基于颈椎成熟分期法的东北地区人群下颌骨生长发育特点研究

李宇然 张 祎 李子天 肖昊鑫 胡 敏 魏晓曦

颅颌面生长发育异常是造成错牙合畸形的主要病因之一，正畸医师可利用患者生长发育潜力，适时地进行早期干预，及时纠正异常颌位，改良颌骨生长发育模式[1]，同时降低后续治疗的难度[2]。下颌骨作为颅颌面的重要组成部分，对面下部美观、下颌运动、颞下颌关节健康及咀嚼功能起着决定性作用。本课题组近期临床统计数据显示，东北地区错牙合畸形患者约37.2%为骨性Ⅰ类，30.7%为骨性Ⅱ类，32.1%为骨性Ⅲ类，其中下颌骨发育异常为骨性Ⅱ类和Ⅲ类错牙合畸形的主要病因机制。以往研究已证实MYO1H[3]、ADAMTS1[4]、ADAMTS9[5]等基因对下颌骨生长发育有重要作用。此外，营养状况、激素水平以及行为习惯等后天因素也影响着下颌骨生长发育。更深刻地掌握下颌骨生长发育模式对于预测生长发育潜能、分析错牙合畸形病因机制、实施精准化矫治计划以及预后评估均具有重要的临床意义。

颈椎成熟度（cervical vertebral maturation，CVM）由Lamparski 等人[6]于1972 年首先提出用于预测骨龄，而后Baccetti 等人[7]对其进行改良，将第二至第四颈椎形态划分为五个颈椎成熟分期（cervical vertebral maturation stage，CVMS）用于预测颌骨生长高峰，因其便利性和实用性至今仍在临床中广泛应用[8]。以往研究表明颈椎成熟分期与下颌骨生长发育具有显著相关性[9～11]，但局限于线距指标，缺乏角度及三维比例协调性分析。其次，不同地域人群因人种来源、地理环境以及饮食习惯等不同，下颌骨生长发育模式大体相似但仍存在明显差异。此外，性别二相性对下颌生长方向及生长量有着重要影响，目前普遍认为，男性下颌骨比女性发育完成更晚、生长量更大，进而影响不同性别的治疗时机和治疗窗口。本研究以颈椎成熟分期为分组依据，旨在研究中国东北地区正畸患者群体下颌骨的生长模式，并分析下颌发育的性别差异，为正畸医师的临床工作提供指导。

资料和方法

1.研究对象与分组：随机选取2017～2022年在吉林大学口腔医院正畸科就诊的420 例青少年及年轻成人患者，其中男性202例，女性218例，平均年龄为（18.05±8.42）岁。纳入标准包括:无正畸治疗史正颌手术史;无外伤史；无严重颅颌面畸形，依据籍贯排除非东北地区的患者。收集所有患者的头颅定位正侧位片作为研究对象。根据Baccetti[7]改良颈椎成熟法，判定其颈椎成熟分期（CVMS）并分为5 组，其中CVMSⅠ期82 例（男性41 例，女性41 例）;CVMSⅡ期82 例（男性40 例，女性42 例）；CVMSⅢ期82 例（男性41 例，女性41 例）;CVMSⅣ期89 例（男性40例，女性49例）；CVMSⅤ期85例（男性40例，女性45例）。本研究已通过吉林大学口腔医院伦理委员会审批（审批号：202329）。

2.标志点与测量项目：全部头颅定位正侧位片均拍摄于同一台X 线扫描仪（Planmeca ProMax，芬兰）。使用dolphin 11.9 软件进行描点测量，共标定11个骨性标志点（图1），包括双侧下颌角点（Go，Go’）、髁突点（Co）、关节点（Ar）、颏顶点（Gn）、上齿槽座点（A）、颏下点（Me）、眶点（O）、耳点（P）、鼻根点（N）、蝶鞍点（S），而后测量14个项目，包含6个线性项目、5个角度项目和3个比例项目（表1）。所有指标均由同一位正畸医师手工定点，前后测量2 次取平均值。在第一次颈椎成熟度判定后，间隔1 个月重新进行观察判断，kappa 分析得前后结果一致性系数为0.88，表明两次观测结果具有高度一致性。

图1 头影测量相关标志点示意图

3.统计学方法：

使用SPSS 26.0 软件对所得数据进行统计分析。采用单因素方差分析（one-way ANOVA）比较不同颈椎成熟分期间的差异，依据数值的正态性和方差齐性，采用LSD 法及塔姆黑尼法进行事后比较;使用独立样本t检验及Mann-Whitney U 检验比较各项目性别间差异；Spearman 相关性分析用于评估各项目与颈椎成熟分期的相关性。P＜0.05被认为差异具有统计学意义。

