基于三維重建的成人上頜竇形態(tài)不對稱性研究

殷鈺喆,譚伊,張宇格,范博,姚植正,郭航,杜抱樸（.首都醫(yī)科大學第六臨床醫(yī)學院,北京 00069；.首都醫(yī)科大學第三臨床醫(yī)學院,北京 0000;3.首都醫(yī)科大學基礎醫(yī)學院,北京 00069；4.首都醫(yī)科大學腫瘤與代謝性疾病研究室,北京 00069）

上頜竇是位于上頜骨體內的含氣空腔，左右各一，呈不規(guī)則的三角錐形，尖端朝向顴突，底部朝向鼻腔，可分為上、下、前、后及內側壁，平均容積約12.82ml[1]。上頜竇在妊娠12周時開始形成，出生后體積迅速擴張，尺寸于成年早期趨于穩(wěn)定[2]。上頜竇形態(tài)受人種、年齡、性別和疾病等多因素影響[3-5]。Chaiyasate[6]等人通過對比25對雙胞胎的上頜竇形態(tài)后，發(fā)現(xiàn)雙胞胎個體間上頜竇形態(tài)存在差別，且這種差異隨年齡遞增而逐漸增大，表明環(huán)境因素同樣對上頜竇發(fā)育產生影響。

現(xiàn)代人各器官形態(tài)結構并非完全左右對稱，如右側上肢骨骼比左側上肢骨骼相對更長且更加粗壯[7]，這一差異反映了左、右側肢體骨骼在生長發(fā)育或重建過程對不同負荷環(huán)境的適應性，而兩側骨骼間的差異性負荷環(huán)境主要由單側優(yōu)勢肢體頻繁應用或習慣性偏側行為所引發(fā)[8]。某些研究發(fā)現(xiàn)現(xiàn)代人群上頜竇存在不對稱的特征：高筱萌[9]等人發(fā)現(xiàn)169例漢族人中有14.79%存在上頜竇不對稱；Shahbazian[10]等人發(fā)現(xiàn)101例患者中有17%上頜竇不對稱；馬著彬[11]等人研究顯示142例正常人的上頜竇中存在27%不完全對稱。偏側咀嚼作為一種較為常見的咀嚼習慣，會影響上、下頜骨的正常生長，導致顱面部的不對稱發(fā)育[12-13]。因此，了解現(xiàn)代人群上頜竇形態(tài)的不對稱性，將為解讀上頜竇乃至上頜骨發(fā)育過程提供更多有價值的信息。

1 材料和方法

1.1 研究材料 本文選取30例中國成年男性頭骨，標本分別保存于首都醫(yī)科大學人體解剖形態(tài)實驗室和中國科學院古脊椎動物與古人類研究所標本室。在選取標本過程中排除病理異常及未成年個體標本。

1.2 研究方法

1.2.1 使用高分辨率工業(yè)CT機對標本進行掃描，掃描參數(shù)為：電壓450kV，空間分辨率160um。使用Mimics 20.0對二維斷層掃描數(shù)據(jù)進行閾值劃分，同時依據(jù)顱骨解剖學位置，建立顱骨三維立體坐標系，分別重建顱骨及上頜竇的三維結構模型。上頜竇邊界和竇口進行手動編輯，以進一步提高模型精確度，其中上頜竇口進行封閉處理。對三維模型進行三次表面光滑處理，迭代次數(shù)是3，光滑因子是0.4。

1.2.2 將三維模型導入3-matic軟件，測量同一標本的兩側上頜竇前后徑、上下徑、內外徑、表面積和體積：上頜竇前后徑（AP）是上頜竇最前點和最后點所在冠狀面的垂直距離，單位為mm；上頜竇上下徑（SI）是上頜竇最高點和最低點所在水平面的垂直距離，單位為mm；上頜竇內外徑（ML）是上頜竇內點和最外點所在矢狀面的垂直距離；上頜竇表面積（SA）是上頜竇模型表面像素點的總和，根據(jù)分辨率將像素面積轉化為實際面積，單位為mm2；上頜竇體積（V）是上頜竇模型像素點的總和，根據(jù)分辨率可將像素體積轉化為實際體積，單位為mm3。為避免觀察者誤差，選取三位研究者的重建結果測量一次，取其均值并錄入Excel表格。上頜竇三維重建模型如圖1所示。

