雙生子顱面深度和上氣道寬度的遺傳和環(huán)境因素研究

呂靖 彭靜 栗璞

1.北京市豐臺(tái)區(qū)右安門社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心 北京 100069；

2.解放軍總醫(yī)院第三臨床中心口腔科 北京 100039；

3.廣東醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院口腔科 中山 524000

兒童上氣道形態(tài)、大小受軟組織腺樣體、扁桃體等和骨組織框架的影響，顱面部形態(tài)對(duì)上氣道具有復(fù)雜的協(xié)調(diào)模式。很多研究[1]證實(shí)，顱面部深度和頜骨關(guān)系異常的患者，也會(huì)表現(xiàn)出異常的氣道形態(tài)。很多功能矯正器擬通過改善氣道寬度和顱面部深度來增加呼吸流速[2]，但其對(duì)氣道寬度干預(yù)的穩(wěn)定性和效果如何以及什么時(shí)機(jī)使用等問題還存有爭(zhēng)議。

本研究選擇6～12歲雙生子女童進(jìn)行頭顱側(cè)位片采集，并選取具有代表性的顱面部深度和上氣道寬度的測(cè)量參數(shù)，深入探討頜面部深度和上氣道寬度的遺傳和環(huán)境因素的作用。本研究對(duì)象6～12歲的女童正處于生長(zhǎng)發(fā)育的高峰時(shí)期，將7～8歲、9～10歲、11～12歲3組每個(gè)縱向觀察樣本綜合起來，可以全面研究6～12歲女童生長(zhǎng)發(fā)育過程中顱面部上、下頜深度和上氣道寬度的遺傳、環(huán)境因素的影響結(jié)果。了解其生長(zhǎng)發(fā)育過程以及遺傳和環(huán)境因素對(duì)該性狀的影響，對(duì)早期各類功能矯正設(shè)計(jì)具有重要意義。

1 材料和方法

1.1 研究對(duì)象

本研究收集了北京地區(qū)6～12歲雙生子女童89對(duì)，通過DNA卵型鑒定為同卵雙生子（monozygotic twin，MZ）58對(duì)，異卵雙生子（dizygotic twin，DZ）25對(duì)，2例三胞胎中完全同卵和完全異卵各1例，按排列組合可配成異卵和同卵各3對(duì)，所有雙生子采用“混合縱向研究方法”觀察12個(gè)月，最終獲得有效雙生子對(duì)數(shù)為183對(duì)，其中同卵雙生子110對(duì)，異卵雙生子73對(duì)[3]。

根據(jù)哈佛大學(xué)提出方差分析經(jīng)典雙生子統(tǒng)計(jì)方法，其原理是用測(cè)量誤差均數(shù)去比較同卵雙生子對(duì)內(nèi)均差，若比較差異呈顯著性，則考慮為環(huán)境因素對(duì)該性狀的影響；用同卵雙生子對(duì)內(nèi)均差和異卵雙生子對(duì)內(nèi)均差進(jìn)行比較，若差異有顯著性，則考慮為遺傳因素對(duì)該性狀的影響。據(jù)此，為便于對(duì)照計(jì)算，除MZ組和DZ組外，特將前后2次測(cè)量的計(jì)算分析后存在誤差的152對(duì)樣本單獨(dú)設(shè)作為測(cè)量誤差均數(shù)（measurement error，ME）組，連同同卵（MZ）組和異卵（DZ）組共3組的年齡分布情況，見表1。所有檢查項(xiàng)目均通過倫理委員會(huì)審核批準(zhǔn)，同時(shí)受檢兒童均由家長(zhǎng)簽署知情同意書。

表1 研究樣本中ME、MZ和DZ組的對(duì)數(shù)和年齡分布情況Tab 1 Number and age of twins in group ME, MZ and DZ

