齿槽嵴裂缺损体积测量方法的进展

陈树秀 王永前 尹宁北

【提要】 齿槽嵴裂是常见的先天性畸形，自体骨移植修复是目前常用的治疗方法。齿槽嵴裂缺损体积测量对于齿槽嵴裂修复的术前精确规划、术后效果评价具有重要意义。随着影像学、计算机技术、3D打印技术的发展，齿槽嵴裂体积测量从最初的人为评估，到后来的二维影像、三维影像，直至目前采用的3D模型，其测量结果更加精准、快速和实体模型化，为临床提供了有效的帮助。

齿槽嵴裂是一种常见的先天性畸形，可单独出现或合并其他的先天性疾病，约75%的唇腭裂患者伴有齿槽嵴裂[1]。自体骨移植修复是齿槽嵴裂治疗的金标准，也是唇腭裂畸形序列治疗中的重要步骤之一。术前、术后齿槽嵴裂缺损体积的测量对术前精确规划、术后效果评价具有重要意义。其缺损体积的测量从最早的人为估计到目前的3D打印模型，不断地变得更精确、更快速。本文就齿槽嵴裂缺损的体积测量的方法进行综述，以期为临床实践和相关研究提供帮助。

1 齿槽嵴裂的临床表现及分型

齿槽嵴裂的主要临床表现包括①齿槽嵴骨质缺损、牙弓不连续；②裂隙处牙异位萌出、牙阻萌、牙颌功能紊乱；③口鼻瘘；④鼻基底塌陷。齿槽嵴裂主要分为单侧裂和双侧裂，前者更为常见。按照裂隙程度，齿槽嵴裂又可以分为完全性、不完全性和隐性齿槽嵴裂。

2 齿槽嵴裂的修复方法

1972年，Boyne等[2]首次报道自体骨移植修复齿槽嵴裂，目前该方法仍是临床治疗的主流方法，也是唇腭裂序列治疗的重要步骤之一。最佳手术时间为9～11岁[3]，患者上颌尖牙尚未萌出，尖牙牙根已形成1/2～2/3。齿槽植骨有利于裂隙周围牙齿萌出及颅面部正常发育。错过这一时期的青少年患者也可行相同的手术治疗。

骨移植材料包括自体骨、同种异体骨、异种骨及人工骨等，以自体骨移植的应用最为广泛。常见供区部位为髂骨、胫骨、下颌骨、肋骨及颅骨。供区选择需考虑可采取骨量、术后疼痛程度、并发症发生率、操作习惯、住院时间、手术费及手术时间等[4]。 目前，自体髂骨移植的使用最为广泛（87%）[5]。自体髂骨移植具有以下优势：①取骨方法简单、手术时间短；②取骨量大；③髂骨松质骨富含成骨细胞，可促进移植区域成骨；④术后疼痛程度轻、恢复快。近年来，各种细胞因子也被联合应用于植骨手术中，如重组人骨形成蛋白（BMP）[6]、富血小板血浆（PRP）[7]及富血小板纤维蛋白（PRF）[8]等，效果较好。自体骨移植修复齿槽嵴裂具有重要意义：①恢复上颌牙弓的连续性，增加上颌骨稳定性；②为裂隙处尖牙萌出、正畸移动及义齿种植提供骨性基础；③消除口鼻瘘和鼻腔反流，改善发音，促进口腔卫生及牙周健康；④抬高鼻基底，改善外形，为鼻唇继发畸形的修复提供支持；⑤减少对生长发育的干扰。

3 齿槽嵴裂缺损体积测量的意义

3.1 术前测量

修复前必须对骨缺损的形状和体积进行评估，选择最适合的手术方案，以期获得最佳的手术效果，并降低并发症发生率、减少住院时间及治疗成本。尤其是对骨缺损体积的准确评估十分重要，取骨过多可导致术区疼痛、供区骨及神经损伤、切口过长等问题，取骨过少则导致修复效果欠佳[9]。

3.2 术后测量

移植后的效果评价，尤其是移植后的成骨量，是后续的正畸治疗等的必要基础。术前、术后测量的体积差，可以反映成骨情况、吸收率等，是评价植骨成骨的重要标准。齿槽嵴裂缺损体积测量的方法，从最初的人为估计直至目前的3D模型，随着影像采集设备的不断发展，测量结果日趋精确，为临床提供了很好的帮助。

