骨性Ⅲ類患者正頜手術(shù)后上氣道變化預(yù)測(cè)方法的研究現(xiàn)狀

龔依玲,樊 蓉,常 新

骨性Ⅲ類錯(cuò)牙合畸形是一種常見的錯(cuò)牙合畸形,其病因被歸因于環(huán)境因素和遺傳因素,特征是矢狀向不調(diào),通常伴有上頜發(fā)育不足、下頜發(fā)育過(guò)度或者二者兼有。對(duì)于嚴(yán)重的骨性Ⅲ類或者對(duì)面型要求較高的患者來(lái)說(shuō),生長(zhǎng)改良或掩飾性治療已不能解決問(wèn)題,此時(shí),選擇正畸-正頜聯(lián)合治療是臨床中一種很好的方法。然而,正頜手術(shù)不但會(huì)對(duì)頜骨的位置和形態(tài)產(chǎn)生影響,同時(shí)也會(huì)對(duì)舌骨及附著的肌肉組織造成一定影響,進(jìn)而導(dǎo)致氣道體積減小[1]。在正頜手術(shù)中,單純雙側(cè)下頜支矢狀劈開術(shù)(bilateral sagittal splitting osteotomy,BSSRO)可導(dǎo)致咽氣道間隙(pharyngeal airway space, PAS)縮窄,而如果配合上頜LefortⅠ型截骨術(shù)前移,可以有效緩解上氣道總?cè)莘e的變化,從而減小患者因上氣道容積減小導(dǎo)致阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征(obstructive sleep apnea-hypopnea syndrome, OSAHS)發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)[2-3]。2021年,Kang等[4]研究發(fā)現(xiàn),在Ⅲ類錯(cuò)牙合畸形患者中,單純的下頜后退手術(shù)比雙頜手術(shù)在咽部氣道的減少方面會(huì)更明顯,并且雙頜手術(shù)在術(shù)后氣道的穩(wěn)定性方面更佳。因此,術(shù)前有效地評(píng)估氣道,并將其納入手術(shù)計(jì)劃是非常重要的。

1 骨性Ⅲ類錯(cuò)牙合畸形患者的上氣道結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1.1 上氣道的概念

上氣道是由鼻腔和口腔向下延續(xù)至喉部環(huán)狀軟骨的呼吸通道,與顱頜面牙列解剖關(guān)系鄰近,使二者之間相互影響。國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者把氣道分為四個(gè)部分:鼻咽、腭咽、舌咽和喉咽。鼻咽為自上氣道穹窿頂至軟腭平面;腭咽為自軟腭平面至軟腭尖;舌咽為自軟腭尖至?xí)捝暇壠矫?喉咽為會(huì)厭上緣平面至食管頸部。

1.2 骨性Ⅲ類患者的上氣道結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

Iwasaki等[5]對(duì)骨性Ⅰ類和Ⅲ類的兒童分別進(jìn)行了錐形束CT掃描,測(cè)量了口咽腔的長(zhǎng)度、面積、寬度等參數(shù),通過(guò)分析測(cè)量得出結(jié)論,骨性Ⅲ類兒童口咽腔氣道較其他患者更寬大。而在一項(xiàng)對(duì)白種人骨性Ⅲ類患者和正常人鼻腔軟組織的比較研究中,Martin等[6]發(fā)現(xiàn)骨性Ⅲ類患者的鼻腔特征存在性別差異,成年男性的腺樣體和上氣道長(zhǎng)度明顯大于女性患者。在骨性Ⅲ類患者中,顱底長(zhǎng)度和鼻咽形態(tài)之間有直接關(guān)系。Hong等[7]的研究結(jié)果表明骨性Ⅲ類患者咽氣道下部分的橫截面積和咽氣道上部的容積明顯大于骨性Ⅰ類錯(cuò)牙合畸形患者。與此同時(shí),Bozzini等[8]在2018年的研究中發(fā)現(xiàn),在骨性Ⅲ類錯(cuò)牙合畸形的患者中,男性的氣道容積增加,而女性患者的氣道容積與Ⅰ類患者的氣道容積相似。有些學(xué)者的研究發(fā)現(xiàn)ANB角的改變不影響咽部結(jié)構(gòu)的大小,矢狀向頜骨的形態(tài)似乎不影響上氣道尺寸的變化,并且男性和女性在咽部結(jié)構(gòu)維度上差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[9]。綜上所述,骨性Ⅲ類錯(cuò)牙合畸形患者的上氣道更寬大,尤其是男性患者。

