头影测量在正畸学中的临床研究及应用发展

骆厚卓 张晓东 李成日 张文君 贾立辉

(沈阳军区总医院口腔内科，110840)

头影测量在正畸学中的临床研究及应用发展

骆厚卓 张晓东 李成日 张文君 贾立辉

(沈阳军区总医院口腔内科，110840)

头影测量一直是口腔正畸临床诊断、治疗设计及研究工作的重要手段。各种头影测量分析法也在不断完善。随着数码技术的飞速发展和计算机应用的日益广泛，应用数字化X线片和计算机辅助头影测量逐渐增多，头影测量技术也经过了3个渐次发展的阶段，即：①手工头影测量；②常规计算机辅助头影测量；③三维头影测量。本文主要对头影测量技术的发展及应用进行了综述，对新兴的三维头影测量技术着重概述。

头影测量；正畸学；临床研究；应用

头影测量分析是正畸治疗过程中的重要组成部分，对口腔正畸的诊断具有重要的作用[1]。多年来，正畸治疗前通过头影测量正、侧位片进行头影测量分析，得到颅颌面骨骼位置关系与形态特点的信息，已经成为非常成熟的检查方法，将有助于明确诊断、制定治疗计划、评估预后等。X线头影测量自20世纪中期就已开始应用于口腔正畸学，目前，已经在国内外得到普遍应用，而且发展的相当成熟，相当完善。在过去的10年里，产生了一种崭新的三维头影测量方法，使得头影测量的功能得到极大的丰富，其应用也日益广泛，具有良好的临床前景。许多学者对颅、颌面部组织形态的测量进行了研究探索，期望找出一种能客观反映和精确测量颅、颌面部组织形态的方法。本文旨在对头影测量在口腔正畸学中的临床研究及应用发展做一综述。

1 发展背景

1931年Broadbent和Hofrath[2]65分别在美国和德国提出X线头影测量。1958年丹麦皇家牙科学院，首先应用了计算机X线头影测量方法，但当时并未能普遍开展。直至20世纪70年代初，计算机X线头影测量才开始在美国广泛应用，将X线头影测量数值化，大大提高了测量的效率及测量准确性，为样本的科研提供了有利条件，使X线头影测量进入一个新的阶段[2]66。

随着科学技术的发展与进步，Hounsfield[3]5于1967年发明了CT，其能够再现颅面骨组织的三维结构。1971年被用来辅助诊断治疗。1998年侧重对颅面部骨组织进行三维结构再现的锥状束CT引入到口腔学科中，并得到不断完善，使得三维头影测量的优越性得到充分地体现。正畸学中的头影测量将从点、线、距离、角度的二维测量向面积、容积的三维测量扩展[3]99。随着CBCT[4-7]在口腔颌面部影像诊断中应用的日益广泛，CBCT配置的图像处理软件也不断成熟，使得头影测量正在从二维时代向三维时代迈进。

2 头影测量分析法

头影测量分析已普遍应用于口腔各专业，并且成为口腔正畸临床病例诊断、分析的重要辅助手段。最初时，正畸医生大多数应用普通X光片进行手工头影测量。随着数码和计算机技术的飞速发展，应用数字化X线光片、计算机辅助头影测量及计算机三维重建后的3D测量应运而生。

Tweed三角分析法[8]由Tweed于1945年提出，该三角的3条边由眼耳平面、下颌平面和下中切牙长轴组成。在Tweed分析法中，均以下颌的分析为依据。Tweed认为FMIA为65°是建立良好面型的重要条件。但是该法仅以改变下中切牙的倾斜度为目的；其测量值都来自白种人群，不适合中国人群；测量项目过少，较为局限，对较复杂的畸形很难分析出全部的畸形机制。

Wylie分析法[2]78由Wylie于1947年提出，包括10项测量内容，以眶耳平面为基准平面，以线距分析为主。此法在临床中常用来分析判断牙、颌、面解剖结构的高度和深度的变化。

