多合一口腔CBCT的困境与突破

第240篇原创

2023相约第1171天洞察医疗器械的本质

导语

“新品速递”系列第26篇，介绍一款极具创新精神的口腔CBCT，创造性使用1套几何结构实现CT、全景、正侧、牙片四种成像功能。

近日一位口腔从业朋友发来咨询，说最近市面上出现了一款新式的口腔CBCT产品，外观和市面上绝大多数产品都有着非常大的区别，不像是四合一，但厂家宣称是四合一，不知技术层面是否可靠？

有方医疗新款四合一口腔CBCT(来自网络)

出于好奇，我们“拆解”了这款新品口腔CBCT，不仅确认了这的确是一台四合一口腔CBCT，更是看到了许多值得一说的大胆创新。不过要说清楚这些创新点，得需要先给大家讲一讲多合一口腔CBCT的前世与今生。

1多合一口腔CBCT的历史必然

作为X射线成像最知名的垂直领域之一，牙科影像发展历时百余年，也由最初的“单纯牙科放射学”逐渐演变成“口腔颌面医学影像学”，在口腔医学领域发挥着非常重要的作用。

1998年世界第一台商用机型口腔CBCT：NewTom 9000问世，实现了从二维到三维影像的革命性跨越。2012年，以朗视仪器、美亚光电为代表的国内企业也相继推出国产口腔CBCT，近年来又有有方医疗等后起之秀掀起口腔CBCT全自研的浪潮。作为牙科领域最优秀的影像诊断解决方案，口腔CBCT在口腔疾病诊断、牙齿种植、口腔颌面等领域的作用不可替代，大量公立医院和实力较强民营诊所相继配置，使CBCT成为口腔科的“标配”。近年来，口腔颌面领域出现了“三合一口腔CBCT(集合CT、全景、头侧)”、“四合一口腔CBCT(集合CT、全景、头侧、牙片)”等多功能口腔CBCT，更是满足了牙科影像诊断的所有需求，成为口腔科的“新标配”。（以下简称多合一）多合一口腔CT诞生的背后，其实是历史的必然。随着消费升级和人们口腔保健意识的提升，国内口腔消费正呈现出爆发式的发展，短短数年间其市场规模便提升近一倍，尤其是正畸和种植服务在我国口腔服务业占据了半数以上市场。在这样的背景下，全景片、正侧位片和CT片成为大部分中高端口腔医疗机构的“刚需”。

1）得益于广泛的成像视野，全景片在种植、正畸领域中起到重要数据辅助作用；

2）得益于能明确展示头颅颌面软、硬组织各部分的结构和相互关系，正侧位片成为正畸临床诊断、手术设计、学术研究的重要手段；

3）得益于能清晰显示患者全口牙齿的三维解剖式结构图像，CT片为医生诊断口腔颌面部疾病提供重要临床依据。

4）得益于便捷、剂量低、性价比高，牙片功能成为医生诊断小范围病灶常用的额外配置。

不过，这种多合一CBCT，真的足够好吗？

典型三合一立位口腔CBCT(来自网络)

2多合一口腔CBCT的困境

众所周知，传统三合一口腔CBCT是通过一套X射线源和两套探测器，将全景模式、侧位模式和CT模式“塞”进一台机器，其中CT独享一套探测器，全景和正侧成像共用另一套探测器；而四合一口腔CBCT是在三合一的基础上单独或组合使用牙片机，因此四合一口腔CBCT的核心其实也还是三合一口腔CBCT。

然而，由于CT、全景、正侧三种拍摄模式分别采用了三套不同的几何结构，在各模式下射线源到探测器的距离、以及射线源—探测器在数据采集时的移动轨迹都不一样，所以传统多合一CBCT实际上用复杂的机械实现了三种结构的拼合。

比如，为了更好的成像质量，CT成像需要以较小的射线源—探测器距离，围绕被摄物体作圆周运动；

CT成像原理(来自网络)

比如，尽管全景成像可以采用与CT成像相同的射线源—探测器距离，但是射线源和探测器在围绕被摄物体扫描的同时，还需前后平移改变射线中点，采用“人”字形的非圆轨道来适配牙弓曲线以获得合格的全景图像质量。

全景成像原理(来自网络)

比如，为减少由于放大倍数不同造成的几何畸变，正侧位成像则需要极大的射线源—探测器距离，即患者位于远离射线源处，射源与探测器位置固定拍摄。

正侧位成像原理(来自网络)

