上颌窦过度气化及其影响因素的研究进展

吴兴胜 黄迪 石连水

1.江西省口腔生物医学重点实验室 江西省口腔疾病临床研究中心南昌大学附属口腔医院颞颌关节科 南昌 330006；2.江西省赣州市人民医院口腔科 赣州 341000

上颌窦位于上颌骨体内，是体积最大的一组副鼻窦。出生时，上颌窦为一个前后向生长的被液体或气体充盈的狭长裂隙，体积为6～8 cm3。随着个体的生长发育，窦腔内的液体吸收并替换为气体，在成骨、破骨程序的相互作用下主要向外侧和下方扩展[1]。随着恒牙的萌出，上颌窦不断扩大，直至达到成年人水平。虽然在青春期，其扩展速率随着面部生长的下降而减缓，但仍会持续一生，这一生理过程被称为上颌窦气化[2]。

上颌窦的底壁由上颌骨牙槽突和部分硬腭骨质构成，由后向前可盖过上颌磨牙、前磨牙甚至尖牙的根尖，与上颌后牙关系密切[3]。当上颌窦过度气化时，根尖紧邻窦底以及牙根进入窦腔内的情况也常有发生，因而上颌窦底壁的位置及气化程度在口腔多个学科的诊疗中都具有重要的意义。

上颌窦气化自出生后开始进行，成年后趋于稳定。目前有学者[4]通过锥形束CT（cone beam computed tomography，CBCT）分析发现青少年普遍存在上颌窦底壁过度气化，致使上颌后牙根尖极为接近甚至进入上颌窦内，这一现象值得关注。本文就上颌窦解剖特征、上颌窦气化的分型、上颌窦气化与口腔学科诊疗之间的联系以及影响上颌窦气化的相关影响因素这几个方面作一综述，为临床医生了解上颌窦气化、过度气化及探究上颌窦过度气化的发生机制和确切影响因素提供一定的参考。

1 上颌窦的解剖特征

上颌窦左右各一，为上颌骨体内4 组鼻窦气腔中气化容积、范围最大者。据报道[5]，上颌窦气腔容积平均为15 cm3，高为3.6～4.5 cm，宽为2.5～3.5 cm，长为3.8～4.5 cm。窦腔囊括尖、底及周围4个面内呈一不规则四角锥形，鼻腔外侧壁成为基底，锥尖朝向颧突。上颌体的前面构成其前外侧壁，亦可称面壁，最薄处位居中央，凹陷而称尖牙窝。上颌体的颞下面为仅以薄壁相隔、毗邻颞下窝和翼腭窝的后壁。眶底壁为有眶下管经之的上壁。上薄下厚、下鼻甲附着处最薄的内侧壁由多数中、下鼻道外侧壁构成，且上方有一很小的椭圆形常覆以鼻窦黏膜的裂孔穿通连接中鼻道。窦腔内的分泌物由该裂孔以黏液纤毛传输排向中鼻道。牙槽突和部分硬腭组成骨质最厚的底壁，常较鼻底低1.5～2 cm。即便如此，上颌磨牙牙根也常常与窦底邻近，仅相隔一层菲薄骨质，甚至于只以施奈德膜相隔，进入窦腔者同样不少见。

上颌窦底壁与上颌后牙区牙列根尖的关系影响较广，备受关注。在上颌后牙各牙根的根尖至上颌窦底的垂直距离的测量中，一些国外学者的研究，如Pei等[3]、Kalkur等[6]和Roque-Torres 等[7]报道，与窦底直接距离邻近之甚者为上颌第二磨牙，具体牙根为近中颊根；而滕跃辉等[8]、Nino-Barrera等[9]通过CT分析发现上颌窦底与第一磨牙关系最密切，具体牙根分别是近中颊根和腭根。此差异可能与多种因素相关，如人种、样本的选择、距离测量方法不同等。

2 上颌窦气化的分型

关于上颌窦气化程度的分型，目前尚未形成确切的共识。Kalavagunta等[10]依据CT影像冠状位层面上颌窦的水平和垂直直径与同侧眼眶直径的关系来定义上颌窦气化范围。如果上颌窦的水平或垂直直径达到眼眶直径的90%以上，此时定义为上颌窦过度气化；如果上颌窦水平或垂直直径的最大值小于眼眶直径50%则定义为上颌窦气化不良[10]。

