基于錐形束CT的上頜竇解剖形態(tài)三維分析

朱婷婷,冷迪雅,王晶艷,顧培玉,周廣超,張 娟,吳大明,

上頜竇(maxillary sinus,MS)是上頜骨的重要解剖結構,左右側各一個,是最大和最早發(fā)育的鼻旁竇[1]。隨著年齡的增長,MS發(fā)育為不規(guī)則金字塔形,在面部輪廓的形成中起著重要作用[2]。MS底壁由部分硬腭和上頜牙槽突構成,與上頜磨牙和前磨牙牙根關系密切。這些牙的拔除、根尖周病變以及正畸治療都會引起MS黏膜增厚、骨間隔的存在、竇內鈣化和氣化[3-4],從而改變MS形態(tài)。此外,通過MS提升術來解決上頜骨骨量不足及解剖形態(tài)變異的患者的種植需求日漸普及[5-6]。

口腔錐形束CT(cone-beam computed tomography,CBCT)具有輻射劑量低、分辨率高和掃描時間短等優(yōu)點[7-8],其提供的三維圖像幫助醫(yī)生精確診斷、有效預估操作風險、制定與實施治療方案,并跟蹤治療效果。CBCT已被推薦為在手術前評估MS的健康或疾病狀態(tài)的首選診斷方法[9]。上頜快速擴張法、種植體成骨材料的植入、種植體的放置都會對MS的體積及表面積產(chǎn)生影響[10-11],同時MS骨性分隔的存在也會增加種植術后并發(fā)癥及種植失敗的風險[12]。因此,臨床上CBCT結合3D醫(yī)學成像軟件分析MS的解剖,對于預防牙槽外科并發(fā)癥、種植術前評估、竇底提升所需移植物的評估以及正畸治療都有重要意義。本研究通過CBCT分析正常MS的影像,并評價MS的體積、表面積及竇底形態(tài)與年齡和性別之間的關系,從而為臨床治療提供參考。

1 資料與方法

1.1 研究對象

選擇2021年9月—2022年9月因正畸、種植、外傷、根管治療、顳下頜關節(jié)紊亂等原因于南京醫(yī)科大學附屬口腔醫(yī)院影像科拍攝的CBCT數(shù)據(jù),納入標準:(1)雙側上頜牙列完整,未接受過牙髓治療,無固定修復體、種植義齒或金屬充填物;(2)雙側上頜骨未接受過手術,無阻生牙、根尖周炎、牙周炎或頜骨病變;(3)雙側MS竇清壁整,無黏膜增厚,無異物或其他異常;(4)CBCT影像清晰,無金屬及運動偽影。共納入480例CBCT,按年齡分為4組:18～24歲組、25～39歲組,40～54歲組和≥55歲組。每組各120例,男女各60例。

1.2 數(shù)據(jù)獲取

采用NewTom 5G或VGi(QR srl,Verona,意大利)CBCT掃描,參數(shù):110 kV,3～4.5 mA,掃描視野(field of view,FOV)8 cm×12 cm～16 cm×18 cm,體素0.30 mm。所有CBCT拍攝均由一位經(jīng)驗豐富的放射醫(yī)師完成,CBCT數(shù)據(jù)以DICOM 3.0格式存儲。

1.3 MS三維重建及形態(tài)分析

(1)將CBCT數(shù)據(jù)導入Mimics 21.0軟件(Mate-rialise HQ Technologielaan,Leuven,比利時),調節(jié)窗寬及窗位,選擇合適的分割閾值(-1024～-435)進行分割,結果保存為“green”蒙板。(2)對“green”蒙板進行區(qū)域增長生成“yellow”蒙板,此時MS大部分已被分割出來。通過布爾操作得到“cyan”蒙板。(3)對“cyan”蒙板進行逐層查看及空腔填充,得到最終的MS蒙板。(4)使用軟件的“Calculate part”工具重建MS的三維模型,并通過光順處理對模型進行優(yōu)化。(5)點擊“Properties”顯示三維模型的MS容積(maxillary sinus volume,MSV)及MS底(maxillary sinus floor,MSF)(圖1)。