對(duì)于骨性Ⅲ類高角患者,吳劍豪等[10]研究發(fā)現(xiàn)由于矯治復(fù)雜、垂直向異常嚴(yán)重,患者喉咽橫截面積及體積較正常人小,腭咽橫截面積及體積較大,故在正頜手術(shù)過(guò)程中應(yīng)關(guān)注上氣道中下段體積,減小醫(yī)源性阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。

2 上氣道的測(cè)量

X線頭影測(cè)量(X-ray cephalometric measure-ment)、MRI、聲反射、錐形束計(jì)算機(jī)斷層掃描(cone-beam computed tomography,CBCT)以及光纖維喉鏡等技術(shù)都可以作為評(píng)估氣道的有效手段,然而,有的氣道評(píng)估設(shè)備費(fèi)用昂貴、操作繁瑣,并非所有的醫(yī)療機(jī)構(gòu)都能使用,所以我們列出2種目前常用的氣道評(píng)估方法。

2.1 X線頭影測(cè)量

2.1.1 優(yōu)點(diǎn)

頭影測(cè)量分析能夠研究顱頜面部的生長(zhǎng)模式、解剖形態(tài)、進(jìn)行硬組織和軟組織分析,以及協(xié)助制定正畸治療、正頜外科、正畸-正頜聯(lián)合治療計(jì)劃[11]。具有放射劑量小、費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。頭影測(cè)量值與下頜角度的增加或減少、上頜骨和下頜骨的矢狀差異以及面部高度的差異有關(guān),同時(shí)涉及口腔和鼻腔系統(tǒng)的功能變化以及咬合變化[12-13]。此外,這些形態(tài)特征也可以觀察到氣道的變化[14]。與3D技術(shù)相比,基于X線頭顱側(cè)位片(lateral cephalographic radiographs,LCR)上氣道測(cè)量的準(zhǔn)確性是一個(gè)有爭(zhēng)議的領(lǐng)域。部分學(xué)者認(rèn)為,基于二維層面上的LCR與三維層面上的CBCT對(duì)上氣道的長(zhǎng)度和矢狀面尺寸的測(cè)量具有相當(dāng)?shù)臏?zhǔn)確性[15]。同樣的,Ravelo等[16]研究發(fā)現(xiàn)二維的頭影測(cè)量分析和三維層面上的分析在氣道的診斷方面幾乎無(wú)差異;Savoldi等[17]則認(rèn)為兒童的上氣道和舌骨位置的測(cè)量在LCR上非常可靠。所以,X線頭影測(cè)量在二維層面的上氣道測(cè)量方面的準(zhǔn)確率較高,有一定的參考價(jià)值。

在正畸醫(yī)生廣泛使用錐形束CT之前,他們以頭顱側(cè)位片作為上氣道分析的主要手段,積累了很多寶貴的資料,得出了很多結(jié)論和成果。然而在現(xiàn)代臨床中,CBCT和專用的三維重建軟件是測(cè)量和分析上氣道的最佳工具,本文在后續(xù)將對(duì)其進(jìn)行介紹。

2.1.2 缺點(diǎn)