刘锦峰等[11]基于上颌骨体气化程度的不同以及向周围的扩展差异对上颌窦气化进行分型。以冠状位钩突平面的眶下、内、外侧壁作为气化理论边界的上壁及内、外侧壁的解剖参照，以硬腭为下壁的解剖参照。当上颌窦体气化超过上述理论边界的50%为上颌窦气化的标准。若上颌窦气化程度低于理论边界的50%为上颌窦气化不良；若上颌窦气化超过理论边界的50%，且局限在上颌窦体内未超过周围边界为正常气化；若上颌窦气化的实际界线超过了上述理论界线并向周围扩展则认为存在过度气化的问题[11]。

Cavalcanti等[12]依据窦底与第一、二磨牙根尖的冠根向关系定义了局限性上颌窦气化（localized sinus pneumatization，LSP），当上颌窦底位于根尖的冠向位置时，认为存在LSP；当上颌窦底位于根向水平时，则认为不存在LSP。

Elsayed等[13]在CBCT冠状位上观察上颌窦底壁的气化程度，借鉴上颌阻生第三磨牙外科基本分类同时根据上颌窦底与上颌后牙根尖的距离，将上颌窦底壁气化程度分为Ⅲ型：Ⅰ型为正常气化或未气化，上颌窦底与上颌后牙根尖距离＞3 mm；Ⅱ型为显著气化，上颌窦底与上颌后牙根尖距离在0～3 mm范围内；Ⅲ型过度气化，上颌窦底与上颌后牙根尖距离＜0 mm。

3 上颌窦气化与口腔多学科领域诊疗的联系

3.1 口腔内科领域

上颌窦底壁在空间位置上紧邻上颌前磨牙及磨牙，根尖周病变感染侵及这些牙齿时，同时在部分医源性因素的影响下，窦底完整性可能遭受破坏，致使这些病变激惹施奈德膜衬里增厚，甚至同时发生上颌窦炎[14]。一般而言，上颌窦炎并不会遭受切牙至尖牙所患根尖炎症的波及；但前磨牙、磨牙与上颌窦底毗邻，无论是根尖周炎，还是进展严重的牙周炎，感染及炎症介质可借由颊侧薄壁以及血管、淋巴管甚至肌肉间隙等播散至窦腔而引致上颌窦炎[15]。据报道[16]，10%～12%的上颌窦炎病例可归因于牙源性感染。

3.2 口腔颌面外科和口腔种植领域

拔除上颌磨牙后，口腔上颌窦交通、上颌窦瘘的发生率较高。有研究[17]发现：拔除第三磨牙后口腔上颌窦交通的发生率为5.1%，窦底与上颌后牙关系越紧密，发生上颌窦交通的概率越大，若操作不当牙根甚至会移位至上颌窦腔内。在口腔种植修复中，多达1/3的种植病例源于上颌后部的牙列缺损，其中25%以上的病例存在可利用的剩余骨高度欠缺，是较为棘手的种植病例。即便选择短种植体和斜种植体都无法直接植入时，需对骨高度进行骨增量和改建手术。有研究[18]指出：上颌窦气化和（或）嵴顶骨的废用性吸收是造成牙槽嵴在垂直方向上骨量欠缺的重要因素。这种情况下，骨增量空间的获得通常选用经典的窦底提升技术，由实施路径的不同可分为两类，一是经侧颊壁建立窗口路径，二是经嵴顶骨通路建立操作窗口。若上颌窦底对牙槽骨造成的过度气化吸收使其骨量不足，那么种植治疗程序会更繁杂，治疗周期更长，发生并发症的风险也相应增加。

3.3 口腔正畸领域

胡洪英等[19]的研究表明：上颌窦过度气化形成的牙槽骨凹陷可在相邻牙齿或磨牙牙根之间延伸，牙根穿过上颌窦底发生正畸移动时，容易形成“皮质骨支抗”甚至造成硬组织损伤。梁海等[20]依据上颌第一磨牙根尖与窦底的冠根向关系，将上颌第一磨牙分为嵌顿组和非嵌顿组，观察在1.47 N的等力值作用下倾斜角度变化情况，结果发现：嵌顿组平均倾斜角度为18.7°，非嵌顿组为12.2°。该结果提示，当上颌窦过度气化时，正畸牙齿在移动过程中可能出现更高程度的倾斜。

