非综合征唇腭裂患者与骨性Ⅰ类人群的上气道对称性分析研究

苏咏宽，潘永初，李 媛，罗 瑶，侯 伟，韩霖霏

阻塞性睡眠呼吸暂停综合征(obstructive sleep apnea syndrome, OSAS)是一种常见的睡眠呼吸障碍疾病，在睡眠期间因咽腔狭窄导致上气道反复塌陷，以频繁发生呼吸暂停和低通气为特征，常伴发低氧血症、高碳酸血症、睡眠片段化等一系列病理生理改变的临床综合征[1]。患有颅面疾病或形态异常的人群，尤其是唇腭裂患者，患OSAS的风险相对较高[2-3]。其原因主要是上气道结构和功能异常，如面中部发育不足、鼻部畸形、上颌后缩等。然而，发生上气道阻塞的原因较为复杂：在解剖结构上，表现为上气道的狭窄，其三维容积以及最小横截面积的变小；在功能上，如上颌骨前方牵引及唇腭裂修复术后等，同样地对上气道产生影响，与OSAS有直接关系[3-8]。

随着软硬件的发展和成熟，锥形束CT(CBCT)可以用于观察气道解剖结构和评估OSAS[9-11]。因此，本文采集非综合征唇腭裂(non-syndromic cleft lip and palate，NSCLP)患者与骨性Ⅰ类人群的CBCT，结合Dolphin 3D 11.9 影像软件，对上气道三维结构及其对称性进行对比分析，拟比较两者之间的差异。

1 资料与方法

1.1 一般资料

从2014年—2018年南京医科大学附属口腔医院正畸科就诊的患者中，选择非综合征唇腭裂患者51例(单侧41例，双侧10例)，年龄9～30岁，男37例，女14例，平均年龄(17.40±5.93)岁，并将NSCLP患者(实验组)按年龄及性别相同的匹配模式与骨性Ⅰ类人群(对照组)匹配，骨性Ⅰ类人群53例，年龄9～30岁，男39例，女14例，平均年龄(17.40±6.07)岁。所获取的样本均根据相关机构审查委员会批准的协议进行(南医口院伦审PJ2014-083-001)。

实验组患者为单侧或双侧唇腭裂并于18个月龄前行唇腭裂修复术，对照组人群头影测量指标ANB为2.7°±2.0°、SNA为82.2°±4.0°、SNB为80.1°±3.9°，侧貌无双颌前突或双颌后缩。两者患者均满足：①无颞下颌关节病症状及病史，无明显的面部偏斜，未接受过正畸治疗；②无慢性鼻炎、咽炎、颅骨-锁骨发育综合征等病史；③CBCT拍摄时，头颅和颈部位置正中，无明显偏斜。

1.2 方法

1.2.1 CBCT拍摄 所有研究对象均采用CBCT(New Tom，CT-5G，意大利)进行颅颌面扫描拍摄。所有图像均在2.86 mA，110 kV，4.8 s曝光，18 cm×16 cm视野，轴向厚度为0.3 mm和轴向数据为540个图像的条件下拍摄。拍摄时，患者处于清醒、仰卧位、平静呼吸状态，不能有发声及吞咽动作，头颅和颈部处于正中位置，牙尖交错位咬合，投照线与眶耳线平行。

1.2.2 测量项目 根据以往研究[12-14]，我们将上呼吸道分为两部分，咽部气道和鼻气道，咽部气道进一步分为鼻咽、腭咽和舌咽3段(图1、2)：①鼻咽段上界为上气道穹隆顶，下界为前鼻棘平面；②腭咽段上界为前鼻棘平面，下界为软腭尖平面；③舌咽段上界为软腭尖平面，下界为会厌顶平面。上气道的前、后界分别为咽部软组织前、后壁，此为Dophin软件自动识别CBCT数据而成；在鼻咽段上气道前界为经过后鼻棘点垂直于眶耳平面的垂线，后界为鼻咽的软组织后壁。上气道上界为鼻咽段上气道穹窿顶，下界为会咽顶。本研究在上气道三维模型分段的前提下(图1和2)，运用Dolphin软件测定各段最小横截面积，并在此平面上测量气道左右边界距离中间矢状平面的垂直距离，即为气道的左右横截面直径(横径)长度(图3)。我们选取5个测量指标进行分段测量(表1)，在气道三维模型上分别测量左侧横截面直径长度、右侧横截面直径长度，左侧气道对称比和右侧气道对称比，在横截面积直径长度上选取最长的3段并取均值。

