西安地区青年骨性III类面型与正常面型颅面形态的三维自动测量研究

宋剑玮　周洪　张艳宁等

[摘要]目的：利用自主研发的颅面软组织形态三维自动测量系统对骨性III类与正常面型进行面部软组织自动测量比较研究。方法：对西安地区20例正常面型和20例骨性III类面型青年，采用激光扫描获取颅面部软组织三维信息，利用自行研发的自动测量软件系统进行颅面软组织自动测量，每个受试对象测量3次，测量结果进行SPSS12.0统计软件分析。结果：本样本骨性III类面型表现水平向面宽、眼裂宽、鼻翼宽、鼻翼基底宽较窄，鼻根宽、眶间距大，下唇红缘弧长较长，下唇红缘弧长相对上唇缘弧长明显长；垂直向上面高、鼻梁、上下唇均较短，上唇红暴露较少，下颌高、颏高明显长；矢状向上颊深、中颊深、中颊弧长明显短；颏唇角大，面角大。结论：骨性III类与正常面型比较不仅有矢状向的不调，颅面部软组织的其他三维测量值也存在较大的差异。

[关键词]骨性III类面型；颅面形态；三维自动测量

[中图分类号]R783.5 [文献标识码]A [文章编号]1008-6455（2014）16-1365-04

Abstract： Objective To do three-dimensional craniofacial soft tissue morphometry and compare analysis to skeletal class III and normal class young adult in Xian Area sample. Methods 40 young people of skeletal class III and normal skeletal class were selected， each class including 20 subjects. Every subject was scanned by laser and reconstructed the face form which was measured three times by auto measuring system. The results of measurement were processed by Spss12.0. Results Characteristics of craniofacial morphometry of the skeletal class III were founded compared with those of normal facial form： In horizontal direction，the facial width， palpebral fissure width，alar nasal width， alar base width was narrower； nasion width， intercanthal width was larger，the lower lip arc was longer，the lower lip arc was obviously longer than the upper lip arc.In vertical direction，the upper face height， nasal length，the upper lip height，the lower lip height was shorter；the upper vermillion was shorter；the mandibule height，the chin height was longer. In sagital direction， the upper cheek depth， the middle cheek depth， the mid-cheek half arc was obviously shorter；the mentolabial sulcus， the face angle was larger. Conclusion Except for the difference in sagital direction， there are many differences in other three-dimensional craniofacial morphometry of skeletal classIII to normal skeletal class.

Key words：skeletal class III；craniofacial morphometry；three-dimensional auto measure

颅面部形态是人体中最为复杂的形态区域，颅面部畸形及上下牙列的矫治涉及了颅面形态的改变，最终表现为颅面软组织形态的改变。目前对于面部软组织的研究一般采用的方法是X 线头影测量和面部照片，而正常颅面结构是三维立体的，两维的X 线头影测量和面部照片并不能体现颅面结构的空间特征，也不能完全精确的记录其真实情况。本研究将应用自行开发的颅面形态三维可视化自动测量软件系统[1] （相关文章已发表于《中国美容医学》），对正常面型和骨性III类面型面部软组织进行三维自动测量比较研究，为颅面畸形诊断、设计提供精确、高效手段，为大样本研究各类颅面形态提供基础。

1 资料和方法

1.1设备的构成：硬件系统：计算机：CPU Celeron3.2，内存512，硬盘160G，显卡Geforce7300GS，操作系统 Windows XP；Minolta VIVID910三维激光扫描仪（日本美能达公司）。软件系统：Rapidform2004图像处理软件，自主研发的颅面形态三维可视化自动测量软件系统[1]。

1.2样本选择：选择西安地区青年志愿者40例，正常面型20例，骨性III类面型20例，每组男女各10例，年龄18～24岁。正常面型者软组织直面型，左右对称，面部形态无异常且无正畸、正颌及外伤史；2°≤∠ANB≤4°。骨性III类面型要求无正畸、正颌及外伤史，面部左右对称，磨牙关系安氏III类，∠ANB≤0°。

1.3面部软组织三维重建和自动测量：对每个受试者进行正位、左45°、右45°侧位面部激光表面扫描，要求受试者自然姿势位，眶耳平面与地面平行，睁眼，面部放松，双眼平视前方。利用Rapidform2004软件对获得的面部正侧位图像进行拼接、匹配、整合重建三维人面图像，处理后保存为vrnl2.0格式；利用自主研发的颅面软组织三维自动测量系统显示重建的人面图像，并进行52项定点129项自动测量（如图1～2），每个受试对象行3次全面测量，每个测量项取平均值。测量结果经SPSS12.0统计软件分析，每个测量项目进行两独立样本t检验。