4 上颌窦气化程度的影响因素

4.1 遗传因素对上颌窦气化程度的影响

4.1.1 种族和颅面形态与上颌窦气化 Takahashi[21]发现，根据上颌窦形态之间的差异判断人种的准确率高达90.6%，这与Fernandes[22]的一项关于非洲祖鲁人和南非白人之间上颌窦体积和形态差异的研究结果一致。两项研究均得出上颌窦体积的大小、形态与人种相关。在Kim等[23]的研究中，测得东方人上颌窦的平均体积右侧为20.74 cm3，左侧为20.89 cm3，较以前报告中给出的西方人上颌窦体积大[24]。与西方人相比，东方人的头骨与身体的比例更大，这可能导致窦腔更大程度的气化。这与其他学者[25-26]的观点一致，他们认为外部和内部颅面结构之间存在着明显的形态学关系，上颌窦向外侧的延伸程度由个体生长水平和发育期间的空间可用性决定，特别是受面中部的上下高度所影响。

4.1.2 性别、左右侧与上颌窦气化 多项研究[12,27]表明：男性和女性上颌窦气化程度之间的差异存在统计学意义，男性上颌窦的体积往往大于女性。然而Urooge[28]使用CBCT评估了性别对上颌窦气化的影响，无法确定上颌窦长度、高度、面积、周长和体积之间存在差异，这可能与患者群体的年龄范围（20～50岁）较小，并且作者使用了不精确的公式来计算体积有关。此外，众多研究[12,27-28]表明，左右侧上颌窦体积无明显区别。

4.2 后天环境因素对上颌窦气化程度的影响

窦腔气化程度受遗传因素影响为多数学者的普遍观点，Chaiyasate等[29]通过检查和测量25对双胞胎（其中17对同卵双生）的数据，发现无论是形态还是解剖变异在双胞胎中均存在差别，从侧面说明后天环境因素对上颌窦发育同样存在重要影响。

4.2.1 生长激素与上颌窦气化 在激素范畴中，影响鼻窦气化的是生长激素。一些原发性和继发性生长激素分泌增加可导致窦腔侧壁的成骨和破骨动态平衡失调，破骨细胞吸收活性增强，这种动态的颅骨重塑扩大了内部空间，促进了鼻窦的生长发育。在肢端肥大患者中，由于垂体生长激素过度分泌，会导致上颌窦、额窦和乳突气房明显增大；相反，侏儒症患者由于生长激素分泌不足，其鼻窦发育不全或缺失。一些性腺发育不良、Klinefelter 综合征或Turner 综合征的患者在CT扫描影像上也会出现蝶鞍增大或鞍底局灶改变，提示存在垂体增生或微腺瘤，而垂体活动增加可能是性腺衰竭的反应。这类患者多出现鼻窦高度气化，也许正是由于性腺衰竭后生长激素活性增加所致。少数未治疗的青少年甲状腺功能减退症患者可表现为月经提前、早期乳房发育、溢乳、阴毛缺失和发育迟缓等症状，这些儿童的蝶鞍增大，上颌窦可能过度气化，其可能的机制是垂体对单个靶腺（即甲状腺）缺乏的反应是过度分泌多种激素，包括生长激素[30]。