当进行不同模式的成像时，传统多合一CBCT的悬臂必须进行复杂的运动。此外，全景和正侧位模式因为共用一套探测器，在切换时还需手动安装探测器。因此，虽然“拼合式”多合一CT为口腔诊所提供了更多诊疗选择，但也在使用上带来了许多麻烦：体积庞大、操作繁复、价格昂贵、患者体验较差，等等。如果有一台口腔CBCT，能突破如今多合一CT的机械结构，用同一套几何结构来适配多种不同的成像模式，那么上面的所有问题将迎刃而解。

想法虽好，但多合一口腔CBCT的问题已存在很多年，之所以一直无法突破，是因为在技术上极难实现：

多合一整个的技术难点(来自网络)

首先，让射线源—探测器以满足正侧位片拍摄距离的作为直径围绕患者旋转，然而这一方法很难行得通，因为这会使传统立式口腔CT的吊臂拓展到2m，不仅体积过大，机械上也难实现。其次，如果固定射线源—探测器，旋转患者，那么全景成像又成为一个棘手难题，因为患者需要既要旋转又要前后平移运动，用户体验很难把控。再次，将射线源和探测器拉到如此远的距离，正常曝光条件下必然导致到达患者的射线量降低，低到影响CT和全景成像效果的程度。

理想很丰满，现实很骨感。

3多合一口腔CBCT的新突破

不过，技术向来无止境，唯有这样，才能实现螺旋式上升，形成更大的跨越。

文章开头提到口腔CBCT，是有方医疗于2023年7月发布的新品——Jirox系列口腔CBCT（简CT），其用一套几何结构适配了多种不同的成像模式。

从技术角度，我们拆解了这台简CT，究竟用的是哪些创新方案来克服理想多合一口腔CBCT的机械设计和算法设计问题，实现一套几何结构拍摄四种成像模式：

1）针对正侧位的拍摄距离：简CT通过简化外壳和支架结构，减少其对设备体积的影响，让射源和探测器以1.7m的距离，以落地式结构固定两侧，而被摄对象以坐式形态置于其中。1.7m的射线源—探测器的距离使射线源—患者距离也拉长至1.5m。

2）针对CT拍摄：数据采集时探测器与射线源保持不动，患者旋转，从而避开了传统CBCT结构中，当射线源与探测器距离过远时机械结构不稳定以及设备所需空间过大的问题。

3）针对全景拍摄：有方医疗独创了一套恒定曲率全景生成算法，改变了全景成像的方法，摆脱非圆轨迹扫描带来的复杂机械结构的限制，使这台设备可以在转轴固定的情况下生成全景图。

4）针对牙片功能：简CT的牙片设备既可通过手持去拍摄，也可固定在设备上以在铅房外控制拍摄。

这样做的效果是：

1）用一套机械结构就可兼容CT、全景、正侧位这三种主要拍摄模式，患者只需在一处接受拍摄，医生无需在不同模式进行繁琐切换；

2）射线源—患者距离宽能使X射线射角得以更小，这对锥形束伪影和正侧位成像畸变的控制有着较大的助益；

3）患者就诊区更宽敞；

4）宽敞的就诊区域配置了坐式拍摄，对老人儿童更友好。

常规三合一口腔CBCT(左)和有方医疗简CT(右) 在拍摄模式方面的对比(来自有方医疗官网)

5）针对X射线剂量问题：有方医疗有一套核心低剂量成像算法，能够确保射线源和探测器距离较远、剂量超低的同时，也能够生成空间分辨率高达25lp/cm的高清图像。

这样的效果是：在患者所受辐射剂量更低的同时，还能保持高清图像。

简CT成像样片(来自网络)

由此可见，简CT算得上由内至外的革新，用“不像多合一”的极简造型，实现了“真正意义”多合一拍摄。其实，最难的点不是复杂技术的整合，而是整合于一体的同时，还让设备结构又简单、性能又可靠。从这个角度，简CT确实做到了，让多合一口腔CBCT“困境”的突破，变得如此“简”单。

4技术与临床的平衡

从产品角度，企业热衷于新技术，并不断推陈出新，视其为卖点；不过，从用户角度，新技术并没有那么重要，或者说没有显著价值的新技术没有那么重要。事实上也的确如此，很多所谓的新技术并没有带来我们期望的临床价值。

因此，我们坚定地认为，企业应该有足够的用户思维，新产品的出现应该是让人眼前一亮，他或许解决了临床痛点、或许降低了使用成本、或许二者兼顾，这才是我们想要的。而简CT带我们的正是这种感受，即以用户需求为导向，以创新技术为基础，或许这也正是国产设备创新突破的关键。国产自主创新一直在路上，也需要一直在路上。

END

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