表1 上气道对称性的测量项目

图1 上气道各段分界

图2 上气道各段三维模型

图3 上气道左右直径测量

1.2.3 测量方法 所有CBCT图像存储格式为医学数字图像通讯标准存储DICOM格式，应用Dolphin软件对扫描数据进行三维图像多平面重建(图4)，并采用以下方法统一校准定位：①水平向为非裂隙侧眶下点下缘和外耳道上缘定义的眶耳平面。②矢状向为通过鼻根点并垂直于眶耳平面的中轴平面。③垂直向为通过两侧颧弓前顶点连线和垂直于眶耳平面的平行平面。

图4 图像三维校准定位

所有图像三维校准定位完成后，在Dolphin软运用Dolphin软件自动测量最小横截面积，在此平面上选取3段最长左右侧直径，并取均值(黄线为中线，将气道划分为左右横径，绿线为测量距离)件的Sinus/Airway Measurement模块下进行上气道三维重建和分段结构分析，并设置Sensitivity阈值参数恒定不变。

定点由同一名正畸医师完成，并使用Dolphin软件的定点校正功能，测量及计算均由Dolphin软件自动识别和运算。为减少实验误差，每张CBCT片间隔1周重复定点，测量3次，前后测量结果取均值，并通过组内相关系数(intraclass correlation coefficient, ICC)检验测量项目与测量者之间的一致性和可靠性。

通过组内相关系数(ICC)统计分析软硬组织测量与测量者之间的一致性和可靠性；采用独立样本t检验比较单侧、双侧唇腭裂患者及骨性Ⅰ类人群左、右侧横截面直径，当P<0.05表示差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 组内相关系数(ICC)

测量结果可靠性检测ICC值为97.7%，均>75%，表示测量项目与测量者之间一致性和可靠性优秀，可重复性好。

2.2 上气道鼻咽段对称性

单侧NSCLP患者上气道鼻咽段的健侧横径大于患侧横径，气道表现为偏向患侧的不对称结构，差异具有统计学意义(P<0.05)；双侧NSCLP患者和骨性Ⅰ类人群上气道鼻咽段的左右两侧横径差异无统计学意义(P>0.05)，表示气道结构为基本对称(表2)。

表2 上气道鼻咽段的对称性

2.3 上气道腭咽段对称性

单侧NSCLP患者上气道腭咽段的健侧横径大于患侧横径，气道表现为偏向患侧的不对称结构，具有统计学差异(P<0.05)；双侧NSCLP患者和骨性Ⅰ类人群上气道腭咽段的左右两侧横径无统计学差异(P>0.05)，气道结构为基本对称(表3)。

表3 上气道腭咽段的对称性

2.4 上气道舌咽段对称性

右侧NSCLP患者上气道舌咽段的左右两侧横径差异无统计学意义(P>0.05)；左侧NSCLP患者上气道舌咽段的健侧横径大于患侧横径，气道表现为偏向患侧的不对称结构，差异有统计学意义(P<0.05)；双侧NSCLP患者和骨性Ⅰ类人群上气道舌咽段的左右两侧横径不对称，差异有统计学意义(P<0.05)(表4)。

表4 上气道舌咽段的对称性

3 讨 论

众所周知，唇腭裂是由于胚胎发育过程中，面部及腭部结构融合异常而造成。除发生唇、腭及牙槽骨等软硬组织缺损及裂隙外，也会造成鼻腔等解剖结构异常，比如鼻中隔偏曲、鼻孔闭锁、鼻甲肥大、犁骨骨刺和鼻翼收缩等[15]。这些异常部分归因于先天性唇腭裂缺陷本身，部分归因于修复唇腭裂所做的外科手术，鼻腔异常往往会减少鼻腔的尺寸和降低气道通气功能，同时也影响鼻腔气道的对称性。宋娟[6]认为单侧完全性唇腭裂患者继发较为严重的鼻腔内部畸形(主要以鼻中隔偏曲为主),将导致患者的鼻通气阻力增大。

