SurgiCase CMF软件预测骨性Ⅲ类错术后软组织准确性的评估

王秀芬， 侯 敏， 马 文， 戴 智

王秀芬， 侯 敏， 马 文， 戴 智

目的 评估SurgiCase CMF软件在预测骨性Ⅲ类错正颌外科手术后软组织方面的准确性。方法 将25例骨性Ⅲ类错患者术前的锥形束CT资料输入SurgiCase CMF软件系统，进行软、硬组织三维重建，行头影测量分析，并通过骨段移动来模拟双侧矢状劈开截骨术、LeFortⅠ型截骨术，预测术后软组织侧貌;再选取相同的测量参数，将此预测结果与实际术后6个月的锥形束CT影像进行测量和比较；同时重叠比对色阶图，以比较SurgiCase CMF软件模拟的术后结果与实际术后结果的一致性。结果 与软组织相关的11个测量项目中，模拟术后与实际术后相比，仅鼻唇角和鼻翼宽度两项差异有统计学意义(P<0.05) ，其余9项包括唇红宽度、内眦距、面凸角、口裂宽度、上唇长度、鼻尖高度、面下1/3高度、上唇距EP距离及下唇距EP距离，差异均无统计学意义(P>0.05)；色阶图显示大部分预测准确，唇颊部准确性欠佳。结论SurgiCaseCMF软件对骨性Ⅲ类错正颌外科手术后软组织预测具有较高的准确性，但在唇颊部组织预测准确性较差，因而SurgiCase软件尚有较大的改善空间。

骨性Ⅲ类错； 正颌外科；SurgiCase软件； 软组织预测

自2011年3月至2013年12月，我们采用SurgiCase CMF软件对25例骨性Ⅲ类错患者锥形束CT(cone beam computed tomography, CBCT)的资料进行了三维重建和测量，以对比下颌偏斜患者术前模拟与术后真实状况的数据，同时观测模拟与实际术后软组织重叠对比彩色等级图，从而评估SurgiCase CMF软件对骨性Ⅲ类错手术后软组织预测的的准确性。

1 对象与方法

1.1 研究对象 本组共25例患者。男性11例，女性14例；年龄18～28岁。均为在天津市口腔医院正颌外科门诊进行口腔正畸-正颌外科联合治疗的严重骨性Ⅲ类错畸形患者；均为生长发育已停止的恒牙列的成年人。术前均获得患者的知情同意。术前正畸均做到排齐牙列，整平spee曲线，协调上下牙弓宽度，切牙去代偿。正颌治疗均为双颌手术、上颌Le Fort Ⅰ型截骨术、下颌后退术(双侧矢状劈开或垂直截骨术)。患者无颅面部先天畸形、唇腭裂、创伤畸形等其他综合征；在整个治疗期间未接受其他面部手术。收集其术前1周、术后6个月CBCT影像资料。

1.2 获取数据 将所获取患者术前1周、术后6个月或6个月以上的CBCT影像资料，输入Surgicase CMF计算机模拟预测软件中，分别进行软硬组织的重建，获得软硬组织的三维模型。并利用该软件的测量功能，自主设计测量体系，完成测量项目，获取模拟术后的数据。

1.3 测量项目 如图1所示。面凸角:G-Prn-Pg；鼻唇角:Cm-Sn-UL；鼻尖高度:Prn到CO平面距离；上唇长度：Sn到Ul距离；上唇厚度：Ls到口裂平面距离；口裂宽度：ChL到ChR距离；鼻翼宽度：AcL到AcR距离；内眦距：enL到enR距离；面下1/3高度：Sn到Me距离；上唇距EP平面距离：UI到EP距离；下唇距EP平面距离：LI到EP平面距离。由同一测量者在2周内，描记标志点，测量相关数据。每个项目分别描记并测量3次，若3次数据作统计学分析差异无统计学意义，取3次的平均值。

