锥形束CT评判安氏Ⅲ类错牙合上前牙骨开裂与骨开窗的准确性分析
徐筱1, 徐莉1,, 江久汇2,, 吴佳琪3, 李小彤2, 靖无迪1
北京大学口腔医学院·口腔医院, 1. 牙周科, 2. 正畸科 口腔数字化医疗技术和材料国家工程实验室 口腔数字医学北京市重点实验室, 北京 100081;
3. 北京大学口腔医学院·口腔医院第一门诊部, 北京 100034;
摘要

目的 探讨通过锥形束CT(cone-beam computed tomography, CBCT)评判上颌前牙骨开裂和骨开窗的真实性和可靠性。方法 纳入18例安氏Ⅲ类错牙合行骨皮质切开术的患者,平均年龄23.6岁(18~30岁), 其中男3例,女15例,观察108颗上颌前牙。以翻瓣术中所见的骨开裂和骨开窗作为判定金标准,评价CBCT判断骨开裂和骨开窗的灵敏度(sensitivity)、特异度(specificity)、约登指数(Youden index)、阳性似然比(positive likelihood ratio)、阴性似然比(negative likelihood ratio)、阳性预测值(positive predictive value)和阴性预测值(negative predictive value),并将CBCT判定与翻瓣直视判定相比较。结果 上颌前牙骨开裂和骨开窗的发生率分别为10.19%和13.89%,主要见于侧切牙和尖牙。骨开裂长度中位数为5 mm,宽度中位数为4 mm;骨开窗常位于根中部至根尖部,长度中位数为3 mm,宽度中位数为2 mm。骨开裂CBCT判定与临床判定之间有较好的一致性( P<0.05), CBCT判定的灵敏度和特异度均>0.7。骨开窗CBCT判定与临床判定之间一致性一般( P<0.05), 灵敏度为0.93,特异度为0.52。结论 CBCT评判上前牙骨开裂与临床情况的一致性较好,判定骨开窗与临床情况的一致性一般。CBCT判定骨开裂与骨开窗在临床中有一定应用价值,但存在局限性。

关键词: 错牙合; 安氏Ⅲ类; 锥束计算机体层摄影术; 牙槽骨质丢失; 敏感性与特异性
中图分类号:R783.5 文献标志码:A 文章编号:1671-167X(2018)01-0104-06
Accuracy analysis of alveolar dehiscence and fenestration of maxillary anterior teeth of Angle class Ⅲ by cone-beam CT
XU Xiao1, XU Li1,, JIANG Jiu-hui2,, WU Jia-qi3, LI Xiao-tong2, JING Wu-di1
1. Department of Periodontology, 2. Department of Orthodontics, Peking University School and Hospital of Stomatology & National Engineering Laboratory for Digital and Material Technology of Stomatology & Beijing Key Laboratory of Digital Stomatology, Beijing 100081, China;
3. First Clinical Division, Peking University School and Hospital of Stomatology, Beijing 100034, China
△ Corresponding author’s e-mail, xulihome@263.net; drjiangw@163.com
Abstract

Objective: To evaluate the accuracy and reliability of detecting alveolar bone dehiscence and fenestration of maxillary anterior teeth of Angle class Ⅲ by cone-beam computed tomography (CBCT).Methods: Eighteen Angle class Ⅲ patients with 108 maxillary anterior teeth were included (3 males and 15 females) who accepted modified corticotomy in orthodontic therapy. The mean age was 23.6 years (18-30 years). The clinical detection of dehiscence and fenestration was done when modified corticotomy was performed by the same periodontist. The CBCT examination was conducted pre-ope-ration and the detection of dehiscence and fenestration by CBCT was done by two periodontists. The data in modified corticotomy were used as the golden standard to calculate the parameters, such as sensitivity, specificity, positive and negative predictive values, Youden index (YI), positive and negative likelihood ratio. Kappa statistic was used to analyze the agreement between the clinical detection and the CBCT detection.Results: The incidence of dehiscence and fenestration was about 10.19% and 13.89% respectively, which mainly occurred on lateral incisors and canines. The median values of length and width of dehiscence were about 5 mm and 4 mm, and the median values of length and width of fenestration were 3 mm and 2 mm, respectively. Most fenestrations were detected on the middle third to the apical third of the root. For dehiscence, the agreement between clinical detection and CBCT detection was statistically significant ( P<0.05). For fenestration, the agreement between clinical detection and CBCT detection was statistically significant ( P<0.05). The values of sensitivity and specificity for detecting dehiscence were more than 0.7. The values of positive and negative predictive values for detecting dehiscence were 0.44 and 0.97. The values of sensitivity and specificity for detecting fenestration were 0.93 and 0.52. The values of positive and negative predictive values for detecting fenestration were 0.24 and 0.98.Conclusion: For dehiscence, the agreement between clinical detection and CBCT detection was good. For fenestration, the agreement between clinical detection and CBCT detection was general. Detection of dehiscence and fenestration of maxillary anterior teeth of Angle class Ⅲ by CBCT had limited diagnostic value in clinical practice with overestimation of dehiscence and fenestration incidence.