目前，国内外对于唇腭裂人群上气道形态的对称性研究较为罕见。以往的研究中，Massie等[16]在36例单侧NSCLP患者中，以鼻气道中点为基准线，发现鼻中隔偏曲皆偏向患侧，并且患侧的鼻咽段最小横径皆小于健侧，说明单侧NSCLP上气道鼻咽段表现为不对称结构，与本研究结果相似。Wen等[17]研究了54例骨性Ⅲ类伴下颌偏斜患者的气道对称性，发现气道平均宽度在咽部中最窄，呈现出中间较窄而末端较宽的沙漏形态，咽部气道显示出更加狭窄和更椭圆的趋势，下颌偏斜与上气道横径比例呈负相关。Zheng等[18]也进行了47例样本量的同类研究，除鼻咽段外，骨性Ⅲ类伴下颌偏斜患者，上气道体积和平均横截面积均存在显著的不对称性。两者分别研究了Ⅲ类气道的不对称性，结果显示下颌骨畸形对于气道的影响，证实了颅面矢状不调对上气道形态和对称性的影响[17-18]。与本研究结果不同，本研究对象以骨性Ⅰ类人群做对照，研究唇腭裂人群的对称性，亦发现唇腭裂畸形对于气道对称性的影响。

关于本研究选取骨性Ⅰ类人群作为上气道对称性的对照组，而不选择与NSCLP患者相仿的骨性Ⅲ类患者，因为骨性Ⅲ类人群下颌偏斜及不对称比例较高[18-20]。并有研究认为下颌偏斜对上气道横径产生影响，从而影响上气道对称性的对照比较[15]。

本研究结合Dolphin软件，实现在气道三维结构中二维线段的准确测量。首先Dolphin软件可以在人工界定气道测量范围后，自动计算和生成各段气道的最小横截面积，减少了人工定点的操作误差，提高了测量数据的可靠性和可重复性。其次，在此面积上可测量气道左右边界距离中间矢状平面的垂直距离，即为横径的测量。此外，Dolphin软件可以辅助提示相应线段位置，选取多个线段，多次测量并取平均值(图4)。这样的测量过程，既可简化人工定点的步骤，减少系统性误差，又可实现三维空间线段定点的三维坐标。

因此，本研究通过在以矢状平面为中心的最小横截面积上进行上气道各段左右两侧横径的测量，研究上气道各段三维结构的对称性。结果显示单侧唇腭裂患者上气道鼻咽段和腭咽段的患侧横径明显小于健侧，表明上气道中线发生偏移并偏向患侧的趋势(图5)。结合以往研究结果，表明唇腭裂的发生对于鼻咽部软硬组织解剖结构具有类似的影响效应：上气道的偏移发生于鼻中隔尤其是中、后鼻中隔，并延伸至上气道的上、中部，并偏向患侧。双侧唇腭裂患者和骨性Ⅰ类人群的上气道鼻咽段和腭咽段左右两侧横径则无明显差别，说明双侧唇腭裂患者及骨性Ⅰ类患者的上气道对称性优于单侧唇腭裂(图5)。但在上气道舌咽段，单侧唇腭裂患者(左、右侧唇腭裂)、双侧唇腭裂患者、骨性Ⅰ类患者之间皆有不同程度的差异，可能原因包括①由于临床资料限制，双侧唇腭裂样本量较少，对结果有不确定影响；②CBCT拍摄时，尽管保持头部体位正中，但仍无法避免颈部的左右移动，这对于上气道下段的对称性有着重要影响。

图5 上气道对称性正面观

综上所述，唇腭裂患者上气道不对称主要发生在鼻咽段和腭咽段，偏斜方向亦趋于患侧。结合功能基质发育理论，咽部结构和颅颌面生长发育密切相关，唇腭裂的发生对于气道的对称性有重要影响，尤其是气道的上段。因此，我们应注重唇腭裂患者患侧的通气及呼吸情况。