孫 楊， 凌 彬， 賈馨雨， 李 紅， 呂曜光， 龔忠誠

(1新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院/附屬口腔醫(yī)(學(xué))院頜面腫瘤外科， 2新疆維吾爾自治區(qū)口腔醫(yī)學(xué)研究所， 烏魯木齊 830054)

兒童發(fā)育至6～12歲左右時即進入學(xué)齡期，此時期全身大部分組織器官皆已發(fā)育成熟接近成人水平，而兒童顱面骨骼的第三快速期也恰巧位于此期內(nèi)，乳、恒牙列交替、第二恒磨牙萌出[1]。乳、恒牙列的交替及第二恒磨牙的萌出引起咀嚼壓力的改變，適當(dāng)?shù)木捉缐毫ψ饔迷邝镣簧蠒r可促進髁突軟骨成骨，而較弱的咀嚼壓力將會導(dǎo)致相關(guān)生長因子的分泌表達而減少，導(dǎo)致髁突軟骨發(fā)育減緩[2-4]。隨著兒童牙齒的萌出，頜骨的發(fā)育，其咬合力不斷的增加，髁突的發(fā)育也隨之進行，這種現(xiàn)象一直持續(xù)至成年。大量的研究證明髁突的表面積、體積及形態(tài)學(xué)指數(shù)(MI)是評估髁突發(fā)育及狀態(tài)的良好指標(biāo)，除此之外，髁突的前后徑，內(nèi)外徑均可以評價髁突的發(fā)育情況[5]。

3D打印技術(shù)作為一種新興技術(shù)，目前已廣泛應(yīng)用于口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中[6]，其在術(shù)前設(shè)計、術(shù)中加快手術(shù)時間、提高手術(shù)準確性方面具有獨特的優(yōu)勢[7]。三維重建技術(shù)可以被稱作為連接二維空間與三維空間之間的鑰匙。早在20世紀中期，三維重建技術(shù)就已與醫(yī)學(xué)相互融合并應(yīng)用于各科手術(shù)，正畸治療等方面，數(shù)字化醫(yī)學(xué)因此應(yīng)運而生[8-9]。三維重建技術(shù)中需要穩(wěn)定而可靠的影像學(xué)資料作為基礎(chǔ)[10]。普通的二維X線片在許多方面已難以滿足臨床工作所需，而三維的數(shù)據(jù)資料因其數(shù)據(jù)量較大，層面較多，需要醫(yī)生具有較高的三維空間想象力，錐形束CT(cone beam computed tomography,CBCT)是口腔醫(yī)學(xué)臨床與科研中常用到的影像學(xué)技術(shù)，其作為專門為口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域而發(fā)明的技術(shù)，在口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，其成像質(zhì)量優(yōu)，分辨率較高，患者受到的輻射劑量僅為全身CT的1/400，已成為口腔影像診斷最常見方式之一[11]。其輸出的醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像通訊協(xié)議(digital imaging and communications in medicine, DICOM)格式文件可直接輸入比利時Materialise公司Mimics Medical(Materialise′s interactive medical image control system)軟件中進行三維重建。Mimics軟件是一個將二維影像學(xué)數(shù)據(jù)與三維工程學(xué)連接的紐帶[12]，其快速分割工具及相當(dāng)精準的三維運算保證了3D模型的準確，重建后的3D模型可進行多角度的觀察及測量, 其科學(xué)性與精確性大大提高。

1 材料和方法

1.1 一般資料收集自2015年1月-2019年4月就診于新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院/附屬口腔醫(yī)(學(xué))院因非顳下頜關(guān)節(jié)疾患需行CBCT檢查而就診的6～12歲兒童350位患者,按年齡分為7組，每1歲為1組，每組共50例，其中男女各25例。納入標(biāo)準：(1)年齡6～12歲，兩側(cè)面部基本對稱；(2)無雙側(cè)顳下頜關(guān)節(jié)相關(guān)疾患，手術(shù)史、正畸史、正頜病史及外傷史；(3)CBCT圖像顯示雙側(cè)顳下頜關(guān)節(jié)無明顯器質(zhì)性破壞；(4)無明顯異常牙齒排列；(5)無牙合干擾；(6)無偏側(cè)咀嚼病史；(7)全身一般發(fā)育狀況正常。發(fā)育畸形、明顯錯牙合、CBCT圖像顯示雙側(cè)顳下頜關(guān)節(jié)存在明顯器質(zhì)性破壞及患有可能影響顳下頜關(guān)節(jié)發(fā)育疾病如類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎都不給予納入本研究。

1.2 CBCT影像資料獲取本研究均由同一經(jīng)過正規(guī)培訓(xùn)且經(jīng)驗豐富的口腔影像學(xué)醫(yī)師使用GALILEOS錐形束CT(SIRONA公司，德國) 進行拍攝，受試者取站立位，頭頸部直立，雙眼目視正前方，眶耳平面與地面平行，垂直激光定位器光束與患者面中線重合，水平激光定位器光束與患者眶耳平面一直，患者雙手握緊扶手，拍攝過程中使患者保持頭部穩(wěn)定。所得影像資料以DICOM格式進行存儲。

1.3 髁突的三維重建根據(jù)參考文獻[13-14]的方法對每位患者進行雙側(cè)髁狀突三維重建。(1)在Mimics 19.0軟件中以DICOM格式文件新建項目，并在方向窗口確定圖像方向。(2)在Contrast工具欄中選擇灰度值中Bone Scale(灰度值為-1024～1650 HU)。(3)新建Masks，選擇分割閾值為226～3071 HU，使用Edit Masks工具分別于矢狀面、冠狀面及水平面逐層擦除除髁狀突以外的其他影像，并同時檢查髁突的完整性(圖1)。(3)髁突界限的確定：水平面觀察到關(guān)節(jié)窩中出現(xiàn)的首個高密度影像即界定為髁突上界；繼續(xù)向下層移動，當(dāng)髁突與喙突影像相連時的上一層影像作為髁突下界(圖2)。(4)選擇Calculate 3D from Mask指令，三維重建一側(cè)髁突模型，使用相同的方法三維重建對側(cè)髁突模型(圖3)。(5)通過Mimics 19.0軟件中Properties指令查看計算出的髁突體積(V)與表面積(S)。

