文摘
叠加的颅面结构从射线探伤总是用于评估maxilla-mandibular复合物的变化,特别是对潜在的变化发生在增长的评价以及矫正治疗后和/或颌面外科。然而,锥束ct的可用性(CBCT)和最近的进步3 d成像允许注册的具体技术的发展和叠加的虚拟三维解剖结构,提高诊断和治疗计划的策略。在本文,它将讨论叠加技术的发展从一开始(2 d)最新的3 d的方法,描述最常用方法和他们的主要优点和缺点,主要关注每个技术的准确性和重现性。
1。介绍
2的叠加是一种横向的分析,额,或三维(3 d) cephalograms同一病人在不同时间拍摄的。自1955年以来,当比约克(1]介绍了这种技术,人头测量法的叠加获得越来越重要的可能性评估病人的不同年龄之间的增长模式,评估后dentoalveolar和基底的变化关系的矫正或手术治疗,并区分更改由于增长和治疗(2]。
事实上,叠加提供增长的整体评估和治疗的面部结构变化评价上颌和下颌增长的数量和方向或位移,maxillary-mandibular关系的变化,以及软组织皮肤的相对变化(鼻子、嘴唇和下巴),并提供信息的整体位移牙齿(3]。
有不同的方法来添加两个或两个以上X-ray-derived数据集。这种方法可分为两个主要诊断方法,增强诊断成像,即。二维(2 d)和三维(3 d)图像技术。
早期的传统方法是一个二维(2 d)评估基于线性和角度测量的比较从cephalograms串行叠加,已在不同的时间来评估经济增长或治疗的效果。在这方面,头部的轮廓描绘电影必须叠加在相对稳定的地标影响最小的增长,为了准确、重现性好。因此,必须采取叠加放大在相同条件下,头部的位置,和辐射暴露,和跟踪的叠加必须准确定位轮廓或相关的结构,消除混乱,无法使用细节。
由于横向cephalogram经常用于颌面骨骼模式的评估以及张后治疗的评估变化,对于牙齿矫正医师2 d的仍然是有用的。然而,传统的叠加涉及三维复杂结构的表征,如颅面复杂,二维平面x射线胶片,内在的局限性。此外,2 d分析有不同的缺点,如图像扭曲和放大和具有里程碑意义的识别困难由于重叠的解剖结构4- - - - - -7]。
为了克服这些缺点,如今,临床医生可以参考三维成像技术。在这方面,锥束ct (CBCT)代表的三维(3 d)成像方法的选择在口腔颌面领域(8]。虽然多层螺旋计算机断层扫描(多层)提出了高分辨率和高contrast-to-noise比率(9,10],CBCT扫描提供足够的图像诊断的目的,在降低病人的辐射暴露的风险11- - - - - -14]。同时,CBCT扫描允许解剖数据集的渲染成一个三维解剖模型,可以用于线性,体积,和表面测量,允许没有放大的颌面结构的详细分析和变形错误(12]。尤其是3 d渲染上颌和下颌的下巴是非常有用的对于术前手术规划和术后随访评价orthognathic手术和形态的分析,矫正治疗前后尺寸和位置变化(13,14]。
在过去的几年,越来越多的三维叠加技术已经由不同作者提出使用地标,表面或分布登记。这些技术允许叠加连续CBCT-derived 3 d模型相同的病人为了研究颅面复杂的位移和增长,面部不对称(15,16),和一个矫正或手术治疗后的变化17- - - - - -22]。在本文,它将讨论叠加技术的发展从一开始(2 d)最新的3 d的方法,描述最常用方法和他们的主要优点和缺点,主要关注每个技术的准确性和重现性。
2。材料和方法
在本节中,我们提供的详细描述和讨论常见的方法用于执行叠加的颅面结构,根据可获得的最佳科学矫正文学的贡献。
2.1。二维分析
颅基础结构已经使用了叠加因为脑颅及其相关颅基地实现大部分的增长潜力在相对年轻的年龄。因此,这部分的头盖骨被认为是相对稳定。提出了几个颅轴底穴水平等在过去,broadbent三角形,basion-nasion飞机,sella-nasion线(23]。
需要评估的领域包括整体变化的脸,上颌骨和牙齿的变化,下颌骨和牙齿的变化,髁的增长的数量和方向,下颌旋转。
基于美国董事会正畸颜色编码方便识别连续cephalograms(图1):(我)Pretreatment-black(2)Progress-blue(3)年底treatment-red(iv)Retention-green
尽管这些方法很容易使用,他们有一些缺点,因为他们将颅基础领域,仍可能改变在增长阶段如spheno-occipital软骨结合或区域的骨重塑辨认的此类的鼻根和鞍点。此外,底穴的位置是影响重构过程表面的斜坡和斜方肌的枕骨大孔和枕骨的位移增长spheno-occipital软骨结合(24]。
基于这些考虑,Planche [25)创建前颅基地的最适合的方法识别各种骨表面前颅基础适合准确的叠加。它们包括蝶鞍的前壁,筛骨的筛状板的轮廓,细节小梁系统筛骨细胞,中值边界的轨道屋顶,和楔形骨面。
此外,叠加上颌和下颌的下巴被用来允许评估特定的骨骼结构的变化,如上颌和下颌。
上颌叠加的目的是评价上颌牙齿的运动相对于基底部分上颌骨。在这方面,一些方法腭平面(25),如(我)沿着腭平面叠加在ANS(注册26- - - - - -30.](2)鼻地板上叠加上颌骨的电影注册在前表面(31日,32](3)沿着腭平面叠加在pterygomaxillary裂缝(注册27]
这些方法妥协,因为重建腭货架和硬腭的经历在其鼻连续吸收表面和附着在口语方面,大多数这些方法叠加不满意。此外,ANS和pn进行重大前后的重建。
其他方法重叠等其他结构(我)的轮廓颞颥骨下的窝和硬腭的后部分33](2)叠加共同Pterygomaxillary注册上颌骨,保持底穴水平关系(34](3)叠加的最适合内部腭的结构(30.](iv)叠加在金属植入物的前表面颧上颌骨的过程(35]
类似于上颌骨,下颌区可以叠加,以评估下颌牙齿的运动相对于基底部分下颌骨。
