頜面部生長(zhǎng)發(fā)育三維評(píng)估與預(yù)測(cè)方法的研究進(jìn)展

馮筱妍，李 娟，林 軍

（浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院 口腔科，浙江 杭州，310003）

生長(zhǎng)發(fā)育與頜面部畸形的發(fā)生相互影響，是正畸臨床研究的重要組成。一方面，正畸醫(yī)生需要評(píng)估生長(zhǎng)發(fā)育的階段，預(yù)判生長(zhǎng)發(fā)育的方向及量，合理介入治療，簡(jiǎn)化后期系統(tǒng)矯治的難度，提高治療的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。另一方面，需要通過(guò)對(duì)比預(yù)期的生長(zhǎng)發(fā)育和實(shí)際治療的結(jié)果，來(lái)判別早期干預(yù)對(duì)療效的影響，有助于未來(lái)治療方案的優(yōu)化[1]。隨著信息采集與處理的發(fā)展，頜面部的數(shù)據(jù)也在三維化,正畸醫(yī)生能夠在三維方向上高效地獲取面部軟硬組織的數(shù)據(jù)，并對(duì)不同生長(zhǎng)發(fā)育階段的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，更精確地進(jìn)行頜面部生長(zhǎng)發(fā)育的評(píng)估與預(yù)測(cè)。本文就近年來(lái)頜面部生長(zhǎng)發(fā)育的三維評(píng)估與預(yù)測(cè)方法的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 生長(zhǎng)發(fā)育的評(píng)估方法

在個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育的過(guò)程中，相同生理年齡的個(gè)體，常常表現(xiàn)出不同的生長(zhǎng)發(fā)育階段，有學(xué)者針對(duì)個(gè)體實(shí)際的生長(zhǎng)發(fā)育階段提出了“生物齡”的概念。Buschang等[2]指出，有大約32%的時(shí)間生理年齡與生物齡相差超過(guò)1年，大約5%的時(shí)間相差超過(guò)2年。生長(zhǎng)發(fā)育的評(píng)估即探討生物齡，其評(píng)估指標(biāo)包括整體體格、第二性征、骨齡、牙齡、生物標(biāo)記物[3]等。其中三維的評(píng)估方法主要涉及頸椎骨齡及牙齡。

1.1 頸椎骨齡

頸椎骨齡即頸椎成熟指數(shù)通過(guò)側(cè)位片中第2至4節(jié)頸椎形態(tài)變化，將骨成熟度分為六期[4]。Joshi等[5]將CBCT數(shù)據(jù)引入頸椎成熟指數(shù)的分析，通過(guò)對(duì)比CBCT側(cè)位截面、普通頭顱側(cè)位片以及作為金標(biāo)準(zhǔn)的手腕片判斷的骨齡，指出CBCT可作為骨齡判斷的一種方式。由于頭顱側(cè)位片中無(wú)法準(zhǔn)確辨認(rèn)第二頸椎和齒突的邊界與形態(tài)，Byun等[6]引入了CBCT，并修改后應(yīng)用Chen等[7]提出的頸椎骨齡定量分期法（QCVM）中的測(cè)量指標(biāo)，進(jìn)行多元回歸分析，發(fā)現(xiàn)CBCT可納入第二頸椎和齒突在圖像上的差異，并且該參數(shù)影響頸椎骨齡的判斷。Bonfim等[8]指出CBCT截面與CBCT三維重建圖像在評(píng)估頸椎成熟指數(shù)時(shí)具有較強(qiáng)的一致性，亦表明CBCT可作為評(píng)估的一種手段。Rainey等[9]指出通過(guò)二維側(cè)位片獲取的頸椎骨齡分期具有可重復(fù)性與準(zhǔn)確性，但對(duì)于影像資料質(zhì)量敏感度高。頸椎骨齡分期的準(zhǔn)確性在文獻(xiàn)中存在爭(zhēng)議，這種不一致來(lái)源于標(biāo)準(zhǔn)（如CBCT中矢狀面截取標(biāo)準(zhǔn)、CBCT拍攝的參數(shù)）、人群（如性別、種族、錯(cuò)頜畸形人群差異）和評(píng)估方法（如定性或是定量分析）的差異[10,11]。

1.2 牙 齡

牙齡是評(píng)估牙齒生長(zhǎng)發(fā)育狀況最直接的指標(biāo)，最常用的是Demirjian提出的牙齒成熟度方法。Maret等[12]提出了在牙齒成熟度評(píng)估中應(yīng)用CBCT，并建議在測(cè)量的內(nèi)容中納入牙體固有組織及牙槽骨等。Ginzelova等[13]指出CBCT三維重建的圖像相比全景片預(yù)測(cè)牙齡的準(zhǔn)確性更高。宋子琦等[14]將CBCT應(yīng)用于預(yù)測(cè)下頜第三磨牙的生長(zhǎng)發(fā)育情況。但牙齡對(duì)整體生長(zhǎng)發(fā)育階段的提示意義尚存爭(zhēng)議[15]。

