近年来,随着口腔医学影像技术的快速发展,口腔颌面锥形束CT(cone beam computed tomography,CBCT)在临床上的应用越来越广泛,为临床诊断及治疗方案选择提供真实、客观的影像学证据,对患者疾病的及时和准确诊断具有非常重要的意义。但是在CBCT检查过程中,患者接受X射线,不可避免的受到辐射威胁。尽管国内外学者对CBCT检查过程中如何减少患者的辐射损害做了大量研究,也采取了很多有益措施,但效果仍然不十分理想。因此,探究有效的降低CBCT检查过程中患者所受辐射剂量的方法和手段具有重要意义和应用前景。CBCT已经被广泛应用于口腔种植计划、正畸治疗、牙体牙髓疾病、牙周病、儿童口腔疾病以及口腔颌面外科手术评估等诸多口腔医学领域。CBCT的辐射剂量低于螺旋CT(Computed Tomography,CT),但是显著高于口内X线片和曲面体层X线片等常规口腔X线检查。随着CBCT的广泛应用,患者接受的辐射剂量已引起关注。CBCT的有害健康效应属于随机效应,随机效应的发生率与辐射剂量呈正相关。文献报道,低剂量诊断用X射线与涎腺肿瘤的发生直接相关,辐射剂量每增加1Sv,致癌风险将会增加4.1%。通常一个人有乳牙20颗,恒牙28-32颗,每一颗牙的患病都有可能接受不止一次的放射检查,降低每一次放射检查的辐射剂量,就可以减少辐射损害随机效应发生的可能性。尽管在临床工作中,我们应用铅帽、铅围脖、铅衣等物理防护用品对受检者的非检查部位给予一定的辐射防护,但无法从根本上降低受检部位的辐射剂量。所以,要想降低CBCT给受检者的辐射剂量只能通过调整CBCT本身的参数来加以解决。CBCT的辐射剂量与管电压、管电流、扫描时间、扫描视野和扫描模式等扫描参数密切相关。日常工作中最常用的两种扫描模式是适合成人使用的标准模式(standard mode,Std)和适合儿童使用的高速模式(high speed mode,Hi-Speed),而且不同的扫描模式决定了不同的扫描时间,扫描视野则由临床医生需要了解的感兴趣区大小决定。所以,在实际工作中CBCT操作者能够自由调整的就是管电压和管电流这两个参数。目前关于在保证图像质量不影响临床需求的前提下,如何通过调整CBCT扫描参数设置来尽可能降低辐射剂量方面研究未见相关文献报道。基于以上依据和实际情况,本课题重点探讨CBCT低剂量扫描可行性和临床应用前景,为有效降低放射检查中患者所受的辐射剂量提供新的策略和方法。研究内容:一、CBCT辐射剂量与图像质量相关性的实验研究1、CBCT不同辐射剂量扫描对图像质量的影响:选用猪头为研究对象,使用不同管电压、管电流参数组合扫描,探讨管电压、管电流与图像质量和辐射剂量之间的关系,找出影响图像质量和辐射剂量的关键参数设置。2、CBCT低剂量扫描对离体牙长度测量准确性影响的研究:根据上述实验结果调整关键参数设置,比较低剂量CBCT图像测得的离体牙长度与金标准有无统计学差异。二、CBCT低剂量扫描临床应用的初步研究1、CBCT低剂量扫描评估身体质量指数正常人群下颌阻生第三磨牙(impacted mandibular third molar,IMTM)与下颌管(mandibular canal,MC)位置关系的可行性研究:以IMTM病例为研究对象,比较CBCT低剂量组与常规剂量组的图像质量评价结果有无统计学差异。2、CBCT低剂量扫描评估牙内陷的可行性研究:以牙内陷患者为研究对象,比较CBCT低剂量组与常规剂量组的图像质量评价结果有无统计学差异。3、CBCT低剂量扫描评估儿童上颌前牙区多生牙的可行性研究:以多生牙患儿为研究对象,比较CBCT低剂量组与常规剂量组的图像质量评价结果有无统计学差异。实验方法:1、选用大型猪猪头模拟成人的颌面部,Std模式下,以磨牙区为扫描中心,分别采用不同管电压和管电流参数组合进行扫描,记录容积CT剂量指数(volume Computed Tomography Dose Index,CTDIvol),对图像质量进行盲法评分。2、选用小型猪猪头模拟儿童的颌面部,Hi-Speed模式,以切牙区为扫描中心,分别采用不同管电压和管电流参数组合进行扫描,记录CTDIvol值,对图像质量进行盲法评分。3、以离体牙为研究对象,Std模式,使用不同的关键参数设置进行扫描,记录CTDIvol值,使用数显游标卡尺和CBCT设备软件自带测量工具对离体牙长度进行测量。