Key words: Malocclusion; Angle class Ⅲ; Cone-beam computed tomography; Alveolar bone loss; Sensitivity and specificity

骨开裂和骨开窗作为牙槽骨缺损的表现之一, 可能对牙周、正畸、种植和正颌等治疗造成不良影响, 直接影响到临床疗效和美学效果, 特别是前牙美学区牙槽骨较薄, 发生骨开裂和骨开窗的可能性较大, 因此, 如何判断上颌前牙有无骨开裂和骨开窗等骨缺损问题越来越受到广泛关注。锥形束CT(cone-beam computed tomography, CBCT)可以对物体进行扫描并记录数据, 通过三维重建, 满足观测者对物体进行三维观测的需求, 又因为是无痛检查, 患者有很好的接受度。那么是否可以使用CBCT在治疗前进行骨缺损(如骨开裂和骨开窗)的评判呢?其判断的真实性、可靠性和可行性又如何呢?有研究使用尸颅进行了相关研究, 结果显示这种判断方法具有不错的真实性和可靠性[1, 2], 但目前尚缺乏相关的临床研究。本研究旨在初步探讨CBCT判断上颌前牙骨开裂和骨开窗的真实性、可靠性和可行性。

1 资料与方法
1.1 研究对象

本研究纳入的患者均为2012— 2016年于北京大学口腔医院口腔正畸科或颌面外科就诊的安氏Ⅲ 类错牙合畸形患者, 共18例, 每例观测6颗上颌前牙, 共108颗牙。

纳入标准:(1)年龄18~40岁, 身体健康; (2)安氏Ⅲ 类错牙合患者; (3)牙周健康或牙龈炎已控制; (4)同意行牙周骨皮质切开术加快正畸治疗过程和/或增厚唇侧牙槽骨; (5)同意参加本项研究。

排除标准:(1)孕妇或哺乳期妇女; (2)患有肿瘤及全身性严重疾病者; (3)口腔及颌面部急性炎症、肿瘤患者; (4)中、重度牙周炎患者或未控制的轻度牙周炎患者; (5)先天性唇腭裂患者, 颜面及牙颌发育明显不对称患者。

本研究已通过北京大学口腔医院生物医学伦理委员会审批(批准号:PKUSSIRB-2012052), 研究对象均签署知情同意书。

患者纳入本研究后, 由正畸医师进行固定矫治。正畸治疗期间, 由同一位牙周主任医师完成牙周超声骨皮质切开术, 牙周术后2周继续进行正畸治疗。

1.2 拍摄器械及测量软件

使用北京大学口腔医院放射科NewTom VG(Aperio Services, Italy) CBCT进行拍摄, 使用OsiriX V.3.9.2(Pixmeo SARL, Switzerland)进行CBCT观测, 将DICOM格式文件导入软件, 数据进行三维重建, 并在三维各个层面(近远中向剖面、唇腭向剖面、横截面)完成骨开裂和骨开窗的观测。