在CBCT用作氣道測(cè)量工具之前,研究人員主要使用X線頭顱側(cè)位片進(jìn)行氣道的測(cè)量分析,但是其只能提供三維解剖結(jié)構(gòu)的二維圖像。X線頭顱側(cè)位片雖然能很好地顯示骨骼結(jié)構(gòu),但對(duì)軟組織成像的敏感性較差,這會(huì)影響頭影測(cè)量中定點(diǎn)的準(zhǔn)確性和測(cè)量分析的精確度。正畸醫(yī)生只有在正中矢狀面上能測(cè)量到氣道的長(zhǎng)度和矢狀面尺寸,無(wú)從獲得其他平面上的三維數(shù)據(jù)。頭影測(cè)量分析僅能測(cè)量氣道的高度以及作為篩選工具來(lái)識(shí)別氣道的最小矢狀面尺寸,但無(wú)法測(cè)量和分析氣道的體積以及橫截面積。故頭影測(cè)量分析僅能初步判斷患者是否有氣道狹窄等問(wèn)題,之后還需要進(jìn)一步結(jié)合CBCT圖像來(lái)分析結(jié)果。

2.2 錐形束計(jì)算機(jī)斷層掃描

CBCT首次用于上氣道的測(cè)量研究,是在2009年由Aboudara等[18]實(shí)施。

CBCT作為一種三維診斷工具,由于其與LCR和MRI相比具有顯著的優(yōu)勢(shì),被越來(lái)越多的人使用。CBCT的優(yōu)點(diǎn)包括輻射劑量較低、患者定位標(biāo)準(zhǔn)化、圖像質(zhì)量高、無(wú)結(jié)構(gòu)疊加以及成本效益比更高[19-20]。使用基于CBCT的三維評(píng)估可以更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)氣道特征的綜合評(píng)估[21]。研究顯示,患者姿勢(shì)位的差異會(huì)影響X線頭顱側(cè)位片測(cè)量上氣道的精確性[22]。與頭顱定位側(cè)位X線片相比,三維測(cè)量比二維圖像更能精確地評(píng)估上氣道的橫截面積和容積。3D層面能夠?qū)M向和縱向研究中上氣道的形態(tài)進(jìn)行計(jì)算,建模及定量分析,并能夠評(píng)估生長(zhǎng)和治療對(duì)上氣道形態(tài)、大小的影響。上氣道任何部位的橫斷面僅通過(guò)CBCT的橫斷面便能進(jìn)行計(jì)算,軟件可以明確界定氣道最狹窄區(qū)域,橫斷面可以明確界定氣道邊界的周長(zhǎng)。三維技術(shù)獨(dú)特的工具之一是能夠進(jìn)行氣道分割,通過(guò)調(diào)整閾值,軟硬組織和氣道結(jié)構(gòu)可以被區(qū)分與分割。研究者或臨床醫(yī)生可以通過(guò)使用軟件計(jì)算程序,在特定的氣道分割段或總氣道放置增長(zhǎng)種子點(diǎn)來(lái)分割氣道,測(cè)量氣道的體積或面積。因此,CBCT逐漸被用于評(píng)價(jià)正頜手術(shù)引起的氣道容積改變[23]。

3 正頜手術(shù)治療前后氣道容積變化

3.1 單頜手術(shù)

雙側(cè)下頜骨升支矢狀劈開截骨后退術(shù)作為治療下頜前突畸形的經(jīng)典術(shù)式,其臨床療效已得到肯定,但會(huì)引起上氣道縮小,這一問(wèn)題已引起廣泛關(guān)注。根據(jù)2019年On等[24]的研究表明,在骨性Ⅲ類患者中,雙側(cè)下頜骨升支矢狀劈開截骨后退術(shù)術(shù)后可以導(dǎo)致咽氣道間隙(PAS)的相對(duì)縮小,手術(shù)后睡眠質(zhì)量有下降的可能。2020年,Yang等[25]對(duì)12例無(wú)OSAHS癥狀的骨性Ⅲ類患者進(jìn)行研究,這些患者被進(jìn)行了平均11.08 mm的下頜骨大幅度后退術(shù),術(shù)后上氣道各段的容積及橫截面積均明顯減少,其中4例出現(xiàn)OSAHS發(fā)作。并且,當(dāng)下頜后退15 mm時(shí)人工模擬的氣道塌陷會(huì)引起氣流動(dòng)力學(xué)上的顯著惡化,可能造成OSAHS的發(fā)生[26]。Irani[27]在2018年的研究中也有類似的發(fā)現(xiàn),當(dāng)進(jìn)行了單純下頜后退術(shù)后,口咽和喉咽部容積有明顯的縮小,舌骨的位置術(shù)后出現(xiàn)向后移動(dòng)的趨勢(shì)。

