第二章 研究材料與方法
2.3 矯正器和矯正線的介紹
前牙兩側犬齒間所使用的是Preadjusted Brackets, Esther II , Roth type , 0.018 slot 透明樹脂矯正器 ( Tomy company, Tokyo, Japan )
兩側小臼齒至大臼齒區域使用的矯正器是金屬矯正器：Preadjusted Brackets, Micro-arch, Roth type , 0.018 slot 金屬矯正器 ( Tomy company, Tokyo, Japan )。
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矯正線：
在矯正治療所使用的主線為改良型超彈性鈦鎳合金線，日本 L&H TITAN Nickel Titanium wire ( Tomy company, Tokyo,Japan )，其規格為 0.016x0.022 inch，
Accu Form。
2.4 CBCT 儀器(i-CAT)掃瞄參數設定
Cone Beam CT影像由台灣台中元易影像中心協助照射，儀器廠牌名稱為 i-CAT(Imaging Sciences International,Hatfield, USA)
本次實驗將電壓值設在 120KV，電流值為 47 mA ，切片間距為 0.25mm ， 每一Voxel 尺寸為 0.25 mm3 ，影像像素 為 640 X 640。
2.5 牙根周圍骨密度測量方式
本次實驗所用分析軟體為專業之醫學影像軟體 Mimics。比較牙根上(C)中(M) 下(A)段周圍骨密度在矯正前與單純 leveling and alignment 七個月後的骨密度的 改變。
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圖 2-4 重新定位之設定
圖 2-5 重新定位完成
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牙根上( Coronal )中( Middle )下( Apex )段之定義
圖 2-6 測量部位定義
上段( Coronal ; C):
將牙齒以頰舌側(buccal-lingual)方向面上找出頰側象牙值與牙本質交界(CEJ) 為基準往牙根方向3.0mm 處開始的 3mm 定義為上段，也就是的第一、第五、第 七個0.25mm 切面上測量到的數值做為平均後的稱做 C(coronal)處。
中段( Middle ; M ):
將牙齒以頰舌側(buccal-lingual)方向面上找出頰側象牙值與牙本質交界(CEJ) 為基準往牙根方向8.0mm 處開始的 3mm 定義為中段，也就是的第一、第五、第 七個0.25mm 切面上測量到的數值做為平均後的稱做 M(middle)處。
下段( Apex ; A ):
將牙齒以頰舌側(buccal-lingual)方向面上找出牙根出現的最後一個切面，以 此切面為基準往咬合面方向移動1.0mm 處開始的 2mm 定義為下段，也就是的牙
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圖 2-8 紅色為頰側、藍色為顎側、粉紅色為近心側、綠色為遠心側。
利用 Mimics 量測牙根周圍骨密度步驟
Step 1. 開啟檔案利用軟體 reslice project 將牙齒重新定位
圖 2-9 利用軟體 reslice project 將牙齒重新定位
Step 2. 找出右上正中門牙牙冠正中點與最低點。
Step 3. 找出右上正中門牙牙根尖點做一連線， 並改變範圍參數為以此為中軸，
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左右各2mm 距離的範圍，每 0.25mm 一個切面。
圖 2-10 找出牙根尖點做一連線並設定參數
Step 4. 找出 CEJ 的高度定成 0mm，定義牙根上中下及牙根尖段。
Step 5. CEJ 往牙根尖方向 3.0mm 、4.0mm、 5.0mm 處定義為牙根上段(C) Step 6. 利用軟體工具 Thresholding 的功能找出牙根附近似 PDL 約 1~2 pixel 的範 圍，其目的在於框住牙根，排除牙周韌帶(PDL)的密度干擾
圖2-11 利用 Thresholding 的功能框住牙根，排除牙周韌帶
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Step 7. 利用軟體工具 Crop mask 框住想要測量的牙根，將範圍定在量測的切面 (0.25mm)上，大小略大於牙根周圍 3 pixel 以上
圖 2-12 利用 Crop mask 框住想要測量的牙根
Step 8. 利用軟體工具 Edit mask 中的 Erase 擦去不接近牙周韌帶的部分，再用 Draw 填補可能的牙周韌帶空缺使控制只有 1pixel 近似牙周韌帶的體積
圖 2-13 利用 Edit mask 中的 Erase 擦去不接近牙周韌帶的部分
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圖 2-14 利用 Edit mask 中的 Draw 填補牙周韌帶空缺，控制只有 1pixel 的體積
Step 9. 利用軟體工具 Cavity Fill 填滿內層
圖2-15 利用 Cavity Fill 填滿內層
Step 10. 利用軟體工具 Morphology Operations 中選取 dilate 3 number of pixel
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圖 2-16 利用 Morphology Operations 中 Dilate 3 個 pixel
Step 11. 利用軟體工具 Boolean Operations 的 MaskA(外圈擴大的) minus
MaskB(內層填滿的)，目的在於得到一個在牙根周圍排除牙周韌帶(1 pixel)後的 3 pixel 的骨頭範圍，即是本實驗待量測的牙根周圍骨範圍
