骨性Ⅲ類錯(cuò)患者雙頜術(shù)后面部各區(qū)域軟組織三維改變的研究

徐 陸，吳 嵩，許 衍，宋志蕓，陳文靜

3dMD是一種先進(jìn)的非侵入式三維立體攝影測(cè)量系統(tǒng)，能夠在1.5 ms內(nèi)捕捉到雙耳之間180°的人臉圖像。其無(wú)放射性，成像速度快，測(cè)量精度高且能進(jìn)行三維重建，受到眾多學(xué)者與臨床醫(yī)師的關(guān)注。一些學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，三維立體攝影測(cè)量的可靠性和可重復(fù)性近似于直接人體測(cè)量[3-4]。因此，其彩色的三維圖像能夠較直觀地向患者和醫(yī)師反映出其面部軟組織的變化。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象

收集 2017年6月至2019年6月在南京醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院進(jìn)行雙頜正頜手術(shù)的成人患者18例，年齡18～38歲， 平均年齡20.7歲，其中男9例，女9例。

1.2 數(shù)據(jù)采集

采用 3dMD face(3dMD Atlanta，Ga)立體體層攝影系統(tǒng)采集患者面部三維數(shù)據(jù)。掃描時(shí)患者去除飾品，暴露雙耳，在室內(nèi)熒光燈照明條件下正對(duì)儀器，距雙側(cè)照相組件約 95 cm 位置，自然頭位，頭部與照相組件等高，唇部自然閉合，牙齒自然咬合，放松面部肌肉，不做任何微表情，平視前方。完成拍攝后在 3dMD 自帶的三維重建系統(tǒng)確認(rèn)圖像完整，將所得的圖像導(dǎo)出。

在手術(shù)前一周內(nèi)任一天(T0)與手術(shù)后6個(gè)月(T1)分別使用3dMD三維立體攝影測(cè)量系統(tǒng)對(duì)患者面部進(jìn)行拍攝。

1.3 數(shù)據(jù)的處理與分析

將采集的數(shù)據(jù)以.obj格式導(dǎo)入Geomagic Qualify (Geomagic 2013, Research Triangle Park, NC)軟件并對(duì)面部軟組織進(jìn)行三維重建，然后建立三維坐標(biāo)系，匹配手術(shù)前后面部圖像，分割各面部區(qū)域并進(jìn)行圖像分析。

1.3.1 建立三維坐標(biāo)系 ①建立Camper’s平面：在圖像上確定左右兩側(cè)耳屏前點(diǎn)和左右兩側(cè)鼻翼點(diǎn)，通過(guò)兩側(cè)耳屏前點(diǎn)及兩側(cè)鼻翼點(diǎn)中點(diǎn)三點(diǎn)確定Camper’s 平面[5]。②以左右兩側(cè)耳屏點(diǎn)連線作為軸線1，將 Camper’s 平面繞軸線 1向上旋轉(zhuǎn) 7.5°，所得平面近似水平面，設(shè)為平面1。③建立橫向平面：通過(guò)軟組織鼻根點(diǎn)，作平行于平面 1的平面，設(shè)為橫向平面(圖1)。④建立矢狀平面：通過(guò)軟組織鼻根點(diǎn)及雙側(cè)耳屏前點(diǎn)中點(diǎn)，作垂直于橫向平面的平面，設(shè)為矢狀平面。⑤建立冠狀平面：通過(guò)軟組織鼻根點(diǎn)，作垂直于橫向及矢狀平面的平面，設(shè)為冠狀平面。⑥建立三維坐標(biāo)系：通過(guò)三維平面以軟組織鼻根點(diǎn)作為原點(diǎn)N′(0，0，0)建立新的三維坐標(biāo)系，x軸代表橫向，y軸代表垂直向，z軸代表矢狀向。

圖1 橫向平面的建立Fig.1 Establishment of transverse plane

1.3.2 圖像匹配 ①在手動(dòng)配準(zhǔn)功能中，將T0圖像設(shè)為固定圖像，T1圖像設(shè)為浮動(dòng)圖像進(jìn)行匹配。②在眼部和鼻根部區(qū)域選擇鼻根點(diǎn)(點(diǎn)1)、左右內(nèi)眥點(diǎn)(點(diǎn)2、3)、左右外眥點(diǎn)(點(diǎn)4、5)進(jìn)行多點(diǎn)配準(zhǔn)，使圖像初步對(duì)齊。再將T1圖像與T0圖像進(jìn)行全局配準(zhǔn)，使T1與T0的圖像以鼻根點(diǎn)、左右內(nèi)眥點(diǎn)、左右外眥點(diǎn)為參照進(jìn)行“精確移動(dòng)”，得到具有相同坐標(biāo)系的T1與T0相重疊的圖像。