Downs分析法[9]由Downs于1948年提出，包括骨骼间及牙与骨骼间关系的两大部分10项测量内容。Downs最先提出以眼耳平面作为参考平面，并且指出眼耳平面可充分评估面部形态，内容较为完善，因而该法至今广为应用。但对于研究颅颌面部生长发育的变化方面存在不足之处。由于牙颌颅面结构具有种族差异，不同种族应有各自正常均值以便应用。

Ricketts分析法[10]由Ricketts RM医生在20世纪中期提出，Ricketts分析法共包括约50余项测量项目，分别从上下牙间关系、上下颌骨间关系、牙与颌骨间关系、口唇位置关系、颅骨与颜面部关系及内部结构间关系6个方面的内容进行探讨。

Steiner分析法[11]是1953年由Steiner从Downs、Riedel等分析法中择优而成，测量内容相对全面地描述了上下颌骨相对于颅底的前后位置关系及上下牙齿的相对关系，并且可通过测量内容判断下颌长度及位置；此外，还可了解下颌的旋转方向及生长型。随后1959年，Steiner从临床诊断及矫治设计的便利出发，提出了一种主要适用于安氏Ⅰ类和Ⅱ类错的分析和矫治设计方法，又称之为臂章分析法，但此法不适合用于Ⅲ类错畸形病例。

Coben分析法[9]由Coben于1955年提出，它是一种以线距测量为主的X线头影测量分析方法，更加深入了解人类面部结构在生长发育过程中的变化，并探讨颅颌面各组成部分之间的相互补偿机制。但是Coben分析法缺乏对于牙性问题的分析，在各测量项目中，只在颜面部高度的分析上测量了上下前牙的切端高度，仅靠此来判断咬合状态是不充分的。

Jarabak分析法[12]由Jarabak医生于1972年提出，该分析法主要是基于面后部结构的分析，可用于预测面部的生长方向，同时主要着重于研究治疗前后对下颌骨的影响。Jarabak分析法主要包括牙性分析和骨性分析两个部分。但是该法的缺陷在于需要在测量前消除错位咬合对分析结果的影响。

Wits分析法[13]由Jacobson于1975年提出。该分析法用于测量上下颌骨前部的相互关系。分别从上下牙槽座点AB向功能性平面作垂线，两垂足分别为AO点和BO点，然后通过测出AO点和BO点间的距离来反映上下颌骨前部的相互位置关系。Wits分析法在于使人们对上下牙槽座点对颅部基准平面的关系有一个较全面的认识。

McNamara分析法[14]是由McNamara在吸收了Ricketts和Harvold分析法部分原理的基础上于1983年提出的。它主要分析牙与牙、牙与颌骨、颌骨与颌骨、颌骨与颅骨之间的关系。在McNamara分析法中，测量项目为线距的直接测量，且不受眼耳平面和前颅底平面倾斜度的影响。

3 头影测量的应用发展

头影测量自20世纪40年代问世以来，一直是正畸诊断、分析以及治疗前后疗效评价的重要方法之一[15-18]。它也经历了手工头影测量、计算机X线头影测量到现在的CBCT的三维测量[19-22]的3个革命历程，使得头影测量体系越来越完善，精确性越来越高。

常规手工头影测量所得数据离散程度较大，说明其重复性较差，小角度项目的测得值较小，绝对值均在0°～10°范围内，构成该角的两直线趋于平行，致使两直线的交点难以确定；同时，手工测量过程中点间的连线以及10°以下角度值的估测都增加了产生误差的可能，很快就被机测的X线头影测量所取代。

几十年来X线二维头影测量一直成为口腔正畸临床诊断治疗设计及研究工作的重要手段。其主要通过口腔全景片，头颅正、侧位片进行X线头影相关参数测量，并根据测量结果进行矫治设计。此方法拍摄简便、费用低廉，能同时显示软、硬组织等优点而得到广泛应用。但所提供的二维平面信息，无法完整地评估颅颌面的三维结构[23-25]；而且影像的重叠、图像的放大失真、非对称性畸形的诊断、拍摄时头部的姿势等均对测量结果有影响。因此迫切需要一种可行的三维测量方法来进行头影测量。

