常用頭影測量軟件重疊技術(shù)的準(zhǔn)確性研究

陳 萌，韓天媛，凌 兆，邵 玶，湯薈文，王曉琳

自1931年Broadbent[1]引入頭影測量分析以來，它已成為正畸臨床診斷、治療計劃的確定、矯治前后變化評估和生長發(fā)育研究的重要工具。傳統(tǒng)的手動測量是將硫酸紙疊加在頭顱側(cè)位片上對軟硬組織進(jìn)行描繪分析，隨著現(xiàn)代辦公模式向無紙化發(fā)展，數(shù)字化頭影測量軟件在正畸醫(yī)生中變得越來越受歡迎，然而其準(zhǔn)確性有待研究[2]。本研究旨在對常用頭影測量軟件重疊技術(shù)的準(zhǔn)確性進(jìn)行分析。臨床上常見頭影測量軟件(如Dolphin、Winceph、Uceph)常用的上下頜重疊結(jié)構(gòu)為腭平面與下頜平面。考慮到頭影測量疊加在正畸療效評價等方面的重要性，需要將該重疊方法與現(xiàn)行的“金標(biāo)準(zhǔn)”Bj?rk結(jié)構(gòu)重疊[3]進(jìn)行比較，以確定頭影測量軟件重疊方法的準(zhǔn)確性。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2010—2018年就診于本院口腔正畸科矯治完成并拍攝矯治前后頭顱側(cè)位片的患者80例，分為青少年組40例(男14例，女26例)，成年組40例(男9例，女31例)。

納入標(biāo)準(zhǔn)：①青少年組：初診年齡男性：10～15歲之間，女性：9～14歲之間。頸椎骨齡均在CS2、CS3、CS4顱面部生長發(fā)育期內(nèi)[4]；②成年組：年齡18～40歲之間；③矯治時間均在18個月以上；④無頜面外科手術(shù)史，無唇腭裂及其他顱面綜合征；⑤矯治前后的側(cè)位片均結(jié)構(gòu)清晰，對比度良好。

1.2 研究方法

1.2.1 Bj?rk結(jié)構(gòu)重疊方法[5](圖1) ①上頜重疊結(jié)構(gòu)及方法。重疊結(jié)構(gòu)：顴突前緣，眶底結(jié)構(gòu)，腭骨上表面。重疊方法：重疊時，在上頜骨顴突前表面重疊后，使第二張頭顱側(cè)位片定向沿著顴突前緣結(jié)構(gòu)滑動，使眶底向上移動的距離等于腭骨上表面向下移動的距離。②下頜重疊結(jié)構(gòu)及方法：重疊結(jié)構(gòu)：下頜聯(lián)合內(nèi)側(cè)骨皮質(zhì)結(jié)構(gòu)，下頜神經(jīng)管及未發(fā)育的第三磨牙牙胚底部。重疊方法：重疊時，先將下頜聯(lián)合內(nèi)側(cè)骨皮質(zhì)結(jié)構(gòu)重疊，然后旋轉(zhuǎn)下頜骨在下頜神經(jīng)管處重疊，未發(fā)育的第三磨牙牙胚底部作為輔助觀察結(jié)構(gòu)。

A:Bj?rk上頜結(jié)構(gòu)重疊；B:Bj?rk下頜結(jié)構(gòu)重疊

1.2.2 測量軟件重疊方法(圖2) ①上頜重疊結(jié)構(gòu)及方法。重疊結(jié)構(gòu)：前鼻脊(ANS)與后鼻脊(PNS)連線構(gòu)成的腭平面(PP)。重疊方法：重疊時以ANS作為重疊點重疊腭平面。②下頜重疊結(jié)構(gòu)及方法。重疊結(jié)構(gòu)：頦下點(Me)與下頜角下緣切點連線構(gòu)成的下頜平面(MP)。重疊方法：重疊時以Me作為重疊點重疊下頜平面。

A:在ANS點重合重疊腭平面；B:在Me點重合重疊下頜平面

1.2.3 測量項目 本實驗測量項目及代表意義見表1。

表1 測量項目及代表意義

1.2.4 研究步驟 取80例患者矯治前后的頭顱側(cè)位片共80對，患者均在自然頭位下由同一技師拍攝頭顱側(cè)位片，研究者本人在同一環(huán)境下對所有片子進(jìn)行描繪，測量，記錄數(shù)據(jù)等工作。

①將選定的頭顱側(cè)位片導(dǎo)入Uceph頭影測量軟件中進(jìn)行基本結(jié)構(gòu)的描繪，將描繪后的線性輪廓圖保存為透明格式的PNG圖片；②將描繪后的線性輪廓圖以及頭顱側(cè)位底片導(dǎo)入Photoshop CC 2014中，按照側(cè)位片標(biāo)尺將所有圖片調(diào)整為1∶1的比例。描繪出Bj?rk結(jié)構(gòu)重疊法相關(guān)結(jié)構(gòu)、軟件常用重疊平面以及需要測量的標(biāo)志點線結(jié)構(gòu)；③將描繪完成的矯治前后頭顱側(cè)位片按照Bj?rk結(jié)構(gòu)重疊法以及頭影測量軟件常用重疊法進(jìn)行重疊；④測量選定的測量項目。為了區(qū)分方向，對標(biāo)志點的位移及旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行了方向劃分，本試驗中規(guī)定，牙齒近中移動為正“+”，遠(yuǎn)中移動為負(fù)“-”，向顱底方向移動為正“+”，反之為負(fù)“-”，順時針旋轉(zhuǎn)為正“+”，逆時針旋轉(zhuǎn)為負(fù)“-”。

