骨性Ⅲ类错患者双颌术后面部各区域软组织三维改变的研究

徐 陆，吴 嵩，许 衍，宋志芸，陈文静

3dMD是一种先进的非侵入式三维立体摄影测量系统，能够在1.5 ms内捕捉到双耳之间180°的人脸图像。其无放射性，成像速度快，测量精度高且能进行三维重建，受到众多学者与临床医师的关注。一些学者研究发现，三维立体摄影测量的可靠性和可重复性近似于直接人体测量[3-4]。因此，其彩色的三维图像能够较直观地向患者和医师反映出其面部软组织的变化。

1 资料与方法

1.1 研究对象

收集 2017年6月至2019年6月在南京医科大学附属口腔医院进行双颌正颌手术的成人患者18例，年龄18～38岁， 平均年龄20.7岁，其中男9例，女9例。

1.2 数据采集

采用 3dMD face(3dMD Atlanta，Ga)立体体层摄影系统采集患者面部三维数据。扫描时患者去除饰品，暴露双耳，在室内荧光灯照明条件下正对仪器，距双侧照相组件约 95 cm 位置，自然头位，头部与照相组件等高，唇部自然闭合，牙齿自然咬合，放松面部肌肉，不做任何微表情，平视前方。完成拍摄后在 3dMD 自带的三维重建系统确认图像完整，将所得的图像导出。

在手术前一周内任一天(T0)与手术后6个月(T1)分别使用3dMD三维立体摄影测量系统对患者面部进行拍摄。

1.3 数据的处理与分析

将采集的数据以.obj格式导入Geomagic Qualify (Geomagic 2013, Research Triangle Park, NC)软件并对面部软组织进行三维重建，然后建立三维坐标系，匹配手术前后面部图像，分割各面部区域并进行图像分析。

1.3.1 建立三维坐标系 ①建立Camper’s平面：在图像上确定左右两侧耳屏前点和左右两侧鼻翼点，通过两侧耳屏前点及两侧鼻翼点中点三点确定Camper’s 平面[5]。②以左右两侧耳屏点连线作为轴线1，将 Camper’s 平面绕轴线 1向上旋转 7.5°，所得平面近似水平面，设为平面1。③建立横向平面：通过软组织鼻根点，作平行于平面 1的平面，设为横向平面(图1)。④建立矢状平面：通过软组织鼻根点及双侧耳屏前点中点，作垂直于横向平面的平面，设为矢状平面。⑤建立冠状平面：通过软组织鼻根点，作垂直于横向及矢状平面的平面，设为冠状平面。⑥建立三维坐标系：通过三维平面以软组织鼻根点作为原点N′(0，0，0)建立新的三维坐标系，x轴代表横向，y轴代表垂直向，z轴代表矢状向。

图1 横向平面的建立Fig.1 Establishment of transverse plane

1.3.2 图像匹配 ①在手动配准功能中，将T0图像设为固定图像，T1图像设为浮动图像进行匹配。②在眼部和鼻根部区域选择鼻根点(点1)、左右内眦点(点2、3)、左右外眦点(点4、5)进行多点配准，使图像初步对齐。再将T1图像与T0图像进行全局配准，使T1与T0的图像以鼻根点、左右内眦点、左右外眦点为参照进行“精确移动”，得到具有相同坐标系的T1与T0相重叠的图像。

1.3.3 图像处理 对得到的重叠图像进行修整，去除颈部、耳部、头发及图像周围碎片，仅保留完整的面部。

1.3.4 测量区域的划分 创建以下平面:①过左右外眦点中点、鼻下点、耳屏前点中点和左右口角点中点创建4个平面平行于横向水平面；②过双侧的内眦点和外眦点创建4个平面平行于矢状面；③过左右耳屏前点中点，及左右耳屏前点中点与鼻下点的连线中点创建2个面平行于冠状面。

这10个平面将整个面部划分为与本研究相关的多个区域:包括两侧软组织的颞区(R1)、眶下区(R2)、颧骨区(R3)、颧弓区(R4)、鼻翼旁区(R5)、上颊部区(R6)、颧弓下区(R7)、上口角旁区(R8)、下颊部区(R9)、耳垂前区(R10)、下口角旁区(R11)、下颌体区(R12)和下颌角区(R13)，双侧共26个区域，以及中间的鼻区(M1)、上唇区(M2)、下唇及颏区(M3)，总计29个区域。这样的划分不仅可以观察面部整体的软组织变化量(M4)，而且可以观察面部每一个区域的软组织变化量(图2)。

A：冠状面；B：矢状面

1.3.5 图像分析 设置T0 图像作为参考图像，T1作为测试图像，通过软件的3D分析功能对面部各区域的软组织变化进行分析。T0与T1间的距离通过色彩映射进行定性和定量分析，绿色表示软组织变化量未超过容许偏差水平；蓝色表示软组织外形变得平坦或者凹陷，读数为负值；红色表示软组织外形变得更加外凸，读数为正值，如图3。