因此,在骨性Ⅲ類患者的正頜手術(shù)中,僅通過(guò)BSSRO來(lái)后退下頜會(huì)使上氣道的容積變小,其帶來(lái)的影響是無(wú)法避免的。

3.2 雙頜手術(shù)

當(dāng)下頜骨后退量較大時(shí),可以考慮改行雙頜手術(shù),使用單純BSSRO的同時(shí),配合上頜LefortⅠ型截骨術(shù)前移,必要時(shí)行頦成形術(shù),將相對(duì)移動(dòng)量平均在上、下頜骨兩部分,以減少下頜骨后退的幅度,從而盡可能避免術(shù)后OSAHS癥狀發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)[28]。

有的學(xué)者認(rèn)為,雙頜手術(shù)和單頜手術(shù)相比,其對(duì)上氣道的影響小,預(yù)后較好。2019年,Havron等[29]對(duì)71例骨性Ⅲ類畸形者行上頜前徙合并下頜后退術(shù),平均前徙上頜骨4.5 mm,后退下頜骨5.6 mm,經(jīng)CBCT測(cè)量發(fā)現(xiàn)術(shù)后上氣道容積增加5.31 cm3。雖然下頜后退術(shù)使上氣道縮小,但同期前徙上頜骨,使腭平面以上的氣道容積增加,在一定程度上減輕甚至抵消了下頜后退術(shù)對(duì)上氣道的不利影響。2018年Yang等[30]研究發(fā)現(xiàn),單頜手術(shù)和雙頜手術(shù)后腭咽、舌咽、喉咽的減小都很顯著,單頜手術(shù)減小更加明顯,并解釋了腭咽部減小可能是由于下頜后退,為了保持腭咽閉合,軟腭就會(huì)向下向后延伸,腭咽隨之變小。AlQahtani等[31]在2021年的研究中認(rèn)為對(duì)18～22歲骨性Ⅲ類錯(cuò)牙合的患者來(lái)說(shuō),雙頜手術(shù)是更加優(yōu)越的治療方法,因?yàn)樗哂袦p少口咽氣道復(fù)發(fā)的作用以及糾正和預(yù)防骨性Ⅲ類患者阻塞性睡眠呼吸暫停的能力。單頜手術(shù)最有可能在短期復(fù)發(fā),長(zhǎng)期復(fù)發(fā)的可能性較小,雙頜手術(shù)在短期和長(zhǎng)期基礎(chǔ)上都表現(xiàn)出相對(duì)的穩(wěn)定性。需要進(jìn)一步的前瞻性縱向研究來(lái)證實(shí)這些發(fā)現(xiàn)[32]。

另外一些學(xué)者認(rèn)為,雙頜手術(shù)與單頜手術(shù)在上氣道容積減小方面并無(wú)明顯差異。雖然在雙頜手術(shù)中上頜骨被向前推進(jìn),但上氣道容積的整體減少并沒(méi)有明顯改善,正頜術(shù)后舌部和喉部氣道容積依然明顯降低[33]。與單獨(dú)接受下頜退縮的患者相比,接受雙頜手術(shù)的患者術(shù)后在氣道容量、最小軸向面積、最小軸向面積的位置或舌后軸向面積方面沒(méi)有其他顯著差異[29]。上頜LefortⅠ型截骨術(shù)中前移量較少時(shí),在上氣道中鼻咽段的容積在術(shù)前術(shù)后差異不大[34]。然而,當(dāng)上頜骨前徙量>2 mm的時(shí)候,鼻咽段的氣道容積將會(huì)顯著增加13%～21%[35]。

考慮到不同的正頜手術(shù)術(shù)式對(duì)上氣道的影響不同,術(shù)前對(duì)上氣道的評(píng)估對(duì)正頜手術(shù)術(shù)式的選擇有一定的臨床指導(dǎo)意義。