结果

1.各测量项目与颈椎成熟度的相关性分析

Spearman 相关性分析结果显示，所有尺寸项目包括下颌角间距（①）、下颌体长（②）、下颌升支长（③）、上下颌长度差值（④）在男女人群中与颈椎成熟度均呈现显著正相关;下颌上角（⑧）、下颌角宽/下颌升支高（○13）、下颌体长/下颌升支高（○14）在男女性中与颈椎成熟度呈负相关;SN-GoGn 角（⑤）在男性中与颈椎成熟度呈负相关;后/前面高比值（⑩）在男性中与颈椎成熟度正相关;下颌角（⑦）、下颌角宽/下颌体长（○12）在女性中与颈椎成熟度呈负相关（表2）。

表2 测量项目与颈椎成熟度的相关性分析

2.不同颈椎成熟分期的下颌骨线性项目比较

随着颈椎成熟度的不断增加，下颌骨在三维方向均呈显著且非匀速生长模式。多数项目在CVMSII～IV 期显著增长，在CVMSIV 期后生长趋于缓慢。各测量项目绝对值参考附表1，2。

附表1 男性下颌骨各颈椎成熟分期测量值

附表2 女性下颌骨各颈椎成熟分期测量值

在矢状向发育中（图2A），下颌体长（②）在男性CVMSⅡ～Ⅲ期、CVMSⅢ～Ⅳ期均显著增加（P＜0.01），在女性CVMSⅡ～Ⅲ期出现明显增加（P＜0.01）。上下颌骨长度差值（④）在男性CVMSⅠ～Ⅱ期（P＜0.05）和CVMSⅢ～Ⅳ期（P＜0.01）显著升高，在女性CVMSⅡ～Ⅲ期（P＜0.01）以及CVMSⅣ～Ⅴ期（P＜0.01）显著增高。其余相邻分期之间无显著差异。

图2 下颌骨生长发育线性项目变化

在水平向发育中，下颌宽度（①）在男性CVMSⅡ～Ⅲ期、CVMSⅢ～Ⅳ期出现显著增长（P＜0.01），在女性CVMSⅡ～Ⅲ期出现显著增长（P＜0.05）（图2A）。

在垂直向发育中，下颌升支长（③）在男性CVMSⅠ～Ⅱ期（P＜0.01）以及CVMSⅡ～Ⅲ期（P＜0.01）明显增加，在女性CVMSⅡ～Ⅲ期增长显著（P＜0.01）。后/前面高比值（⑩）、后下面高/后全面高比值（○1）在各相邻分期间无显著变化（P＞0.05），但在男性CVMSⅠ期与CVMSⅢ期相比两个指标均显著增加（P＜0.05），而女性研究对象各分期间保持稳定（P＞0.05）（图2B）。

3.不同颈椎成熟分期的下颌骨角度项目比较

下颌上角（⑧）CVMSⅡ～Ⅲ期在男性（P＜0.01）和女性（P＜0.05）均出现显著下降。除此之外，其他角度指标包括GoGn-SN 角（⑤）、下颌平面角（⑥）、下颌角（⑦）、下颌下角（⑨）在男女性各颈椎成熟分期之间均无显著差异（图3）。

图3 下颌骨角度项目变化（*:P＜0.05;**:P＜0.01）

4.不同颈椎成熟度分期的下颌骨比例项目比较

对于不同个体而言，相同测量项目的绝对值之间往往存在较大的个体差异，例如一个体型较大的个体其下颌骨线性项目的绝对值显著大于另一体型较小个体的下颌骨测量值，但两者可能均拥有良好的面部协调性。此时，三维方向的比例性就比单个测量项目的绝对值更有参考价值。另一方面，下颌骨三维方向的生长发育可能呈现非均匀生长的步调。因此，了解下颌骨三维方向的比例变化有助于判断不同颈椎成熟分期时儿童的面部特点。

本研究结果表明，下颌骨宽/长比值（○12）在男性各颈椎分期之间间保持稳定（P＞0.05），在女性CVMSⅡ～Ⅲ期显著下降（P＜0.01）。宽/高比值（○13）在男性CVMSⅠ～Ⅱ期和女性CVMSⅡ～Ⅲ期均显著降低P＜0.01）。长/高比值（○14）在男性CVMSⅠ～Ⅱ期显著下降（P＜0.01），而女性各分期之间无显著差异（P＞0.05）（图4）。

图4 下颌骨三维比例关系随颈椎成熟分期的变化

5.男女性下颌骨生长发育特点差异

研究不同性别在相同颈椎成熟分期时下颌骨的发育特点差异有助于判断临床早期矫治的最佳时机。统计结果显示，共8 项测量项目包括下颌角间距（①）、下颌体长（②）、下颌升支高度（③）、上下颌长度差值（④）、SN-GoGn角（⑤）、后/前面高比（⑩）、后下面高/后全面高比值（○1）、宽/长（○12）具有性别差异（P＜0.05），其余项目在相同颈椎成熟分期中男女性别间无统计学差异（P＞0.05）（表3）。

