鼻中隔偏曲的形態(tài)學(xué)分析*

胡林 薛娜 王珮華 許晨婕 汪濤

鼻中隔偏曲（Nasal Septal Deviation,NSD）是耳鼻咽喉科臨床上最常見的結(jié)構(gòu)疾病之一，是指鼻中隔形態(tài)上向一側(cè)或兩側(cè)偏曲或局部突起，并引起鼻腔功能障礙或產(chǎn)生癥狀者，包括鼻塞、鼻出血、反射性頭痛，嚴重者可引起臨近結(jié)構(gòu)受損，如偏曲部位在中鼻甲及中鼻道相對應(yīng)處，壓迫中鼻甲外移，黏膜肥厚，中鼻道狹窄妨礙鼻竇引流，可誘發(fā)鼻竇炎并出現(xiàn)相應(yīng)的癥狀[1]。

目前鼻中隔偏曲的診斷主要根據(jù)患者主觀癥狀，結(jié)合鼻部詳細的?？茩z查，前鼻鏡檢查，鼻內(nèi)鏡檢查以及影像學(xué)檢查綜合判斷[4]。有文獻報道[2-5]，鼻聲反射、鼻阻力可以用來評估鼻中隔偏曲的嚴重程度。但相對于前鼻鏡、鼻內(nèi)鏡及鼻竇CT，鼻聲反射、鼻阻力在確定鼻中隔偏曲位置及嚴重程度缺乏敏感度和特異度[6]。

鼻中隔矯正術(shù)前常規(guī)推薦行鼻竇CT，這些數(shù)據(jù)可以提供鼻中隔偏曲的精確測量，但是目前臨床上多用于檢查鼻腔解剖情況，進而發(fā)現(xiàn)有無合并的鼻竇病變，減少鼻中隔矯正手術(shù)的失敗率，而不是單純用于診斷鼻中隔偏曲[4，7]，通過鼻竇CT三維重建進行鼻中隔偏曲的形態(tài)學(xué)分析目前較少有文獻報道。

在本次研究中，我們對臨床診斷鼻中隔偏曲及其正常對照組的鼻竇CT作圖像分割處理創(chuàng)建鼻中隔三維模型，通過計算這些模型的三維參數(shù)來描述鼻中隔的形態(tài)學(xué)特點。本次研究的目的尋找兩組之間三維參數(shù)有無統(tǒng)計學(xué)差異，這些形態(tài)學(xué)參數(shù)是否有利于鼻中隔偏曲的診斷，進一步指導(dǎo)手術(shù)。

資料與方法

1 一般資料

選擇2015年1月～2017年9月至我院就診的臨床診斷為鼻中隔偏曲并在我院行頜面部CT檢查的患者20例作為實驗組，年齡18～59歲，平均28歲，其中男16例、女4例；在此期間選取至我院門診因非鼻部癥狀就診并在我院行頜面部CT檢查的患者20例作為正常對照組，年齡17～50歲，平均26歲，其中男16例、女4例?；颊吆喜⒂斜敲娌磕[瘤史、鼻面部創(chuàng)傷史、鼻面部手術(shù)史、鼻部其他相關(guān)疾患以及顱頜面部先天性畸形除外。

2 方法

我們將患者的鼻竇CT數(shù)據(jù)以DICOM格式下載保存，再將此數(shù)據(jù)通過Mimics軟件（20.0版本）實現(xiàn)鼻中隔偏曲角度的測量及三維模型的重建。首先，通過選擇閾值范圍，將鼻中隔與鼻道區(qū)分開，得到一包括骨、軟骨、黏膜等軟組織在內(nèi)的二維數(shù)據(jù)體，見圖1。然后通過編輯功能，在水平面及冠狀面上將鼻中隔與周圍的組織（鼻腔頂壁、外側(cè)壁、底壁）相區(qū)分，得到包括鼻中隔骨、軟骨及表面黏膜在內(nèi)的二維數(shù)據(jù)體，見圖2、圖3。將所得到的二維數(shù)據(jù)體重建，得到鼻中隔的三維圖像，見圖4。