A:冠狀位;B:軸位;C:矢狀位;D:三維重建

參照Velloso等[13]和Niu等[14]的方法對MS進行形態(tài)分類。若MS底壁形態(tài)為規(guī)則的弧形,則根據(jù)A角(MS內、外側骨壁切線的交角)的大小將其分為四型。A型:窄錐型(060°);D型:平坦型(內、外側骨壁在竇底處形成一較平坦的平面);若MS底壁形態(tài)不規(guī)則,則為E型,即不規(guī)則型(MS底存在骨性分隔,竇底形態(tài)不規(guī)則)。調整圖像位置,使用校準線同時在冠狀面、矢狀面及橫斷面圖像上定位竇底最低點,通過該位點獲得的冠狀圖像來讀取和記錄MS輪廓的類型(圖2)。

A:窄錐型;B:錐型;C:卵型;D:平坦型;E:不規(guī)則型;F:示意圖

所有三維重建和測量均由一名醫(yī)師完成,該測量者經(jīng)研究前建立的標準進行校正,組內相關系數(shù)均>0.9,表明測量方法具有可重復性。

1.4 統(tǒng)計學分析

使用SPSS 23.0軟件(Version 23;IBM Corp.,Armonk,NY,美國)進行統(tǒng)計學分析。雙側MSV和表面積差異采用配對t檢驗、男女之間差異采用獨立樣本t檢驗、各年齡組之間的MSV和表面積比較采用單因素方差(ANOVA)分析。采用Spearman相關性檢驗分析MSF與性別和年齡的相關性。P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結 果

2.1 左、右側之間MS的比較

左側MS平均體積為(15.53±6.71)cm3,表面積為(49.86±17.98)cm2,右側MS的平均體積為(15.45±6.41)cm3,表面積為(50.73±33.68)cm2,雙側MS平均體積及表面積差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)(表1)。

表1 左右側MS體積及表面積比較

2.2 男、女之間MS的比較

男性MS平均體積及表面積分別為(16.49±7.04)cm3和(55.40±44.06)cm2,均高于女性的(14.41±5.54)cm3和(46.06±15.38)cm2(P<0.05)(表2)。

表2 男女MS體積及表面積比較

2.3 不同年齡組間的MS比較

18～24歲組和25～39歲組MS的體積均顯著大于其他兩組(P<0.05),且18～24歲組MS的表面積顯著>40～54歲組和≥55歲組(P<0.05)(表3)。

表3 不同年齡組間MS體積及表面積比較

2.4 不同年齡組MS竇底壁形態(tài)分型的占比情況

18～24歲組最常見的MSF類型是B型和C型,占比分別為30.83%、42.50%;25～39歲組最常見的MSF類型是B型和C型,占比分別為46.67%、25.83%;40～54歲組和≥55歲組最常見的MSF類型是B型的,占比分別為55%和49.17%。從各分型的占比來看,A型占比最少,僅為4.34%;然后依次為D型、E型、C型和B型,占比分別為9.37%、11.94%、12.5%和45.42%(表4)。

表4 不同年齡段人群的MS底壁形態(tài)分型

2.5 性別、年齡與MS底壁形態(tài)分型的相關性分析

Spearman相關性分析性顯示性別與MSF的形態(tài)類型的相關系數(shù)為0.08,呈正相關但無統(tǒng)計學意義(P>0.05),而年齡與MSF的形態(tài)類型的相關系數(shù)為-0.20,呈顯著負相關性(P<0.05)。

3 討 論

MS發(fā)育始于胎兒期的第3個月,生長快速期是0～3歲及7～12歲,基本發(fā)育完成大約18歲。通常MSF的位置隨年齡增長逐年降低,成年后才趨于穩(wěn)定[15]。MS的大小、竇底形態(tài)以及與上頜后牙根尖的位置關系與這些牙的正畸、根管治療、根尖手術、外科拔牙、種植術、正頜外科手術,或涉及MS和(或)上頜骨的占位性病變的外科干預密切相關,因此相關研究一直受到口腔各臨床學科的關注[16-18]。以往的研究對MS的線性尺寸進行測量[19],但體積的定量研究較少。本實驗通過CBCT影像測量MS的體積及表面積,分析左右兩側的形態(tài)差異以及與性別和年齡的相關性。

本研究發(fā)現(xiàn),左右兩側MS的平均體積和表面積之間的差異無統(tǒng)計學意義,說明雙側MS形態(tài)基本對稱,這與以往的研究結果相似[20-21],提示可通過比較對側的MS來判斷治療側MS竇腔內的變化。但應注意,唇腭裂[22]、鼻中隔偏曲、鼻竇炎[23]以及上頜后牙區(qū)牙齒缺失[24]等疾病變化會引起MS的容積變化。