有不同的方法,使用各种等标志性建筑(我)叠加在下颌骨的下边界和内部表的联合28](2)在下颌平面叠加(3)叠加在前下巴的轮廓,劣质的皮质板的内部轮廓边界的联合和小梁结构下部合生,下颌管的轮廓,和矿化的低轮廓摩尔生殖(图2)
2.2。三维分析
CBCT技术的引入和可能呈现一个体积病人的数据集在3 d虚拟模型增加了科学界的日益增长的兴趣在发展中不同的方法来研究和分析颅面形态和变化的复杂的使用3 d叠加方法。主要的两种技术用于添加3 d图像是基于地表的登记注册和分布。这些技术已经引入了重叠的可能性两个或两个以上的连续CBCT-derived 3 d模型相同的病人为了研究颅面生长的复杂,评估手术或矫正治疗结果,分析面部不对称,或计划手术治疗(15,16]。三维注册技术对二维叠加有不同的优势。首先,他们克服放大,扭曲,和具有里程碑意义的识别错误经常发生在2 d头部测量法(7]。此外,可能呈现一个容积数据集的3 d模型(即不同的解剖结构。,mandible, maxillary bone, and cranial base) allows to finely analyze the morphological changes of the whole craniofacial complex or of a specific anatomical area, giving the clinician a wider range of information with respect to traditional cephalometry. In addition to 2D superimpositions techniques, 3D registration methods permit to study the displacement of anatomical point in each direction of the space once a correct orientation of the head is preliminary achieved. Furthermore, using a 3D superimposition approach, it is possible to calculate the Euclidean distances between the surface of the registered 3D models and to highlight this deviation values in a colorimetric map using an iterative closest point evaluation method [36,37]。报告文学,一个好的叠加方法应该能够登记准确和援助在理解变化的增长和/或治疗相对于参考的结构。根据先前的研究,3 d叠加技术不仅提供更好的精度和可靠性对2 d传统技术,也更好的理解的重叠结构的形态学变化。
第一种方法描述在文献中叠加的3 d数据集是基于注册(SBR)。它提出了尽义务et al。36)为了研究面部不对称orthognathic手术之前和之后。这项技术使用两个或两个以上的表面分割结构重叠,需要一个高质量的表面的3 d模型准确的叠加。它也被称为“最适合”算法由于迭代过程(迭代最近点(ICP)算法)最小化表面之间的距离两个表面之前手动近似(图3)。SBR计算估计的最优旋转与平移运动之间的表面3 d模型通过最小化均方距离模型的网格点。指定的百分比之间的这段距离是衡量点随机选择一个3 d网格和相应的3 d表面网格。这种技术,首先提出研究面部不对称,已经被不同的作者为了研究不同的不对称和形态解剖区如腭拱顶、下颌骨、关节窝和其他面部结构(37]。
分布登记(VBR)是一个自动叠加技术首先提出Planche et al。25,38)涉及像素点的灰度值之间的匹配选择感兴趣的体积(VOI)内的两个或两个以上的体积数据集(即。CBCT和CT)(数据4和5)。这种技术最重要的优势之一是,与基于地表的登记、具有里程碑意义的,它不依赖于具有里程碑意义的识别的准确性或表面分割过程中的错误。事实上,它是一个完全自动化的登记方法避免observer-dependent错误。现在,有两个软件应用程序用于执行分布登记,即。,海豚和切片机3 d显示精度高和可靠性(17,18,39,40]。这项技术是首先提出了识别整体治疗结果和不同模式的重构orthognathic手术后在non-growing受试者使用参考结构前颅基(18,38]。后来,它被用于评估面部整体治疗结果(即。、上颌或下颌位移)越来越多学科41),提出了区域登记由不同的作者在上颌或下颌骨头。Ruellas et al。17]相比不同的下颌参考区域分析牙弓的变化和/或由于矫正治疗髁/ rami复杂。Koerich et al。22)描述了一种分布为上颌和下颌地区注册替代前颅基地。Nada et al。42]相比分布的准确性和可靠性登记使用颧弓代替前颅基地FOV CBCT小,认为颧弓可以作为稳定结构。先前的研究[43,44)相比具有里程碑意义,分布注册为了评估下颌髁部形态的变化在颌面外科(45]。
基于研究比较三种登记方法之前提到,landmark-based叠加是最不可靠的需要手动里程碑式的选择算子和缺乏精确的3 d坐标定义的地标。基于地表的登记注册和分布广泛验证,分布登记与少变化的精度和可靠性。基于地表的登记在这方面,初步研究结构的需要一个精确的分割,从而引入偏见叠加方法。也表明,初始近似的图像是一个重要的步骤来减少软件的注册时间,提高精度的叠加。
3所示。结论
考虑连续更新在3 d成像,临床医生必须熟悉这些新技术,开辟了新的诊断和治疗计划中场景的患者参与矫正颌面疗法。
数据可用性
使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关的出版。