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析

使用SPSS 23.0軟件分別對青少年組及成年組兩種重疊方法所有測量項目進(jìn)行Wilcoxon符號秩和檢驗，檢驗水平為0.05。

2 結(jié) 果

2.1 上頜骨重疊

本研究發(fā)現(xiàn)，青少年組中兩種上頜重疊方法在上頜切牙及磨牙的垂直位移變化上存在顯著差異(P<0.05)(表2)。其中U1Y差異約為0.61 mm，U6Y差異約為0.52 mm。兩種上頜重疊方法其余測量值無顯著差異(P>0.05)(表2)。

表2 青少年組上頜兩種重疊方法比較

成年組中兩種上頜重疊方法的測量值均無顯著差異(P>0.05)(表3)。

表3 成年組上頜兩種重疊方法比較

2.2 下頜重疊

青少年組及成年組兩種下頜重疊方法各項測量值均無顯著差異(P>0.05)(表4～5)。

表4 青少年組下頜兩種重疊方法比較

3 討 論

3.1 上頜重疊比較

在兩種上頜重疊方法的比較中兩組樣本各測量項目通常顯示出相同的牙齒移動方向，但數(shù)值不同。在青少年組中，兩種方法在上頜牙齒的垂直變化上表現(xiàn)出統(tǒng)計學(xué)上的明顯差異。Nielsen[6]的研究表明，上頜骨常用的腭平面重疊低估上頜第一磨牙垂直變化接近30%，在上頜中切牙接近50%，明顯低估了青少年由于上頜骨塑形而引起的牙齒標(biāo)志物的垂直位移，掩蓋了眶底平面向上和腭骨上表面向下的重塑。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，重疊腭平面的方法低估切牙垂直位移達(dá)到32.4%，磨牙24.8%，較Nielsen的研究低，分析可能是由于正畸矯治影響上頜骨改建程度的原因，也可能是樣本處于的生長發(fā)育期不同，生長潛力不一所致。國內(nèi)黃臻、游清玲等[7-8]發(fā)現(xiàn)幾種重疊分析法在牙齒矯治前后變化上并無顯著差異，與本研究結(jié)果不一致，可能是由于其樣本量較少且矯治時間過短所致。

表5 成年組下頜兩種重疊方法比較

3.2 下頜重疊比較

與上頜相比，兩種下頜重疊方法在牙齒移動及旋轉(zhuǎn)上都更加一致。Jabbal等[9]發(fā)現(xiàn)重疊3種常用的下頜平面的方法與Bj?rk的結(jié)構(gòu)法相比，在下切牙牙軸變化的測量結(jié)果并無差異，與本研究結(jié)果一致。Jabbal發(fā)現(xiàn)在研究期間下頜骨下緣的生長變化太小，不會影響切牙傾斜度的測量。故雖然青少年頜骨改建較大，但因其下頜骨下緣在治療期間重塑不明顯，并且Me點以及下頜角下緣切點也被認(rèn)為是穩(wěn)定可重復(fù)的[10]，所以本研究結(jié)果顯示青少年組兩種重疊方無統(tǒng)計學(xué)差異。本研究中發(fā)現(xiàn)，雖然在成年組中兩種重疊方法在統(tǒng)計學(xué)上并無差異，但每例樣本各項目的測量值并不完全相同。除誤差影響外，研究表明[11]，成年人頜骨也存在一定的差異性改建，但程度較小。

3.3 實驗誤差及不足

本實驗中誤差主要受頭顱側(cè)位片清晰度的影響，頭顱側(cè)位片應(yīng)特別強(qiáng)調(diào)上頜顴突的清晰可見，以及前鼻棘，眶底和下頜神經(jīng)管的識別。另外誤差還受觀察者的經(jīng)驗和培訓(xùn)的影響。為了降低本實驗中的誤差采用雙側(cè)結(jié)構(gòu)均分法平均圖像[12]，上下頜磨牙的牙齒標(biāo)志點也用均分法選擇了其近遠(yuǎn)中接觸點的中點，避免了旋轉(zhuǎn)移動造成的標(biāo)志點位移量的夸大。本實驗樣本量及矯治時間均有限，并沒有按性別、錯牙合類型及矯治方法進(jìn)行劃分，這在以后的實驗中可以進(jìn)一步研究。

3.4 臨床實用性

頭影測量軟件在正畸臨床中的應(yīng)用越來越廣泛[13-14]，便捷高效[15]為其最大優(yōu)點，但在重疊操作中其準(zhǔn)確性受到質(zhì)疑。Bj?rk結(jié)構(gòu)重疊法的準(zhǔn)確性是其最大優(yōu)點，但操作繁瑣且其對曲線解剖結(jié)構(gòu)的圖像清晰度要求較高，降低了其臨床實用性及使用率。

隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，自動頭影測量疊加[16]，三維重疊分析已經(jīng)出現(xiàn)[17-21]，然而其還沒有廣泛應(yīng)用于臨床[22]。頭影測量軟件中的二維重疊分析仍是臨床中的主流重疊技術(shù)。本研究結(jié)果提示正畸醫(yī)生常用的頭影測量軟件重疊方法會低估青少年上頜牙齒垂直變化，因此在選擇重疊方法評估上頜矯治前后變化時，宜選擇Bj?rk結(jié)構(gòu)重疊法，如選用常用測量軟件重疊方法，會忽略青少年上頜生長潛力，獲得關(guān)于骨生長和牙齒改建模式的錯誤信息，測量的牙齒移動可能會顯著失真。而對于成年人來說，兩種方法沒有顯著差異，推薦使用更為簡單便捷的測量軟件。