1.2 研究方法

1.2.1 主要材料和儀器 采用西門子公司開發(fā)的Orthophos CD系統(tǒng)，對(duì)每一對(duì)雙生子女童都拍攝頭顱側(cè)位片。在硫酸透明紙上描片，掃描入計(jì)算機(jī)，確認(rèn)并測(cè)量解剖標(biāo)志點(diǎn)。間隔1個(gè)月后，相同X線片，采用同樣方法測(cè)量第2次，對(duì)比前后描片測(cè)量值的差異值，評(píng)估測(cè)量誤差均數(shù)（ME）大小：ME=∣X1-X10∣＋∣X2-X20∣＋∣Xn-Xn0∣/n。研究中測(cè)量誤差均數(shù)普遍低于同卵雙生子對(duì)內(nèi)差異的平均值，說明該研究測(cè)量誤差控制在很低的范圍內(nèi)。

1.2.2 選擇測(cè)量項(xiàng)目 包括顱面深度測(cè)量指標(biāo)和上氣道深度測(cè)量指標(biāo)。

1）顱面深度測(cè)量指標(biāo)。

①上頜深度指標(biāo)。L1：上齒槽座點(diǎn)（A）和顱底點(diǎn)（Ba）在眼耳平面（FH）上垂足間距離；L2：軟組織鼻頂點(diǎn)（Prn’）和蝶鞍點(diǎn)（S）在眼耳平面（FH）上垂足間距離；L3：軟組織上齒槽座點(diǎn)（A’）和蝶鞍點(diǎn)（S）在眼耳平面（FH）上垂足間距離。

②下頜深度指標(biāo)。L4：下唇突點(diǎn)（Li）和耳點(diǎn)（P）在眼耳平面（FH）上的垂足間距離；L5：軟組織下齒槽座點(diǎn)（B’）和蝶鞍點(diǎn)（S）在眼耳平面（FH）上垂足間距離；L6：軟組織頦前點(diǎn)（Pos）和耳點(diǎn)（P）在眼耳平面（FH）上的垂足間距離。L7：軟組織頦前點(diǎn)（Pos’）和顱底點(diǎn)（Ba）在眼耳平面（FH）上垂足間距離（圖1）。

圖1 顱面深度測(cè)量項(xiàng)目Fig 1 Craniofacial depth measurement project

2）上氣道深度測(cè)量指標(biāo)。

①鼻咽部。d1：鼻后棘點(diǎn)（PNS）與咽頂點(diǎn)（Ad）間的水平距離；d2：鼻后棘點(diǎn)（PNS）與鼻后棘點(diǎn)（PNS）-上咽后壁（UPW）間的水平距離。②腭咽部。d3：軟腭后線中點(diǎn)（SPP）-軟腭后咽壁（SPPW）間的水平距離；d4：懸雍垂尖點(diǎn)（U）與中咽后壁的交點(diǎn)（MPW）的水平距離。③喉咽部。d5：下頜角點(diǎn)連線至舌根部交點(diǎn)（TB）-與咽后壁交點(diǎn)（TPPW）間的水平距離；d6：會(huì)厭谷點(diǎn)（V）與下咽壁（LPW）間的水平距離（圖2）。

圖2 上氣道測(cè)量項(xiàng)目Fig 2 Upper airway measurement project

2 結(jié)果

2.1 顱面深度環(huán)境因素作用分析結(jié)果

通過比較ME和MZ組的差異來分析環(huán)境因素的作用，從6歲到12歲受環(huán)境因素影響總體上呈逐步明顯趨勢(shì)：8歲和9歲期間，顱面部深度受環(huán)境影響差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），10歲組則L2、L4差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。12歲組， L1、L4、L5受環(huán)境因素影響差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。詳見表2。

表2 顱面部深度測(cè)量項(xiàng)目的同卵雙生子對(duì)內(nèi)均差與測(cè)量誤差均數(shù)的比較Tab 2 Comparisons of mean deviation and mean deviation between identical twins in craniofacial depth measurement

