Mimics在顳下頜關(guān)節(jié)紊亂病髁突體積、表面積及形態(tài)學(xué)指數(shù)測量中的應(yīng)用

牟婷琛，馮劍穎，章振興

顳下頜關(guān)節(jié)(temporomandibular joint，TMJ)是人體中解剖和功能最復(fù)雜的關(guān)節(jié)，髁突作為TMJ中最重要的組成部分，是下頜骨的生長發(fā)育中心之一，終生存在適應(yīng)性改建[1-3]。下頜骨髁突在咀嚼力刺激下發(fā)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(nèi)因素和局部環(huán)境刺激的共同作用[5-6]，導(dǎo)致髁突形態(tài)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(xiàn)優(yōu)異[7]，而Mimics可將醫(yī)學(xué)影像轉(zhuǎn)換為三維圖像并對其進行生成、編輯、處理和測量，兩者結(jié)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(tài)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(yī)院(臺州學(xué)院附屬醫(yī)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(yī)院(臺州學(xué)院附屬醫(yī)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(biāo)準(zhǔn)：臨床檢查及病史采集有TMD 癥狀，符合最新版國際規(guī)定的TMD 診斷標(biāo)準(zhǔn)(DC/TMD)[6]；患者牙列較完整無嚴(yán)重錯牙合畸形，牙周組織健康；無風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎及關(guān)節(jié)外傷史；無關(guān)節(jié)腫瘤病史；未接受過任何關(guān)于TMD的治療。

1.1.2 對照組 納入標(biāo)準(zhǔn)：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(guān)節(jié)紊亂疾病史；無正畸治療史；無風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎及關(guān)節(jié)外傷史；無神經(jīng)病史，無其他系統(tǒng)性疾病史。

1.2 研究方法

1.2.1 CBCT拍攝 本研究均由同一經(jīng)過培訓(xùn)且富有經(jīng)驗的口腔影像學(xué)醫(yī)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(dǎo)出。將DICOM格式導(dǎo)入Dolphin11.7軟件，在三維視窗下頭位校正，調(diào)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(guān)節(jié)窩中出現(xiàn)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(jié)構(gòu)，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(cè)髁突模型并優(yōu)化，去除表面的不規(guī)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(cè)髁突再次進行測量，2次測量結(jié)果進行一致性檢驗，取2次測量平均值，計算髁突形態(tài)學(xué)指數(shù)(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(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS 19.0進行統(tǒng)計學(xué)分析，若數(shù)據(jù)符合正態(tài)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(shù)差異，配對樣本t檢驗分析左右間髁突表面積、體積、MI指數(shù)差異，非正態(tài)分布采用非參數(shù)檢驗分析，以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 左右兩側(cè)髁突之間的比較

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

表1 左右兩側(cè)髁突體積、表面積、MI指數(shù)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(shù)均>女性，除對照組MI指數(shù)外，兩組男女髁突體積、表面積、MI指數(shù)差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)(表2)。

表2 不同性別髁突體積、表面積、MI指數(shù)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(shù)均<對照組，兩者差異有統(tǒng)計學(xué)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(shù)比較

3 討 論

本研究發(fā)現(xiàn)，在正常健康人群和TMD患者中，雙側(cè)髁突表面積、體積、MI指數(shù)差異無統(tǒng)計學(xué)意義，提示雙側(cè)髁突受力均衡，形態(tài)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(jié)果與本研究相似。但國外有研究發(fā)現(xiàn)雙側(cè)髁突體積存在差異，右側(cè)體積大于左側(cè)，這可能與樣本納入標(biāo)準(zhǔn)不同有關(guān)，可能將無TMD癥狀的各種錯牙合畸形患者納入引起了結(jié)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(fā)現(xiàn)雙側(cè)髁突不對稱，且并不總是位于關(guān)節(jié)窩的中央。而Krisjane等[1]對安氏Ⅱ類1分類錯牙合研究發(fā)現(xiàn)雙側(cè)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(fā)現(xiàn)，雙側(cè)受累TMD患者左右髁突形態(tài)和位置對稱，而單側(cè)受累TMD患者健患側(cè)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(yán)重錯牙合畸形的患者一定程度上排除了偏牙合[16]、單側(cè)后牙正鎖牙合[17]等錯牙合畸形帶來雙側(cè)髁突不對稱改建對結(jié)果的干擾。

本研究發(fā)現(xiàn)，男性髁突體積、表面積、MI指數(shù)均大于女性，其結(jié)果與國內(nèi)外研究結(jié)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(fā)現(xiàn)男性雙側(cè)髁突相關(guān)骨性結(jié)構(gòu)均顯著大于女性，Song等[20]對韓國男女頭面部測量發(fā)現(xiàn)女性側(cè)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(fā)達程度也普遍大于女性；但在學(xué)齡期男女髁突形態(tài)和大小尚未表現(xiàn)出差異[21]，此時髁突發(fā)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(wěn)定而表現(xiàn)出性別差異。

本研究發(fā)現(xiàn)TMD患者髁突體積、表面積、MI指數(shù)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(yīng)性改建，但在未行治療的TMD患者中適應(yīng)性改建能力不及病理性破壞能力，髁突形態(tài)異常且體積變小，最終表現(xiàn)為髁突吸收。Nawawi等[22]對正常髁突和伴有關(guān)節(jié)盤移位的髁突研究發(fā)現(xiàn)，后者的髁突總體積、骨皮質(zhì)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(jié)果[23]相似。一方面，髁突體積減小可能是適應(yīng)性改建的結(jié)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(dǎo)致關(guān)節(jié)穩(wěn)定性差，承受負(fù)荷能力弱，存在潛在的TMD風(fēng)險，表現(xiàn)在特定的骨骼類型上。Endo等[24]發(fā)現(xiàn)高角型人群與TMD發(fā)病存在相關(guān)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(cè)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(xiàn)為髁突體積、表面積變??；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。