水平面 冠狀面 矢狀面

圖1 閾值分割后的髁突

髁突上界(白色箭頭為

髁突下界(白色箭頭為

圖2 髁突上界與下界

圖3 Mimics 19.0軟件三維重建后的雙側(cè)髁突

1.4 測量方法可重復(fù)性檢驗及評估指標(biāo)時隔2周后由同一名專業(yè)人員使用同樣的三維重建方法對雙側(cè)髁突再次重建測量，兩次測量結(jié)果進行秩和檢驗，進行誤差檢測，如有誤差則重新進行測量，若無誤差則計算髁突形態(tài)學(xué)指數(shù)(MI)，MI=V/S。

1.5 統(tǒng)計學(xué)處理使用SPSS21.0進行統(tǒng)計學(xué)分析,若數(shù)據(jù)符合方差齊性及正態(tài)性，則不同年齡間髁突表面積、體積、MI指數(shù)使用單因素方差分析，不同性別間髁突表面積、體積、MI指數(shù)使用兩獨立樣本t檢驗，左右間髁突表面積、體積、MI指數(shù)使用配對樣本t檢驗，年齡與髁突表面積、體積、MI指數(shù)間相關(guān)性分析采用Pearson相關(guān)分析，以P<0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 不同年齡髁突之間的比較不同年齡組間的髁突表面積、體積以及MI指數(shù)差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。6歲年齡組的髁突表面積、體積及MI指數(shù)均為最小值,而12歲年齡組的髁突表面積、體積及MI指數(shù)均達所有年齡組的最大值(表1)。髁突表面積、體積與MI指數(shù)在6～12歲各年齡組間隨年齡增長而隨之升高(圖4)。經(jīng)Pearson相關(guān)分析后發(fā)現(xiàn)，髁突表面積、體積及MI指數(shù)與年齡呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)r值分別為0.675，0.667和0.581。

表1 年齡與髁突表面積，體積以及MI指數(shù)

2.2 不同性別髁突之間的比較在不同性別的髁突表面積、體積以及MI指數(shù)差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)(表2)。

2.3 左、右兩髁突之間比較左、右髁突間髁突表面積、體積以及MI指數(shù)之間比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)(表3)。

圖4 MI指數(shù)、髁突體積及髁突表面積隨年齡(歲)增長趨勢

性別表面積/mm2體積/mm3MI男705.34±110.171368.73±298.401.92±0.15女688.71±135.261334.72±379.941.91±0.19t值0.9570.7070.564P值0.3400.4810.574

表3 左、右兩側(cè)髁突之間比較

3 討論

CBCT作為口腔疾病診療的常規(guī)手段之一，因其自身的優(yōu)點，越來越多地被應(yīng)用于臨床的研究，可為臨床工作與研究提供大量的參考數(shù)據(jù)，但也因其數(shù)據(jù)量較大要求臨床醫(yī)生以及科研人員具備較高的三維立體的想象能力，并且在研究不規(guī)則及細小器官時大大增加了其讀片的難度，Mimics的三維重建功能已經(jīng)應(yīng)用于骨科、頜面外科以及心血管外科，并且有其獨到的優(yōu)勢[15]。通過Mimics軟件進行三維重建的髁突模型可直接得到相關(guān)數(shù)據(jù)，其便捷性得到大大提高。

髁突作為頜面部骨的生長發(fā)育中心的一部分，其生長發(fā)育以及重建的時間十分漫長，且影響因素十分復(fù)雜，對于6～12歲兒童的髁突發(fā)育狀態(tài)的評估指標(biāo)暫時還未有達成統(tǒng)一的標(biāo)準，而因兒童個體差異較大，找到一種統(tǒng)一的指標(biāo)是十分困難的。在此之前有研究進行過18～44歲成人的髁突表面積、體積以及MI指數(shù)的測量[16]，以及成人中錯頜畸形的此指標(biāo)的研究[17]，但兒童的此類研究在國內(nèi)外甚少，Karlo等[18]通過CBCT測量兒童最大左右徑(LRD)、前后徑(APD)和前傾角度(AA)， 計算 APD/LRD 比率。以此得出在兒童期下頜骨髁突的大小、形狀有顯著年齡相關(guān)性。 隨著年齡增加，髁突增大，前傾角減小，髁突形狀由圓形變成橢圓形。這與本研究的結(jié)果相同，且本研究以CBCT數(shù)據(jù)經(jīng)Mimics重建成三維立體結(jié)構(gòu)以此作為髁突表面積以及體積測量的對象，因此，此方法可以更便捷且在可視化條件下進行數(shù)據(jù)測量。

本研究顯示，不同性別的兒童其髁突表面積、體積及其比值并無明顯差異(P>0.05)，且左、右側(cè)髁突之間上述指標(biāo)也無明顯差異(P>0.05)，具體原因可能是此時期兒童處于青春期前，頜骨發(fā)育剛剛進入高峰期或還未進入高峰期，不同性別的髁突發(fā)育差別不明顯，這與成人的結(jié)果有差異[16]。但其髁突表面積，體積及其比值與年齡的相關(guān)關(guān)系卻可以肯定，隨著兒童年齡的增長，髁突的發(fā)育，其面積及體積均在增長，而體積面積之比(MI指數(shù))也在增長。