学龄期儿童下颌骨髁突体积、表面积及形态学指数与年龄相关变化

孙 杨， 凌 彬， 贾馨雨， 李 红， 吕曜光， 龚忠诚

(1新疆医科大学第一附属医院/附属口腔医(学)院颌面肿瘤外科， 2新疆维吾尔自治区口腔医学研究所， 乌鲁木齐 830054)

儿童发育至6～12岁左右时即进入学龄期，此时期全身大部分组织器官皆已发育成熟接近成人水平，而儿童颅面骨骼的第三快速期也恰巧位于此期内，乳、恒牙列交替、第二恒磨牙萌出[1]。乳、恒牙列的交替及第二恒磨牙的萌出引起咀嚼压力的改变，适当的咀嚼压力作用在髁突上时可促进髁突软骨成骨，而较弱的咀嚼压力将会导致相关生长因子的分泌表达而减少，导致髁突软骨发育减缓[2-4]。随着儿童牙齿的萌出，颌骨的发育，其咬合力不断的增加，髁突的发育也随之进行，这种现象一直持续至成年。大量的研究证明髁突的表面积、体积及形态学指数(MI)是评估髁突发育及状态的良好指标，除此之外，髁突的前后径，内外径均可以评价髁突的发育情况[5]。

3D打印技术作为一种新兴技术，目前已广泛应用于口腔医学领域中[6]，其在术前设计、术中加快手术时间、提高手术准确性方面具有独特的优势[7]。三维重建技术可以被称作为连接二维空间与三维空间之间的钥匙。早在20世纪中期，三维重建技术就已与医学相互融合并应用于各科手术，正畸治疗等方面，数字化医学因此应运而生[8-9]。三维重建技术中需要稳定而可靠的影像学资料作为基础[10]。普通的二维X线片在许多方面已难以满足临床工作所需，而三维的数据资料因其数据量较大，层面较多，需要医生具有较高的三维空间想象力，锥形束CT(cone beam computed tomography,CBCT)是口腔医学临床与科研中常用到的影像学技术，其作为专门为口腔医学领域而发明的技术，在口腔医学领域发挥着重要作用，其成像质量优，分辨率较高，患者受到的辐射剂量仅为全身CT的1/400，已成为口腔影像诊断最常见方式之一[11]。其输出的医学数字图像通讯协议(digital imaging and communications in medicine, DICOM)格式文件可直接输入比利时Materialise公司Mimics Medical(Materialise′s interactive medical image control system)软件中进行三维重建。Mimics软件是一个将二维影像学数据与三维工程学连接的纽带[12]，其快速分割工具及相当精准的三维运算保证了3D模型的准确，重建后的3D模型可进行多角度的观察及测量, 其科学性与精确性大大提高。

1 材料和方法

1.1 一般资料收集自2015年1月-2019年4月就诊于新疆医科大学第一附属医院/附属口腔医(学)院因非颞下颌关节疾患需行CBCT检查而就诊的6～12岁儿童350位患者,按年龄分为7组，每1岁为1组，每组共50例，其中男女各25例。纳入标准：(1)年龄6～12岁，两侧面部基本对称；(2)无双侧颞下颌关节相关疾患，手术史、正畸史、正颌病史及外伤史；(3)CBCT图像显示双侧颞下颌关节无明显器质性破坏；(4)无明显异常牙齿排列；(5)无牙合干扰；(6)无偏侧咀嚼病史；(7)全身一般发育状况正常。发育畸形、明显错牙合、CBCT图像显示双侧颞下颌关节存在明显器质性破坏及患有可能影响颞下颌关节发育疾病如类风湿性关节炎都不给予纳入本研究。

1.2 CBCT影像资料获取本研究均由同一经过正规培训且经验丰富的口腔影像学医师使用GALILEOS锥形束CT(SIRONA公司，德国) 进行拍摄，受试者取站立位，头颈部直立，双眼目视正前方，眶耳平面与地面平行，垂直激光定位器光束与患者面中线重合，水平激光定位器光束与患者眶耳平面一直，患者双手握紧扶手，拍摄过程中使患者保持头部稳定。所得影像资料以DICOM格式进行存储。

1.3 髁突的三维重建根据参考文献[13-14]的方法对每位患者进行双侧髁状突三维重建。(1)在Mimics 19.0软件中以DICOM格式文件新建项目，并在方向窗口确定图像方向。(2)在Contrast工具栏中选择灰度值中Bone Scale(灰度值为-1024～1650 HU)。(3)新建Masks，选择分割阈值为226～3071 HU，使用Edit Masks工具分别于矢状面、冠状面及水平面逐层擦除除髁状突以外的其他影像，并同时检查髁突的完整性(图1)。(3)髁突界限的确定：水平面观察到关节窝中出现的首个高密度影像即界定为髁突上界；继续向下层移动，当髁突与喙突影像相连时的上一层影像作为髁突下界(图2)。(4)选择Calculate 3D from Mask指令，三维重建一侧髁突模型，使用相同的方法三维重建对侧髁突模型(图3)。(5)通过Mimics 19.0软件中Properties指令查看计算出的髁突体积(V)与表面积(S)。