2 頜面部生長(zhǎng)預(yù)測(cè)方法

通過(guò)前述的方法可預(yù)估整體的生長(zhǎng)發(fā)育階段，然而，頜面部三維方向以不同的速度生長(zhǎng)[16]，且局部區(qū)域間有不同的生長(zhǎng)情況，通過(guò)三維信息采集系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)技術(shù)，可對(duì)頜面部生長(zhǎng)的方向及量進(jìn)行多維度、分區(qū)域的預(yù)測(cè)。主要的三維信息采集技術(shù)包括直接測(cè)量（人體測(cè)量）和間接測(cè)量（模型測(cè)量、CT、CBCT、MRI、三維攝影以及激光掃描）。

2.1 直接測(cè)量

Sardarian等[17]將軟組織表面用卡尺測(cè)得的顱頜面指數(shù)與模型測(cè)量得到的下切牙擁擠度進(jìn)行研究，指出顱頜面指數(shù)可以預(yù)測(cè)混合牙列早期下切牙擁擠的發(fā)生率，準(zhǔn)確率高達(dá)92.6%，其中面高和下頜的寬度可用于預(yù)測(cè)擁擠的嚴(yán)重程度。但由于椅旁時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)患者依從性與配合度的要求高，直接測(cè)量應(yīng)用相對(duì)受限。

2.2 間接測(cè)量

2.2.1 CT、CBCTCT 和CBCT 數(shù)據(jù)提供了多維度的數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行的三維重建，再現(xiàn)了牙、頜骨、顱骨的解剖關(guān)系，可進(jìn)行不同參數(shù)的測(cè)量，包括長(zhǎng)度、體積及灰度。Krarup 等[18]對(duì)Apert 綜合征患者（尖頭并指綜合征，但下頜骨及牙齒發(fā)育未受明顯影響）從1 周到14.5 歲的49 次CT 數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重建、重疊，發(fā)現(xiàn)與二維數(shù)據(jù)的研究結(jié)果不同，下頜神經(jīng)管的位置會(huì)發(fā)生側(cè)向移位。Kelly 等[19]在CT 三維重建模型的測(cè)量分析得出，下頜骨的垂直向生長(zhǎng)接近于一般型生長(zhǎng)曲線(xiàn)，而由于下頜骨髁突與顱骨的連接，其矢狀向和橫向的生長(zhǎng)更接近于神經(jīng)系統(tǒng)生長(zhǎng)曲線(xiàn)。Wong等[20]通過(guò)CT 重建模型測(cè)量了生長(zhǎng)發(fā)育期兒童咀嚼肌的體積，指出不同垂直生長(zhǎng)型個(gè)體的肌肉大小與面部骨骼寬度、牙弓寬度成正相關(guān)。Hwang 等[21]對(duì)不同垂直面型的骨性I 類(lèi)成年個(gè)體，進(jìn)行CBCT 截面的測(cè)量，指出下頜平面角越高，頜骨寬度越顯不足。Nota 等[22]對(duì)下頜骨髁突的體積測(cè)量的研究，發(fā)現(xiàn)女性髁突的生長(zhǎng)發(fā)育在大約17 歲會(huì)停止，而男性可以持續(xù)到21 歲。Kim 等[23]指出下頜髁突骨密度與面高比呈負(fù)相關(guān)，與ANB 角大小呈正相關(guān)，其中皮質(zhì)骨的骨密度隨著年齡的增加而增加。

頭影測(cè)量與重疊的數(shù)據(jù)從二維正側(cè)位片向CBCT發(fā)展，盡管被很多學(xué)者證實(shí)了可重復(fù)性與準(zhǔn)確性[24]，但目前仍缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，包括標(biāo)記點(diǎn)、參考平面、重疊平面[25,26]。Clerck等[27]指出，通過(guò)前顱底和下頜正中聯(lián)合進(jìn)行CBCT重疊，可重復(fù)性高，在骨性III類(lèi)患者的生長(zhǎng)改良矯治中，有必要通過(guò)三維重疊，對(duì)下頜骨的變化進(jìn)行單獨(dú)、精確地分析。Nguyen等[28]在20個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育期個(gè)體的下頜骨頦部與正中聯(lián)合區(qū)植入微螺釘并進(jìn)行重疊，發(fā)現(xiàn)頦部與正中聯(lián)合區(qū)是三維重疊的較為穩(wěn)定的區(qū)域。

