颞下颌关节MR三维影像重建研究

中牮老年 陵墓萼 痞眩2003年垒月第t卷第3勰 CH 纛SEJOUR~ OFGERIATRICDENTISTRY~ MBER2003VOL·1 NO．3 ·论著· 颞下颌关节MR三维影像重建研究 郭 宏 刘洪臣 张润荃 程流泉 梁 燕 【摘要】目的：探讨颢下颌关节MR三维影像重建临床应用的可行性，并提供优化技术与支持。方法： 采用新型磁共振机对双侧颢下颌关节区和下颌骨、下牙列进行冠状位磁共振扫描。并进行MR三维影像重建。结 果：MR三维重建后的关节盘、髁突、关节窝及下颌骨、下牙列具有良好的形态、清晰的边界；通过透明化处理， 可以去除遮挡部分而清晰显示感兴趣部位。扫描及重建时间，较以往均明显减少。结论：颢下颌关节的MR影 像三维重建简单易行、效果肯定。 关键词：颢下颌关节；核磁共振成像；图像处理； 【中国图书分类号】R782．6 【文献标识码】A 计算机辅助应用 【文章编号】1 672—2973(2003)03—0 l 34—03 3D reconstruction of the TMJ’S MR images in clinical practice GUO Hong．LIU Hong—chen，ZHANG Run-．quan,CHENG Liu·quan，LIANG ，1．(Department ofStomatology,General Hospital of PLA．Beijing 100853．China) [Abstract]O1,bjective：To investigate the refiability of 3D reconstruction of the temporomandibular joint’S MR images in clinical practice．To acquire optimized technological parameter of the magnetic resonance scan ning．M ethods：A series of coronal M R images of the bilateral TMJ，mandible and lower dentition were maken by new type magnet．MR images Then were reconstructed．Results：The articular disc，condyle，mandible and lower teeth have fine morphology and clear outlines．Th e area which we were interested in could be viewed by transparentizing the outside covering．The time of scanning and reconstruction of the TMJ were decreased than before．Conclusions：3D reconstruction of the TM J’S M R images is simple and easy to be done．The reconstruction has fine refiability,． Key words：temporomandibular joint；magnetic resonance imaging；image processing；computer assisted 颢下颌关节 紊乱病 (Temporomandibular Disorder,，TMD)是口腔科常见病、多发病，影像 学检查在该病的诊断、治疗、观察预后等方面，都 是必不可少的。颢下颌关节 (Temporomandibular Joint，TMJ)的磁共振 (Magnetic Resonance， MR)检查，因其无创伤、无 X线辐射、清晰显示 关节软组织成分及咀嚼肌等特点，已越来越多地应 用于颢下颌关节紊乱病的临床检查及相关基础研 郭 宏 刘洪 臣 张润荃 程流 泉 梁 燕 · 134· 解放军总医院口腔科 主治医师 北京 100853 解放军总医院口腔科 主任 主任 医师 教授 北京 100853 北京大学口腔医学院综合治疗科 主治医师 北京 100081 解放军总医院磁共振室 博士生 北京 l00853 解放军总医院磁共振室 主任技师 北京 100853 究。虽然 MR影像中已包含了颢 颌关节的三维信 息，但我们常规得到的仍然是逐层排列的二维影像， 常常会掩盖一些重要信息，无法使临床医生直观、准 确、完整地发现病变。随着计算机技术的飞速发展， 将这些二维影像三维重建、显示已成为可能 |¨3】。