2.2 顱面深度遺傳因素作用分析結(jié)果

通過比較MZ和DZ組的差異來分析顱面深度遺傳因素的作用，L1、L2、L4可以見到遺傳因素影響的散在作用。其中，L1受遺傳因素顯著影響的唯一年齡組為10歲段（P＜0.05），L2和L4為11歲段（P＜0.05），詳見表3。

表3 顱面部深度測(cè)量項(xiàng)目的同卵雙生子對(duì)內(nèi)均差與異卵雙生子對(duì)內(nèi)均差的比較Tab 3 Vertical measurement project of monozygotic twins and dizygotic twins in the difference comparison

2.3 上氣道測(cè)量項(xiàng)目環(huán)境因素的分析結(jié)果

對(duì)上氣道測(cè)量結(jié)果的環(huán)境因素分析顯示，上氣道寬度受到散在的環(huán)境因素作用，其中，環(huán)境因素對(duì)d6的影響持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)，除了10歲組外，剩余組差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。d1組在11歲、d2組在9歲能顯示有環(huán)境因素影響（P＜0.05），余下都沒有顯示環(huán)境因素對(duì)其的影響。d3、d4和d5的對(duì)比結(jié)果中，可以看到環(huán)境因素的散在分布且環(huán)境因素影響也較大，年齡分析中，9歲至11歲受到的環(huán)境影響逐步增大，詳見表4。

表4 上氣道測(cè)量項(xiàng)目的同卵雙生子對(duì)內(nèi)平均差值與測(cè)量誤差對(duì)內(nèi)平均差值的比較Tab 4 The mean difference between the mean value and the measurement error of the twins in the upper airway measurement project is compared with the average difference

2.4 上氣道測(cè)量項(xiàng)目遺傳因素的分析結(jié)果

對(duì)上氣道測(cè)量結(jié)果的遺傳因素分析顯示，d1～d6的對(duì)比結(jié)果中，除了d1和d3在9歲年齡組檢測(cè)到遺傳因素影響（P＜0.05），其余都沒有顯示遺傳因素對(duì)上氣道水平向的影響結(jié)果，詳見表5。

表5 上氣道測(cè)量項(xiàng)目的同卵雙生子對(duì)內(nèi)平均差值與異卵雙生子對(duì)內(nèi)平均差值的比較Tab 5 Comparison of the mean difference between the mean value and the average value of the twins in the upper airway measurement program

3 討論

大量研究顯示，顱面部骨骼形態(tài)異常對(duì)氣道產(chǎn)生較大的影響，顱面部深度異常引起的Ⅱ、Ⅲ類面型患者其上氣道寬度也多數(shù)為異常[4]。與此同時(shí)，兒童氣道異常也會(huì)造成顱面形態(tài)及舌骨位置的改變，包括顱面高度、深度增加，其位置改變程度也與兒童氣道狹窄嚴(yán)重程度直接相關(guān)[5]，但二者的因果和影響機(jī)制尚有爭(zhēng)議。本研究采用雙生子女童進(jìn)行X線頭顱側(cè)位投照的研究方法，將上氣道的解剖形態(tài)分為鼻咽、口咽和喉咽三部分，將顱面深度分為上頜、下頜兩部分進(jìn)行研究。其效果成熟、操作簡(jiǎn)便、能在一定程度上反映咽腔和顱面深度的三維大小，明確兩者矢狀平面的解剖結(jié)構(gòu)，有助于臨床治療方法的選擇和療效評(píng)估，具有較高的準(zhǔn)確度。