2 结果

2.1本样本骨性III类面型与正常面型颅面软组织三维自动测量线距、角度、弧长有显著差异的项（见表1）。水平向：前额宽（ft-ft）、面宽（zy-zy）、下颌宽（go-go）、双侧眼裂宽（ex-en）、鼻翼宽（al-al）、鼻翼基底宽（ac-ac）、鼻孔宽（sbal-sn）较窄，鼻根宽（nasal root width）较宽；垂直向：上面高（n-sto）明显短，上唇红高（ls-sto）、下唇高（sto-sl）明显短，颏部（sl-gn）明显高；矢状向：鼻梁（n-prn）较短，下颌深（go-gn）明显小，双侧上颊深（ex-t）明显短，中颊深（ch-t）、中颊弧长（ch-t_Arc）明显短，下唇红缘弧长（ch-li-ch_Arc）明显长，颏唇角明显大，面角明显小。表现为窄面型，面中部宽度、高度、矢状向的三维发育不足；颏部较高，下唇红较长，颏唇角大颏唇沟比较浅，面角大面型比较凹。

2.2本样本骨性III类面型和正常面型三维自动测量比例指数有显著差异的项（见表2）。与正常面型相比，骨性III类面型水平指数的前额-面宽指数（ft-ft/zy-zy）较大，前额-颅骨基底宽指数（ft-ft/t-t）、面宽-颅骨基底宽指数（zy-zy/t-t）较小，眶间-鼻宽指数（en-en/al-al）、鼻根-眶间宽指数（mf-mf/en-en）、鼻根-鼻宽指数（mf-mf/al-al）、唇红弧长指数（ch-li-ch/ch-ls- ch）均较大；上唇中线沟-口宽指数（cph-cph/ch-ch）、鼻-口宽指数（al-al/ch-ch）均较小。即相对面宽前额较宽，相对颅基底前额、面宽均较小的窄面型；相对鼻宽眶间、鼻根宽均较大；相对口宽，上唇中线沟、鼻宽较小；下唇红缘弧长相对上唇红缘弧长明显长；即水平向鼻根宽、眶间距比较大，下唇红缘弧长较长，而上唇中线沟较窄，鼻宽较窄。垂直指数的下颌-全面高指数（sto-gn/n-gn）、上唇皮肤-上唇高指数（sn-ls/sn-sto）、颏-全面高指数（sl-gn/n-gn）、颏-下颌高指数（sl-gn/sto-gn）、下颌-下面高指数（sto-gn/sn-gn）较大；上面-全面高指数（n-sto/n-gn）、上唇红-上唇高指数（ls-sto/sn- sto）、上唇-下颌高指数（sn-sto/sto-gn）、下唇-下面高指数（sto-sl/sn-gn）、下唇-下颌高指数（sto-sl/sto-gn）、下唇-颏高指数（sto-sl/sl- gn）较小；由此可见相对全面高上面高明显短、下颌高、颏高明显长；相对上唇高上唇皮肤较长、上唇红较短，上唇高相对下颌高明显短，下唇高相对于下面高、下颌高、颏高明显短，颏部相对下颌高明显长，下颌高相对下面高明显长。即垂直向上面高较短、下颌、颏部较高，面下区上下唇较短，上唇红暴露较少。水平垂直指数的面指数（n-gn/zy-zy）、下颌指数（sto-gn/go-go）较大，下颌宽-全面高指数（go-go/n-gn）较小，鼻高-面宽指数（n-sn/zy-zy）较大，鼻指数（al-al/n-sn）较小，可见面较窄较长，下颌明显高、窄；鼻较窄。

3 讨论

3.1自动测量：利用自主研发的颅面形态三维可视化自动测量软件系统进行52个定点129项自动测量，该系统三维测量精度基本达到临床要求[1-2]；通过激光扫描获取每位受试者面部软组织三维信息，并重构面部三维模型，测量全面、省时省力，可视化效果好，人机交互使用，用户使用方便，测量结果自动生成数据文档，利于后期数据统计分析。本研究样本为初步研究西安地区骨性III类面型三维特征，为大样本研究提供一定基础。

