^［51］，或纠正囊性病变。它在骨髓炎的术前评估中也很有用。 ^［52］

x射线系统数字化的一个重要方面是可以与PACS集成。PACS促进了牙科和医疗服务提供者之间的连接和信息共享，符合2012年关于患者信息电子通信的联邦指导方针。PACS存储和传输的格式是医学数字成像和通信(DICOM)。PACS可以集成多台数字x射线成像机、扫描文件以及与电子牙科记录(EDR)的接口，提供获得的数字信息的工作流效率。

PACS有4个组成部分，如下：

• 成像方式，如全景机，CBCT，或CMOS或PSP数字x光机咬翼或根尖周成像

• 允许传送病人信息的网络

• 用于浏览图像/信息的工作站(电脑显示器)

• 用于存储和检索图像和报告的存档（服务器或多个服务器）

PACS可以与web技术相结合，web技术允许在不同设置(如医院和诊所、牙科和医疗诊所以及医疗机构或牙科学校的不同部门)之间通过安全网络或互联网传输图像以供查看。最近，PACS已经与云技术集成，提供了另一种数字存储方式。

关于数字系统的几个潜在问题的领域正在继续由行业解决和改进。第一个是解决权力。这是像素大小的函数。在理论上，CCD上的像素大小越小，图像质量越大，因为可以放置更多数量的像素。增加的像素尺寸意味着可以将较少数量的像素放置在传感器上，以更大的信号噪声和图像显示（通过像素，通过像素而减小的图像清晰度）。 ^［53］

随着技术的改进，较小且较小的像素应该成为成像CCD的规范，从而改善了电流标准的屏幕显示和诊断精度。这也适用于显示电话和各种平板焊盘或监视器中包含的计算机监视器和其他显示设备的能力。

与数字系统相关联的计算机监视器的数字规范也可以显着影响所显示的数字图像的诊断质量。 ^［54］在确定可能的疾病时，分辨率对诊断的敏感性和特异性至关重要。其他重要的监控功能包括发光或亮度，空间分辨率，对比度(音阶)或动态范围。其他因素，如环境光线和眼睛位置，在阅读显示图像时也很重要，评估这一潜在混杂因素的医学研究证据表明了这一点。 ^［55］

显示器监视器的亮度可能明显小于与典型显示盒相关联的用于读取标准膜的亮度。事实上，据报道，目前可用的最佳监视器可能只是典型视图框的第五个。 ^［56］此外，与黑白监视器相比，显示颜色的显示颜色倾向于降低黑色和白人的动态范围。牙医使用的大多数监视器都是颜色，并且不幸的是，这些缺乏对比和空间分辨率，这在定义异常方面被认为是重要的。

牙科医生使用的典型桌面或笔记本电脑显示器有1024 x 1280像素或1200 x 1600像素。这种分辨率是否足以在牙科环境中识别病理似乎被间接研究证实，评估诊断比较与平片成像。然而，很少或没有专门研究这些技术问题，因为它们涉及，例如，CBCT成像，在软组织评估可能发生。当然，问题是，在牙科中，是否有必要在计算机监控能力方面具有最高的技术标准，以能够识别通常遇到的病理类型(例如，硬结构[骨骼和牙齿]疾病)。

在一项发表的研究中， ^［57］两个因素，视野和体素大小，在检测到TMJ的侵蚀方面影响了诊断效果。

在医学上，建议使用至少2048 x 2560像素的显示器进行诊断解释。然而，经常会发现医疗设施使用的商用监测仪没有校准或没有足够的对比度范围来充分诊断疾病。 ^［58］

在医学中，有两种不同的指导原则与美国放射学（ACR）发表的监测规范，以及美国物理学家的第二届医学协会（AAPM）。没有具体的指导原则由既定的组织（例如，美国牙科协会）或牙科内部任何相关学科以及已发表的一般评定，不考虑监测数字显示的规范建议。 ^{［59，60］}

此外，目前还没有公布与平板设备相关的指导，这可能在未来越来越多地用于牙科图像查看。Butt等人发表了与显示性能有关的问题的概述。 ^［61］

关于牙科数码放射学的另一个担忧是辐射暴露。对于单咬翼、根尖周和全景成像系列，使用数字系统的辐射暴露明显少于相应的模拟系统。对于必要的CBCT研究，x射线照射明显少于相应的CT成像。 ^［62］然而，公众已经意识到牙医可能会过度使用牙医，这可能构成整体头部和面部X射线暴露的问题。 ^［63］本文的基础研究表明，市场上不同的系统在x射线照射方面存在相当大的差异。

在Pauwels等人的一项研究中， ^［64］使用不同的暴露方案和几何形状评估吸收器官剂量和有效剂量的量度的CBCT装置。他们发现，有效剂量在19至368μSV之间，表示20倍。收到的剂量与场尺寸强烈相关，该场尺寸包括来自较小的培养基和大型现场方案。发现测量值取决于主光束的暴露因子，直径和高度的差异，以及光束相对于放射敏器器官的定位。关于相对剂量的关注的两个器官是唾液腺和甲状腺。The authors suggest that “the optimization of dose should be performed by an appropriate selection of exposure parameters and field size, depending on the diagnostic requirements.”

在制定CBCT用于牙科的标准和法规方面已经取得了进展，但努力有限。安大略省卫生技术咨询委员会根据审查过的证据，于2006年就与x射线照射有关的CT安全性(包括CBCT的使用)提出了建议。 ^［65］在本报告时，加拿大CBCT扫描仪运营没有具体的资格甚至继续教育要求。牙科助理正在执行扫描，这些扫描只有来自制造商的办公室有限的办公室培训，没有正式认证。遗憾的是，竖琴法，先前的加拿大法规，涵盖了标准牙科X射线机的安装，使用和测试，不解决牙科CBCT扫描仪的使用。

由339名成员组成的欧洲口腔颌面放射学会(European Academy of Dental and Maxillofacial Radiology)制定了一套关于CBCT使用的20项基本原则，作为综合使用标准。 ^［66］该规定建议对牙医和其他相关工作人员进行“充分的理论和实践培训”，并使用经学术机构或同等机构验证的CBCT。该文件还建议，所有新设施在使用前都需要进行检查和验收测试，以确保工作人员和病人得到适当的辐射防护。

联合王国健康保护局(HPA)也发布了一套CBCT使用标准， ^［67］而且，在2010年11月23日的新闻稿中，美国牙科协会建议谨慎使用诊断辐射程序以降低牙科辐射风险。 ^［68］．据悉，美国牙齿矫正学会和美国口腔颌面放射学会的联合工作小组即将向他们的组织提交一份意见书。 ^［69］．牙髓专家也为他们在美国的成员发布了适当的CBCT使用标准。