CBCT是CT嗎？
導(dǎo)語
“為什么”系列第25期，介紹一種?？艭T，并討論一個有趣的問題：CBCT是CT嗎？
俗話說：牙疼不算病，疼起來要人命。
口腔問題可能是我們誰都無法避免的，牙疼通常是由齲齒(蛀牙)、牙齦炎、牙周炎、牙髓炎、或折裂牙齒而導(dǎo)致牙髓(牙神經(jīng))感染所引起的。
輕微時，只需口服消炎藥或簡單處理；
稍嚴(yán)重時，可能需要補(bǔ)牙、根管治療等，需借用牙片機(jī)獲得牙冠牙根清晰圖像，以確定局部牙齒病變部位、范圍及嚴(yán)重程度；
再嚴(yán)重時，可能要拔牙再種植，這就需要口腔CT，學(xué)名：CBCT。
那么，CBCT是CT嗎？
是，也不是！
來自互聯(lián)網(wǎng)
一、牙片機(jī)—全景機(jī)—CBCT
X射線成像技術(shù)在口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮著非常重要的作用，最初為“單純牙科放射學(xué)”，后逐漸演變成“口腔頜面醫(yī)學(xué)影像學(xué)”。
作為X射線成像的垂直領(lǐng)域，牙科影像發(fā)展歷時百余年，經(jīng)歷了牙片機(jī)、膠片全景機(jī)、數(shù)字牙片機(jī)、數(shù)字全景機(jī)，CBCT等階段。
01、牙片機(jī)
1896 年，德國牙醫(yī) Walkhoff 在接受了25分鐘的X射線照射后，拍下了自己牙齒的照片。10年后，世界第一臺商用牙科X線機(jī)“REKORD”誕生，我們一般稱其為“牙片機(jī)”。
1982年，法國Trophy推出了第一支口內(nèi)X線探測器(Radio-Visio-Graphy，RVG)，用于口內(nèi)X線攝影。這是第一代DR設(shè)備，輻射劑量只有傳統(tǒng)膠片劑量的十分之一，標(biāo)志著牙頜面X線成像進(jìn)入數(shù)字化時代。
牙片機(jī)，用于對口內(nèi)1~3 顆牙齒的2D高清成像，廣泛應(yīng)用于牙體、牙髓和牙周病等口腔臨床領(lǐng)域，但受限于較小的成像視野，牙片機(jī)無法獲得牙齒外部的影像，一般不會被用于正畸或種植相關(guān)的診療。
02、全景機(jī)
牙片機(jī)，通常只能觀察某一顆牙齒或某一部位，但很多時候我們并不能確定牙疼是由哪顆牙齒引起的，這就需要大視野的曲面體層X線機(jī)，即全景機(jī)。
1961年，世界首臺商用模擬全景機(jī)應(yīng)用于臨床；1996年，德國Sirona將CCD技術(shù)應(yīng)用于全景機(jī)，推出數(shù)字化全景機(jī)。
全景機(jī)基于體層攝影原理設(shè)計(jì)而成，其成像邏輯與乳腺DBT非常相似。全景攝影時，根據(jù)口腔頜面部的解剖特點(diǎn)，X 線球管圍繞人體頭部選擇約120°，從一側(cè)顳下頜關(guān)節(jié)到另一側(cè)顳下頜關(guān)節(jié)，最后一次性獲得全口牙齒的2D圖像，使頜骨及全口牙體層攝影在一幅圖片上呈現(xiàn)左右展開的平面圖。
全景機(jī)具有觀察全面、操作簡便、兒童及老弱患者容易接受的優(yōu)點(diǎn)。然而，全景機(jī)的缺點(diǎn)也非常明顯：
1）相較牙片機(jī)，全景成像中牙齒內(nèi)部的清晰度和細(xì)節(jié)明顯要略遜一籌；
2）由于是曲線體層成像，其圖像有比較嚴(yán)重的畸變失真，同樣也不可避免的具有影像重疊。
因此，全景機(jī)主要用于觀察所有牙齒的形態(tài)、位置及頜骨內(nèi)情況，為牙齒正畸矯正、牙齒修復(fù)提供圖像依據(jù)，不太適合用于對牙齒結(jié)構(gòu)成像清晰度要求非常高的領(lǐng)域。