三维 影像的应用，使诊断与治疗之间的联系更加密切，其 在解剖结构研究、临床疾病诊断、手术设计、治 疗效果评价以及教学等方面有着广泛的前景。许多学 者致力于此项研究，颢下颌关节的三维影像重建已见 报道【4· · 。但是，目前尚有许多问题，比如三维影像 的精确度不理想，处理时问较长，为了提高精确度， 可能导致MR受检者检查时间更长。因此，多应用于 少数基础研究。本课题旨在解决上述问题，在以往学 者研究的基础上作进一步尝试，确定颢下颌关节三维 影像重建临床应用的可行性，并为其临床应用，提供 技术参数。 维普资讯 http://www.cqvip.com CHINESE JOURNALOFGERIATRICDENTISTRYSEPTEMBER 2003VOL1 NO 3 中华老年口腔医学杂志2003年q月第1卷第，期 1 材料与方法 选择牙列完椎，咬合关系J1j常、后牙为 p性牙台、 无任何颗 F颌关节紊乱病症状、体征和病史的成年健 康男性志愿者 l竹 、采用我院新进芰同G E公司， 产 的TwinSpeed 1．5 T超导型磁共振机 用头线圈作为 接收线圈+选择二三维快速扰相位梯鹰川波序列(3D／ FSPGR／45)对TMJ、 颔骨及 牙列进行冠状f 扫 描。成像参数选择如F：TE4．0 FI]S、TR22 131 s， ECl／131．2KHz FOV16 X 16 c m，NEX】．00．矩 阵 2．56 x 224，层厚2mrn尢fHJ隔 将获得旧影像数 据，传人 SUN计算机T作站(软件版本Advan rage Windows S1．2．6) 先埘右胂jTMJ进行操作．以原始 冠状位为基本窗I I．I可时打】F最纰欠状位、横轴位和 二三维 《3D)等窗I I 将图像适、 放人 碉竹窗宽窗位 至图像对比度较好 丌1鼠标指示光标逐层、分狄勾画 关节盘、额骨美竹窝、髁突 F颛骨 及下领牙蝣的范 围，同时光标会自动 重组矢状位和磺轴位等窗口的 相应位嚣跟踪移动 如果狂基本窗l【无法确定勾画的 范围是否恰当时， I以同时观察埘外两个窗i i以确定 最终的勾画范围 冉对 侧TM J进行操作． 法同 右侧，最后应}H重建功能即一f获得双删黝 r倾荚节区 及下颌骨 下颌牙齿的i维影像 *外-If以对戈节旧 不同组成部分进fT拆外或叠期1 2 结果 2．1分别获得冀 缸、髁状突、颞骨艾符窝的二三 维重建影像可以仟意旋转，从 同角度进行现察。顶 面现，关节盘大致 椭嘲形，内外径 =^J 旃后径 例 面现，关节盘后 最厚．中部最薄， 舣lII】肜。前 观，关节盘为扁嘲形，巾fi15略向上突起 2．2获得颗骨戈 窝及{I}I!突的 !维重建影像 从 同角度现察，均可她到关 窝和徘突的形态与解剖 形志一致 关节窝肜似略叫的 『翻，内边比外边低， 前为隆起的关节结节。关 结 前 现为一 形：髁 突略旱椭圆肜，tq#1．径人于前后任．向内突 多；向 外突出少，其长轴向背侧倾斜 删 l娅u 见前后两个 斜面。髁突颈部较细，稍弯向腹侧 2．3获得颞 r颁笑节的整体影像 Iji『 抛，关节 盘的影像梭关节结节的影像遮挡 运川结构透明法使 关肯窝的结构透明，可看到关 盘 髁突的戈系 关 节斑似帽子覆盖J 甘粜突顶．其长轴与{i晕突长轴方向摧 奉一致 侧面现， 书盘覆盖髀突蚧顾及前斜面．·}| 问带位于髁突前斜面|j关节结 之间 总之 通过 同角度的旋转、可清楚现察剑关节窝、炎节盘和髁突 问的位置盖系 2．4获得下颁骨及下 ：列的 i维重建影像 喧违 后的图像，从不同角度现察均县仃逼 的 领骨肜 态， F颌骨各部分结构清楚，牙硎具有较好的彤志， 但骨皮质表面的细微结构不够清i析．什 够光滑 2．5驳侧瓤 颔关节i- 以进行对比观察 双徊9关 节形态、结构及空删位置关系毖奉对称。 2．6用时 双侧颞 r颁关节手1描时lIIJI5讣钟，二 维重建时问约3O分钟 较以tl~~F究 叫娃减少 (参见附图) 凹凹 凹 附阿 求下颁骨及 牙训、戈节船、骊 【 倾X竹的 MR 维黍建影像。· r 各部仆结构 晰、肜志越真 3 讨论 颖 F领奖节是人体内最复杂的父节之 · 复杂 性表现 结构上和功能J二。 此 颁I 颌戈 疾病的 临床表现，也常常复杂多样，影像学托盘是临床上确 定颞 F颁天 疾病的种类、性硪和l 班的匝 r段之 一 ． [1lji『额下盅豇关节的影像检 法 t三要干丁X线 片、x断层、关节造影、CT及MRIll 咒竹散是颞 颔_炎 的重受组成部分，任关 运动、润滑、传递 和缓冲戊力过程『fl，起荇举足轻晴的作Jfl：芙 艋的 移位 变形 及表 结构的改变，址ji!if r颌X- 素乱 病的 受病理改变 x线平片足临床 I：最常Jfl的矗 法．山于荚 与J剐强结构的重叠，难以准确全 地反 映戈节的骨质情况和位置变化， 能 关 ＆等 软组纵。