本研究中發(fā)現(xiàn)，所有氣道寬度（d1～d6）參數(shù)均受到環(huán)境因素作用的影響。其中，鼻咽部分（d1、d2）寬度受到遺傳和環(huán)境因素的散在作用。d1代表鼻咽氣道寬度，其上界為鼻咽頂，下界為腭平面以上，前界為鼻上頜復(fù)合體，后界為咽后壁。主要為骨性結(jié)構(gòu)所支持。理論上說，該部位結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)方式為穩(wěn)定向前、向下生長(zhǎng)，環(huán)境影響較小。d2為鼻咽與腭咽連接處寬度，上界為前鼻棘與枕骨連接點(diǎn)，下界為與其上界平行且通過軟腭游離緣最低點(diǎn)的直線，前鼻也同樣為骨性鼻咽所包繞。試驗(yàn)結(jié)果顯示，兩者（d1、d2）受到遺傳因素和環(huán)境因素的雙重影響，臨床矯正過程中也要考慮到遺傳因素對(duì)效果穩(wěn)定性的影響。

本研究中腭咽部（d3、d4）和口咽部（d5、d6）在本試驗(yàn)的精度下大多數(shù)年齡組內(nèi)都檢測(cè)出很強(qiáng)的環(huán)境因素影響（P＜0.05）。這表明這些區(qū)域受環(huán)境影響十分的活躍，而遺傳作用相對(duì)微弱。其中，氣道變化區(qū)域最大的為下咽部（d6），其次為軟腭尖后氣道及舌根后氣道（d5）環(huán)境因素作用最強(qiáng)。臨床上，氣道阻塞也多出現(xiàn)在這里，這也與Casale等[5]的研究近似。

對(duì)此，筆者認(rèn)為，d3代表軟腭后氣道間隙，為從軟腭后緣到咽后壁之間的距離；d4代表口咽氣道間隙，為從懸雍垂尖至咽后壁之間的距離；d5代表舌咽氣道間隙，從舌根部至咽后壁之間的距離；d6為會(huì)厭尖至咽后壁的距離，可代表喉咽氣道間隙?？谘屎秃硌什恐車饕獮橐陨喔?、扁桃體、軟腭、懸雍垂等軟組織圍成的一個(gè)肌肉管道，缺乏骨性支撐，其特性是傾向于收縮和塌陷，容易受到脂肪組織堆積、肌肉間隙增寬、呼氣流速氣壓以及體位改變等多種環(huán)境因素的影響[6]，性狀改變較為容易。也是目前功能矯正器最常用來改建的部位。但是其遠(yuǎn)期性還要結(jié)合軟組織本身基因位點(diǎn)的性狀進(jìn)行深入研究和仔細(xì)分析。

在年齡分析中可以看到，氣道寬度受環(huán)境作用隨年齡增長(zhǎng)呈現(xiàn)逐步增大的趨勢(shì)，至8歲時(shí)環(huán)境因素作用最強(qiáng)烈，氣道改變呈不規(guī)則現(xiàn)象。這與遺傳因素作用關(guān)系不大。更多的外界作用參與了生長(zhǎng)發(fā)育，導(dǎo)致某些觀測(cè)值變化幅度較大，環(huán)境因素作用十分敏感。

通過對(duì)上氣道（從鼻咽到會(huì)厭）六段寬度的雙生子遺傳與環(huán)境的研究，筆者認(rèn)為整個(gè)上氣道寬度均可以受環(huán)境因素影響，有強(qiáng)有弱。其中，鼻咽氣道并非受很強(qiáng)遺傳因素的影響，通過外力作用也可以改變，但相對(duì)于中下氣道的改變稍顯困難。軟腭尖后氣道及舌根后氣道環(huán)境作用最強(qiáng)，改變最為容易。8歲到11歲是早期功能矯正的最佳時(shí)期。

本研究的顱面部深度測(cè)量，將顱面的深度分成顱面上頜深度（L1～L3）和顱面部下頜深度（L4～L7）進(jìn)行分析，根據(jù)顱面發(fā)育的階梯生長(zhǎng)理論，顱面部深度越接近下部，生長(zhǎng)發(fā)育越晚、生長(zhǎng)時(shí)間越長(zhǎng)，生長(zhǎng)量越大，變異則增大[7]。本研究證實(shí)了這一理論。所有深度數(shù)據(jù)越接近下部，其環(huán)境影響越大。雖然所有深度指標(biāo)均能檢測(cè)到受環(huán)境影響的證據(jù)，但其環(huán)境作用敏感性和變化幅度卻存在較大差異。