03、CBCT
對于口腔內(nèi)科疾病，牙片和全景片已具有較高診斷效果；但對于牙體牙髓病，2D成像較容易發(fā)生影像重疊的情況，無法進(jìn)一步明確根管和其他周圍組織的三維信息，容易出現(xiàn)漏診或誤診根裂的情況。這就需要三維斷層成像，即CBCT。
以下圖為例，左圖中的人影相當(dāng)于全景的平片，我們只能看到她右手中物體的形象，但并不能反映出真人胸前所拿物體；而右圖中的CBCT具有三維成像效果，既能看到右手中物體的成像，也能看到胸前所拿物體的成像，屬于立體成像。
1998年，世界第一臺商用機(jī)型CBCT：NewTom 9000問世。2年后，正式生產(chǎn)并應(yīng)用于口腔臨床。CBCT是牙科領(lǐng)域的革命性進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)了從二維到三維的跨越。
CBCT，不僅提供由多平面 2D 圖像組成的全口牙齒的 3D 影像，還能進(jìn)行包括冠狀位、矢狀位、橫截面等在內(nèi)的多切片觀察，且能夠直觀地顯示三維立體結(jié)構(gòu)，為醫(yī)生診斷口腔頜面部疾病提供了重要的臨床依據(jù)。
此外，CBCT還可以作為牙片機(jī)和全景機(jī)的替代方案，能自動生成沒有重疊虛影的全景片，能通過圖像分割獲得單顆或多顆牙齒的“小牙片”，不僅圖像更清晰、細(xì)節(jié)更完善，還能在三維平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。客觀的說，由于其輻射劑量較高，CBCT或許不一定能替代牙片機(jī)，但替代全景機(jī)已是大勢所趨。
近年來，牙科領(lǐng)域出現(xiàn)了“三合一CT”、“四合一CT”。所謂“三合一CT”是指集CBCT、全景、頭側(cè)三大功能于一體；“四合一CT”是指集CBCT、全景、頭側(cè)和口內(nèi)攝影(牙片)。多功能CT的出現(xiàn)，滿足了口腔臨床診斷的所有需要。
二、CBCT V.S. CT
1989年，世界第一臺螺旋CT正式誕生，這是CT技術(shù)的第一次飛躍。不過仍然是單排CT，我們稱之為扇形束CT(Fan Beam CT)。隨后，通過在Z軸上設(shè)置多排探測器，使機(jī)架旋轉(zhuǎn)一周能獲得多幅斷層圖像，我們稱之為錐形束CT(Cone Beam CT)。
因此，多排CT也屬于CBCT范疇。不過，我們通常將其稱為(全科)CT，并應(yīng)用于全身診斷。與之相對應(yīng)的就是?？艭T，比如CBCT。
通常，CBCT專指基于平板探測器實(shí)現(xiàn)三維成像的設(shè)備，這其中最知名的就是口腔CBCT，以至于CBCT成為口腔CT的代名詞。
CBCT，全程“錐束計(jì)算機(jī)斷層掃描(Cone-Beam Computed Tomography，CBCT)”，由球管和平板探測器組成。與全科CT的閉環(huán)圓孔設(shè)計(jì)不同，CBCT采用開放式結(jié)構(gòu)以保持其靈活性。
CBCT成像原理(來自互聯(lián)網(wǎng))
與CT的高kV、高mAs、多圈高速掃描不同，CBCT是低kV、低mAs、單圈慢速掃描，圍繞患者頭部進(jìn)行180°~360° 單次旋轉(zhuǎn)掃，獲得患者在各個角度的數(shù)百幅二維投影，然后通過錐形束 CT 重建算法(如FDK)獲得獲得各向同性的三維圖像。與常規(guī)CT相比，CBCT具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1）輻射劑量更低，頭部CT輻射劑量通常為2000μSv，而CBCT的輻射劑量在20~500μSv(不同視野輻射劑量不同)，遠(yuǎn)低于CT；