圖 2-17 利用 Boolean Operations 得到待量測的牙根周圍骨範圍
Step 12. 利用軟體工具 Thresholding 產生一個新的 mask，將 HU 值定義在-1024
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到148 之間，目的在於排除可能圈出不想量測到的非海綿骨 HU 值範圍以下的組 織或是空氣
圖 2-18 排除非海綿骨 HU 值範圍以下的組織或是空氣
Step 13. 利用軟體工具 Boolean Operations 中的 Intersect 功能，將欲量測的牙根 周圍骨密度(步驟 16)與在 HU 範圍在-1024 到 148 之間做一連結的動作，目的在 於找出欲測量的牙根周圍是否有密度小於海綿骨的組織或空氣
圖 2-19 找出欲測量的牙根周圍是否有密度小於海綿骨的組織或空氣
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圖 2-20 找出 HU 範圍在-1024 到 148 間的密度區塊
Step 14. 利用軟體工具 Boolean Operations 中的 minus 功能，將欲測量的牙根周 圍骨密度範圍減去不想列入計算的組織或空氣(步驟 18)，得到的範圍可以確定是 牙根周圍有海綿骨密度以上的骨頭範圍
圖 2-21 得到可以確定是牙根周圍有海綿骨密度以上的骨頭範圍
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Step 15. 將此範圍重新複製成四份，再利用軟體工具 Crop Mask 功能將此四份分 別選取在頰側、顎側、近心側、遠心側的範圍做為計算
圖 2-22 利用 Crop Mask 功能將牙根周圍分成四份
圖 2-23 將牙根分成頰側、顎側、近心側、遠心側以不同顏色標示
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圖 2-24 完成並記錄
Step 16. CEJ 往牙根尖方向 8.0mm 、9.0mm、 10.0mm 處定義為牙根中段(M) ， 並重複步驟5 到步驟 15
Step 17. 牙根尖最後出現的切面往咬合面方向第 2.0mm、3.0mm 處定義為牙根下 段(A) ，並重複步驟 5 到步驟 15
Step 18. 利用軟體測量每層骨密度(HU)的平均定義為每段的骨密度(HU)
2.6 CBCT 準確度驗證
2.6.1 儀器精準度驗證
2.6.1.1 標準假體於矯正前與矯正後之驗證
在兩次不同的時間將矯正用口腔保護黏蠟、鋁、壓克力和去離子水來當作校 正標準體進行 CBCT 掃描，得到的 HU 幾乎一樣。利用 Intraclass correction coefficient 的統計結果為 0.99，代表儀器使用不會因不同時間而有不同結果。
37 間相關係數很高，使用Intraclass correction coefficient 的統計結果為 0.95，代表 軟體可信賴，骨密度不會因為重切而改變數值。 correction coefficient 的統計結果為 0.94，代表同一影像不會因為不同觀測者而有 誤差。
所以藉由以上三種量測方法之可信度測試，發現儀器精確度值得信任，人 為誤差可以忽略。
2.7 統計分析
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本實驗主要探討八位中國醫藥大學矯正科患者口內上顎右上犬齒到左上犬 齒六顆前牙在矯正前和單純leveling and alignment 七個月後牙根周圍骨密度改變 量，以及改變量與牙根分層移動方向的比例是否接近the pressure-tension theory，
也就是牙根往壓力側移動並且造成骨密度降低。因此本實驗利用牙根周圍骨密度 改變量最大量的方向與牙根移動方向的符合比例最為統計結果。
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第三章 結果
3.1 患者矯正前後齒顎排列差異
經由七個月單純排整齊的矯正效果，可以發現上下顎的牙齒分別排整齊，但 對於上下間的調整，還需之後利用其他矯正輔助工具如顎間橡皮筋的輔助，將牙 齒上下關係對正。
圖 3-1PATIENT#1 矯正前後齒顎排列差異。左：矯正前，右：矯正後
圖 3-2PATIENT#2 矯正前後齒顎排列差異。左：矯正前，右：矯正後
圖 3-3PATIENT#3 矯正前後齒顎排列差異。左：矯正前，右：矯正後
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圖 3-4PATIENT#4 矯正前後齒顎排列差異。左：矯正前，右：矯正後
圖 3-5PATIENT#5 矯正前後齒顎排列差異。左：矯正前，右：矯正後
圖 3-6PATIENT#6 矯正前後齒顎排列差異。左：矯正前，右：矯正後
圖 3-7PATIENT#7 矯正前後齒顎排列差異。左：矯正前，右：矯正後
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圖 3-8PATIENT#8 矯正前後齒顎排列差異。左：矯正前，右：矯正後
3.2 患者矯正前後牙根周圍骨密度的改變率
由長條圖可知矯正前後骨密度幾乎呈現降低的情形。因為個人齒列與骨密度 的差異，下降的幅度每個人或每顆牙不盡相同。其中患者#7 因為左上側門齒有 金屬牙釘，因此此牙不列入實驗樣本。
圖 3-9PATIENT #1 矯正前後牙根周圍骨密度的改變率
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圖 3-10 PATIENT#2 矯正前後牙根周圍骨密度的改變率
圖 3-11PATIENT#3 矯正前後牙根周圍骨密度的改變率
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圖 3-12PATIENT#4 矯正前後牙根周圍骨密度的改變率
圖 3-13 PATIENT#5 矯正前後牙根周圍骨密度的改變率