4、以IMTM病例为研究对象,使用不同的关键参数设置进行CBCT扫描,记录CTDIvol值,评价图像质量。5、以牙内陷患者为研究对象,使用不同的关键参数设置进行CBCT扫描,记录CTDIvol值,评价图像质量。6、以多生牙患儿为研究对象,使用不同的关键参数设置进行CBCT扫描,记录CTDIvol值,评价图像质量。7、统计方法:采用SPSS25.0软件进行相关性分析、t检验、Fisher确切概率法检验等,统计结果P<0.05时有统计学意义。实验结果:1、管电压保持厂商推荐设置(Std模式:87k V,Hi-Speed模式:90k V)不变,随着管电流的降低,图像质量均逐渐下降。Std模式,管电流5.5m A及以上扫描的图像质量能够满足临床诊疗需求。Hi-Speed模式,管电流4.0m A及以上扫描的图像质量能够满足临床诊疗需求。2、管电流保持厂商推荐设置(Std模式:5.5m A,Hi-Speed模式:7.0m A)不变,随着管电压的降低,图像质量也逐渐下降。Std模式,仅管电压90k V和87k V扫描的图像质量能够满足临床诊疗需求。Hi-Speed模式,管电压78k V及以上扫描的图像质量能够满足临床诊疗需求。3、Std模式,降低管电流导致的图像质量下降较为缓慢,而降低管电压导致图像质量急剧下降。Hi-Speed模式,降低管电流导致的图像质量下降较为平缓,而降低管电压导致图像质量快速下降。4、Std和Hi-Speed模式:管电压保持厂商推荐设置不变,随着管电流的降低,辐射剂量也逐渐下降,辐射剂量与管电流呈线性相关。管电流保持厂商推荐设置不变,随着管电压的降低,辐射剂量也逐渐下降,辐射剂量与管电压呈指数关系。5、离体牙长度测量准确性实验:4.0m A组的CBCT图像与数显游标卡尺测量离体牙长度结果的差异无统计学意义(P>0.05)。6、IMTM术前评估:4.0m A组和2.5m A组的图像质量评分均低于对照组。在结果评价构成上,4.0m A组所有图像质量均合格;2.5m A组与对照组的差异无统计学意义(P>0.05)。4.0m A组的CTDIvol值相当于对照组的72%。2.5m A组的CTDIvol值相当于对照组的47%。7、牙内陷:4.0m A组的图像质量评分低于对照组。在结果评价构成上,4.0m A组与对照组的差异无统计学意义(P>0.05)。4.0m A组的CTDIvol值相当于对照组的72%。8、上颌前牙区多生牙:5.0m A组、3.0m A组和1.0m A组的图像质量评分分别低于对照组。在结果评价构成上,5.0m A组所有图像质量均合格;3.0m A组与对照组的差异无统计学意义(P>0.05);1.0m A组与对照组的差异无统计学意义(P>0.05)。5.0m A组的CTDIvol值相当于对照组的71%,3.0m A组的CTDIvol值相当于对照组的44%,1.0m A组的CTDIvol值相当于对照组的15%。讨论与分析:CBCT产生的辐射损害属于随机效应,其发生率与辐射剂量之间呈正相关,这就意味着患者接受的辐射剂量越大,随机效应发生的概率越大。因此,降低每一次放射检查的辐射剂量,探寻CBCT辐射剂量和图像质量之间的平衡点具有重大意义。CBCT的辐射剂量与扫描参数设置直接相关。辐射剂量的减少可以通过使用较低的曝光参数设置来实现。实际工作中,CBCT操作者能够自由调整的就是管电压和管电流这两个参数。对猪头分别使用不同管电压和管电流进行CBCT扫描,我们发现降低管电流或管电压都可以降低CBCT检查时的辐射剂量,图像质量也随之降低。降低管电压导致图像质量的下降比降低管电流的更严重。通过降低管电流实现的CBCT低剂量扫描图像对离体牙长度测量的准确性没有影响。采用管电流2.5m A对身体质量指数正常人群的IMTM进行CBCT低剂量扫描,图像能够准确显示IMTM牙根与MC的位置关系。采用管电流4.0m A对牙内陷患者进行CBCT低剂量扫描,图像能够清楚显示牙齿的凹陷情况。采用管电流1.0m A对儿童上颌前牙区多生牙行CBCT低剂量扫描,图像仍可以显示多生牙的数目、位置、形状、生长方向及其与邻牙的关系。结论:降低管电流比降低管电压更适合实现CBCT低剂量扫描。通过降低管电流获得的CBCT低剂量图像可以准确测量离体牙长度。采用降低管电流的方法对IMTM术前评估、牙内陷诊断及儿童上颌前牙区多生牙术前评估行CBCT低剂量扫描均是可行的。