1.3.3 圖像處理 對(duì)得到的重疊圖像進(jìn)行修整，去除頸部、耳部、頭發(fā)及圖像周圍碎片，僅保留完整的面部。

1.3.4 測(cè)量區(qū)域的劃分 創(chuàng)建以下平面:①過(guò)左右外眥點(diǎn)中點(diǎn)、鼻下點(diǎn)、耳屏前點(diǎn)中點(diǎn)和左右口角點(diǎn)中點(diǎn)創(chuàng)建4個(gè)平面平行于橫向水平面；②過(guò)雙側(cè)的內(nèi)眥點(diǎn)和外眥點(diǎn)創(chuàng)建4個(gè)平面平行于矢狀面；③過(guò)左右耳屏前點(diǎn)中點(diǎn)，及左右耳屏前點(diǎn)中點(diǎn)與鼻下點(diǎn)的連線中點(diǎn)創(chuàng)建2個(gè)面平行于冠狀面。

這10個(gè)平面將整個(gè)面部劃分為與本研究相關(guān)的多個(gè)區(qū)域:包括兩側(cè)軟組織的顳區(qū)(R1)、眶下區(qū)(R2)、顴骨區(qū)(R3)、顴弓區(qū)(R4)、鼻翼旁區(qū)(R5)、上頰部區(qū)(R6)、顴弓下區(qū)(R7)、上口角旁區(qū)(R8)、下頰部區(qū)(R9)、耳垂前區(qū)(R10)、下口角旁區(qū)(R11)、下頜體區(qū)(R12)和下頜角區(qū)(R13)，雙側(cè)共26個(gè)區(qū)域，以及中間的鼻區(qū)(M1)、上唇區(qū)(M2)、下唇及頦區(qū)(M3)，總計(jì)29個(gè)區(qū)域。這樣的劃分不僅可以觀察面部整體的軟組織變化量(M4)，而且可以觀察面部每一個(gè)區(qū)域的軟組織變化量(圖2)。

A：冠狀面；B：矢狀面

1.3.5 圖像分析 設(shè)置T0 圖像作為參考圖像，T1作為測(cè)試圖像，通過(guò)軟件的3D分析功能對(duì)面部各區(qū)域的軟組織變化進(jìn)行分析。T0與T1間的距離通過(guò)色彩映射進(jìn)行定性和定量分析，綠色表示軟組織變化量未超過(guò)容許偏差水平；藍(lán)色表示軟組織外形變得平坦或者凹陷，讀數(shù)為負(fù)值；紅色表示軟組織外形變得更加外凸，讀數(shù)為正值，如圖3。

圖3 圖像的3D分析Fig.3 3D analysis of images

1.4 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS25.0軟件，對(duì)面部各區(qū)域軟組織的改變、面部軟組織的整體變化進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)，采用配對(duì)t檢驗(yàn)比較面部左右兩側(cè)相同區(qū)域軟組織改變量的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，采用單樣本t檢驗(yàn)比較各面部區(qū)域的軟組織改變是否具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，采用單因素方差分析比較同一區(qū)域男女間軟組織改變量的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05，P<0.05，結(jié)果具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 左右兩側(cè)相同面部區(qū)域的軟組織變化

本研究對(duì)面部左右兩側(cè)各區(qū)域的軟組織變化進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)(表1)。所有面部區(qū)域左右兩側(cè)的軟組織變化均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。因此，后續(xù)使用右側(cè)面部的 13 個(gè)區(qū)域代表左右兩側(cè)相同區(qū)域。

表1 左右兩側(cè)相同面部區(qū)域的軟組織變化差異

2.2 面部各區(qū)域的軟組織變化

在各個(gè)面部區(qū)域，表2的結(jié)果顯示雙頜手術(shù)后顳區(qū)(R1)、顴弓區(qū)(R4)、下口角旁區(qū)(R11)、下唇及頦區(qū)(M3)的軟組織呈負(fù)向改變，平均改變量顳區(qū)(R1)為-0.17 mm,顴弓區(qū)(R4)為-0.42 mm,下口角旁區(qū)(R11)為-0.81 mm，下唇及頦區(qū)(M3)為-3.08 mm。而眶下區(qū)(R2)、鼻翼旁區(qū)(R5)、上口角旁區(qū)(R8)、鼻區(qū)(M1)、上唇區(qū)(M2)的軟組織呈正向改變，其中眶下區(qū)(R2)的軟組織改變量為0.29 mm，鼻翼旁區(qū)(R5)為1.58 mm，上口角旁區(qū)(R8)為1.08 mm，鼻區(qū)(M1)為0.59 mm，上唇區(qū)(M2)為2.05 mm。在顴骨區(qū)(R3)、上頰部區(qū)(R6)、顴弓下區(qū)(R7)、下頰部區(qū)(R9)、耳垂前區(qū)(R10)、下頜體區(qū)(R12)、下頜角區(qū)(R13)和全面部(M4)，軟組織的改變沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

