Mimics在顳下頜關節紊亂病髁突體積、表面積及形態學指數測量中的應用

牟婷琛，馮劍穎，章振興

顳下頜關節(temporomandibular joint，TMJ)是人體中解剖和功能最復雜的關節，髁突作為TMJ中最重要的組成部分，是下頜骨的生長發育中心之一，終生存在適應性改建[1-3]。下頜骨髁突在咀嚼力刺激下發生活躍的骨改建，青少年時期尤為明顯[4]，其改建過程受到機體內因素和局部環境刺激的共同作用[5-6]，導致髁突形態和體積改變。

錐形束CT(cone beam computer tomography，CBCT)對骨組織、牙體組織等硬組織的成像表現優異[7]，而Mimics可將醫學影像轉換為三維圖像并對其進行生成、編輯、處理和測量，兩者結合可獲得精確的髁突三維重建模型并進行研究分析。本研究將利用CBCT成像和Mimics軟件對正常健康人群和TMD患者髁突大小和形態進行測量，以期為臨床研究提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2020年8月—2021年6月就診于臺州市中心醫院(臺州學院附屬醫院)口腔科TMD患者和無TMD患者各20例，其中男性19例，女性21例，年齡20～35歲，平均年齡(27.75±4.64)歲。本研究通過臺州市中心醫院(臺州學院附屬醫院)倫理委員會審查，所有對象對本研究均知情同意。

1.1.1 研究組 納入標準：臨床檢查及病史采集有TMD 癥狀，符合最新版國際規定的TMD 診斷標準(DC/TMD)[6]；患者牙列較完整無嚴重錯牙合畸形，牙周組織健康；無風濕性關節炎及關節外傷史；無關節腫瘤病史；未接受過任何關于TMD的治療。

1.1.2 對照組 納入標準：面部基本對稱，體位及姿勢正常；牙列完整；安氏Ⅰ類個別正常牙合；開口型、開口度正常；無顳下頜關節紊亂疾病史；無正畸治療史；無風濕性關節炎及關節外傷史；無神經病史，無其他系統性疾病史。

1.2 研究方法

1.2.1 CBCT拍攝 本研究均由同一經過培訓且富有經驗的口腔影像學醫師使用錐形束CT(KaVo，德國)進行拍攝，受試者端坐體位，額部貼于額板，頦部置于頦托，背挺直，目視前方，眶耳平面與地面平行，取牙尖交錯位，影像資料以DICOM 格式進行存儲并導出。將DICOM格式導入Dolphin11.7軟件，在三維視窗下頭位校正，調整完畢后保存。

1.2.2 髁突三維重建 ①在Mimics 19.0軟件中以DICOM格式文件新建項目。②選擇灰度值中Bone Scale。③髁突界限的確定：水平面觀察到關節窩中出現的首個高密度影像即界定為髁突上界；截面向下移動至髁突與喙突影像相連時的上一層影像作為髁突下界(圖1)。④新建Masks，選擇分割閾值為300～3 071 HV，使用Split Masks工具于水平面選取髁突影像，分離髁突與其他結構，利用Mutiple Slice Edit功能擦除髁突下界以下圖像，得到髁突雛形。⑤對髁突蒙板的輪廓進行計算，矢狀面、冠狀面及水平面逐層查看。⑥選擇Calculate 3D from Mask指令進行空腔填充，三維重建一側髁突模型并優化，去除表面的不規則毛刺(圖2)。⑦利用Properties指令查看計算出的髁突體積(V)與表面積(S)。時隔2周后由同一名人員對雙側髁突再次進行測量，2次測量結果進行一致性檢驗，取2次測量平均值，計算髁突形態學指數(MI)，MI=V/S。

A：髁突上界；B：髁突下界

圖2 三維重建后的髁突

1.3 統計學分析

采用SPSS 19.0進行統計學分析，若數據符合正態性，獨立樣本t檢驗分析不同性別間和不同分組間髁突表面積、體積、MI指數差異，配對樣本t檢驗分析左右間髁突表面積、體積、MI指數差異，非正態分布采用非參數檢驗分析，以P<0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