4 現(xiàn)有的正頜手術(shù)術(shù)前氣道的預(yù)測(cè)方法

正頜手術(shù)的成功離不開良好的手術(shù)技術(shù)和詳細(xì)的手術(shù)計(jì)劃[36-38]。Riley等認(rèn)為,上氣道的最窄界面<11 mm,下頜平面到舌骨距離>15.4 mm,這兩個(gè)條件已被確定為OSAHS的風(fēng)險(xiǎn)因素[39]。所以,術(shù)前有效預(yù)測(cè)氣道,對(duì)防止術(shù)后出現(xiàn)OSAHS來(lái)說(shuō)至關(guān)重要?，F(xiàn)有的預(yù)測(cè)主要是在二維層面上開展的,而三維層面上的預(yù)測(cè)還停留在理論階段。

4.1 二維層面的數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)

二維規(guī)劃目前被認(rèn)為是評(píng)估和預(yù)測(cè)正頜手術(shù)結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)方法[40-41],其主要在頭顱側(cè)位片上進(jìn)行,學(xué)者們通過(guò)術(shù)前術(shù)后頭顱側(cè)位片上的ANB、Go-Gn和SN-GoGn等值的變化,并結(jié)合數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法,得出多元回歸方程來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)。本文將列舉兩組學(xué)者的具體預(yù)測(cè)過(guò)程,對(duì)二維層面的預(yù)測(cè)進(jìn)行說(shuō)明。

Chen等[39]對(duì)23名被診斷為骨性Ⅲ類錯(cuò)牙合畸形的女性成年人進(jìn)行分析,提出一個(gè)數(shù)學(xué)模型來(lái)預(yù)測(cè)與下頜骨后退手術(shù)相關(guān)的咽部氣道空間(PAS)的變化。他們分別在術(shù)前6個(gè)月(T1)和術(shù)后12～18個(gè)月(T2)對(duì)其試驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行了側(cè)位頭影檢查,然后根據(jù)ANB角、下頜總長(zhǎng)度(Go-Gn)和SN-GoGn在術(shù)前術(shù)后的變化,配合SPSS,得出多元回歸方程,即PAS減少的程度=0.386-0.541ANB(T1-T2)+0.253Co-Gn(T1-T2)-0.098SN-GoGn(T1-T2),最終預(yù)測(cè)出下頜后退手術(shù)后PAS的變化。如果術(shù)后PAS的預(yù)測(cè)值顯示有發(fā)生OSAHS的風(fēng)險(xiǎn),那么外科醫(yī)生應(yīng)考慮原手術(shù)計(jì)劃以外的其他選擇。

Muto等[42]則是提出另一種預(yù)測(cè)方法。他們通過(guò)C3-Me(第三頸椎前下點(diǎn)到頦下點(diǎn)的距離)的變化來(lái)預(yù)測(cè)術(shù)后PAS-TP(舌背和咽后壁之間的最小咽氣道空間)。他們同樣也是以骨性Ⅲ類的成年女性為研究對(duì)象,并且以ANB、Go-Gn和SN-GoGn等3個(gè)骨骼變量的變化為最重要參數(shù)來(lái)預(yù)測(cè)上氣道變化。根據(jù)治療前和術(shù)后1年的2張X線頭顱側(cè)位片中C3-Me的變化來(lái)預(yù)測(cè),預(yù)測(cè)公式為PAS-TP=a+0.402(b-c),其中a為術(shù)前PAS-TP;b為術(shù)后C3-Me;c為術(shù)前C3-Me。其得出的預(yù)測(cè)值和實(shí)測(cè)值的平均值幾乎相同,兩者之間的差異在±1.5 mm范圍內(nèi)。

以上兩組預(yù)測(cè)都是在二維層面上進(jìn)行的,都有比較可觀的準(zhǔn)確性和參考價(jià)值,對(duì)防止術(shù)后OSAHS的發(fā)生很有幫助。