1.3 骨开裂和骨开窗的临床判定

图1显示在改良超声骨皮质切开术中, 由同一位牙周主任医师佩戴手术放大镜(Loupe Eyemag Smart Standard, Zeiss, 53-20, 2.5X, Carl Zeiss Microscopy GmbH, Germany)于直视下进行骨开裂和骨开窗的判定。具体方法是:手术中翻开唇侧黏骨膜全厚瓣并暴露牙齿根面和唇侧牙槽骨[3, 4], 逐个牙位进行肉眼和放大镜下的观测, 若根面牙槽骨缺如(可视牙齿根面), 但牙槽骨缺口不与牙槽嵴顶相连, 则判定为骨开窗; 若手术翻开全厚瓣后, 暴露牙根面上有牙槽骨缺如, 且呈V形缺口直达牙槽嵴顶, 则判定为骨开裂[5]。按牙位记录骨开裂和骨开窗的发生情况、大小及位置, 同时拍摄术中临床彩色照片。以临床术中所见作为骨开裂和骨开窗的判定金标准, 并与牙周术前CBCT影像学判定进行比较。

1.4 骨开裂和骨开窗的CBCT影像学判定

在牙周术前拍摄CBCT, 由2名有经验的牙周医师观察术区骨开裂和骨开窗的发生情况。具体方法参考冯驭驰[1]的研究方法并加以改良, 将CBCT数据以DICOM格式导入软件, 进行三维重建后, 在横截面上将定位轴中心点与牙齿横截面中心点重合, 分别在近远中向剖面和唇腭向剖面上将定位轴与牙长轴重合, 逐步选取牙齿截面面积最大处作为观测截面。在近远中向剖面上, 沿牙长轴方向分别测量近远中釉牙骨质界至牙槽嵴顶的距离, 取平均值记为该牙邻面牙槽骨高度。在横截面上, 将截面沿牙长轴由冠方向根方逐渐移动, 选取唇侧牙槽骨完整环绕牙根的最冠方截面, 在唇侧中央沿牙长轴方向测量此截面与釉牙骨质界之间距离, 若此距离与邻面牙槽骨高度之差小于3 mm, 则判定为无骨开裂; 若此距离与邻面牙槽骨高度之差介于3~6 mm之间(包括3 mm), 则判定为存在骨开裂; 若此距离与邻面牙槽骨高度之差≥ 6 mm, 则判定为存在骨开裂合并骨开窗。将截面继续向根方移动, 直至根尖水平, 若在此过程发现部分牙根未被牙槽骨环绕, 则判定为存在骨开窗。按牙位记录骨开裂和骨开窗的发生情况, 测量两次, 间隔时间为1周。

图1 牙周超声骨皮质切开术中骨开窗^(A, 右上侧切牙; B, 左上侧切牙)和骨开裂(B, 左上尖牙)Figure 1 Clinical images of fenestrations (A, right lateral incisor; B, left lateral incisor) and dehiscence (B, left canine)

1.5 诊断试验评价指标及意义

临床流行病学对于诊断试验的评价分为三大部分:真实性评价、可靠性评价和收益评价。真实性评价指标包括:灵敏度(sensitivity)、特异度(specificity)、约登指数(Youden index)、阳性似然比(positive likelihood ratio)和阴性似然比(negative likelihood ratio)。可靠性评价指标为Kappa值, 收益评价指标为阳性预测值(positive predictive value)和阴性预测值(negative predictive value)[6]

灵敏度:指诊断试验将实际有病的人正确诊断为患者的能力, 灵敏度越大, 试验发现阳性的可能性越大。在本研究中, 指将实际有骨开裂或/和骨开窗的牙正确判定为CBCT阳性的能力。

特异度:指诊断试验将实际无病的人正确诊断为非患者的能力, 特异度越高, 实际无病的人被判断为阴性的可能性越大。在本研究中, 指将实际无骨开裂或/和骨开窗的牙正确判定为CBCT阴性的能力。

约登指数:是诊断试验中灵敏度和特异度之和减去基数, 表示诊断试验发现真正的患者和非患者的总的能力, 其值越大, 说明诊断试验的准确度越高。在本研究中, 指CBCT判定发现真正有骨缺损和无骨缺损牙的总能力。

阳性似然比:是真阳性率与假阳性率之比, 比值越大, 表明诊断试验阳性结果与患病概率的联系越大, 诊断试验的诊断价值越好, 阳性似然比≥ 10则预示试验有较高的诊断价值。在本研究中, 表明CBCT判定阳性与有骨缺损概率的联系。