2）空間分辨率更高，CT掃描厚度約為0.5 mm~1cm，而CBCT層厚則能達(dá)到 80~400 μm，大大提高了圖像精確性，能捕捉更多解剖細(xì)節(jié)。
三、低劑量CBCT
我們知道，CBCT的輻射劑量僅為常規(guī)CT的幾十分之一，相對來說更安全。但是，牙科治療比較復(fù)雜，往往要多次拍攝。以正畸為例，一個治療周期往往需要7、8次CBCT檢查。積少成多，還是比較“恐怖”的，尤其是很多兒童需要正畸。相較于成人，兒童對X射線更敏感是成人的2~3倍，更容易收到傷害。因此，需要更低輻射劑量的CBCT。
不同CT和CBCT的輻射劑量(來自互聯(lián)網(wǎng))
鑒于視野越小，輻射劑量越低。我們經(jīng)常在不影響診斷的情況下，盡可能縮小 FOV以降低輻射量。近年來，隨著技術(shù)進(jìn)步，CBCT廠商在硬件進(jìn)行了革新：
1）混合脈沖球管
如今，CBCT普遍采用混合脈沖球管，涵蓋脈沖式和連續(xù)式兩種掃描模式。脈沖式掃描，球管實(shí)際曝光時間遠(yuǎn)小于掃描時間，不僅球管壽命更長，更能將輻射劑量降低一倍；不過，連續(xù)曝光式掃描的冷卻系統(tǒng)比較完善，適用于使用頻率較大的診所。
2）CMOS探測器
對于X射線類設(shè)備來說，探測器是核心中的核心。目前，CBCT主要使用非晶硅/IGZO探測器和CMOS探測器兩種(請參考：一文讀懂X射線探測器(上)：百花齊放的技術(shù))。相較于非晶硅/IGZO探測器，由于CMOS探測器的襯底是單晶硅，電子遷移率高得多，能使CMOS探測器的信噪比更高、空間分辨率更高、采集速度更快、低劑量DQE更高。
如今，混合脈沖球管和CMOS探測器已成為高端CBCT的標(biāo)配。
其他CBCT
除口腔CBCT外，如今也發(fā)展出乳腺CT、KV-CBCT、CBCT-DR等?？艭BCT。
比如，常規(guī)CT輻射劑量高、空間分辨率低，對乳腺檢查不友好。專用乳腺CT，不僅輻射劑量更低，其成像分辨率更是已高達(dá)100微米以下；
比如，腫瘤放射治療技術(shù)已進(jìn)入以影像引導(dǎo)的三維適形放療和調(diào)強(qiáng)放療為代表的精確放療新時代，圖像引導(dǎo)放射治療(Image-guided radiation therapy, IGRT)技術(shù)的開展，尤其是KV-CBCT成像系統(tǒng)的使用，大大提高了放射治療的精度。
還比如，人是直立動物，站立位拍片最能真實(shí)反映病人日常骨骼疼痛的原因和骨骼畸形程度。常規(guī)CT無法實(shí)現(xiàn)負(fù)重位下3D成像，CBCT-DR很好地反映了負(fù)重位狀態(tài)下患者關(guān)節(jié)受力改變的狀態(tài)，具有極高的臨床應(yīng)用價值。
四、小結(jié)
近年來，隨著CBCT硬件技術(shù)與重建算法的不斷優(yōu)化，圖像質(zhì)量也在不斷提高，在CBCT在正畸、種植、口腔頜面外科等口腔領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛。
如今，CBCT檔次基本按照視野劃分，比如小視野、中視野、大視野。成像視野直接決定臨床應(yīng)用范圍，視野越大，應(yīng)用范圍越廣。
不過，大視野CBCT也有很多問題，比如更貴、更高輻射劑量。因此，我們也可以說：大視野有大效果，但也有大傷害。咱們，下期見。。。
