锥形束CT灰度值与密度相关性的研究

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目的:锥形束CT在口腔种植术前对骨质(骨矿化程度、骨小梁结构等)和骨量(骨宽度、骨高度)的评估作用至关重要,较低的骨密度会影响种植体的存留率或种植成功率,锥形束CT在测量颌骨骨量方面具有很高的精度,然而对于骨密度的评估仍需进一步研究。锥形束CT先前已应用于骨密度评估,其评估基于以下假设:锥形束CT的X射线衰减(以下简称Hu值)与密度之间存在相关性,因此可以从锥形束CT的Hu值估算密度,但是由于锥形束CT的Hu值标度仍未标准化,对于使用锥形束CT测量骨密度仍有争议。为了评估锥形束CT是否适用于密度估计,本研究拟通过锥形束CT在不同拍摄环境及参数下得到灰度值与已知样本小球密度进行统计分析,旨在研究锥形束CT的灰度值和密度之间是否具有线性相关,并验证锥形束CT用于密度测量的可行性。同时,探讨锥形束CT不同拍摄参数对灰度值与密度相关性的影响。材料和方法:本实验将4组密度不同的小球(光敏树脂小球密度为1.0g/cm3、1:6含硫酸钡光敏树脂密度为1.5g/cm3、二氧化硅小球密度为2.0g/cm3、含钴盐的二氧化硅小球密度为2.5g/cm3)固定在模型上,模型放置在两个盛满水的圆柱形玻璃烧杯(盛满水直径约16cm的圆柱形玻璃烧杯模拟成人的头颅;盛满水直径约14cm的圆柱形玻璃烧杯模拟儿童的头颅)内,并在不同拍摄参数下进行锥形束CT拍摄测得小球灰度值,观察灰度值与小球密度关系并得到方程。采用SS-X9010D Pro-3D型牙科锥形束CT机:在每组拍摄参数下分别进行3次拍摄,扫描参数如下:(1)管电压值90 k V,管电流值10 m A;(2)管电压值90 k V,管电流值5 m A;(3)管电压值85 k V,管电流值10 m A,(4)管电压值85 k V,管电流值5 m A,(5)管电压值80 k V,管电流值10 m A,(6)管电压值80 k V,管电流值5 m A。采用SPSS 21.0软件进行统计分析,在每组测量参数下对小球的3个方向的截面(横截面、冠状面、矢状面)各测量灰度值,即每组测量参数需拍摄3次,同时每次拍摄对小球的3个方向的截面测量灰度值,每组测量参数下将会测量出9个灰度值,取9个灰度值的平均值作为该测量参数该密度样本小球的灰度值。灰度值和小球密度之间进行线性回归分析,计算相关系数得出不同拍摄条件下是否具有相关性,分析不同条件下拍摄锥形束CT灰度值与密度相关系数之间的差异。结果:灰度值与样本小球密度在不同拍摄参数下的线性回归结果显示不同拍摄条件下锥形束CT灰度值和样本小球密度相关系数均大于0.95,决定系数R2均大于0.93,线性拟合和二次项拟合R均大于0.95,决定系数R2均大于0.93,样本小球密度与灰度值之间具有明显线性关系。结论:锥形束CT拍摄参数虽然会对灰度值产生影响,但是相关关系没有发生明显变化,灰度值与密度值呈线性正相关,故锥形束CT能够作为密度测量及评价的一种办法。
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