三維有限元分析將頜面結(jié)構(gòu)網(wǎng)格化，更易實(shí)現(xiàn)區(qū)域的三維對(duì)比分析，此外，特別適用于介入矯治器后軟硬組織的受力分析，氣道流體力學(xué)分析。

2.2.2 三維磁共振日益精密化的磁共振同樣可進(jìn)行三維重建，是頜面成像常用的方法，因其具有良好的軟組織分辨力，特別適用于頜面部軟組織與顳下頜關(guān)節(jié)區(qū)。Cevidanes 等[29]指出三維磁共振可采集頜面部軟組織信息，用于輔助甄別頜面部生長(zhǎng)發(fā)育中潛在的不利因素。

2.2.3 三維攝影測(cè)量與三維激光掃描三維攝影測(cè)量和三維激光掃描可以非侵入性地在三個(gè)維度上準(zhǔn)確地捕獲面部、口腔內(nèi)的數(shù)據(jù)，不僅減少了直接測(cè)量的椅旁時(shí)間，還可在后期進(jìn)行多維度的測(cè)量分析[30]。Krimmel等[31]通過(guò)3dMD面部采集系統(tǒng)測(cè)量出生到7歲兒童的三維顏面圖像，建立一組標(biāo)準(zhǔn)值。3dMD面部采集系統(tǒng)價(jià)格較為昂貴，Kim等[32]引入的更為簡(jiǎn)便的手持3D攝像機(jī)，與直接測(cè)量和3dMD相比，也具有準(zhǔn)確性與可靠性。Primozic等[33]對(duì)生長(zhǎng)發(fā)育高峰前期及高峰期的個(gè)體，連續(xù)五年進(jìn)行面部激光掃描，發(fā)現(xiàn)生長(zhǎng)發(fā)育高峰前期面下1/3高度的年增長(zhǎng)率較大，而高峰期頦部突度的年增長(zhǎng)率較大。在青少年牙列三維關(guān)系的研究中，除了直接在模型測(cè)量[34]，還可以進(jìn)行模型掃描[35]或直接口內(nèi)掃描[36]。

3 優(yōu)點(diǎn)與不足

3.1 優(yōu)點(diǎn)

（1）通過(guò)數(shù)據(jù)重建進(jìn)行可視化分析，可在三維空間層面進(jìn)行直接測(cè)量,從三維方向上，全面分析顱頜面各部分的變化(大小、形狀和旋轉(zhuǎn)角度等)；（2）具有一定的可重復(fù)性與精確性，針對(duì)大量樣本時(shí)，應(yīng)用計(jì)算機(jī)自動(dòng)化定點(diǎn)識(shí)別，能夠快速處理，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析[37];（3）將上述方法中的兩個(gè)或三個(gè)整合，可以同期進(jìn)行軟硬組織或牙齒與頜骨的數(shù)據(jù)分析；(4)減少椅旁操作時(shí)間，降低患者配合度的依賴(lài)。

3.2 不足

(1)美國(guó)正畸醫(yī)師協(xié)會(huì)建立的數(shù)據(jù)庫(kù)多為二維平片的數(shù)據(jù)[38]，分性別、種族的大樣本三維數(shù)據(jù)的獲得耗費(fèi)大量的人力、成本、時(shí)間；(2)三維數(shù)據(jù)處理相對(duì)復(fù)雜，且標(biāo)準(zhǔn)仍未達(dá)成統(tǒng)一，諸如拍攝標(biāo)準(zhǔn)、重疊標(biāo)記點(diǎn)、參考平面，準(zhǔn)確性有待提高[39]；(3)增加拍攝量，其中，CT與CBCT的拍攝會(huì)增加輻射量，在青少年的應(yīng)用中需謹(jǐn)慎[40]而三維拍攝與激光掃描過(guò)程相對(duì)繁瑣。

4 總結(jié)

綜上所述，隨著影像設(shè)備與計(jì)算機(jī)技術(shù)在口腔醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用發(fā)展，結(jié)合基于側(cè)位片、正位片等二維數(shù)據(jù)的生長(zhǎng)預(yù)測(cè)研究，頜面部生長(zhǎng)發(fā)育的三維評(píng)估與預(yù)測(cè)輔助研究者更深入地去理解頜面部生長(zhǎng)發(fā)育的機(jī)制與規(guī)律。但是三維評(píng)估與預(yù)測(cè)的方法也存在一些不足，因此，后期的研究可根據(jù)研究?jī)?nèi)容選擇合理的三維研究方式，進(jìn)一步提高三維評(píng)估與預(yù)測(cè)方法的準(zhǔn)確性、實(shí)用性，以建立更快速、準(zhǔn)確、有效的生長(zhǎng)發(fā)育預(yù)測(cè)系統(tǒng)。