圖1 鼻及鼻竇CT之一

圖2 鼻及鼻竇CT之二

圖3 鼻中隔CT三維重建

圖4 鼻中隔CT三維重建

鼻中隔三維重建：圖1.閾值分割，將鼻中隔與鼻道區(qū)分開，得到一包括骨、軟骨、黏膜等軟組織在內(nèi)的二維數(shù)據(jù)體。圖2.逐層編輯，在水平位上將鼻中隔與周圍的組織（鼻腔頂壁、外側(cè)壁、底壁）分割，得到包括鼻中隔骨、軟骨及表面黏膜在內(nèi)的二維數(shù)據(jù)體。圖3.冠狀位上再次逐層編輯，將鼻中隔與周圍的組織分割，得到鼻中隔的二維數(shù)據(jù)體。圖4.將上述二維數(shù)據(jù)體三維重建，得到鼻中隔的三維圖像。

應(yīng)用Mimics軟件對頜面部CT進行鼻中隔的形態(tài)學(xué)測量分析，測量指標包括 SDA（Septal deviation angel,SDA,鼻中隔偏曲角度）、SV（Septal Voluma,SV,鼻中隔容積）和SS（Septal Suvface,SS,鼻中隔表面積）。SDA是由從雞冠至前鼻棘的連線與雞冠至鼻中隔棘突連線之間的夾角（見圖5），Orhan等[8]報道，SDA可用來描述鼻中隔偏曲的嚴重

圖5

鼻中隔形態(tài)學(xué)參數(shù)的測量：見圖5，從雞冠至前鼻棘的連線與雞冠至鼻中隔棘突連線之間的夾角，得到一夾角，為鼻中隔偏曲角度；見圖6,在Mimics軟件中打開重建好的鼻中隔三維圖像，查看屬性，可得到鼻中隔及各部分的體積值。

結(jié)果

圖6

實驗組20例，其中男16例，女4例，年齡18～程度，角度越大，鼻中隔偏曲越嚴重。在Mimics軟件中打開重建好的鼻中隔三維圖像，查看屬性，可得到鼻中隔的體積值（見圖6）。此值可反映鼻中隔的59歲，平均年齡28歲；對照組20例，其中男16例，女4例，年齡17～50歲，平均年齡26歲；兩組間年齡及性別差異無統(tǒng)計學(xué)意義（年齡使用t檢驗，性別使用卡方檢驗）。實驗組SDA、SV明顯大于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.001)，兩組間SS差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），數(shù)據(jù)描述，如表 1。

表1 鼻中隔形態(tài)學(xué)參數(shù)兩組間的比較

討論

NSD是引起鼻塞的常見結(jié)構(gòu)性原因，主要表現(xiàn)在鼻中隔軟骨、篩骨垂直板和犁骨的彎曲,棘突、嵴突和成角畸形。它的發(fā)病率很高，Grymer等[9]報道成人發(fā)病率為60%；Alpini D等[10]報道新生兒NSD的發(fā)病率1.45%～6.3%；Kawalski H等[11]報道稱順產(chǎn)的新生兒中鼻中隔偏曲的發(fā)病率高達22%，而剖宮產(chǎn)新生兒僅有4%，這可能與順產(chǎn)時產(chǎn)道損傷相關(guān)。Haapaniemi J等[12]研究了6～15歲的學(xué)齡期兒童應(yīng)用放射學(xué)檢查NSD的發(fā)病率約20%，而真正臨床上診斷為NSD的約10%。國內(nèi)傅德明等[13]報道為43.4%；徐勝等[14]觀察了西北地區(qū)出土的200例成人頭顱,發(fā)病率56.5%；中國人群調(diào)查報道為49.1%～67.6%[15]；而其中先天性NSD的發(fā)病率為33.0%[16]。

NSD的原因有多種：分娩姿勢和產(chǎn)程損傷可導(dǎo)致先天性NSD[17]；上頜骨與腭骨生長發(fā)育不平衡,中隔半脫位，鼻中鼻甲發(fā)育異常，新生兒受骨質(zhì)壓力的變化也是導(dǎo)致先天性NSD的主要原因[17]；鼻骨骨折可導(dǎo)致鼻中隔偏曲，還常常伴有鼻中隔骨折[18]，是后天性NSD的主要原因；而兒童期和少年期正處在鼻中隔完全骨化之前，此期的創(chuàng)傷可導(dǎo)致先天性偏曲的加重或后天性NSD的發(fā)生[16]。

