双侧下颌骨升支矢状劈开术影响下颌前突患者颏唇区轮廓变化的初步研究

邹维娜 张昆 胡小蓓 蒲玉梅 王育新 刘锐

下颌前突患者主要表现为颏唇区外形异常,影响面部美观。双侧下颌升支矢状劈开术(bilateral sagittal split ramus osteotomy,BSSRO)通过后退下颌骨改变颏唇区外形轮廓,从而矫正畸形。为此,本研究拟采用螺旋CT获取下颌前突患者手术前、后的颌骨及面部软组织数据,评估术后唇颏区域软硬组织变化及相关性,并分析影响因素评估,为预测BSSRO术后颏唇区变化提供依据。

1 资料与方法

1.1 研究对象

以2018 年7 月～2020 年8 月于南京大学医学院附属口腔医院口腔颌面外科行BSSRO的下颌前突患者为研究对象。纳入标准:(1)手术方式为BSSRO或BSSRO+Le Fort I型截骨术;(2)头影测量示ANB<0°;(3)年龄16～50 岁;(4)手术由同一名口腔颌面外科医生进行,患者完成术前正畸治疗,术前、术后资料完整;(5)术前术后体重变化不超过5 kg。排除标准:(1)唇腭裂、颅颌面创伤史或其他先天性畸形史;(2)合并行颏成形手术患者;(3)严重的颞下颌关节疾患史;(4)开及严重偏颌畸形患者(颏点偏离正中矢状平面>4 mm);(5)以往有面部整形史。本研究由南京市口腔医院伦理委员会审批(批号:JX-2021-NL09),患者已签署知情同意书,并同意将资料用于本研究。

1.2 治疗方式

患者术前牙齿去代偿,消除咬合干扰,完成正畸治疗。手术方式为BSSRO后退术或BSSRO后退术+Le Fort I型截骨前移术,使用小型钛板和钛钉进行固定。术创缝合时,所有患者均采用2-0的可吸收缝线行鼻基底缝合和V-Y缝合术。术后患者行颅颌绷带加压包扎。术后5 d行颌间Ⅲ类弹性牵引(100～200 g),术后4～6 周行术后正畸治疗。

1.3 数据获取及处理

患者术前1周(T0)、术后6～8 个月(T1)行螺旋CT扫描(64排螺旋CT,Philips公司,荷兰),扫描时间:9.0 s,螺距:0.85,电压:130 kV,电流:70 mA,层厚:1 mm。扫描时患者仰卧位,面部表情放松自然,上下唇放松闭合,上下牙齿处于牙尖交错位。T0、T1的CT数据分别以DICOM文件形式导入Mimics 19.0软件中(Materialize Dental,比利时)中建立软、硬组织模型,然后将模型以STL文件形式导入3-matic 11.0软件(Materialize Dental,比利时)中。在3-matic软件中采用点配准及全局配准方式将术前、后模型以头颅为基准进行拟合配准(图1)。

1.4 定义标志点及三维坐标系

硬组织标志点:(1)下切牙点(Ii),即下中切牙切缘最前点;(2)下牙槽座点(B),即下颌牙槽中线最凹点;(3)颏前点(Pog),即下颌颏联合轮廓最前点;(4)颏顶点(Gn),即下颌颏联合轮廓最前下点;(5)颏下点(Me),即下颌颏联合部最下点(图2);软组织标志点:(1)下唇缘点(Li),即下唇红缘中点;(2)颏唇沟点(B'),即下唇与颏部之间最凹点;(3)软组织颏前点(Pog'),即下巴最突出或最前面点;(4)软组织颏顶点(Gn'),即颏部软组织最下前方点;(5)软组织颏下点(Me'),即颏部轮廓最下点(图2)。

图2 下颌前突患者颅颌面标志点骨性标志点

所有标志点由同一名口腔颌面外科医生完成。采用简单随机抽样法选取10 例患者,间隔2 周再次标记、测量T0坐标中各标志点数据,采用SPSS 25.0 软件(IBM公司,美国)中的可靠性分析计算2组数据之间ICC,对各标志点重复性进行分析,ICC值>0.75表明标记可信。

建立三维坐标系:以双侧眶下缘点(R Or、L Or)、右侧外耳道上缘(R Po)建立水平面(X平面);过鼻根点(N)、颅底点(Ba)点与水平面垂直建立矢状面(Y平面);过鼻根点垂直于水平面和矢状面建立冠状面(Z平面)。从坐标原点向右、后、下方为正值,反方向为负值。

