三维摄影技术结合锥形束CT评估颜面部不对称患者正颌手术前后的软硬组织变化

徐雅婷，吴 嵩，宋志芸，巢舒铭，陈文静

以往正畸医生对软硬组织的测量大多数集中于头颅侧位片、面部彩照等二维图像，而不对称畸形在侧貌中通常无法体现，且在平面照片中较难准确测量。锥形束计算机断层扫描(cone-beam computed tomography scans, CBCT)与三维立体摄影(three-dimensional facial scanning images, 3dMD)能够在计算机上拟合成三维图像，从多个角度观察测量，在研究不对称畸形上有着极大的优势[3]。有文献显示，3dMD的成像精度与传统照相技术无明显差异[4-5]。CBCT在硬组织的测量上也有着极高的精度，而在软组织测量上因拍摄体位的不同和精度不足而略有欠缺[6]，但将CBCT的软组织与3dMD的图像融合以后，误差在可接受的范围内[7]。因而本文将3dMD与CBCT结合起来，探讨正畸正颌联合治疗前后软硬组织的变化，以期对手术进行指导。

1 材料与方法

1.1 一般资料

1.1.1 样本选择 2014—2018年来南京医科大学附属口腔医院就诊的20例骨性Ⅲ类偏颌患者，男11例，女9例。纳入标准：①17～40岁，颜面部不对称，颏部偏斜量大于1 mm[8]；②接受正畸-正颌联合治疗；③拍摄时体重变化不超过2 kg。排除标准：①颜面部有严重外伤和缺损；②实验过程中有其他面部整形；③骨关节病，髁突严重吸收。

1.1.2 三维摄影技术 本研究采用3dMD face 三维照相系统 (3dMD LLC，Atlanta，USA)采集三维立体影像。该系统由位于拍摄对象前方两侧特定角度的两组摄像机构成，每组包含两个黑白相机和一个彩色相机。拍摄时，两组相机同时捕捉被摄物体表面的反射光，生成点阵云，然后由计算机将二维图像整合成三维图像[9]。

1.1.3 锥形束CT 本研究采用NewTom VG型锥形束CT机(NewTom，意大利) 对受试者进行扫描，扫描时，患者处于卧位，双侧后牙轻轻咬合。扫描时焦点0.3 mm，扫描层厚0.25 mm，扫描时间18 s，扫描角度360°。

1.1.4 软件处理 将CBCT扫描生成的Dicom文件导入Dolphin Imaging11.0软件(Dolphin，美国)进行图像重建，同时导入3dMD图像，两者在最大拟合程度时重叠。在软件的Orientation界面设置三维坐标系参考平面，在 Digitize /Measure界面标记标志点。

1.2 实验方法

1.2.1 3dMD拍摄与CBCT扫描 运用同一台三维摄影机器分别拍摄每一位患者术前的、术后3个月的3dMD图像。患者保持坐位，上半身直立，头部取自然头位，双眼平视前方，上下后牙轻轻咬住，嘴唇自然放松，面部表情肌自然放松[10]。运用同一台锥形束CT对颅面部进行扫描，扫描时患者保持卧位，牙齿保持在牙尖交错位。

1.2.2 3dMD文件与CBCT数据的导入与重叠 将拍摄的3dMD和CBCT文件同时导入Dolphin imaging 11.0，通过双侧内眦与鼻尖点进行初步重叠，然后运用软件自带的最大程度匹配重叠功能，可将3dMD与CT数据中的软组织重叠。

1.2.3 基准坐标系的确定[11]Lonic等[12]的研究表明，FH平面是三维成像中检测倾斜的最佳方法，因此本文在建立三维坐标系的时候选择了眶耳平面(frankfort horizontal plane，FH平面)为水平面。确定平行于FH平面且过鼻根点(N)的平面为水平面(horizontal plane，HP)；确定垂直于FH平面，通过颅底点(Ba)和鼻根点(N)的平面为颅骨正中矢状面(sagittal plane，SP)；确定同时垂直于水平面HP、矢状面SP且通过鼻根点N的平面为冠状面(coronal plane，CP)，见图1。

图1 基准坐标系的确定Fig.1 Determination of reference coordinate system

1.2.4 标志点的描记 在Dolphin软件的3dMD图像上，标出13个软组织标记点(图2)：鼻根点(nasion，S_N)、鼻尖点(pro-nasale, S_Prn)、双侧鼻翼点(left and right alar curvature point，S_RAc/LAc)、鼻底点(nasal base，S_Nn)、上唇缘点(labiale superius，S_Ls)、下唇缘点(labial inferius，S_Li)、双侧口角点(left and right cheilion，S_Rch/Lch)、颏前点(pogonion，S_Pg)、颏下点(menton，S_Me)、双侧下颌角点(left and right gonion，S_Rgo/Lgo) 。在CBCT重建图上，标出12个硬组织标记点：鼻根点(nasion，H_N)、前鼻嵴点(H_ANS)、A点(H_A)、双侧颧牙槽嵴点(infrazygomatic crest，H_RMx/LMx)、B点(H_B)、双侧颏孔点(left and right foramen，H_RFm/LFm)、双侧下颌角点(left and right gonion ，H_RGo/LGo)、颏前点(pogonion，H_Pg)、颏下点(menton，H_Me)。

A：软组织标志点；B：硬组织标志点

图2标志点的定位

Fig.2Location of landmarks

对于应当位于面中线的标点，AI=x(x为该标记点的x坐标值)