火竹造影 履永关 盘的位性和形态，父 盘与髁状突及颞骨的解}}Il关系 但 操作复杂，且为 刨伤性检查．选择时 ·定要慎重 ~1RI”f以r【接观察 笑 槛、关 软骨以及关节 嘲的轼 l织．它 仪町 以 示父前墩的位氍．还可以 小父竹穗的形怠．是 I I 检杏关节盘病变最好的影像枪在 法I‘ MRI能 提供TMJ疾病的病理 理学改变 能I 分TMDft"J不 同病 过程 】 据文献报道 MRI诊断戈 髓位置的 敏感度为 80％ 一90％ MR 创伤、尤放射线辐 射、仳对戈 盘穿孔的检}I_j率 r怔 将TMJ的MR影 像三维重建，不仅町以清晰、 观地观察TMJ的 体 结构，确定病变位 ， 且叮以将我们芙心的舟；位仆 135 维普资讯 http://www.cqvip.com 中华老年口腔医学杂i~20{)3年9sqg 1卷第3M CHINESEJOURNALOFGERIATRICDENTI洲 SEPTEMBER20O3VOL．1 NO．3 离，并能以任一角度旋转，排除临近组织的干扰，将 一 些隐匿病变显现出来。比如关节盘三维重建后，关 节艋穿孔将容易被检出。 由本研究结果可以看出正常TMJ的MR影像三 维重建效果，关节盘、髁状突、关节窝形态完整，边 界清楚，可区分关节盘前、中、后三带；下颌骨表面 结构清晰可辨，但骨皮质表面欠光滑；下牙列完整。 关节盘位于髁状突和关节窝问，呈中心薄周围厚的双 凹形，关节盘上下表面轮廓光滑，盘后带位于髁状突 上方 (12点位置 )。 在以往研究的基础上，为了提高TMJ的MR影 像清晰度、改善三维重建效果，缩短受检时问及重建 时间，本研究选用我院新进GE公司新型磁共振机， 对TMJ参数设定进行优化。有研究指出：当层厚小于 2ram后，影像清晰度并不随层厚减小而改变。我们将 层厚设定为2ram，这样即保证了影像清晰度，又缩短 了受检时间。我们对志愿者进行双侧颞下颌关节、下 颌骨及下牙列的磁共振冠状位扫描，共用时 40分钟。 如果只进行双侧颞下颌关节的检查，时间将缩短为l0 余分钟。采用冠状位扫描，主要是考虑TMJ可以双侧 同时成像，便于双侧在同一条件下对比观察，也可减 少一半时间。虽然矢状位扫描是TMJ检查的最基本扫 描方式，二维影像观察TMJ特别是关节盘前、中、后 三带较方便，但需要对双侧关节分别扫描成像，时间 较长。杨辉等研究发现，从冠状位和矢状位MR断层 影像分别重建所得关节区三维影像，对关节盘边界的 辩认程度不同，但形态基本一致【4J。因此，我们采用冠 状位扫描。 我们在对TMJ进行磁共振成像的基础上，运用 SUN工作站软件的三维重建功能，从每一断层影像中 提取出感兴趣区组成影像的体素，直接将其按原来的 空间位置重建起来，呈现物体的三维影像。这种方法 丢失信息较少，能较真实地反映物体的形态，但三维 影像的质量与原始影像的质量密切相关。影响磁共振 成像质量的因素很多，如图像的对比度、空间分辨 率、成像的信噪比以及扫描时间的长短等。我们根据 现有条件，参照以往数据，综合考虑影响成像质量的 不同因素，选择不同成像参数进行对比，选择了3D- FSPGR序列。三维梯度回波成像技术能产生超薄连续 层面的影像，信噪比高，有利于对图像进行三维重 建。在图像处理进行重建的过程中，可以从原始冠状 位的图像和重组矢状位及横轴位的图像上，同时辨认 组织结构，这就增加了勾画边界的准确性，可以降低 · 136· 对原始图像的要求。 TMJ的MR影像三维重建可以另选时间进行，不 需要患者参与，其用时主要取决于计算机工作站及软 件的性能，以及操作者的熟练程度，本研究进行过多 次重建，平均用时 2小时，遇到的主要问题是对牙齿 边界的确定，因为牙齿的MRI不清楚，要通过多个窗 口的相互确认才能描画，比较繁琐、费时。因为作者 进行的后续研究需要重建牙列，所以进行了描画。如 果只对TMJ进行重建，双侧平均用时约30分钟。在 临床工作中，如果对怀疑TMJ问题患者进行MR检查 并重建双侧TMJ三维影像，扫描时间约需20分钟， 计算机重建时间约需30分钟。用时较以往研究已明显 减少，使目前临床常规应用成为可能。 现存问题：颞下颌关节的磁共振影像对骨皮质细 微结构及牙齿的显示不佳，骨皮质表面欠光滑，如果 三维影像包括牙齿，则其边界确定费时繁琐；对各种 颞下颌关节疾病患者的临床应用需要进一步的尝试、 完善。随着影像计算机技术的发展，多种影像融合技 术的成熟与完善，解决现存问题应是指日可待。 参 考 文 献 [1】胡 敏， 尹 音．现代颞下颌关节影像学[M】．1版，北京：人 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日期：2003-07—29) 维普资讯 http://www.cqvip.com