NSD按偏曲的形態(tài)分類分為4種：C形，V形，S形和波浪形；以前兩者最常見（86.1%）。按偏曲的部位分為兩種基本類型，即軟骨部偏曲和結(jié)合部偏曲。前者偏曲發(fā)生在鼻中隔的軟骨部（常為后天性因素所致）[15]或軟骨與篩骨正中板的交界處，發(fā)生的偏曲多為C形和V形，常伴有外鼻的畸形，包括外鼻孔不對稱和鼻柱彎曲。后者指所有的鼻中隔成分均受累，如犁骨、篩骨的垂直板和鼻中隔軟骨，發(fā)生的彎曲多為S形和波浪形，常伴有鼻外側(cè)壁的不規(guī)則狀肥大，一側(cè)鼻腔畸形，或頰部、外鼻孔、腭的畸形, 牙齒咬合不正等[19]。

鼻中隔偏曲的程度測量早期采用鄭中立[20]和徐勝等[14]推薦的標準：測量鼻中隔距離正中線＜0.3 cm為輕度，0～0.6cm為中度；＞0.6cm為重度。徐勝等[14]觀察了200例成人頭顱，輕、中和重度偏曲的構(gòu)成比為28.0%、58.5%和13.5%。但這些數(shù)據(jù)是從完整顱骨上用游標卡尺等完成測量的,目前臨床上缺乏可實施的活體測量方法，并不適宜廣泛開展，限制了其在臨床上的應(yīng)用。也有作者[21]運用CT二維測量分析量化評價NSD的偏曲程度，通過計算鼻中隔兩側(cè)黏膜至中線距離的平均數(shù)來表示鼻中隔偏曲的程度，但是二維CT測量分析只能在某幾個層面上反應(yīng)鼻中隔偏曲的程度，并不能整體反應(yīng)鼻中隔偏曲的程度，因此有一定的局限性。

Mimics軟件誕生于1992年，開發(fā)初期的目的是將斷層掃描圖片用于快速原型制造。在隨后的開發(fā)過程中，不斷拓展新的應(yīng)用領(lǐng)域，包括基于醫(yī)學(xué)影像的醫(yī)學(xué)三維建模、計算機輔助設(shè)計、有限元和流體力學(xué)分析、快速原型制造、虛擬手術(shù)規(guī)劃、人體解剖學(xué)測量分析、組織工程支架空隙分析等計算機輔助醫(yī)學(xué)的各個領(lǐng)域。近年來，醫(yī)學(xué)圖像的三維重建已經(jīng)被應(yīng)用于上呼吸道的形態(tài)學(xué)分析評估，主要用于評估阻塞性睡眠通氣障礙、外傷后導(dǎo)致及先天性畸形等[22-24]。

我們通過運用Mimics軟件實現(xiàn)鼻中隔三維重建，計算出鼻中隔三維圖像的形態(tài)學(xué)參數(shù)，進而量化分析NSD的嚴重程度，為NSD的診斷提供更加客觀的依據(jù)，并且使術(shù)者在術(shù)前能充分了解鼻中隔的形態(tài)、偏曲程度，預(yù)演手術(shù)過程，了解手術(shù)難度,預(yù)測手術(shù)療效。

本次實驗中，我們選取了至我科就診的鼻中隔偏曲患者20例作為實驗組，我院口腔科住院病人20例作為對照組（非鼻部癥狀），通過對40例患者鼻竇CT的分析進而評估兩組間在三項鼻中隔形態(tài)學(xué)參數(shù)（SDA，SV，SS）是否有顯著性差異，是否可以運用客觀量化的形態(tài)學(xué)參數(shù)輔助診斷鼻中隔偏曲及鼻中隔術(shù)前手術(shù)設(shè)計。

首先，我們測量了SDA，這個參數(shù)已被很多研究用來評估鼻中隔偏曲的嚴重程度[25-27]。和預(yù)期一樣，鼻中隔偏曲患者的SDA明顯大于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義，因此SDA較為準確地反映了鼻中隔偏曲的嚴重程度，為鼻中隔偏曲的診斷提供更為客觀、有效的二維參數(shù)指標。