圖1 上頜竇三維重建模型

1.2.3 首先應用SPSS18.0軟件對左側和右側上頜竇測量指標進行獨立樣本t檢驗，觀察兩組指標是否存在顯著性差異；其次選取Auerbach[14]等人研究中的偏向不對稱指數(shù)（Percentage directional asymmetry，%DA)和絕對不對稱指數(shù)（Percentage absolute asymmetry，%AA）這兩項指標用以對比不同尺寸骨骼間的不對稱程度，前者反映定向或單側不對稱性，后者反映隨機不對稱性，具體計算公式如下：

R為右側上頜竇測量指標，L為左側上頜竇測量指標。最后應用SPSS18.0軟件對%DA和%AA進行單樣本t檢驗，觀察是否顯著區(qū)別于0。

2 結果

由表1可知中國現(xiàn)代男性上頜竇尺寸的分布情況。左側上頜竇上下徑、前后徑和內外徑均值分別是34.0mm、34.0mm和25.0mm，右側上頜竇上下徑、前后徑和內外徑均值分別是33.4mm、33.3mm和24.1mm。左側上頜竇表面積和體積均值分別是3242.5mm2和11963.5mm3，右側上頜竇表面積和體積均值分別是3182.3mm2和11608.6mm3。獨立樣本t檢驗分析結果顯示上下徑、前后徑、內外徑、表面積和體積的P值均大于0.05，這表明左側和右側上頜竇尺寸并不存在顯著差異。

表1 男性上頜竇測量指標分布

由表2可知，上頜竇上下徑、前后徑、內外徑、表面積和體積的%DA均值與0之間無顯著性差異，反映現(xiàn)代男性上頜竇偏向不對稱性未達到顯著水平；而上述指標的%AA均值與0之間的差異顯著，反映兩側上頜竇存在明顯的波動不對稱性。此外，上頜竇體積、內外徑和表面積的%AA均值明顯高于上下徑和前后徑。

表2 男性上頜竇測量指標的%DA和%AA分布

3 討論

現(xiàn)存多數(shù)研究采用的上頜竇上下徑、前后徑、內外徑定義與本文不同，且缺少對表面積的測量。對比體積測量數(shù)據(jù)，安鳳楊[4]等人通過分析67名男性上頜竇，得出上頜竇容積變異范圍為2.16-32.97ml，本文數(shù)據(jù)處于該范圍內；多數(shù)國人上頜竇測量研究中，體積均值的變異范圍為14.46-18.50ml[4,15-17]，略大于本文數(shù)據(jù)，可能與人群分布區(qū)域和樣本量有關。上文顯示成年男性上頜竇的上下徑、前后徑、內外徑、表面積和體積在左、右側之間不存在統(tǒng)計學差異（P均＞0.05）。王偉[15]等人對比200例成人上頜竇后，發(fā)現(xiàn)兩側上頜竇的左右徑、前后徑、上下徑和容積均無統(tǒng)計學差異；張興[16]等人測量30例男性與30例女性上頜竇，得出左、右側上頜竇前后徑、上下徑、左右徑和容積無顯著差異。Bornstein[18]等人對87例健康成人的研究亦得出，左右側上頜竇容積無統(tǒng)計學差異；安鳳楊[4]等人對比67名男性和31名女性，發(fā)現(xiàn)雙側上頜竇容積無統(tǒng)計學差異。這些研究與本文結果相一致。%DA均值反映了研究群體上頜竇對特定側的偏向程度。本文研究顯示成年男性上頜竇上下徑、前后徑、內外徑、表面積和體積的%DA均值與0之間無顯著性差異，進一步證實了左右上頜竇之間不存在明顯的側別差異。