表3 各项目测量值性别差异分析

讨论

通过骨骼成熟程度判断生长发育阶段并准确把握正畸治疗时机是获得矫治成功的关键因素之一。Angelieri 等人[12]指出颈椎成熟度可以有效评价个体的骨骼发育情况。以往大多数研究均显示下颌骨尺寸与颈椎成熟度具有相关性[13]，与本研究结果相符。正畸医师可通过颈椎成熟度预测患者下颌骨生长发育高峰，并充分利用其生长潜能采用适宜措施预防或阻断下颌骨畸形的发展，引导其正常生长发育。多数研究显示，下颌骨的生长高峰期出现在CVMSⅢ～CVMSⅣ期[13]，但也有学者认为下颌骨生长发育与颈椎成熟分期间无明显相关性[14]，这可能与X 线片清晰程度及观察者对颈椎分期评判的可重复性较差等因素有关。为了克服观察者的主观性，Perinetti[15]等人在研究中采用颈椎成熟编码法，使用5 个字母对第二至第四颈椎形态进行描述并编码，前3个字母分别代表第二、三、四颈椎底边形态，后2个字母分别代表第三、四颈椎的形状，再依据不同编码划定颈椎成熟分期。在一项针对50 名受试者的纵向研究中显示，颈椎成熟度可与年龄及性别相联合，进而较准确地预测青春期下颌骨的生长高峰[16]。此外，使用计算机自动定点识别颈椎形态和分期可有效提高其准确性和可重复性[17]。

本研究发现，不同性别的下颌骨发育呈现大体相似而又有异同的模式。男女性的下颌骨尺寸项目（长Go-Gn、宽Go-Go’、高Ar-Go）均在CVMSⅡ～Ⅲ期显示出生长高峰，这与Baccetti等人的研究结果相似[7]，且男性下颌宽度和下颌体长在CVMSⅢ～Ⅳ期以及下颌升支高度在CVMSⅠ～Ⅱ期也可观察到明显生长，生长高峰期较女性更为持久。男性下颌骨垂直向生长高峰早于横向和矢状向，与其三维生长模式相呼应，体现为下颌骨宽/高、长/高在CVMSⅠ～Ⅱ期显著下降。此外，上下颌长度差值总体呈上升趋势表明下颌骨在矢状向生长速度略大于上颌骨，且男性下颌骨在CVMSⅠ～Ⅱ期和CVMSⅢ～Ⅳ期，女性下颌骨在CVMSⅡ～Ⅲ期和CVMSⅣ～Ⅴ期分别表现出相对于上颌骨的突增。

尽管所有线性项目均具有显著的性别差异，但大多数反映颅面比例关系的角度和比值项目无明显性别间差异，这与其他地区人群的相关研究结果相一致[18，19]。在CVMSⅠ期，除后下面高/后全面高比值（Ar-Go/S-Go）外，其余项目均未显示性别间差异。随着生长发育，差异在CVMSⅡ期起逐渐显现，且在下颌骨的三维尺寸项目中尤为凸显，这可能与男性咀嚼肌力较大有关[20，21]。此外，下颌骨的生长发育过程中存在旋转现象，男性后/前面高比值在CVMSⅠ～Ⅲ期持续增长且在CVMSⅣ和Ⅴ期明显高于女性，同时在这两段时期女性下颌骨的GoGn-SN 角显著大于男性，以上结果均提示男性下颌骨较女性更具逆时针旋转趋势，这与Bjork 等人[22]提出女性下颌较男性更加向下、向后旋转的趋势相符。

本研究通过分析三维方向的比例变化，规避了单一测量项目绝对值可能存在较大个体差异的问题，以整体协调性作为下颌骨生长发育的有效指标之一。结果显示，男性下颌骨宽/长比值在各颈椎成熟分期中无明显变化，表明下颌骨水平向与矢状向协调生长。宽/高、长/高在CVMSⅠ～Ⅱ期出现明显下降，提示此期间下颌骨垂直向生长相对于水平向与矢状向生长较快。因此男性下颌骨早期三维生长速度大致为:垂直向＞水平向=矢状向，而后三向协调生长。另一方面，女性长/高比例在各颈椎成熟分期间无明显差异，表明下颌骨在矢状向和垂直向等比例协调生长。宽/高、宽/长在CVMSⅡ～Ⅲ期显著下降，提示在此阶段下颌骨水平向生长速度慢于矢状向和垂直向，因此在此阶段女性下颌骨三维生长模式为:垂直向=矢状向＞水平向，其余阶段下颌骨保持三维方向协调生长。

诚然，本研究仍有一定局限性，例如横断面研究难以跟踪单一个体的生长模式，且研究对象数量有限，一定程度上影响了人群中的代表性。此外，近年来年轻人群饮食结构的变化对下颌骨生长发育也存在一定影响。