多平面重建颧骨上颌骨复合体部软硬组织结构的测量分析

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.1497

中国组织工程研究

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多平面重建颧骨上颌骨复合体部软硬组织结构的测量分析

谢慧1，秦波2，王薮馨2，莫朝伦2，张军梅2

(1贵州医科大学口腔医学院，贵州省贵阳市 550004；2贵州医科大学附属口腔医院口腔正畸科，贵州省贵阳市 550004)

收稿日期:2019-05-16 出版日期:2019-11-08 发布日期:2019-11-08
通讯作者: 张军梅，主任医师，贵州医科大学附属口腔医院口腔正畸科，贵州省贵阳市 550004
作者简介:谢慧，女，1992年生，浙江省嘉兴市人，汉族，2019年贵州医科大学毕业，硕士，主要从事错畸形基础与临床研究。
基金资助:
贵阳市科技攻关项目基金[筑科合同GG 字( 20141001) 40号]，项目负责人：张军梅

Measurement of hard and soft tissues of the zygomaticomaxillary region by multi-planner reconstruction

Xie Hui1, Qin Bo2, Wang Souxin2, Mo Chaolun2, Zhang Junmei2

(1School of Stomatology, Guizhou Medical University, Guiyang 550004, Guizhou Province, China; 2Department of Orthodontics, the Affiliated Stomatological Hospital of Guizhou Medical University, Guiyang 550004, Guizhou Province, China)

Received:2019-05-16 Online:2019-11-08 Published:2019-11-08
Contact: Zhang Junmei, Chief physician, Department of Orthodontics, the Affiliated Stomatological Hospital of Guizhou Medical University, Guiyang 550004, Guizhou Province, China
About author:Xie Hui, Master, School of Stomatology, Guizhou Medical University, Guiyang 550004, Guizhou Province, China
Supported by:
the Science and Technology Research and Development of Guiyang, No. GG (20141001)40 (to ZJM)

摘要/Abstract

摘要：

文章快速阅读：

文题释义：
锥形束CT多平面重建技术：是将锥形束CT扫描范围内所有的轴位图像叠加起来再对某些标线标定的重组线所指定的组织进行冠状位、矢状位、水平位图像重组，能任意产生新的断层图像，原图像的密度值被忠实地保持在了结果图像上。
SNA角：由蝶鞍中心、鼻根点及上牙槽座点所构成的角，反映上颌骨相对于颅部的前后位置关系。当此角过大时，上颌前突，面部侧貌可呈凸面型，反之上颌后缩，面部呈凹面型。

摘要
背景：研究表明骨性Ⅲ类错畸形涉及到患者整个颅颌面部的软硬组织异常，严重者需行正畸正颌联合治疗。对于上颌发育不足的骨性Ⅲ类错患者常伴有面中部组织的塌陷，颧上颌复合体作为面中部的重要骨性支撑影响面部外形，因此正畸或正颌治疗设计需将该部分的软硬组织形态特征作为重要参考。
目的：通过锥形束CT多平面重建视野测量上颌发育不足的骨性Ⅲ类患者与正常对照组人群颧上颌复合体部软硬组织形态差异。
方法：选择30例上颌发育不足骨性Ⅲ类患者为试验组，另取30例正常人群为对照组。收集所有患者锥形束CT图像，所得图像以DICOM格式导入MIMCS19.0进行多平面重建，确定参考平面后，定义矢状向水平向共6个测量平面，其并与颧上颌复合体前表面相交于8点，在水平位图像上测量各点处的软硬组织厚度、在轴向和矢状向测量角度。
结果与结论：①试验组颧上颌复合体表面各测量位点硬组织厚度小于正常对照组(P < 0.05)，软组织厚度差异无显著性意义(P > 0.05)；②试验组S2，S3，I1处测量角度矢状向上颌角、矢状向颧突角小于对照组，而IMTA大于对照组(P < 0.05)；③伴上颌发育不足的骨性Ⅲ类患者颧骨上颌骨复合体各测量位点处硬组织矢状向发育不足，表面软组织厚度两组间差异不显著，因此推测伴上颌发育不足的骨性Ⅲ类患者颧上颌部外观可能更显平坦。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程
ORCID: 0000-0002-9273-7530(谢慧)