阴性似然比:是假阴性率与真阴性率之比, 比值越小, 说明诊断试验阴性结果与未患病概率的联系越大, 诊断价值越高, 阴性似然比≤ 0.10则预示试验有高的诊断价值。在本研究中, 表明CBCT判定阴性与无骨缺损概率的联系。

使用Kappa分析进行诊断试验的一致性分析, Kappa值取值范围为-1~+1, 当值≥ 0.75时, 认为诊断试验一致性极好。

阳性预测值:是试验阳性结果中真正患病的概率, 值越高, 临床医生有更充足的把握判断阳性结果为患者。在本研究中, 指CBCT判定阳性的牙中真正有骨开裂或/和骨开窗的概率。

阴性预测值:是试验阴性结果中真正无疾病的概率, 值越高, 临床医生有更充足的把握判断阴性结果为非患者。在本研究中, 指CBCT判定阴性的牙中真正无骨开裂或/和骨开窗的概率。

1.6 统计学分析

将临床判定作为金标准与CBCT影像学判定进行比较。计算灵敏度、特异度、阳性预测值、阴性预测值、阳性似然比、阴性似然比、约登指数等指标, 进行临床判定和CBCT判定之间的配对卡方比较和Kappa分析, 计算两次CBCT判定的Kappa值, 检验重复判定的一致性。P< 0.05为差异有统计学意义。

2 结果

本研究纳入18例安氏Ⅲ 类错牙合患者, 其中男性3人, 女性15人, 年龄为(23.61± 3.03)岁(18~30岁), 共108颗上颌前牙, 其中上颌中切牙36颗, 上颌侧切牙36颗, 上颌尖牙36颗。

2.1 上颌前牙骨开裂和骨开窗的临床发生率

表1显示上颌前牙不同牙位骨开裂和骨开窗的发生率及牙数的统计结果。在108颗上颌前牙中, 共有11颗诊断为骨开裂, 发生率为10.19%, 按牙位统计, 6颗侧切牙和5颗尖牙; 共有15颗诊断为骨开窗, 发生率为13.89%, 按牙位统计, 2颗中切牙、9颗侧切牙和4颗尖牙。

表1 上颌前牙骨开裂和骨开窗分布 Table 1 Distribution of dehiscences and fenestrations of maxillary anterior teeth

表2显示上颌前牙骨开裂和骨开窗的位置与范围。骨开裂沿牙长轴方向的长度中位数为5 mm, 与牙长轴垂直方向的宽度中位数为4 mm。骨开窗牙槽骨最冠方边缘与釉牙骨质界的沿牙长轴方向距离中位数为6 mm, 沿牙长轴方向的长度中位数为3 mm, 与牙长轴垂直方向的宽度中位数为2 mm。

表2 上颌前牙骨开裂和骨开窗的位置与范围 Table 2 Location and dimension of dehiscences and fenestrations of maxillary anterior teeth
2.2 上颌前牙骨开裂和骨开窗诊断试验的情况

上颌前牙骨开裂和骨开窗临床诊断和CBCT评判情况见表3~5。

将CBCT诊断骨开裂的结果与临床诊断骨开裂的结果进行配对资料卡方比较和Kappa分析, χ 2=2.769, P=0.092, 两者间差异无统计学意义; Kappa值为0.487, 95%可信区间下限为0.225, 上限为0.749, u=3.66 > 1.96, P< 0.05, 表明两者之间的一致性好。CBCT诊断骨开裂的重复性试验Kappa分析可得Kappa值为0.902。

表3 骨开裂的临床和CBCT诊断情况 Table 3 Detection of dehiscences by CBCT and clinical direct method
表4 骨开窗的临床和CBCT诊断情况 Table 4 Detection of fenestrations by CBCT and clinical direct method
表5 CBCT评判骨开裂和骨开窗的状况 Table 5 Accuracy of CBCT for detecting dehiscences and fenestrations

将CBCT诊断骨开窗的结果与临床诊断骨开窗的结果进行配对资料卡方比较和Kappa分析, χ 2=42.087, P< 0.001, 两者间差异有统计学意义; Kappa值为0.202, 95%可信区间下限为0.028, 上限为0.376, u=2.27 > 1.96, P< 0.05, 表明两者之间的一致性一般。CBCT诊断骨开窗的重复性试验Kappa分析可得Kappa值为0.981。