2.3 同區(qū)域男性與女性的軟組織變化

在面部同一區(qū)域中，將所有骨性Ⅲ類患者分成女性與男性兩組。表3顯示各個(gè)面部區(qū)域中，男女兩組間的軟組織改變量均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。

表3 相同面部區(qū)域男性與女性的軟組織變化比較

3 討 論

以往的研究發(fā)現(xiàn)，Le Fort Ⅰ型截骨術(shù)后鼻翼寬度增加[9-12]。同時(shí)，上頜Le Fort Ⅰ型截骨術(shù)也會(huì)給鼻尖帶來(lái)向上和向前移動(dòng)的趨勢(shì)[10-11]。本研究中，鼻區(qū)(0.59 mm)與鼻翼旁區(qū)(1.58 mm)均呈正向改變，與以往的研究結(jié)果一致。除此以外，本研究還發(fā)現(xiàn)眶下區(qū)出現(xiàn)少量的軟組織正向改變，這可能也是上頜骨位置改變所致。同時(shí)，在顳區(qū)和顴弓區(qū)，軟組織在術(shù)后表現(xiàn)出負(fù)向的改變。一方面，這些區(qū)域的軟組織凹陷可能與正畸治療相關(guān)。有研究發(fā)現(xiàn)，正畸治療的女性相比未行正畸治療的存在更大的面部軟組織負(fù)向改變的風(fēng)險(xiǎn)[13]。另一方面，正頜手術(shù)中上頜骨的前移可能對(duì)這些區(qū)域的軟組織造成牽拉，使其軟組織的厚度減小。此外，手術(shù)后咬合的改變、肌肉的改建也都會(huì)對(duì)面部各區(qū)域的軟組織改變?cè)斐捎绊懀瑥亩绊懙杰浗M織的最終位置。

在男女差異方面，Ubaya等[12]將35例上頜前移手術(shù)的患者與112名志愿者組成的對(duì)照組比較后發(fā)現(xiàn)，鼻唇角的改變?cè)谂暂^為突出。Hu等[18]對(duì)18位中國(guó)男性和25位中國(guó)女性的研究發(fā)現(xiàn)，下頜后退術(shù)后的軟硬組織變化比例存在男女差異。Mobarak等[19]認(rèn)為相對(duì)于硬組織變化，女性比男性的軟組織變化更明顯。與以往的研究有所不同的是，在本研究中，男性與女性在手術(shù)前后同一面部區(qū)域中的軟組織變化無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。這可能是因?yàn)橐酝难芯恐饕塾谲浻步M織變化關(guān)系和面部特征位點(diǎn)、角度的改變，而本研究主要探究面部各區(qū)域整體的軟組織改變所致。由于3dMD采集的僅為面部圖像，在上下唇等受正頜手術(shù)直接影響的區(qū)域無(wú)法測(cè)量軟硬組織改變的比例關(guān)系，這是本研究的一個(gè)局限之處。后續(xù)可通過(guò)將3dMD圖像與CBCT三維圖像相匹配，進(jìn)行進(jìn)一步的研究。

正頜手術(shù)后，面部軟組織可立即出現(xiàn)術(shù)后腫脹[9]，并在隨后的幾個(gè)月里逐漸消退。一些研究表明，在術(shù)后6個(gè)月內(nèi)觀察到相當(dāng)大的軟組織變化[20]。所以，以往的研究多在術(shù)后6個(gè)月至1年時(shí)間進(jìn)行面部軟組織測(cè)量和分析[21-22]。本研究也在術(shù)后6個(gè)月進(jìn)行軟組織測(cè)量，以便給予軟組織充分的時(shí)間進(jìn)行改建。持續(xù)的增齡性改變也會(huì)對(duì)面部的軟組織造成影響。有研究發(fā)現(xiàn)，隨著年齡的增長(zhǎng)，男性的鼻子和下巴向前和向下移動(dòng)，男性的嘴唇向下移動(dòng)，女性的鼻子向下和向前移動(dòng)，嘴唇向后縮[23]。對(duì)成年女性的長(zhǎng)期研究發(fā)現(xiàn)，女性20歲面部軟組織厚度就開(kāi)始改變，但從30歲開(kāi)始面部的軟組織厚度才有明顯降低，且面部的不同區(qū)域軟組織厚度發(fā)生改變的時(shí)間也不相同[24]。而在本研究中，T0與T1之間的時(shí)間間隔較短，增齡性改變基本可以不予考慮。