关键词: 锥形束CT, 骨性Ⅲ类, 上颌发育不足, 颧上颌复合体, 正畸, 骨面型, 多平面重建, 头影测量

Abstract:

BACKGROUND: Skeletal class III malocclusion has been shown to involve the whole eranio-maxillofacial soft and hard tissues, and severe cases require orthodonti-orthognathic surgery treatment. The zygomaticomaxillary complex, as an important bone support in the middle of the face, affects the facial appearance. Therefore, the morphological characteristics of soft and hard tissues in this part should be taken as an important reference in the design of orthodontic or orthodonti-orthognathic surgery.
OBJECTIVE: To measure the morphological differences of soft and hard tissues in the zygomaticomaxillary complex between skeletal class III malocclusion with maxillary deficiency patients and the normal control group by cone-beam CT multi-planner reconstruction technique.
METHODS: Thirty patients with skeletal class III malocclusion and maxillary deficiency were selected as the trial group and 30 normal people as the control group. Cone-beam CT images of all subjects were collected, and the Mimics 19.0 software was used to reconstruct the original image. A total of six horizontal and sagittal planes, intersection points were determined to analyze the thickness of hard and soft tissues and angle of zygomaticomaxillary complex.
RESULTS AND CONCLUSION: (1) The thickness of hard tissue at each measurement site on the surface of zygomaticomaxillary complex in the trial group was less than that in the normal control group (P < 0.05), and there was no significant difference in soft tissue thickness (P > 0.05). (2) The measurement angles of sagittal maxillary angle, and sagittal zygomatic angle at S2, S3, and I1 in the trial group were smaller than those in the normal control group, but IMTA was larger than that in the normal control group (P < 0.05). (3) Compared with the normal control group, the development of the zygomaticomaxillary complex in the patients with skeletal class III malocclusion and maxillary deficiency was insufficient and zygomatic appearance was more flat. The difference in surface soft tissue thickness between the two groups was insignificant. Therefore, this difference should be considered in the preoperative diagnosis and analysis of orthodontics and orthodontics.

Key words: cone-beam CT, skeleton class III malocclusion, maxillary deficiency, zygomaticomaxillary complex, orthodontics, facial skeletal structures, multiplanar-reconstructed image, cephalometrics

中图分类号:

谢慧，秦波，王薮馨，莫朝伦，张军梅 . 多平面重建颧骨上颌骨复合体部软硬组织结构的测量分析[J]. 中国组织工程研究, doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.1497.

Xie Hui1, Qin Bo2, Wang Souxin2, Mo Chaolun2, Zhang Junmei2. Measurement of hard and soft tissues of the zygomaticomaxillary region by multi-planner reconstruction[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.1497.

图/表（结果） 3

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引言

材料方法

1 对象和方法 Subjects and methods

1.1 设计回顾性病例对照试验。

1.2 时间及地点试验于2018年9月至2019年2月在贵州医科大学附属医院口腔正畸科完成。

1.3 对象收集2016年10月至2018年8月于贵州医科大学附属医院口腔正畸科就诊的骨性Ⅲ类上颌发育不足患者以及2016年6月至2018年8月贵州医科大学附属医院口腔影像科资料库中个别正常患者存档资料。

纳入标准：①试验组：面部左右对称，骨性Ⅲ类，平均生长型，SNA(由蝶鞍中心、鼻根点及上牙槽座点所构成的角)<78°^[10]；侧面面相分析：侧面相片由同一位医生拍摄，使用Photoshop7.0软件(美国Adobe公司)对相片作过眼球最外侧点与眶耳平面的垂线，软组织颧骨点和鼻翼点均不超过该线时视为上颌发育不足，见图1；②对照组：面部左右对称，骨性Ⅰ类，平均生长型，80°<SNA<84°^[11]。