骨骼雛形的構建主要由遺傳信息調控，同時骨骼在個體生長發(fā)育階段可依據(jù)功能性需求對自身結構進行重塑和調整。這意味著骨骼形態(tài)結構的不對稱性與遺傳和激素因素相關，也可能和肢體的非對稱運動或習慣性偏側行為所產生的不對稱載荷環(huán)境存在緊密聯(lián)系?，F(xiàn)代人上肢骨多展現(xiàn)為右側優(yōu)勢[7]，而下肢骨因受行走限制，其不對稱性程度明顯低于上肢骨，僅略傾向左側[14]。優(yōu)勢肢體在行走過程和行為姿勢中的頻繁使用會產生典型和非典型的高張力，刺激骨骼內軟骨細胞代謝，進而影響骨骼生長和重塑過程，最終導致兩側骨骼形態(tài)結構的不對稱[19]，如增加骨密度和橫截面面積提升骨骼強度、通過調整骨骼外表形態(tài)提高機械效率，增加韌帶和肌肉的骨骼表面的附著面積以對抗撕裂[7]。因此，骨骼的不對稱性可反映肢體在運動過程和習慣性行為中的非對稱性使用。

上頜骨作為上列牙齒的附著部位，與咀嚼活動密切相關，特別是上頜竇底壁與上頜第一、第二臼齒之間僅有一層薄骨相鄰[20]。上臼齒在研磨食物過程中，其咬合力可通過牙根傳導至上頜。上頜牙齒缺失患者咬合負荷降低，導致牙槽骨重塑、吸收，進而引起上頜竇擴張重塑，造成形態(tài)改變[21]。偏側咀嚼作為一種常見的咀嚼習慣，會引起雙側牙頜張力不對稱分配，導致面部雙側對稱性改變甚至引發(fā)顳頜關節(jié)疾病，如顳下頜關節(jié)紊亂綜合征的發(fā)生[12-13]。余道信[22]等人研究發(fā)現(xiàn)，偏側咀嚼患者的非咀嚼側牙槽骨密度及牙周膜寬度均顯著低于偏側咀嚼的咀嚼側及雙側咀嚼患者，這提示偏側咀嚼對上頜骨結構的影響。但存在偏側咀嚼習慣的人群中，咀嚼活動更偏向于哪一側仍缺乏確鑿的結論。Christensen[23]等人發(fā)現(xiàn)偏側咀嚼在左側與右側之間不存在顯著性差異；Tiwari[13]等人觀察到75例偏側咀嚼者中，38例右偏，37例左偏。上文表明左、右側上頜竇尺寸無明顯的偏側性不對稱，這應與人群咀嚼行為缺乏固定的側別偏好密切相關。

波動性不對稱常被認為出現(xiàn)于生物單側軀體發(fā)育速度明顯快于另一側軀體導致的形態(tài)不對稱中，且隨機出現(xiàn)于某側軀體[19]。%AA均值反映了研究群體左右側上頜竇的差異程度。本文研究發(fā)現(xiàn)成年男性上頜竇上下徑、前后徑、內外徑、表面積和體積的%AA均值與0之間存在顯著差異，反映兩側上頜竇存在明顯的波動不對稱性。單一個體偏側咀嚼行為的隨機性可能是導致人群上頜竇尺寸出現(xiàn)明顯的波動性不對稱的主要原因。其他影響雙側上頜骨不對稱生長發(fā)育的因素，如偏側缺齒[21]、非對稱咬合接觸面積和偏側用力，以及睡眠姿勢偏好、語言特點和飲食習慣等行為也可能會導致青少年上頜竇出現(xiàn)不對稱。即使對于發(fā)育成熟的個體，對環(huán)境壓力的抵抗需求亦可使上頜骨處于舊骨吸收和新骨形成的動態(tài)平衡過程，導致上頜竇形態(tài)的變化與重構，從而出現(xiàn)不對稱性。此外，Guatelli-Steinberg[24]等人指出雄性組織器官在生長發(fā)育過程中對環(huán)境壓力更為敏感，這意味著男性上頜竇尺寸出現(xiàn)波動不對稱性的概率要高于女性。本文受限于標本數(shù)量無法進一步分析不同年齡組間的不對稱分布特征，希冀后續(xù)研究會對這一問題做補充分析。