2 结果

2.1 定量结果 软组织相关的11个测量项目中，模拟术后与实际术后相比，仅鼻唇角(-10.723±16.920)和鼻基底宽度(-1.187± 2.181)两项差异有统计学意义(P<0.05)，其余9项差异均无统计学意义(表1) 。此结果说明，SurgiCase软件对骨性Ⅲ类错正颌外科手术后软组织预测具有较高的准确性，但对鼻唇角和鼻基底宽度两项预测尚不足。

2.2 定性结果 实际术后与模拟术后软组织模型重叠色阶图显示(图2)：上唇、鼻及面中部主要是黄、绿色，预测较准确；双颊区为黄色至橘色，准确性稍差；下唇为红色，两者差别大， 提示实际术后与预测术后差别大，预测不准确。绿色示两者差距在0～1mm，黄色示1～2mm，橘色示2～3mm，红色示3～4mm，紫色示4～5mm。

图1 软硬组织定点位置 图2 模拟术后与实际术后对比结果

Fig 1 Point location of soft and hard tissue. Fig 2 Comparison between simulated pre-results and actual post-results.

3 讨论

在正颌外科中，传统的二维预测方法已不能满足现代手术的需要，亦不能反映颅颌面的三维结构，因此，近年来三维预测系统应运而生。SurgiCase CMF软件预测系统省时、省力，不仅使整个模拟预测过程更加形象化，还能使医师更全面、合理和准确地设计出可靠的治疗方案，为临床提供有效的参考依据。同时，由于患者很难想象术后的面部形态变化，医患之间缺少有效沟通的平台，容易增加患者术后产生不满意心理的概率，甚至引起医疗纠纷，而模拟预测系统则能帮助医师解决这一问题[1-5]。通过模拟预测系统，能让患者了解手术治疗后，能带来多大程度的面部形态改变，并让患者参与手术方案的选择，从而使患者的心理状态有所改善，更好地实现医患合作。

本研究定量分析结果提示，计算机预测软件模拟术后结果与实际术后结果，在下唇及颊部组织有一定差异性，可能与下列因素有关:⑴口唇姿势的影响。由于Surgicase CMF软件的预测是在术前软硬组织的基础上来模拟术后软硬组织的变化，故术前的软组织形态对预测术后的影响较大。因为骨性Ⅲ类错患者常表现为前牙开严重，口唇不能闭合或上下唇位置不协调，在此基础上模拟的上下唇位置亦不美观，而术后上下颌位置协调，前牙正常咬，口唇处于放松状态下自然闭合。故模拟术后与实际术后在口唇部位差别较大；⑵骨段移动量的大小。定性分析结果显示，移动量较小(<5 mm)患者面颊部及鼻、上唇区域预测的准确性大于移动量较大的患者(>5 mm)；⑶下唇部位与周围组织关系复杂。正颌手术前，下唇受下颌切牙点位置的影响。然而，正颌手术后，下唇位置将受上切牙点位置的影响。Mobarak等[6]研究了软组织的厚度和手术前的形态学，发现下唇位置的变化除受硬组织移动影响外，与术前软组织的厚度也有关，手术前下唇部软组织厚度越大，得到的改变越大；⑷钛钉钛板的影响。虽然现在手术均采用微型钛钉钛板，但仍有一定厚度，若人体对其排异，周围组织愈合不良或结缔组织形成过多，均会影响术后效果，导致与预测结果产生差异；⑸术后肿胀。通常软组织水肿和再适应会在术后3～6个月内消退，但软组织水肿有明显的个体差异性，且术后体质量可能改变，从而导致面部改变，这些都会影响术后效果；⑹术后复发。术后复发受多种因素影响，如手术方式、骨段固定方式、骨段移动量、性别、舌的位置变化等。对于骨性Ⅲ类错患者，正颌术后软硬组织处于一个再适应过程，其变化是复杂的，而现有模拟软件均根据软硬组织变化的比例来模拟术后软组织模型，其内在变化比例是恒定的，无法与实际组织的复杂变化一致；⑺拍摄姿势的影响。从术前及术后的三维重建软组织模型上可以看出，由于拍摄姿势的不统一，颏部靠支托的远近、支托对颏部的压力不等、抬头或低头、睁闭眼等，对预测结果与实际结果的差别均有一定影响。