4.2 虛擬手術(shù)計(jì)劃(virtualsurgical planning,VSP)

虛擬手術(shù)設(shè)計(jì)不但可以在二維或三維層面上分析牙弓和周圍骨骼結(jié)構(gòu),還能利用Dolphin Imaging和Mimics軟件,模擬不同的正頜外科手術(shù)項(xiàng)目,并通過(guò)使用三維打印的手術(shù)導(dǎo)板將虛擬手術(shù)項(xiàng)目轉(zhuǎn)移到真實(shí)手術(shù)中來(lái)預(yù)測(cè)相應(yīng)的結(jié)果[43]。二維層面上用VSP預(yù)測(cè)咽氣道間隙是一種可行的臨床工具,對(duì)牙頜面畸形患者的手術(shù)治療具有良好的預(yù)測(cè)價(jià)值[44]。三維層面上可以將來(lái)自CT掃描的DICOM數(shù)據(jù)和來(lái)自牙弓掃描的STL數(shù)據(jù)擬合,構(gòu)建精確的顱頜面-牙列模型。在全面三維分析后,運(yùn)用Dolphin Imaging 11.7和Mimics 10.01軟件進(jìn)行虛擬手術(shù)設(shè)計(jì)和模擬。來(lái)自CT掃描的DICOM數(shù)據(jù)和來(lái)自牙弓掃描的STL數(shù)據(jù)可以在三維層面上進(jìn)行調(diào)整,以創(chuàng)建顱頜面牙列的精確模型。在進(jìn)行完整的三維分析后,Dolphin Imaging和Mimics軟件被用于虛擬規(guī)劃和模擬手術(shù)。上氣道在Mimics軟件上可以先分為鼻咽、腭咽、舌咽和喉咽,然后分別找到每段的最窄截面,用軟件進(jìn)行測(cè)量分析。在軟件上預(yù)測(cè)術(shù)后上氣道的最小值,選擇合適的術(shù)式,以防止患者醫(yī)源性O(shè)SAHS的發(fā)生。最后使用三維打印導(dǎo)板轉(zhuǎn)移,虛擬手術(shù)設(shè)計(jì)被成功轉(zhuǎn)移至實(shí)際手術(shù)中,建立讓患者滿意的面型和咬合。VSP不但促進(jìn)了正畸醫(yī)生和正頜外科醫(yī)生的自主性,而且還模擬不同的技術(shù),以便為患者獲得最好的治療[23]。

然而,有的學(xué)者對(duì)VSP的精確性持懷疑態(tài)度。2020年,劉燕菲等[45]發(fā)現(xiàn),將軟件中的虛擬設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)移到實(shí)際手術(shù)中的方式方法不同可能會(huì)影響正頜術(shù)后實(shí)際效果的精確性,正因如此,我們需要對(duì)不同轉(zhuǎn)移手段進(jìn)行比較分析,選擇出最佳方法,提高虛擬設(shè)計(jì)的預(yù)測(cè)性。盡管目前我們擁有了新的3D技術(shù),仍然沒(méi)有絕對(duì)可靠的技術(shù)來(lái)預(yù)測(cè)正頜手術(shù),也不能完全準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)正頜術(shù)后阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征發(fā)生的可能性。因此,正頜手術(shù)計(jì)劃的準(zhǔn)確性還有待進(jìn)一步研究。

關(guān)于骨性Ⅲ類患者正頜手術(shù)后氣道的變化的文獻(xiàn)資料,多為報(bào)告術(shù)前術(shù)后氣道各段的差異以及不同術(shù)式對(duì)氣道的影響,關(guān)于上氣道預(yù)測(cè)方面的文章少之又少,目前大多數(shù)研究還僅停留在二維層面。在今后的正畸治療和正畸與頜面外科聯(lián)合治療中,研究人員必將更加重視正頜手術(shù)前后的上氣道容積變化,并且更加全面、清晰地了解患者的上氣道狀況,上氣道有效的術(shù)前預(yù)測(cè)必將成為新的研究熱點(diǎn)。