排除标准：有颌面部外伤史、手术史、正畸治疗史、严重的面部畸形及软硬组织病变。

最终纳入试验组骨性Ⅲ类上颌发育不足患者30例，其中男15例，女15例，平均年龄(23.1±3.6)岁；正常对照组30例，其中男15例，女15例，平均年龄(24.6±4.2)岁。参与者均知晓其CT资料用途，并签署同意书。

1.4 方法

1.4.1 锥形束CT拍摄于放射科拍摄锥形束CT图像：KaVa 3D exam，球管电流5 mA，球管电压120 kV，曝光时间4.0 s，体素0.3 mm，范围由发际线至颏部。取端坐位，于正中位下拍摄，所得图像以医学数字成像和通信(DICOM)格式保存。

1.4.2 锥形束CT图像三维重建及测量原始图像导入MIMCS19.0(Materialise, Leuven, Belgium)进行三维重建，矫正头位，重建坐标系。确定参考平面^[12]：①眶耳平面(FH)：过双侧耳点与右侧眶下点所构成的平面；②冠状面(CP)：过双侧耳点且与眶耳平面垂直的平面；③正中矢状面(MSP)：过蝶鞍中心点、鼻根点且同时和眶耳平面冠状面垂直的平面，见图2。确定测量平面和测量标志点：①UH平面(upper horizontal plane)：水平向最上端测量平面，过眶下缘最低点并与水平面平行；②LH平面(lower horizontal plane)：水平向最下端测量平面，过颧上颌缝最下点并平行于水平面的平面；③MH平面(middle horizontal plane)：水平向正中测量平面，居于UH和LH平面正中并与之平行的平面；④IS平面(inner sagittal plane)：矢状向最内侧测量平面，过梨状孔边缘最外侧点与正中矢状面平行的平面；⑤MS平面(middle sagittal plane)：矢状向正中测量平面，过眶下缘最低点与正中矢状面平行的平面；⑥OS平面(outer sagittal plane)：矢状向最外侧测量平面，过颧上颌缝最下点与正中矢状面平行的平面。以上6个平面在颧上颌骨联合体骨组织前表面形成交点(S2，S3，M1，M2，M3，I1，I2，I3)作为测量标志点，见图3。

1.5 主要观察指标

1.5.1 硬组织测量项目 HS2，HS3，HM1，HM2，HM3，HI1，HI2，HI3分别为测量标志点S2，S3，M1，M2，M3，I1，I2，I3到冠状参考平面(CP)的距离，代表硬组织矢状向发育程度，见图4。

1.5.2 软组织测量项目 SS2，SS3，SM1，SM2，SM3，SI1，SI2，SI3为测量标志点S2，S3，M1，M2，M3，I1，I2，I3处的软组织厚度，见图4。

1.5.3 角度测量项目 ①SMA：在MS平面上过S2点做颧上颌复合体前斜面的切线与FH平面的夹角；②SZA：在OS平面上过S3点做颧上颌复合体前斜面的切线与FH平面的夹角；③ITMA：在MH平面上过M1和M3点连线与正中矢状面(MSP)的交角；④MTMA：在LH平面上过I1和I3点连线与正中矢状面(MSP)的交角；⑤TZA：在UH平面过颧上颌缝点和颧颞缝点连线与正中矢状面(MSP)的交角。见图5。

1.6 统计学分析测量工作由2个医师完成，测量3次间隔1周取平均值，同一个体左右侧相同测量项目取平均值。所得数据使用SPSS 19.0软件(美国IBM公司)进行统计学分析，正态分布假设检验分析各项测量数据的正态性，组间比较采用独立样本t 检验。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

讨论

骨性Ⅲ类错畸形是一类在正畸临床中较为常见的错畸形，其主要发病机制为上颌发育不足、下颌发育过度或者两者兼有之^[1]，其在亚洲人群中的发病率约14%，远高于在欧美人群中的发病率^[2]，其中42%-63%的患者伴有面中部的发育不足，以凹面型、磨牙和尖牙近中关系、前牙反牙合或对刃为特征，损害患者的容貌美观、口腔功能以及心理健康^[6]。近年来研究表明骨性Ⅲ类错畸形涉及到患者整个颅颌面部的软硬组织结构，是一项多器官的综合性病变^[13]。