表1 模拟术后数据与实际术后数据对比

注：*为差异具有统计学意义

本研究定量分析结果显示，对鼻唇角和鼻翼宽度两项预测不准确。分析其原因，可能因为术中缝合时收紧鼻底所致。以往上颌LeFort Ⅰ型截骨术术后会发现，鼻孔处较宽，患者诉其影响美观。所以为使术后鼻孔处美观，缝合时应观察鼻基底宽度，收紧缝合。鼻唇角的变化则由于术后为使剥离的软组织与骨面贴合，消除死腔，在鼻唇角处加压包扎，可能使实际术后鼻唇角增大，导致与预测结果不一致；另外可能与标志点的定位误差有关，由于人类视觉存在局限性，而有些标志点所处的位置解剖结构复杂，很容易产生误差，从而影响了人工定点的准确性。此外，由于CBCT拍摄条件所致，患者颏部需要有支托进行支撑，以便保持患者头部位置的稳定，而塑料支托与重建软组织分开困难，故对颏部有所遮挡，定点时直接定位软组织颏前点及颏下点较为困难，因此对下颌部软组织测量项目选取较少，对测量项目-面下1/3高度准确性的影响较大，故结果仅供参考。但该下颌支托在X片中与患者软硬组织分别明显，因此，Pg点在矢状面上颏部软组织最凸点，Me点位于冠状面颏部组织最下点。对于下颌无偏斜的患者定位准确，但对于骨性Ⅲ类错伴有少量下颌骨偏斜的患者，定位存在误差。关于人工定点的平均误差，有报道显示约为1.26 mm[7]。

对于计算机预测准确性的研究，国内外学者存在一定的争议[2-4]，但多数学者认为还是有一定参考价值的。SurgiCase软件系统内设的软硬组织移动比例为一组固定值，无法区别不同个体间及不同位置软组织间存在的差异,然而软硬组织移动比例仍无确切统一的标准[8-13]；而且软组织变化复杂[14]，受多种因素的影响；另外，本研究由于受病例数的限制，其预测的准确性还有待验证；如若把软组织模型与人类皮肤相结合，使术后效果更逼真，患者更易理解。因此，该软件功能有待提高。但对术后软组织形变的模拟及预测有一定参考价值，可以精确地反映出颌面部软组织的特征，在临床上具有较高的使用价值。

[1] Noguchi N, Tsuji M, Shigemastu M, et al. An orthognathic simulation system integrating teeth, jaw and face data using 3D cephalometry[J]. Int J Oral Maxillofac Surg, 2007,36(7):640-645.

[2] Cousley RR, Grant E. The accuracy of preoperative orthognathic predictions[J]. Br J Oral Maxillo fac Surg, 2004,42(2):96-104.

[3] Gossett CB, Preston CB, Dunford R, et al. Prediction accuracy of computer-assisted surgical visual treatment objectives as compared with conventional visual treatment objectives[J]. J Oral Maxillofac Surg, 2005,63(5):609-617.

[4] Maple JR, Vig KW, Beck FM, et al. A comparison of providers′ and consumers′ perceptions of facial-profile attractiveness[J]. Am J Orthod Dentofacial Orthop, 2005,128(6):690-696.

[5] 宋卫华, 李 东, 段钟银. 软组织侧貌预测系统的研究进展[J]. 国外医学(口腔医学分册), 2003,30(3):233-245.

[6] Mobarak KA, Krogstad O, Espeland L, et al. Factors influencing the predictability of soft tissue profile change following mandibular setback surgery[J]. Angle Orthod, 2001,71(3):216-227.