图3 图像的3D分析Fig.3 3D analysis of images

1.4 数据的统计学分析

采用SPSS25.0软件，对面部各区域软组织的改变、面部软组织的整体变化进行描述性统计，采用配对t检验比较面部左右两侧相同区域软组织改变量的统计学差异，采用单样本t检验比较各面部区域的软组织改变是否具有统计学意义，采用单因素方差分析比较同一区域男女间软组织改变量的统计学差异。检验水准α=0.05，P<0.05，结果具有统计学意义。

2 结 果

2.1 左右两侧相同面部区域的软组织变化

本研究对面部左右两侧各区域的软组织变化进行描述性统计(表1)。所有面部区域左右两侧的软组织变化均无统计学差异(P>0.05)。因此，后续使用右侧面部的 13 个区域代表左右两侧相同区域。

表1 左右两侧相同面部区域的软组织变化差异

2.2 面部各区域的软组织变化

在各个面部区域，表2的结果显示双颌手术后颞区(R1)、颧弓区(R4)、下口角旁区(R11)、下唇及颏区(M3)的软组织呈负向改变，平均改变量颞区(R1)为-0.17 mm,颧弓区(R4)为-0.42 mm,下口角旁区(R11)为-0.81 mm，下唇及颏区(M3)为-3.08 mm。而眶下区(R2)、鼻翼旁区(R5)、上口角旁区(R8)、鼻区(M1)、上唇区(M2)的软组织呈正向改变，其中眶下区(R2)的软组织改变量为0.29 mm，鼻翼旁区(R5)为1.58 mm，上口角旁区(R8)为1.08 mm，鼻区(M1)为0.59 mm，上唇区(M2)为2.05 mm。在颧骨区(R3)、上颊部区(R6)、颧弓下区(R7)、下颊部区(R9)、耳垂前区(R10)、下颌体区(R12)、下颌角区(R13)和全面部(M4)，软组织的改变没有统计学意义(P>0.05)。

2.3 同区域男性与女性的软组织变化

在面部同一区域中，将所有骨性Ⅲ类患者分成女性与男性两组。表3显示各个面部区域中，男女两组间的软组织改变量均无统计学差异(P>0.05)。

表3 相同面部区域男性与女性的软组织变化比较

3 讨 论

以往的研究发现，Le Fort Ⅰ型截骨术后鼻翼宽度增加[9-12]。同时，上颌Le Fort Ⅰ型截骨术也会给鼻尖带来向上和向前移动的趋势[10-11]。本研究中，鼻区(0.59 mm)与鼻翼旁区(1.58 mm)均呈正向改变，与以往的研究结果一致。除此以外，本研究还发现眶下区出现少量的软组织正向改变，这可能也是上颌骨位置改变所致。同时，在颞区和颧弓区，软组织在术后表现出负向的改变。一方面，这些区域的软组织凹陷可能与正畸治疗相关。有研究发现，正畸治疗的女性相比未行正畸治疗的存在更大的面部软组织负向改变的风险[13]。另一方面，正颌手术中上颌骨的前移可能对这些区域的软组织造成牵拉，使其软组织的厚度减小。此外，手术后咬合的改变、肌肉的改建也都会对面部各区域的软组织改变造成影响，从而影响到软组织的最终位置。

在男女差异方面，Ubaya等[12]将35例上颌前移手术的患者与112名志愿者组成的对照组比较后发现，鼻唇角的改变在女性较为突出。Hu等[18]对18位中国男性和25位中国女性的研究发现，下颌后退术后的软硬组织变化比例存在男女差异。Mobarak等[19]认为相对于硬组织变化，女性比男性的软组织变化更明显。与以往的研究有所不同的是，在本研究中，男性与女性在手术前后同一面部区域中的软组织变化无统计学差异。这可能是因为以往的研究主要着眼于软硬组织变化关系和面部特征位点、角度的改变，而本研究主要探究面部各区域整体的软组织改变所致。由于3dMD采集的仅为面部图像，在上下唇等受正颌手术直接影响的区域无法测量软硬组织改变的比例关系，这是本研究的一个局限之处。后续可通过将3dMD图像与CBCT三维图像相匹配，进行进一步的研究。

正颌手术后，面部软组织可立即出现术后肿胀[9]，并在随后的几个月里逐渐消退。一些研究表明，在术后6个月内观察到相当大的软组织变化[20]。所以，以往的研究多在术后6个月至1年时间进行面部软组织测量和分析[21-22]。本研究也在术后6个月进行软组织测量，以便给予软组织充分的时间进行改建。持续的增龄性改变也会对面部的软组织造成影响。有研究发现，随着年龄的增长，男性的鼻子和下巴向前和向下移动，男性的嘴唇向下移动，女性的鼻子向下和向前移动，嘴唇向后缩[23]。对成年女性的长期研究发现，女性20岁面部软组织厚度就开始改变，但从30岁开始面部的软组织厚度才有明显降低，且面部的不同区域软组织厚度发生改变的时间也不相同[24]。而在本研究中，T0与T1之间的时间间隔较短，增龄性改变基本可以不予考虑。