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圖 3-14 PATIENT#6 矯正前後牙根周圍骨密度的改變率
圖 3-15PATIENT#7 矯正前後牙根周圍骨密度的改變率
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圖 3-16PATIENT#8 矯正前後牙根周圍骨密度的改變率
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3.3 患者矯正前牙根周圍分區骨密度
表3-1PATIENT#1 矯正前牙根周圍分區骨密度(UNIT:HU)
表3-2PATIENT #2 矯正前牙根周圍分區骨密度(unit: HU)
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表3-3PATIENT#3 矯正前牙根周圍分區骨密度(UNIT:HU)
表3-4PATIENT #4 矯正前牙根周圍分區骨密度(unit: HU)
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表3-5PATIENT #5 矯正前牙根周圍分區骨密度(unit: HU)
表3-6PATIENT #6 矯正前牙根周圍分區骨密度(unit: HU)
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表3-7PATIENT #7 矯正前牙根周圍分區骨密度(unit: HU)
表3-8PATIENT #8 矯正前牙根周圍分區骨密度(unit: HU)
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3.4 患者矯正後牙根周圍分區骨密度
表3-9PATIENT #1 矯正後牙根周圍分區骨密度(unit: HU)
表3-10PATIENT #2 矯正後牙根周圍分區骨密度(unit: HU)
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表3-11PATIENT #3 矯正後牙根周圍分區骨密度(unit: HU)
表3-12PATIENT #4 矯正後牙根周圍分區骨密度(unit: HU)
表3-13PATIENT #5 矯正後牙根周圍分區骨密度(unit: HU)
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表3-14PATIENT #6 矯正後牙根周圍分區骨密度(unit: HU)
表3-15PATIENT #7 矯正後牙根周圍分區骨密度(unit: HU)
表3-16PATIENT #8 矯正後牙根周圍分區骨密度(unit: HU)
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3.5 患者矯正前後牙根周圍分區骨密度改變量與矯正後牙齒 移動方向間關係
將八位受試者矯正前後牙齒移動方向分顆分層紀錄，並與各層骨密度前後變 化量作比較，發現總共有 57.4%符合"牙齒移動方向跟矯正前後骨密度改變量最 大的方向為同方向”，表示矯正的牙齒移動符合”The pressure and tension”理論。
也就是說，壓力側牙根周圍骨密度會改變最大，也就是產生骨吸收，並且牙根會 朝此方向移動。
表3-17PATIENT #1 矯正前後牙根周圍分區骨密度改變量與矯正後牙齒移動方向
表3-18PATIENT #2 矯正前後牙根周圍分區骨密度改變量與矯正後牙齒移動方向
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表3-19PATIENT #3 矯正前後牙根周圍分區骨密度改變量與矯正後牙齒移動方向
表3-20 PATIENT #4 矯正前後牙根周圍分區骨密度改變量與矯正後牙齒移動方向
表3-21PATIENT #5 矯正前後牙根周圍分區骨密度改變量與矯正後牙齒移動方向
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表3-22PATIENT #6 矯正前後牙根周圍分區骨密度改變量與矯正後牙齒移動方向
表3-23PATIENT #7 矯正前後牙根周圍分區骨密度改變量與矯正後牙齒移動方向
表3-24PATIENT #8 矯正前後牙根周圍分區骨密度改變量與矯正後牙齒移動方向
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第四章 討論
4.1 CBCT 與其他測量骨量工具及方法的探討
骨量包含結構的特性和物質的特性(Ito 2005)。物質的特性像是骨頭的礦質化 需要利用同位素放射斷層掃描(synchrotron radiation CT)、高解析度 X 光機 (microradiography with high spatial and density resolution)，這些都是屬於侵入性的 測試。 and Chang 2004)比真實人體(Norton and Gamble 2001; Turkyilmaz et al., 2007)上的 還要高，推測可能是因為在骨頭生理活性不同的差距造成。
我們在本實驗人體觀察出來的牙根周圍骨密度數值大約是 842.9 HU。而骨 密度這個數據利用不同影像工具，如 CT 或 CBCT 測得的結果不同。有人主張 CT 測出來的數值較大(Aranyarachkul, 2005)，但也有人比較後發現用 CT 測得的 數據較低。
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動後的組織切片染色後的骨量沉積可以獲得直接的證明。但在關於”密度”的研究 中是比較缺乏的。但推測有可能的原因是因為飲食習慣的改變或是因為鈣離子等 營養素攝取不足。
有學者發現(Mavropoulos et al., 2005; Sidiropoulou-Chatzigiannis et al., 2007) 軟食因為沒有咬合力的刺激，所以骨密度都偏低。有帶咬合板的區塊因為將咬合