本研究發(fā)現(xiàn),男性MS的體積及表面積平均值均比女性的高,表明性別影響MSV及表面積,這與M?hlhenrich等[25]和Tassoker等[26]的研究結果相似,即不同牙列的類型影響MS腔解剖形態(tài),通常具有相同牙列狀態(tài)的男性的MSV明顯大于女性。但Urooge等[27]利用CBCT掃描100例印度患者(男∶女=1∶1)雙側MS,測量并評價不同參數(shù)(寬度、長度、高度、面積、周長、體積),其結果未見顯著差異。這可能是因為人種的差異所造成,也可能是該研究的樣本量較小,平均年齡值較低((24.3±6.5)歲),尚未達到MSV的最大擴張時期。

通常男性和女性分別在30歲和20歲時完成MS的發(fā)育,隨后MS出現(xiàn)與年齡相關的體積下降[16]。本研究也發(fā)現(xiàn),18～24歲組和25～39歲組MS的體積和表面積顯著高于其他年齡組,提示不管男性還是女性,MS的體積及表面積在40歲前達到頂峰,并隨年齡增加而逐漸降低。40～54歲組和≥55歲組的測量值差異無統(tǒng)計學意義,說明40歲之后MS的體積變化是細微的。與無牙患者和部分缺牙患者相比,有牙患者的MSV更大。這可能是由于上頜后牙的缺失,導致對MS的機械刺激減少[28]。因此年齡較大且無牙列的患者應盡快接受修復治療,以最大限度地減少不利于治療的竇腔解剖變化。在一項針對正常上頜第一磨牙與MS關系的研究顯示,上頜第一磨牙牙根與MS接觸的比例較高,特別是腭根與MS存在較大的接觸概率[29],這也影響MS表面積大小。此外,當牙根伸入MS時,如牙齒的水平移動穿過竇底,則可能會發(fā)生根尖吸收和傾斜[30]。本研究結果明確MS體積及表面積的變化,有助于對不同年齡和性別患者的經(jīng)竇底開窗或側開窗行MS底提升術(sinus floor elevation,SFE)的制定和結果的評估,幫助醫(yī)生明確診斷鼻竇炎、牙源性MS炎、MS發(fā)育不良等疾病的存在。

MS的解剖學評價在選擇手術入路中起著重要作用,目前關于MSF形態(tài)的研究較少。本研究以CBCT圖像的冠狀面作為觀察截面進行MS角度的分型,該分型方法對上領竇底提升術的術式選擇有臨床指導意義。研究顯示各年齡組中B型和C型占比較多,A型、D型和E型占比較少,總的占比僅為26.24%,≥55歲組A型有增加趨勢,且D型有減少趨勢。值得注意的是,E型在各組分布較均勻,竇底間隔是影響竇底提升手術的重要結構,因為在MS提升手術中,骨性間隔會增加MS膜穿孔的風險,植入物細菌污染或移植物進入竇腔而導致術后MS炎[31]。另有研究表明A角越小,竇腔越狹窄,竇壁越陡峭,這將直接影響竇底黏膜剝離和提升過程的操作便利性[13]。同時,A角與種植體根端骨吸收量之間存在顯著的正相關關系,對種植術后竇內預期成骨效果也有一定的參考作用[32]。本研究發(fā)現(xiàn)性別與MSF的分型無相關性,但年齡與其呈負相關性,這說明行MS底提升術時發(fā)生竇底黏膜穿孔的風險會隨年齡的增加而升高。研究結果提示了臨床種植上頜后牙區(qū)術前的CBCT評估的必要性,通過圖像三維重建的方法可以有效地反映復雜的形態(tài)變化,這與竇底提升術的術式選擇、手術操作的難易程度密切相關。精確的MS形態(tài)學知識有助于術者在手術過程中采取成功的策略,并減少潛在的并發(fā)癥。

4 結 論

正常MS的體積、表面積在左、右側之間差異無統(tǒng)計學意義,但男性的MS體積和表面積均大于女性。18～24歲和25～39歲組的測量顯著高于40～54歲和≥55歲組。MS底形態(tài)差異較大,其與性別無明顯相關性,但與年齡呈顯著負相關性。利用CBCT可以有效地評估MS的解剖結構,為確立正常人群MS體積和表面積參考值提供有價值的參考。