4 齿槽嵴裂缺损体积测量方法的进展

4.1 二维影像

当体积测量从最初的人为评估进步为二维影像评估时，通过采用X线片（根尖周片、咬合片和曲面断层片等），可对牙槽嵴裂骨质缺损体积进行评估。其中，Bergland等[3]提出的“牙槽突裂植骨术效果的分级标准”使用最为广泛，目前仍有采用此方法作为术后效果评价手段的，该标准将牙槽骨高度分为Ⅰ级（约正常高度）、Ⅱ级（至少达正常高度的3/4）、Ⅲ级（小于正常高度的3/4）以及Ⅳ级（失败）。此标准的局限性在于尖牙必须萌发，混合牙列期则无法评估，骨厚度方面也不能评估。Witherow等[10]提出的Chelsea score分析标准，将齿槽植骨量及位置相结合，更全面地反映了植骨区成骨情况，并在尖牙萌出前也可应用，弥补了Bergland分级标准的不足。

然而，二维X线片在评估齿槽嵴裂时存在许多局限，包括图像的放大和畸变、相邻结构的重叠、可识别标志少及位置难以识别等。例如，裂隙旁的骨质与牙根的唇、腭侧牙槽骨重叠，导致无法准确判断骨质缺损边界，使得体积测量不准确。与CT相比，X线片评估齿槽嵴裂填充程度存在17%～25%的高估[11－13]，二维评估结果无法满足临床应用的需求。

4.2 三维影像

CT图像解剖结构定位准确，边界清晰，并可重建立体三维图像。目前，CT已逐渐代替X线平片而用于评估齿槽裂骨缺损体积及手术效果，但存在成本及暴露辐射增加等问题。

本世纪初，锥形束 CT（Cone beam computed tomography，CBCT）被用于口腔颌面部图像采集，CBVT比CT辐射量低、花费少，被越来越多的医学中心用于齿槽嵴裂缺损的体积测量。Katsumata等[14]认为，CBCT的主要问题是对比度低，灰度值和Hounsfield单位易失真，骨与非骨结构界限不清。因此，在比较不同研究的CBCT测量结果时，要注意结果可能因以下参数的不同而有差异[15]：①图像采集参数（如CBCT设备、KV和mA设置、曝光时间等）；②图像重建参数、视野、定义区间、定义阈值及切割方法（切片厚度及层数等）。但也有报道认为CT与CBCT都是齿槽嵴裂体积测量准确有效的手段。

CT及CBCT应用以来，齿槽嵴裂缺损体积测量出现了许多新的方法及标准，测量精度不断增加。

2007年，Feichtinger等[16]提出了新的计算方法——层分法。利用高分辨率T进行扫描，平均每次检查辐射剂量为7.88 mSv。将扫描数据保存为DICOM文件，导入软件工作站进行轴向分层（层厚1.5 mm），手工描绘出每层裂隙边缘，计算每层裂隙面积。这种计算方法极大地提高了准确性，缺点是人工描绘裂隙边界，准确性受限，计算时间较长。

2012年，Quereshy等[17]应用CBCT进行扫描，精确测量裂隙处高度、宽度及长度，并以此计算裂隙缺损量。由于齿槽嵴裂边界不规则等特点，这种方法的准确性存在一定的问题。

2013年，Nagashima等[18]首次提出应用镜像法测量齿槽嵴裂缺损体积及术后成骨量。他们将CT扫描数据储存为DICOM文件，合成镜像反转数据，形成三维可视模型。根据特定解剖位置进行重叠融合，标记出未重叠部分，即为术前齿槽嵴裂缺损体积。将术后6个月的CT数据合成模型与术前模型进行重叠融合，未重叠部分即为手术成骨量。该方法不需人工标记裂隙边缘，提高了准确性，重复性强。然而，这种方法只适用于单侧齿槽嵴裂。此外，受限于术后患者颅骨发育程度的影响，此方法仅适用于术后1年以内的测量。