双平面X射线立体摄影法与共平面X射线立体摄影法应运而生，头颅X线立体摄影时通过对头颅在两个不同角度上X射线投影分析来实现三维空间重构。这种方法对技术及设备要求高，并不是真正的三维空间构象，为最终实现三维分析、三维测量奠定了基础。但是临床上X射线头影三维测量系统的应用并不常见。

近年来随着CT设备和计算机软件的飞速发展以及图像数字处理技术和计算机辅助设计制造技术的开发应用，颅颌面结构的三维重建和测量得以实现。CT扫描具有放射剂量低且分辨率高等特点，它克服了传统X线头影测量的一些常见问题，如传统侧位片的组织重叠、放大、扭曲、病人体位不正确等因素；重组的三维结构可以按任意角度进行旋转，从各个方向观察骨骼结构的形态与位置关系，还可以进行空间上的重叠以及渲染效果与灰度X光片的重叠，均使测量结果有较高的准确性[26-28]，几乎不存在几何误差。可以真实重现活体各组织器官的解剖形态学结构，并进行有效的三维测量。

4 三维头影测量

手工及计算机X线头影测量技术是我们口腔医务工作者经常使用的辅助手段，而三维测量这一新兴产物的诞生，给我们带来了革命性的进步。它充分地显示了颌面部骨骼及牙的解剖结构，同时它所配置的三维测量软件技术也不断成熟，可以完成任意空间距离[29]或角度的测量，大大提高了测量结果的准确性及临床的诊断能力，使其在正畸治疗中具有较好的应用前景。

在二维图像中，有着大量的骨性结构的重叠影像及放大率等问题，使得定点的可重复性和可靠性及结果的准确性都不十分理想。但在三维头影测量中，线距与角度的测量也不再受限于某一个二维图像，而是一个可根据临床需要灵活处理的三维立体信息。通过轴位、矢状位以及冠状位三维图像[30]观察，可精确定义并记录一个体素的空间位置，这样就可以准确计算出任意两点之间的距离和任意三点之间的角度。因此亟需患者真实的三维图像信息，来诠释三维头影测量的方法及项目。

三维头影测量目前还在探索中，方法和经验都不是十分完善，但许多软件可以将CBCT的三维影像转化成头颅侧位片，然后通过二维的分析法进行测量计算，这样大大地减少很多误差，增强了测量结果的准确性。这也是二维向三维发展的一种过渡形式。正畸头影测量正在从二维时代向三维时代迈进，随着三维空间测量方法的发展成熟，三维头影测量必将是正畸头影测量的发展趋势[31-32]。

5 总结

头影测量在正畸临床诊断治疗中所起的作用是不可忽视的。半个多世纪来，众多临床医务者始终在努力地探索开发一种在临床应用中使人满意的正畸头影测量方法。于是Downs、Steiner、Wylie和Tweed等头影测量分析法相继诞生，这些分析法对错畸形的诊断分析均有其特色，但是它们都有各自的局限性，所以要灵活地选择应用，也可以相互辅助补偿应用。随着计算机技术的突飞猛进，使得头影测量技术进入一个全新的发展阶段，大大地提高了测量的效率及测量的准确性，也让二维头影测量逐渐向三维空间头影测量发展。目前，二维X线头影测量已经发展的比较成熟，但仍有其局限性及某些不足之处；三维测量虽然具有很多独特的优势，但只是发展的初始阶段，仍需要不断地完善。总之，到目前为止，还没有一种在临床应用中使人满意的正畸头影测量方法。X线和CT测量技术还有很多可以改进的空间，相互借鉴相互补充，使其朝着小型化、低辐射、准确方便的方向发展而广泛应用于正畸治疗的诊断中。从目前临床应用来看，三维CT影像重建技术是最佳的组织测量方法，能真实地再现三维空间结构特性，为医务人员提供更真实更准确的数据。三维头影测量必将是未来正畸学辅助方法的发展方向。

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贾立辉

2012-07-06)