4.2.2 年龄与上颌窦气化 上颌窦气化是一个动态的过程，持续一生。0～3岁和7～12岁上颌窦气化生长发育较快，3～7岁时上颌窦发育较慢。二维线性直径方面，Bhushan等[31]认为：年龄在6～12岁的患者上颌窦宽度（左右径）和深度（前后径）显著增加，12岁后上颌窦宽度、深度没有明显增加，而上颌窦的高度（上下径）从出生到至少18岁都有稳定的增长。关于上颌窦三维体积的增龄性变化，Jun等[32]的研究显示：上颌窦在15～18岁达到成年体积大小，通常男性在30岁左右、女性在20岁左右上颌窦体积达到最大值，之后上颌窦体积缓慢变小，趋于稳定，与Kuru等[33]报道的12～14岁以后窦腔生长变慢，第三磨牙萌出后较为稳定的结果大体相似。从外侧面观察，有研究[34]表明：1岁时上颌窦通过眶内壁，4岁时通过眶下管，上颌窦底壁在9岁时向下延伸至硬腭水平，随着恒磨牙和前磨牙的萌出，窦底向鼻腔底下延伸至其下4～5 mm。但Jun等[32]的研究则指出：上颌窦向下生长，5～10岁时达到鼻底水平，以后继续向下生长，最终在21～30岁时在鼻底水平以下的生长达到最大值，为（7.02±2.87） mm，之后在小范围内波动，逐渐趋于稳定。虽然上述2个研究的结果有所不同，但是变化模式相似。董正杰等[35]随机选择了288例成年患者，按照年龄分为青年、中年、老年组来测量不同年龄上颌第一磨牙处牙槽嵴的高度，结果表明：青年组、中年组、老年组的牙槽骨均有明显差异且青年人群上颌窦第一磨牙牙槽骨的高度最高，这说明牙槽骨的高度随年龄的增长而增加，间接反映了上颌窦底部随年龄增长而上升，推测其原因是研究对象的年龄不同，饮食结构、生活习惯不同，随着生活水平的提高，食物越来越精细，使得牙槽骨在发育过程中缺少功能性刺激，所以牙槽骨发育迟缓滞后，甚至在第一磨牙处窦底与牙根仅以菲薄的皮质骨板隔开，或牙根直接穿透于上颌窦内，表面只有黏膜覆盖。由此可见，对于上颌窦底部气化的增龄性变化还需进一步的研究或更精确的开展纵向研究来分析。

Ryu等[38]通过CBCT研究发现：骨性前牙开患者的上颌后牙区上颌窦向牙槽突气化量较大。另外，Laranjo等[39]通过头影测量比较牙性和骨性开患者与正常人群的磨牙高度（上下颌第一磨牙近中根尖至腭平面、下颌平面）发现：开患者的磨牙高度均大于正常人群。这与Arriola-Guillén等[40]的研究结果一致，后者通过比较正常、骨性Ⅱ类开、骨性Ⅲ类开患者的磨牙高度，结果发现：骨性开患者的上颌磨牙高度较正常组平均多4 mm。磨牙伸长会导致垂直距离增加。有研究[41]通过分析浅层咀嚼肌的超声形态和肌电活动发现，肌力与垂直距离呈负相关。由此可见，骨性开的患者咀嚼肌力较弱，而上颌窦底的功能刺激主要来自咀嚼压力，压力降低加上呼吸的负压，窦底气化的程度也会相对较大，这也是对Ryu等[38]研究结果的间接验证。

4.2.4 上颌窦病理状态与上颌窦气化 Lawson等[42]指出：在非病理状态下上颌窦极少发生过度气化，先天性、医源性、创伤性和全身性疾病，以及肿瘤性病变会导致上颌窦体积缩小，各种病理状态引起的上颌窦形态的改变最终归因于上颌骨的生长中心损伤或促进骨髓间充质干细胞破骨分化从而影响上颌窦气化的程度。

Sonone等[43]对57例存在慢性鼻窦炎症状的患者进行前瞻性横断面CT观察研究，得出患者上颌窦体积的平均值为13.14 mL，与Cho等[44]的研究结果一致，并且该研究发现：慢性鼻窦炎组上颌窦体积明显小于正常对照组。Sonone等[43]分析原因认为：慢性鼻窦炎患者上颌窦骨质增生促使上颌窦壁增厚，最终导致上颌窦体积减小。同样，Kaymakci等[45]的研究发现：过敏性鼻炎患者的上颌窦体积显著降低，分析可能的原因，是由于特异性IgE介导的炎症鼻黏膜衬里上皮水肿，下鼻甲和鼻腔其他部位充血，导致鼻腔气流减少，上颌窦通气量减少，从而使得上颌窦体积减少。Kim等[46]进行的研究结果表明：正常对照组上颌窦体积明显大于慢性鼻窦炎组，两组比较差异有统计学意义。尚红坤等[47]则发现：上颌窦炎症与上颌窦体积无相关性，而主要与上颌窦的三维立体形态及气化系数有关。由这项对炎症与上颌窦三维立体形态关系的研究可以间接推测：上颌窦的形态功能越好，免疫能力越强，上颌窦炎症发病率越低；上颌窦形态不规则，气化系数过小（凹陷型），都容易发生上颌窦炎症。