通過Mimics軟件對鼻中隔二維圖像進行鼻中隔三維重建，我們測量了SV及SS。鼻中隔偏曲患者的SV平均值為21.4cm3，對照組為16.6cm3，鼻中隔偏曲患者的SV明顯大于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義，SV能夠定量、精確地評估不同個體的鼻中隔的大小，SV越大，鼻中隔偏曲程度越大，因此鼻中隔容積可以作為評估鼻中隔偏曲嚴重程度的有效三維參數(shù)指標。但是此次研究樣本量較少，計算出的SV平均值大小可能與鼻中隔偏曲患者及對照組總體SV存在差距，因此還需要進一步擴大樣本量。SS在兩組之間無顯著性差異，鼻中隔表面積是指鼻中隔外表面的面積之和，在鼻中隔體積一定的情況下，鼻中隔表面積的大小只能說明鼻中隔表面黏膜面積的大小，并不能代表鼻中隔本身整體的大小。例如，如果鼻中隔表面存在較多（較少）凹陷或隆起，相應(yīng)的鼻中隔表面積會增大（減小），但是這并不影響鼻中隔整體的弧度，因此，鼻中隔表面積的大小并不能代表鼻中隔偏曲的程度。

從本次研究的結(jié)果我們可以發(fā)現(xiàn)，SDA及SV可以有助于耳鼻咽喉科醫(yī)生更好地理解鼻腔、鼻中隔的形態(tài)學(xué)特征，進而較為客觀、精確地評估鼻中隔偏曲的程度及鼻中隔的大小，有助于鼻中隔偏曲的診斷。目前鼻中隔偏曲的診斷主要根據(jù)患者主觀癥狀，結(jié)合鼻部詳細的?？茩z查、鼻內(nèi)鏡檢查以及影像學(xué)檢查綜合判斷。鼻竇CT提供了鼻中隔偏曲的精確測量，通過計算鼻中隔偏曲角度，我們可以判斷鼻中隔偏曲的程度，鼻中隔偏曲角度越大，鼻中隔偏曲的程度越大，反之亦然。通過計算鼻中隔容積，我們得出鼻中隔偏曲患者的SV明顯大于正常對照組的SV，這可以說明，SV越大，鼻中隔偏曲的程度越嚴重。因此，在鼻中隔偏曲的診斷中，SDA及SV可以較為客觀地評估鼻中隔偏曲的嚴重程度，有助于鼻中隔偏曲的診斷，進一步指導(dǎo)臨床醫(yī)師手術(shù)，減少鼻中隔矯正手術(shù)的失敗率。通過對鼻中隔三維模型的重建及三維形態(tài)學(xué)測量，我們既能直觀、立體地觀察鼻中隔的偏曲部位及偏曲類型進而為術(shù)前模擬提供基礎(chǔ)，又能較為精確地計算鼻中隔的大小，為術(shù)前術(shù)后療效對比提供基礎(chǔ)。

雖然本研究取得了一定的研究成果，但還需要進一步完善。通過Mimics軟件測量鼻中隔偏曲角度及鼻中隔三維模型重建，我們只關(guān)注了鼻中隔本身的形態(tài)學(xué)特征，未將鼻中隔及其兩側(cè)鼻腔作為整體進行分析，這可能會導(dǎo)致鼻中隔形態(tài)學(xué)參數(shù)過于片面，不能全面反映鼻腔結(jié)構(gòu)與患者主觀癥狀之間的關(guān)聯(lián)。

結(jié)論

本次研究中，我們運用Mimics軟件對鼻竇CT進行鼻中隔三維重建及鼻中隔形態(tài)學(xué)測量，用來評估這些參數(shù)在鼻中隔偏曲診斷的應(yīng)用。在分析的形態(tài)學(xué)參數(shù)中，鼻中隔偏曲角度及鼻中隔容積可以作為鼻中隔偏曲的客觀測量指標，有助于鼻中隔偏曲的診斷，鼻竇CT掃描可以較為精確、客觀地判斷鼻中隔偏曲的程度。