水平面 冠状面 矢状面

图1 阈值分割后的髁突

髁突上界(白色箭头为

髁突下界(白色箭头为

图2 髁突上界与下界

图3 Mimics 19.0软件三维重建后的双侧髁突

1.4 测量方法可重复性检验及评估指标时隔2周后由同一名专业人员使用同样的三维重建方法对双侧髁突再次重建测量，两次测量结果进行秩和检验，进行误差检测，如有误差则重新进行测量，若无误差则计算髁突形态学指数(MI)，MI=V/S。

1.5 统计学处理使用SPSS21.0进行统计学分析,若数据符合方差齐性及正态性，则不同年龄间髁突表面积、体积、MI指数使用单因素方差分析，不同性别间髁突表面积、体积、MI指数使用两独立样本t检验，左右间髁突表面积、体积、MI指数使用配对样本t检验，年龄与髁突表面积、体积、MI指数间相关性分析采用Pearson相关分析，以P<0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 不同年龄髁突之间的比较不同年龄组间的髁突表面积、体积以及MI指数差异有统计学意义(P<0.05)。6岁年龄组的髁突表面积、体积及MI指数均为最小值,而12岁年龄组的髁突表面积、体积及MI指数均达所有年龄组的最大值(表1)。髁突表面积、体积与MI指数在6～12岁各年龄组间随年龄增长而随之升高(图4)。经Pearson相关分析后发现，髁突表面积、体积及MI指数与年龄呈正相关，相关系数r值分别为0.675，0.667和0.581。

表1 年龄与髁突表面积，体积以及MI指数

2.2 不同性别髁突之间的比较在不同性别的髁突表面积、体积以及MI指数差异无统计学意义(P>0.05)(表2)。

2.3 左、右两髁突之间比较左、右髁突间髁突表面积、体积以及MI指数之间比较差异无统计学意义(P>0.05)(表3)。

图4 MI指数、髁突体积及髁突表面积随年龄(岁)增长趋势

性别表面积/mm2体积/mm3MI男705.34±110.171368.73±298.401.92±0.15女688.71±135.261334.72±379.941.91±0.19t值0.9570.7070.564P值0.3400.4810.574

表3 左、右两侧髁突之间比较

3 讨论

CBCT作为口腔疾病诊疗的常规手段之一，因其自身的优点，越来越多地被应用于临床的研究，可为临床工作与研究提供大量的参考数据，但也因其数据量较大要求临床医生以及科研人员具备较高的三维立体的想象能力，并且在研究不规则及细小器官时大大增加了其读片的难度，Mimics的三维重建功能已经应用于骨科、颌面外科以及心血管外科，并且有其独到的优势[15]。通过Mimics软件进行三维重建的髁突模型可直接得到相关数据，其便捷性得到大大提高。

髁突作为颌面部骨的生长发育中心的一部分，其生长发育以及重建的时间十分漫长，且影响因素十分复杂，对于6～12岁儿童的髁突发育状态的评估指标暂时还未有达成统一的标准，而因儿童个体差异较大，找到一种统一的指标是十分困难的。在此之前有研究进行过18～44岁成人的髁突表面积、体积以及MI指数的测量[16]，以及成人中错颌畸形的此指标的研究[17]，但儿童的此类研究在国内外甚少，Karlo等[18]通过CBCT测量儿童最大左右径(LRD)、前后径(APD)和前倾角度(AA)， 计算 APD/LRD 比率。以此得出在儿童期下颌骨髁突的大小、形状有显著年龄相关性。 随着年龄增加，髁突增大，前倾角减小，髁突形状由圆形变成椭圆形。这与本研究的结果相同，且本研究以CBCT数据经Mimics重建成三维立体结构以此作为髁突表面积以及体积测量的对象，因此，此方法可以更便捷且在可视化条件下进行数据测量。

本研究显示，不同性别的儿童其髁突表面积、体积及其比值并无明显差异(P>0.05)，且左、右侧髁突之间上述指标也无明显差异(P>0.05)，具体原因可能是此时期儿童处于青春期前，颌骨发育刚刚进入高峰期或还未进入高峰期，不同性别的髁突发育差别不明显，这与成人的结果有差异[16]。但其髁突表面积，体积及其比值与年龄的相关关系却可以肯定，随着儿童年龄的增长，髁突的发育，其面积及体积均在增长，而体积面积之比(MI指数)也在增长。