上頜顱面部深度中，L1代表上頜基骨的長(zhǎng)度，上頜骨的發(fā)育是通過骨縫生長(zhǎng)和上頜后壁骨沉積來完成。受到蝶枕軟骨持續(xù)生長(zhǎng)發(fā)育的影響，從整個(gè)觀察期來看，L1的長(zhǎng)度變化仍在繼續(xù)增加，且后期有加快的趨勢(shì)。L1深度環(huán)境影響大小可以為口咽結(jié)構(gòu)改變幅度提供空間。但是Ptm點(diǎn)位于頜骨與牙槽骨的移行處，并不能全面反映上頜牙槽骨的真實(shí)長(zhǎng)度大小。還有待上頜深度其他數(shù)據(jù)的綜合評(píng)估。L2代表鼻尖的前后位置關(guān)系，它們?cè)陬^影測(cè)量中的定點(diǎn)非常準(zhǔn)確，所以它的測(cè)量精度高，細(xì)小的均差也容易測(cè)量出環(huán)境因素的作用，由于L2的均差不大，同時(shí)同卵與異卵的均差也檢測(cè)出差異，且差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，表明L2受遺傳因素影響的證據(jù)，綜合評(píng)估提示，鼻尖的前后位置關(guān)系主要是由遺傳因素控制。L3代表軟組織上頜基骨的長(zhǎng)度，受到上頜切牙的解剖結(jié)構(gòu)影響，其環(huán)境因素影響明顯，幾乎看不到遺傳因素對(duì)它的作用，這也提示在基骨范圍內(nèi)的切牙位置改變具有可行性。

下頜深度中，L4～L7受到的環(huán)境影響大于上頜L1～L3。下頜深度中L4、L5、L6為以下頜唇頂點(diǎn)、下頦基骨凹點(diǎn)、下頦頂點(diǎn)位為標(biāo)志點(diǎn)與蝶鞍垂線的連線所設(shè)計(jì)的深度指標(biāo)，其變化受到髁突發(fā)育和旋轉(zhuǎn)、下頜牙齒變異等復(fù)雜因素的影響。其中，下頜整體深度（L7）可以看到強(qiáng)烈環(huán)境因素的作用，其變化幅度是本研究中最大的。深度L7的變化與下頜骨的自身發(fā)育以及下頜骨的旋轉(zhuǎn)生長(zhǎng)方式等有關(guān)，在觀察期內(nèi)，下頜骨的主要生長(zhǎng)區(qū)是升支部，下頜升支與下頜角區(qū)的改建引起下頜體部的前后生長(zhǎng)發(fā)育[8]。可以認(rèn)為，下頜整體深度的遺傳控制力相對(duì)減弱，其環(huán)境作用效果在顱面骨骼中是較大的。眾所周知，顱面結(jié)構(gòu)中的許多不調(diào)是由下頜深度不調(diào)造成的，它通過下頜基骨、下頜牙槽骨、下頜牙齒唇舌向傾斜度以及下唇的豐滿度來代償調(diào)節(jié)[9]。正畸治療主要是改變牙齒唇舌向傾斜度，從而改變牙槽骨位置和唇豐滿度來調(diào)節(jié)深度不調(diào)的，如果其基骨的深度有較大幅度的環(huán)境作用效果，那么上述代償機(jī)制的調(diào)節(jié)范圍也就更大了。

總之，顱面深度受到環(huán)境和遺傳雙重因素共同作用，且影響存在不同。其中，下頜深度受環(huán)境影響更為突出，本研究結(jié)果有助于發(fā)現(xiàn)更易受環(huán)境因素影響的部位，提高臨床治療效果。