1.3 统计学方法

采用统计软件包SPSS 20.0，对获得的不对称系数进行配对t检验(α=0.05，当P<0.05时表示数值差异具有统计学意义。)

2 结 果

本实验共收集偏颌畸形的患者20例，平均年龄(20.9±4.27)岁，最小年龄17岁，最大年龄38岁，男11例，女9例，均经过正畸正颌联合治疗，拍摄术前术后3dMD图像与CBCT。

统计结果显示，正颌手术之后，在软组织中，患者上唇缘点、下唇缘点、双侧口角点、下颌角点、颏前点、颏下点的不对称系数均有改善，硬组织中，B点、颧牙槽嵴点、颏孔点、下颌角点、颏前点、颏下点不对称系数均有改善。P<0.05，差异有统计学意义。软组织鼻底点和鼻翼点的不对称率也有改善，但差异无统计学意义。

表1位于面中线的标志点术前术后不对称系数的改变

测量项目治疗前治疗后治疗前后差值P软组织的AI 鼻根点0.76±0.570.75±0.630.02±0.880.93 鼻尖点1.15±0.830.88±0.590.27±0.870.18 鼻底点1.25±0.830.81±0.610.43±1.030.08 上唇缘点2.18±1.421.41±0.860.77±1.440.03∗ 下唇缘点3.15±1.671.98±1.081.17±1.920.01∗ 颏前点4.99±2.692.19±1.222.81±2.450.00∗ 颏下点6.14±3.242.3±1.393.84±3.000.00∗硬组织的AI 鼻根点0.4±0.380.45±0.32-0.05±0.340.49 前鼻嵴点0.85±0.580.92±0.87-0.07±0.680.65 A点0.97±0.760.91±0.840.07±0.720.68 B点4.83±3.102.47±1.342.36±2.760.00∗ 颏前点5.80±3.852.62±1.663.18±3.810.00∗ 颏下点6.09±4.212.81±1.703.28±4.130.00∗

表2对称标志点术前术后不对称系数的改变

测量项目治疗前治疗后治疗前后差值P软组织的AI(mm) 鼻翼点2.84±1.212.28±0.810.56±1.260.06 口角点5.93±3.103.19±1.762.75±3.38 0.00∗ 下颌角7.24±4.235.38±3.271.86±3.51 0.03∗硬组织的AI(mm) 颧牙槽嵴点3.90±2.012.76±1.011.13±1.940.02∗ 颏孔点10.50±6.776.96±4.453.54±6.610.03∗ 下颌角点7.95±4.446.21±3.771.74±2.660.01∗

3 讨 论

本研究中，正颌手术前后变化最大的为软组织颏下点，其次为硬组织颏下点。Kogou等[14]的研究显示，颏部是评估对称性的首要指标，在正颌手术矫正偏颌的病例中变化最大，这与本研究的结果相同。整体而言，在位于面中线的标志点中，手术前后不对称系数的改变由上而下依次增大。硬组织标志点中，上颌骨的标志点仅有颧牙槽嵴点在手术前后的差别有统计学意义，而下颌骨的所有标志点改变均有统计学意义，这提示正颌手术主要改善下颌骨的不对称性，特别是中线上标志点的不对称性。已有文献表明，偏颌患者的畸形主要出现在下颌骨，特别是在髁突与下颌支[15-17]，这与本研究结果相符。然而，下颌颏孔的不对称系数术后虽然得到一定改善，仍是所有标志点中最大的，这可能是因为骨性Ⅲ类偏颌畸形下颌骨的不对称并非简单的下颌骨位置偏斜，而是内部结构复杂的扭曲与不对称的发育[18]，因此颏部的对称性常常需要结合颏成形才能较好地改善。软组织标志点中，唇部、颏部相关的标志点在手术前后的差异有统计学意义，鼻部的标志点无统计学意义，这提示着正颌手术对于不对称的改变主要表现在面下三分之一，这可能因为唇部与颏部的软组织与上下颌骨有着密切的联系，而鼻部形态主要由鼻软骨支撑，手术中对鼻部软骨的改变极其有限。Hemmatpour等[19]的研究显示，由于鼻基底部的肌肉附着点的受损，上颌手术后鼻翼宽度会增加，这也可能影响了鼻部不对称性的改善。手术后，软组织与硬组织下颌角点的不对称性得到了一定改善，但术后的不对称系数仍然远大于下颌的其他标志点，这可能是因为手术常用的下颌骨矢状劈开术对于下颌角的改变作用有限，因此对于髁突与下颌支不等长或者下颌角形状不对称的患者，该术式无法很好改善颜面部的不对称性。对于这类患者，进行下颌骨修整术[20]，或者后期进行面颊部脂肪充填[21-22]可以很好地改善残留的颜面部的不对称。

偏颌患者的软组织常会对骨骼的不对称进行代偿[16]。正颌手术后，患者颌骨的不对称性改善，而软组织的改建有一定的滞后性。大部分接受手术的偏颌患者会对残余的软组织不对称十分关注。本研究显示，正颌手术对于面中线上的标志点对称性改善度较高，标志点位置越靠下，对称性改善度越大，而两侧对称的标志点则常需要结合其他的手术来改善不对称性，这在术前术后的沟通需要和患者说明。

受门诊人数限制，本文没有纳入更多的试验对象。同时，由于研究人员可能会注意到受试者的矢状向和横向特征，从而猜测出所属分组，这可能造成偏倚，更多精确的实验还有待开展。本实验对偏颌面部软硬组织的三维测量进行了初步研究，期望对偏颌畸形手术病例的术后预测、医患沟通有一定作用。