1.5 定义分割平面及三维面部区域

用于确定分割平面的标志点——硬组织标志点:(1)下颌第一前磨牙颊尖点(L Bl4,R Bl4),即左右下颌第一前磨牙颊尖点;(2)颏孔点(RMf,L Mf),即左右颏孔下缘点;(3)下颌角点(LGo,R Go),即左、右下颌平面和下颌升支后缘平面交角的分角线与下颌角的交点;(4)颏下点(Me),即下颌颏联合部最下点。软组织标志点:(1)鼻翼点(R Ala、L Aala),即双侧鼻翼轮廓最外侧点;(2)口角点(L Ch、R Ch),即左、右唇部轮廓的最外侧点;以术前硬组织模型标志点为基础,构建分割平面:(1)下颌第一前磨牙平面:过双侧下颌第一前磨牙颊尖点(Bl4点)和颏孔点(Mf点),垂直于下颌骨下缘;(2)下颌平面:过双侧下颌角点(Go点)和颏下点(Me点)的平面;以术前软组织模型标志点为基础,构建分割平面:(1)鼻唇平面:过双侧鼻翼点(Ala点)和口角点(Ch点);(2)口角平面:过双侧口角点(Ch点),垂直于Z平面的平面;(3)下唇平面:过B'点,平行于X平面。

利用双侧下颌第一前磨牙平面分割出下颌骨前部硬组织,即颏唇区硬组织;利用下颌平面和鼻唇平面及口角平面分割出颏唇区软组织;利用下唇平面将颏唇区组织分割成下唇区和颏区。最终通过上述平面将颏唇区(ML)分为:(1)下唇区(L):口角平面与下唇平面之间的区域;(2)颏区(M):下唇平面与下颌平面之间的区域(图3)。

图3 下颌前突患者颏唇区软硬组织分区图

1.6 计算自定义三维区域软硬组织空间变化及平均移动距离

在3-Matic 11.0 中将下颌前突患者颅颌面软硬组织术前、后模型进行拟合,使用布尔运算将术前软硬组织模型减去术后软硬组织模型得到下颌后退所引起的组织变化。按照上述步骤分割提取颏唇区变化的软硬组织,软件自动计算各区域软硬组织体积V(mm3)和表面积S(mm2),进一步计算平均移动距离D(mm)=V(mm3)/S(mm2)(图4)。

图4 标志点手术前后变化

1.7 统计学分析

使用SPSS 25.0软件对数据进行统计分析,采用Pearson相关性分析研究软硬组织对应标记点三维坐标变化的相关性,并采用线性回归方程评估术后软硬组织移动关系。R2代表回归模型与预测模型的拟合度。显著性水平为P<0.05。

2 结 果

2.1 一般资料

共纳入16 名例患者,其中男8 例,女8 例,年龄19～24 岁,平均年龄21 岁。术后2 周面部仍肿胀明显,术后半年面部肿胀完全消退。CT检查结果显示颌骨愈合良好,钛板、钛钉在位,无明显钛板排异反应。所有患者术后6 个月下唇麻木症状均有所改善,咬合恢复良好。

2.2 模型拟合误差及标志点重复性分析

模型平均拟合误差为(0.379±0.054) mm(0.328～0.489)。同一名口腔颌面外科医生前后2 次标记测量T0坐标各标记点数据,ICC检验结果显示α>0.9(P<0.001),表示所有被测量的点均具有较高的可重复性。

2.3 标志点手术前、后三维方向移动距离

以B点变化为例:水平向平均向左移动0.23 mm,其中有7 例向右移动,9 例向左移动;前后向平均后退3.12 mm;垂直向平均上抬1.82 mm,其中仅1 例向下移动(表1)。

表1 16 例下颌前突患者术后6～8 月颏唇区域各软硬组织标记点水平移动距离

2.4 标志点手术前、后三维方向变化相关性

颏唇区软硬组织对应点在三维方向变化均有显著相关性,其中水平向Me与Me'点相关性最强(r=0.945,R2=0.888),前后向Ii与Li点相关性最强(r=0.862,R2=0.743),垂直向Me与Me'点相关性最强(r=0.931,R2=0.866)(表2)。

表2 颏唇区软硬组织标志点三维变化的相关性及回归模型

2.5 颏唇区域软硬组织空间变化和平均移动距离及相关性研究

下唇区(SL/HL)、颏部(SM/HM)、颏唇区(SML/HML)软组织空间变化和平均移动距离均与硬组织有显著相关性(P<0.05),下唇区软硬组织空间变化相关性最强(r=0.928,R2=0.861),颏区软硬组织平均移动距离相关性最强(r=0.879,R2=0.722)(表3)。