3 讨论

本研究为一项关于评判骨开裂和骨开窗方法的临床诊断性的研究, 对上颌前牙唇侧骨开裂和骨开窗CBCT判断的准确性和可靠性进行了初步探讨。以往的类似研究采用尸颅作为研究对象[1, 2], 无法排除尸颅的保存和处置可能对骨开裂和骨开窗造成的改变, 故对判定结果和发生率也会有一定影响, 因此尸颅与临床实际情况不可能完全相同, 可能存在一定偏差。

本研究中安氏Ⅲ 类错牙合患者因正畸需要行骨皮质切开术, 进行了上颌前牙区全厚瓣的翻瓣术, 由此获得了骨开裂和骨开窗观测的宝贵临床资料, 结果显示安氏Ⅲ 类错牙合患者上颌前牙唇侧骨开裂和骨开窗的临床发生率分别为10.19%和13.89%。冯驭驰[1]报道尸颅上颌前牙骨开裂的发生率为12.79%, 骨开窗的发生率为18.60%, 高于本研究, 分析原因如下:(1)本研究纳入的患者年轻且牙周健康状况良好, 无明显牙周炎症造成的骨吸收和骨缺损; (2)本研究是在临床手术中直视下进行骨开裂和骨开窗的判定, 而尸颅不能排除标本保存造成骨缺损的可能; (3)本研究仅进行了唇侧骨开裂和骨开窗的判定, 腭侧骨板多较厚, 虽然发生率低, 但也不能完全排除, 这也可能是本文骨开裂与骨开窗发生率低的原因之一。周琳等[7]的研究发现, 双颌前突成人患者上颌前牙骨开裂和骨开窗的发生率分别为 6.18%和40.45%, 骨开裂的发生率低于本研究, 骨开窗的发生率高于本研究。赵岩等[8]的研究发现, 骨性安氏Ⅱ 类错牙合患者切牙区唇侧骨开裂和骨开窗的发生率分别为36.15%和30.78%, 发生率明显高于本研究, 这些可能与患者纳入标准、研究方法和入选牙位有关。

上颌前牙骨开裂的CBCT诊断试验结果表明, 骨开裂的CBCT判定与临床判定之间的一致性较好, 灵敏度和特异度均较高, 表明通过CBCT判定骨开裂具有较高的可行性。阳性似然比为7.06, 表明CBCT判定阳性结果与患病概率的联系较大, 诊断价值较高。阴性似然比为0.30, 表明CBCT判定阴性结果与未患病概率的联系较大, 有较高的诊断价值。阳性预测值为0.44, 阴性预测值为0.97, 表明CBCT判定对判断阴性结果为非骨开裂的把握度较高, 但是对判断阳性结果为骨开裂的把握度相对较低。重复试验表明两次CBCT判定的一致性极好。总体来说, 上颌前牙骨开裂的CBCT判定准确性和可靠性较好, 具有较好的临床应用价值。

冯驭驰[1]的研究显示, 骨开裂诊断试验的特异度为0.97、阴性预测值为0.99, 与本研究结果基本一致, 灵敏度为0.94、阳性预测值为0.75, 比本研究结果略高。Leung等[2]的临床研究显示, 骨开裂诊断试验的灵敏度和特异度分别为0.42和0.95, 阳性预测值和阴性预测值分别为0.51和0.93, 灵敏度比本研究略低, 其余结果基本与本研究一致, 这些可能与不同测量者的经验及试验判定标准有关。Sun等[9]的临床研究中发现, 骨开裂诊断试验的灵敏度和特异度均大于0.7, 与本研究结果基本一致。

上颌前牙骨开窗的CBCT诊断试验结果表明, 骨开窗的CBCT判定与临床判定之间的一致性一般。灵敏度较高、特异度较低, 表明CBCT判定的准确性一般。阳性似然比为1.93, 表明CBCT判定阳性结果与患病概率的联系不大, 诊断价值较低。阴性似然比为0.13, 表明CBCT判定阴性结果与未患病概率的联系较大, 有较高的诊断价值。阳性预测值较低, 阴性预测值为0.98, CBCT判定对判断阴性结果为非骨开窗的把握度较高, 但是对判断阳性结果为骨开窗的把握度较低。重复试验表明两次CBCT判定的一致性极好。总体而言, 上颌前牙骨开窗的CBCT判定容易误诊, 不易漏诊, 准确性尚可, 可靠性较好, 具有一定的临床应用价值。