颧骨上颌骨复合体处于中面部，由颧骨和上颌骨构成，在面部骨骼轮廓中起到承上启下的作用，也是平衡面部外观的重要结构之一，其骨骼形态复杂，表面不规则，很难用传统的方法进行测量和比较^[7]。Chien等^[14]通过锥形束CT三维重建研究年龄对颧上颌部硬组织形态的影响，Nocini等^[15]对行颧骨区种植手术患者的该区域使用3条矢状向参考线和5条水平向参考线进行测量分析，崔娅铭^[16]使用几何形态测量学研究东亚现代人该区域的形态及其变异范围，但以上均只对硬组织形态特征进行分析。骨性Ⅲ类患者常伴面中部发育不足，严重者常需行正畸正颌联合治疗，准确地面部分析时其治疗成功的重要前提^[17]。因此此次研究参考相关文献借鉴X射线头影测量项目使用锥形束CT多平面重建视野从水平向、矢状向、冠状向3个维度上联合精确定点可以提供该部分骨面及其表面软组织厚度较为准确的信息^[18]。

试验结果显示，上颌发育不足的骨性Ⅲ类患者颧上颌复合体上所选的8个测量位点处均存在矢状向的发布不足，这与Enlow等^[19]颅面生长发育核心理论相符：颧上颌复合体在生长发育过程中主要受颅底结构的调控，随着上颌复合体体积增大并整体向下向前移位，颧骨也整体向前向下移位同时自身体积增大。说明颧骨和上颌骨的生长在各方面按比例相互匹配包括水平向和垂直向改建生长的方向和生长量，整体移位的方向和移位量^[20]。之后的大部分对中面部面生长发育与骨骼结构的研究也得出了同样的结论^[21-22]。临床中此类患者经过正颌手术前徙上颌后，颧部包括鼻旁区的平坦甚至凹陷又会成为影响美观的主要矛盾。Tung等^[23]和胡骁颖^[24]对骨性Ⅲ类患者上颌前牵引效果三维分析发现治疗后面中1/3向前移位，包括目前临床上最关注的面中1/3的上1/2均向前移位使面型改善，三维方向位移云图显示，向前位移的范围包含颧骨体以及颧上颌缝、颧额缝、颧颞缝。提示骨性Ⅲ类上颌发育不足患者宜在生长发育期行上颌前方牵引，或者正颌术后可配合颧部的整形手术以达到较理想的治疗效果^[25]。

Morris等^[26]认为在决定面部轮廓形态因素中，硬组织占70%，软组织占30%，且软硬组织之间相互影响。此次试验中两组软组织厚度差异无显著性意义，而李海涛等^[27]研究发现下颌骨区骨骼形态的变化会明显地改变附着其上的软组织厚度，Kim等^[28]研究也发现下颌角处的软组织厚度受咀嚼功能的影响。推测此次试验中可能由于附着于颧上颌复合体上的软组织受颌骨咀嚼运动功能的影响相对小于下颌骨，因此骨性Ⅲ类患者面中部的颧上颌复合体塌陷主要由骨组织引起，软组织厚度无明显差异。角度测量指标中，说明无论从矢状面观还是水平面观，骨性Ⅲ类错患者颧部和上颌部都更加平坦，这与Zhang等^[29-30]的观点接近。面中部的发育不足影响上颌骨和颧骨体形态，但MTMA和TZA的差异不明显推测在该区域的角度测量中可能需要补充三维空间的测量才能全面反映其形态特征。

综上所述，骨性Ⅲ类错患者比正常对照颧上颌联合体上8个测量位点处均存在矢状向发育不足，颧部外观更显平坦，而各测量位点处软组织厚度接近，在进行正畸或正颌术前诊断分析时需要考虑此差异。颧上颌复合体作为面中部重要骨性支撑，其形态大小位置不同直接体现为面中部轮廓的差异。由于其对于面部美观的特殊意义，需要正畸医师给予更多的关注。面部的骨骼形态测量是一个庞大的数据库，此次试验中单纯的几项客观测量指标不能完全表达颧上颌复合体的三维结构的关系，因此还有待进一步的补充完善。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

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