2015年，Linderup等[19]提出了一种新的层分法，明确了齿槽嵴裂边界的划定。将轴向层分后的图像按以下原则界定边缘：①颊/腭侧，对侧牙槽骨的轮廓用作模板，确定患侧牙槽骨缺损的边缘；②中央/远端，骨和裂隙之间的界限界定了中间和远端边缘；③上界/下势，即人工划分的上下层。该层分法边界标识进一步精确，人为偏移降低。2017年，Feng等[20]也提出了一种类似方法，提高齿槽嵴裂边界标识的准确性，利用计算机辅助软件，进行齿槽嵴裂体积的精确测量。

2017年，Chen等[21]提出了差减法，利用CT进行扫描，将数据保存为DICOM文件，导入Mimics软件，选取齿槽嵴裂区域进行三维重建，形成原始模型。复制原始模型形成新模型，并更换颜色以作标志，新模型进行分层，每层分别将牙槽裂断端直线相连，形成层面积，再将每层面积三维重建，形成新的填充后模型。将新的填充后模型与原始模型体积相减，可得出齿槽嵴裂缺损体积。这种方法测量齿槽嵴裂术前缺损体积较为准确，且计算时间短（平均时间60.60±11.67 min）。但是，该方法依然存在齿槽嵴裂边缘界定不准确的问题。

2017年，Janssen等[22]提出将镜像法和层分法结合起来，即将三维虚拟模型及其镜像版分别赋予不同颜色，然后进行叠加形成新的虚拟三维模型。对新模型进行层分，忽略齿槽嵴裂裂隙外多余体积，齿槽嵴裂裂隙处（颜色）不重合的部分面积即为齿槽嵴裂缺损面积，进而计算出齿槽嵴裂缺损体积。同样的方法可以计算术前、术后齿槽嵴裂成骨量。这种测量法重复性高、人为偏移缩小，进一步增加了齿槽嵴裂计算的准确性。然而，如果术前、术后CT检查的时间间隔太长，准确叠加的困难增加，因此CT检查时间差应小于1年；另外，术后迁移或萌发的牙齿会对计算结果造成影响。

4.3 三维模型

近年来，3D打印被广泛应用于医学领域，齿槽嵴裂体积测量技术也获得了新的进展。1∶1打印的颅骨模型可以更好地了解患者解剖，并在模型上进行手术模拟操作、测量齿槽嵴裂缺损体积等。

2016年，Kasaven等[23]将CT扫描得到的数据导入Mimics软件，获得可视化虚拟三维模型，进行分层，描绘齿槽嵴裂边界，最后将各层重建，形成齿槽嵴裂的虚拟三维模型。再导入CatalystEx 4.2构建一个可被3D打印机识别的文件。打印出1∶1齿槽嵴裂缺损模型后，用micro-CT扫描处理获得的数据，导入计算机辅助软件计算体积。将3D打印测量结果与计算机辅助软件测量结果相比较，未发现显著差异。3D软件可作为临床实践中的一个有效辅助手段。但是，3D打印费用高、耗时较长（约5 h）等缺点限制了它的临床应用。

2017年，Du等[24]将CT扫描数据经处理后导入3D打印机，打印出1∶1齿槽嵴裂缺损模型，利用模拟材料填充齿槽嵴裂缺损，以排水法测量齿槽嵴裂缺损体积。其结果与计算机辅助软件测量结果无显著差异,进一步证实了3D打印技术在齿槽嵴裂术前诊断中的重要价值。

3D打印的缺点主要是机器及打印费用昂贵、打印时间长。随着3D技术的发展和普及，费用和时间将进一步下降，而优点将更为显现。目前的3D打印设备可以一次进行7～12个患者齿槽缺损区域模型的打印，每个患者平均体积测量时间缩短为25 min，比计算机辅助测量更加高效，对临床有积极的指导作用。

5 总结

齿槽嵴裂缺损体积测量方法由人为评估至目前的3D模型应用，其准确性、真实性及可重复性不断提高，但还存在一定的缺陷及不足，进一步发展需要重视以下几点：①3D模型化是重要的发展方向，值得进一步投入与研究；②影像采集、计算机技术等的发展将使测量更加精准；③今后的研究需聚焦于降低颅面部发育、牙齿萌发、迁移对测量结果的影响。