3.2该样本西安地区骨性III类面型三维形态特征：本实验通过对骨性III类面型和正常面型进行三维自动测量对比分析，得出其三维形态特征主要有：①横向宽度：面较窄，眼裂较窄，鼻宽、鼻翼基底宽、鼻孔宽较窄面中部凹，眶间距较大，上唇红暴露较少，下唇红弧长较大，这与王菲硕士使用Farkas面部直接测量法对西安地区骨性III类面部软组织形态研究中得出的面中部较凹，眶间距较大，下唇红弧性轮廓比较大，上唇红暴露较少的结论一致。②垂直高度：颏部较高与王菲硕士对西安地区骨性III类面型颅面形态研究中得出的颏高较大结论一致。另外还具面较长、窄，上面高、鼻梁、上下唇较短，下面较高，下颌较高而窄的特征。在郑旭等[3]研究中表明骨性III类错牙合的形成在男性主要是由于上颌长减小、下颌升支前倾、下颌角开张，女性还有后颅底前倾、升支和下颌体的增长因素；面部有变窄变长的趋势，本实验与之结论有一致的地方。而刘洋等[4]对骨性III类错牙合下颌形态研究也得出下颌升支、下颌体长度较正常面型者较大的结论。③矢状向深度：上颊深、中颊深、中颊弧长明显小，下颌深较小，颏唇角大颏唇沟浅，面角大面型比较凹，表现为上颌后缩面型。下颌深较小与王菲的研究下颌矢状向较突的结论相悖，可能与本系统对go-gn点测量误差比较大有关。Kao等[5]发现Ⅲ类错牙合上下颌的不平衡主要表现为上颌后缩，上颌体长减小。孟晶等[6]的研究也显示西安地区骨性III类错牙合颏部发育过度，颏唇沟浅，弧度较小，突度较大的结论。以上关于III类错牙合形成机制及其表现出来的面部软组织三维形态的研究结论各不相同，可能与研究样本的选择、研究对象地域性差别以及测量方法不同引起。④比例指数比较研究与由点距弧长角度绝对值比较研究得出的结论基本一致，均表现为面较窄较长，鼻较窄，上下唇、上面高较短，下唇红较长，下唇红缘弧长相对上唇红缘弧长明显长，上唇红暴露较少，下颌、颏部较高；面中部宽度、高度、矢状向的三维发育不足，下颌、颏部、下唇相对发育过度。绝对值更能直观表现特征，而比例指数更能表现各部位协调性，二者相辅相成。本系统能同时进行冠状面、矢状向、横向宽度和弧长的测量分析，从三维方向上研究骨性III类面型软组织的形态特征，且与以往的三维测量系统[7-11]比较，本测量系统全面、快速、方便，为颅面生长发育的研究、正畸治疗的诊断设计、正颌外科手术设计及术后预测提供新方法。

3.3临床意义：①本研究发现该样本西安地区骨性III类面型面中部发育不足，上颊深、中颊深、中颊弧长明显小，面较窄，眼裂窄，鼻宽、鼻翼基底宽、鼻孔宽较窄面中部凹的特征，提示临床上需要对该病例及早发现及早治疗，在生长发育期可以进行阻断治疗（如使用上颌前牵引）阻止其发展为更严重，将牙颌面的发育导向正常。垂直向表现下颌高、颏高较大提示治疗时应该避免使面高增加的治疗。②决定颅面部形态的因素很多，其中包括牙合、骨、及软组织厚度等，不同地区、不同民族的人群由于所处的地理环境及人文环境不同，面型会因此受到很大的影响，不同地区不同种族的人群面部软组织特征到底存在什么样的差异，尚待进一步用同一方法对其进行大样本研究，指导临床病例诊治。

[参考文献]

[1]宋剑玮，侯玉霞，张艳宁，等.颅面形态三维自动测量精度的比较研究[J].中国美容医学，2010，19（3）：404-407.

[2]龙丽华，周洪，潘俊君，等.面部软组织激光三维自动测量系统的初步研究[J].中国美容医学，2008，17（5）：701-704.

[3]郑旭，林久祥，谢以岳.骨性III类错牙合形成机制性别差异的研究[J].现代口腔医学杂志，2006，20（1）：24-27.

[4]刘洋，侯录，牟明奎，等.安氏III类错牙合的下颌形态研究[J].中国美容医学，2010，19（4）：565-568.

[5]Kao CT，Chen FM，Lin TY，et al.The craniofacial morphologic structures of adult with class III malocclusion[J].Int J Adult Orthod Orthognath Surg，1995，10（4）：285-293.

[6]孟晶，段银钟，段鲲.西安地区青少年不同骨面型颏部软组织形态结构特征[J].中国美容医学，2008，17（4）：570-572.

[7]胡哲雄，罗建平，陆尔奕，等.面部软组织的三维测量系统的开发和应用[J].上海口腔医学，2001，10（2）：157-169.

[8]S.C.Aung，R.C.K.Ngim， S.T.Lee. Evalution of the laser as a surface measuring tool and its accuracy compared with direct facial anthropometric measurements[J]. British Journal of Plastic Surgery，1995，4（8）：551-558.

[9]白玉兴，郭宏铭，刘凤德，等.面部软组织三维重建及测量系统的研制与应用[J].中华口腔医学杂志，2001，36（4）：200-222.

[10]侯玉霞，周洪，潘俊君，等.基于X线颅面部软组织三维重建及测量分析研究[J].中国美容医学，2011，20（8）：1289-1291.

[11]范晓枫，文抑西，马思维，等.利用数码照片重建颌面部软组织三维形态的初步研究[J].中国美容医学，2012，21（2）：228-230.

[收稿日期]2014-05-01 [修回日期]2014-06-09

编辑/何志斌