4.2.5 鼻腔结构异常、鼻腔通气与上颌窦气化Göçmen等[2]进行了一项回顾性研究，目的是确定鼻中隔偏曲、鼻甲气化和Haller气房等常见的导致鼻塞的鼻腔结构变异与上颌窦底部气化程度的相关性，结果得出：这些结构的异常对上颌窦气化的影响与其对鼻窦病理和形态学的影响不同，这些异常对上颌窦底部气化无明确作用，解剖结构的变异更有可能增加炎症感染（如鼻窦炎）的机会，而不是影响上颌窦体积和气化程度。然而另有一些学者持截然不同的观点。有研究[48]显示，在鼻中隔偏曲患者中，单侧上颌窦的体积随着鼻中隔偏曲的严重程度而成比例地减少，鼻中隔偏曲引起的鼻塞可增加鼻气道阻力，由此造成的鼻呼吸障碍可导致慢性口呼吸，根据功能矩阵理论，未受干扰的鼻气流对腭下移和上颌骨外侧生长具有持续的刺激作用，鼻通气不足会导致中至重度上颌窦收缩。黄迪等[4]利用CBCT分析下鼻甲肥大、鼻中隔偏曲、中鼻甲气化对青少年上颌窦底部气化程度的影响，研究表明：下鼻甲肥大患者的上颌窦底部气化程度较高，分析原因在于，下鼻甲是鼻腔通气的调节阀门，当出现下鼻甲肥大时，跟腺样体肥大对上颌窦气化的影响一样[49]，会导致鼻腔气流动力学发生改变，气道通气能力降低，上颌窦及中鼻道得不到充分通气，鼻腔内气流难以形成良好的稳流环境，鼻腔黏膜纤毛运输功能受损，从而引发局部炎症，黏膜水肿，造成局部微环境改变，大量释放肿瘤坏死因子-α、白细胞介素-1、白细胞介素-6等细胞因子，引发成骨细胞与破骨细胞平衡失调，破骨细胞活性增强，导致上颌窦过度气化。韩嘉为等[50]的研究指出：上颌窦形态体积与低通气指数呈正相关，支持了上述观点[4,47]；同时该研究[50]还发现：上颌窦气化过程在与周围结构的相互作用中，与上气道硬性部分尤其是鼻腔相互影响，这与Butaric[51]的研究结果相似。Butaric[51]认为：上颌窦可能充当鼻区的“调节区”，可将与气候相关的鼻腔宽度变化对周围骨骼结构的影响降至最低。

4.2.6 上颌窦口大小与上颌窦气化 上颌窦自然开口（primary maxillary ostium，PMO）是一个重要的解剖结构，平均直径为2.06 mm[52]。PMO的通畅可以确保黏液纤毛清除系统发挥正常功能，将窦腔内的分泌物经筛漏斗引流到中鼻道，以维持健康的上颌窦[53]。Zang等[54]通过对上颌窦与鼻腔之间气流场数值的模拟研究证实：窦腔内和窦口-鼻腔间气体以自由扩散方式为主，扩散速度近乎为0 m·s-1，这与苏英锋等[55]的研究结果一致。同时Zang等[54]对PMO进行计算机虚拟手术，模拟PMO最大开放直径分别为8、10、12、15 mm时，上颌窦内气流分布是否会随着口径的增加而增加，结果显示：随着口径的增加，上颌窦内分布的气流特性发生改变较小。由此可以推测：PMO开口的大小并不能影响上颌窦内的通气效率，对上颌窦气化程度的影响较小。

5 小结

综上所述，上颌窦的气化分型尚未形成共识，口腔领域应该重点关注的是上颌窦气化与具体牙根、根尖的位置关系，一种便于临床沟通和交流的新分型有待于进一步探讨。另外，影响上颌窦气化的因素很多，例如种族、性别、年龄、生长激素、面中部维度大小、鼻腔及鼻窦病理状态、鼻腔通气及结构异常等，但基于目前临床上观察到的青少年普遍存在上颌窦过度气化的现象，尚未明确上颌窦过度气化的确切影响因素及发病机制。上颌窦过度气化是否仅仅是一种机会性的气化，仅仅是窦腔的内在扩张和上颌骨发育这两种动态发展力量相互作用的结果，即用最少的材料就可以达到最佳的结构强度，还是上颌窦生长发育过程中某种环境因素，例如鼻腔通气不足直接决定着上颌窦过度气化，这些疑惑还需要更深入、更全面的研究来解答。

利益冲突声明：作者声明本文无利益冲突。