2.1 左右兩側髁突之間的比較

研究組與對照組左右兩側髁突體積、表面積、MI指數之間差異無統計學意義(P>0.05)(表1)。

表1 左右兩側髁突體積、表面積、MI指數比較

2.2 不同性別髁突之間的比較

研究組與對照組中男性的髁突體積、表面積、MI指數均>女性，除對照組MI指數外，兩組男女髁突體積、表面積、MI指數差異均有統計學意義(P<0.05)(表2)。

表2 不同性別髁突體積、表面積、MI指數比較

2.3 TMD患者與正常健康人群髁突之間的比較

研究組髁突體積、表面積、MI指數均<對照組，兩者差異有統計學意義(P<0.05)(表3)。

表3 研究組與對照組髁突體積、表面積、MI指數比較

3 討 論

本研究發現，在正常健康人群和TMD患者中，雙側髁突表面積、體積、MI指數差異無統計學意義，提示雙側髁突受力均衡，形態和體積基本對稱。劉琦等[8]對無TMD個別正常牙合患者及馮剛等[9]對無TMD安氏Ⅰ類錯牙合畸形人群髁突體積、表面積的研究結果與本研究相似。但國外有研究發現雙側髁突體積存在差異，右側體積大于左側，這可能與樣本納入標準不同有關，可能將無TMD癥狀的各種錯牙合畸形患者納入引起了結果的偏差[10-13]。Akbulut等[14]對安氏Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類錯牙合畸形人群研究發現雙側髁突不對稱，且并不總是位于關節窩的中央。而Krisjane等[1]對安氏Ⅱ類1分類錯牙合研究發現雙側面部不對稱者髁突高度存在差異，提示面部對稱性一定程度上可以反映髁突對稱性。陳思思等[15]對TMD患者進行分類研究發現，雙側受累TMD患者左右髁突形態和位置對稱，而單側受累TMD患者健患側髁突后間隙存在差異；本研究未對TMD患者進行分類，但選擇牙列完整且無嚴重錯牙合畸形的患者一定程度上排除了偏牙合[16]、單側后牙正鎖牙合[17]等錯牙合畸形帶來雙側髁突不對稱改建對結果的干擾。

本研究發現，男性髁突體積、表面積、MI指數均大于女性，其結果與國內外研究結果一致[10，12，15，18]，且兩者存在明顯差異。宋政律等[19]對不同安氏錯牙合畸形人群髁突測量發現男性雙側髁突相關骨性結構均顯著大于女性，Song等[20]對韓國男女頭面部測量發現女性側面面部尺寸約為男性的97%，提示男女之間髁突差異與男女本身骨骼特征差異相一致，男性的骨骼普遍大于女性，且咀嚼肌的發達程度也普遍大于女性；但在學齡期男女髁突形態和大小尚未表現出差異[21]，此時髁突發育尚未或剛進入生長高峰期，仍處于改建活躍階段，至成年髁突改建相對穩定而表現出性別差異。

本研究發現TMD患者髁突體積、表面積、MI指數均小于正常健康人群且兩者存在明顯差異，提示雖然髁突存在適應性改建，但在未行治療的TMD患者中適應性改建能力不及病理性破壞能力，髁突形態異常且體積變小，最終表現為髁突吸收。Nawawi等[22]對正常髁突和伴有關節盤移位的髁突研究發現，后者的髁突總體積、骨皮質體積及骨小梁體積均小于前者，且兩者存在差異，這與Colonna等的研究結果[23]相似。一方面，髁突體積減小可能是適應性改建的結果；另一方面小尺寸髁突可能一開始就存在，較小的髁突體積和表面積導致關節穩定性差，承受負荷能力弱，存在潛在的TMD風險，表現在特定的骨骼類型上。Endo等[24]發現高角型人群與TMD發病存在相關性，這類人群具有更小的髁突、更低的下頜升支高度和更窄的氣道。

綜上所述，正常健康人群雙側髁突對稱，男性髁突體積和表面積顯著大于女性，TMD患者表現為髁突體積、表面積變小；Mimics軟件可以有效測量髁突體積和表面積，并為確立正常人群和TMD患者髁突體積和表面積參考值提供助力。