冯驭驰[1]的研究显示, 骨开窗诊断试验的灵敏度和阴性预测值分别为0.93和0.99, 与本研究结果基本一致, 特异度和阳性预测值分别为0.97和0.71, 比本研究结果高。Leung等[2]的临床研究显示, 骨开窗诊断试验的灵敏度和特异度分别为0.81和0.81, 阳性预测值和阴性预测值分别为0.25和0.98, 特异度比本研究略高, 其余结果基本与本研究一致。Sun等[9]的临床研究发现, 骨开窗诊断试验的灵敏度和特异度均大于0.7, 灵敏度与本研究结果基本一致, 特异度高于本研究, 与骨开裂诊断试验相似, 这些可能与测量者经验及判定标准有关。

本研究中, 上颌前牙骨开裂和骨开窗的CBCT判定难点包括以下4点:(1)骨性Ⅲ 类错牙合患者由于反牙合面型, 上前牙多因代偿而唇向倾斜, 故唇侧牙槽骨较薄, 常小于0.5 mm, 增加了CBCT的辨识和测量难度, 容易误判为骨开窗和/或骨开裂(图2)。(2)在临床上骨开裂和骨开窗范围有时较小, 宽度仅为2 mm左右, 在CBCT横截面和唇腭向剖面的影像上难以辨识, 容易造成遗漏, 但由于骨缺损周围牙槽骨较薄, 在CBCT上也可能无法精确区分, 容易被判定为骨开裂和骨开窗, 因此综合前面两个因素, CBCT的漏诊率并不高。(3)部分牙齿牙根唇向移位明显, 近根尖水平牙槽骨很薄, 仅为0.5 mm左右, 在CBCT上难以辨识, 很难判断是否有骨缺损, 极易误判为骨开窗(图2)。(4)当一颗牙齿同时具有骨开裂和骨开窗两种骨缺损时, 骨开裂和骨开窗之间的骨质常常较薄, 在CBCT上难以辨识, 容易只判定为骨开裂而遗漏了骨开窗。

图2 CBCT中容易误判骨开窗(A, 右上尖牙)、骨开裂(B, 左上中切牙)的情况Figure 2 Misdetection by cone-beam CT of fenestration (A, right canine) and dehiscence (B, left central incisor)

综合以上原因和指标的分析, 上颌前牙骨开裂的CBCT判定灵敏度和特异度均较高, 表明该方法具有良好的临床应用价值; 上颌前牙骨开窗的CBCT判定灵敏度和阴性预测值较高, 特异度和阳性预测值较低, 表明倾向于误诊而非漏诊。对于因为牙槽骨较薄而造成误诊的情况, 虽然在临床检查中未发现骨开裂和骨开窗, 但是牙槽骨过薄仍然值得临床医师注意与警惕。在临床应用中, 误诊骨开裂和骨开窗会使牙周临床医师在期望通过CBCT进行牙周手术或种植手术方案制定与风险评估时, 提高警觉, 制定更加安全有效的手术方案, 从而降低手术风险, 提高治疗的安全性, 同时也会使正畸医师在治疗过程中注意控制牙齿移动的方向与幅度, 减少由于正畸治疗造成骨缺损的风险[10]

虽然上颌前牙骨开窗的CBCT诊断试验特异度较低, 但是今后可以通过联合试验中的串联试验来提高特异度, 从而提升诊断试验整体的效率。本研究样本量较小, 尚需扩大样本量以进一步探明CBCT判定上颌前牙骨开裂和骨开窗的准确性和可靠性。

综上所述, CBCT评判上前牙骨开裂(安氏Ⅲ 类错牙合患者)与临床实际的一致性较好, 具有良好的准确性和可靠性; 判定骨开窗与临床实际的一致性一般, 灵敏度较高, 但特异度较低。CBCT判定骨开裂和骨开窗在临床中有一定的应用价值, 但也存在局限性。

The authors have declared that no competing interests exist.

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