[7] Rudolph DJ, Sinclair PM, Coggins JM. Automatic computerized radiographic identification of cephalometric landmarks[J]. Am J Orthod Dentofacial Orthop, 1998,113(2):173-179.

[8] Day CJ, Robert T. Three-dimensional assessment of the facial soft tissue changes that occur postoperatively in orthognathic patients[J]. World J Orthod, 2006,7(1):15-26.

[9] Enacar A, Taner T, Toroglu S. Analysis of soft tissue profile changes associated with mandibular setback and double-jaw surgeries[J]. Int J Adult Orthod Orthognath Surg, 1999,14(1):27-35.

[10] Jensen AC, Sinclair PM, Wolford LM. Soft tissue changes associated with double jaw surgery[J]. Am J Orthod Dentofacial Orthop, 1992,101(3):266-275.

[11] Koh CH, Chew MT. Predictability of soft tissue profile changes following bimaxillary surgery in skeletal ClassⅢChinese patients[J]. J Oral Maxillofac Surg, 2004,62(12):1505-1509.

[12] Chew MT, Sandham A, Wong HB. Evaluation of the linearity of soft-to hard-tissue movement after orthognathic surgery[J]. Am J Orthod Dentofacial Orthop, 2008,134(5):665-670.

[13] Suh HY, Lee SJ, Lee YS, et al. A more accurate method of predicting soft tissue changes after mandibular setback surgery[J]. J Oral Maxillofac Surg, 2012,70(10):553-562.

[14] Oh KM, Seo SK, Park JE, et al. Post-operative soft tissue changes in patients with mandibular prognathism after bimaxillary surgery[J]. J Craniomaxillofac Surg, 2013,41(3):204-211.

Evaluation of accuracy of predicting postoperative soft tissue of skeletal classⅢmalocclusion with SurgiCase software

WANGXiu-fen,HOUMin,MAWen,etal.

(TianjinMedicalUniversity,Tianjin300070,China)

Objective To analysis and evaluate the accuracy of SurgiCase SoftWare in predicting the condition of soft tissue after skeletal class Ⅲ malocclusion surgery. Methods The preoperative CBCT of 25 adults with skeletal class Ⅲ malocclusion were inputted into SurgiCase CMF software to form three-dimensional reconstruction of soft and hard tissue, analyze cephalometry, simulate the bilateral sagittal split osteotomy and LeFortⅠosteotomy through moving the bone segments and predict postoperative lateral view of tissue. The cone CT images of actual postoperative results at 6 months and preoperative prediction results were compared. At the same time, overlapping comparison on the levels of Halftone image between actual post-results and the predictive pre-results was performed. Results Compared the predictive pre-results with the post-results, only the difference of the width between nasolabial angle and the nasal base was statistical significantly (P<0.05)in11measuredparametersrelatingwiththesofttissue.Theothershadnostatisticalsignificance(P>0.05).Halftoneimagerevealedthatmostresultswereaccurateexceptforlipcheeks. Conclusion Prediction of the soft tissue with SurgiCase software in skeletal class Ⅲ malocclusion is good with high accuracy, but with low accuracy in predicting lip and buccal division. Thus, there is larger improvement space of SurgiCase software.

Skeletal class Ⅲ malocclusion; Orthognathic surgery; SurgiCase software; Soft tissue prediction

300070 天津，天津医科大学(王秀芬，马 文,戴 智)；南开大学附属口腔医院天津市口腔医院 正颌外科(侯 敏)

王秀芬(1987-)，女，山东滨州人，硕士研究生.

侯 敏，300041，南开大学附属口腔医院天津市口腔医院 正颌外科，电子信箱:houmin8181@sina.com

10.3969/j.issn.1673-7040.2015.06.013

R

A

1673-7040(2015)06-0355-04

2015-04-21)