表3 颏唇区软硬组织空间变化及平均移动距离相关性和回归模型

3 讨 论

自1970 年以来,为了探讨牙颌面畸形患者正颌术后软硬组织变化规律,进行了一系列的研究。早期主要以头颅定位侧位片和正位片为基础的二维研究为主[1-2],然而X线片存在投影重叠、变形、重要解剖失真等缺点[3-5],难以准确反映颌面部的三维变化。近年来,立体摄影、激光扫描、结构光扫描、CBCT、CT等[6-9]三维成像技术逐渐应用于牙颌面畸形的诊疗中。虽然立体摄影、激光扫描和结构光扫描技术可以准确的获取面部软组织数据,但面部硬组织数据仍需依据头颅侧位片或CT,且来源不同的软硬组织数据会产生合并拟合误差[10-11]。CBCT是获取面部软硬组织数据的方法之一[12-15],具有辐射剂量小、经济等优点,但对软组织结构的成像对比度欠佳[16],且头部固定装置常常放置在患者颏部,使得该区域软组织变形[17],影响测量结果。与之相比,螺旋CT可提供详尽的软硬组织数据,获取更为清晰面部轮廓特征,正越来越多的用于评价正颌术后软硬组织的变化[16,18]。

术后Ii点在垂直向逆时针旋转,但多数病例中发现Li点表现为向下移动,与以往的研究[19]结果相似。有研究认为这主要是由于手术后下切牙位于上切牙的后方,下唇缘伴随下切牙逆时针旋转过程中受到上切牙切缘的干扰[20]。也可能是由于患者在拍摄术前CT时处于闭口状态,部分患者为了闭合上下唇,唇肌处于紧绷状态,手术后肌肉松弛,使得下唇向下移位。本研究中下唇软硬组织对应点Li/Ii三维方向移动均有显著相关性,其中在前后向移动相关性最强(r=0.862,R2=0.743,ΔLi=-0.9+0.8×ΔIi),这与其他研究[12,21-22]结果相似。

下颌骨颏部软组织与下颌骨附着紧密,且该区域受肌肉牵拉影响较小,因此本研究发现颏部软组织标志点与其对应的硬组织标志点在三维方向移动均有显著相关性(P<0.01),这与许多研究[1,12,23]结果相似。在前后向上,本研究中B'点和Pog'点变化预测模型为ΔB'=-0.3+1×ΔB(R2=0.740,P<0.001),ΔPog'=0.2+0.9×ΔPog(R2=0.706,P<0.001),与Rupperti 等[21]研究结果相似,回归模型能够较好的预测B'和Pog'点的变化。且B'/B、Pog'/Pog在前后向移动的相关性要强与垂直向,这与薛佳媛[24]的研究结果一致。本研究中Me'/Me在前后向和垂直向均具有较强的相关性,而垂直向回归方程的预测性较强(R2=0.866),这可能是由于下颌后退过程中软组织堆积而影响颏部前后向位置的预测;也有研究[20]认为,采用二维定义(如最低点,最前点)寻找三维标记点时可能存在误差。

计算自定义三维区域体积及平均距离是研究正颌术后软硬组织相关性的方法之一[13,15,25-27]。通过手术前后模型相减方式获得多余的组织,从而反映两者前后向的组织变化和相关性。在Lo等[25]研究中,发现下唇区(r=0.80,R2=0.641)、颏区(r=0.93,R2=0.857)软硬组织平均移动距离具有显著相关性。在本研究中,发现下唇区(r=0.839,R2=0.704)和颏部(r=0.879,R2=0.722)软硬组织平均移动距离具有显著相关性(P<0.05)。此外,本研究中发现在颏唇区软硬组织平均移动距离之间具有较强的相关性(P<0.001),且R2>0.7意味着术前能够根据手术计划较好的预测术后颏唇区软组织轮廓。

本研究中利用螺旋CT获取头颅软硬组织数据,分析骨性三类错畸形患者正颌手术前后颏唇区域软硬组织三维变化及相关性。为未来预测术后组织变化提供依据,指导手术计划的制订。为了获得准确的手术前后软硬组织体积变化,本研究排除严重偏颌畸形和上下唇闭合困难的患者,因此样本数量较少。进一步的研究将扩大样本量,按照手术移动距离或垂直向移动方式进行分类,探讨不同患者之间组织变化的差异。