常用头影测量软件重叠技术的准确性研究

陈 萌，韩天媛，凌 兆，邵 玶，汤荟文，王晓琳

自1931年Broadbent[1]引入头影测量分析以来，它已成为正畸临床诊断、治疗计划的确定、矫治前后变化评估和生长发育研究的重要工具。传统的手动测量是将硫酸纸叠加在头颅侧位片上对软硬组织进行描绘分析，随着现代办公模式向无纸化发展，数字化头影测量软件在正畸医生中变得越来越受欢迎，然而其准确性有待研究[2]。本研究旨在对常用头影测量软件重叠技术的准确性进行分析。临床上常见头影测量软件(如Dolphin、Winceph、Uceph)常用的上下颌重叠结构为腭平面与下颌平面。考虑到头影测量叠加在正畸疗效评价等方面的重要性，需要将该重叠方法与现行的“金标准”Björk结构重叠[3]进行比较，以确定头影测量软件重叠方法的准确性。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2010—2018年就诊于本院口腔正畸科矫治完成并拍摄矫治前后头颅侧位片的患者80例，分为青少年组40例(男14例，女26例)，成年组40例(男9例，女31例)。

纳入标准：①青少年组：初诊年龄男性：10～15岁之间，女性：9～14岁之间。颈椎骨龄均在CS2、CS3、CS4颅面部生长发育期内[4]；②成年组：年龄18～40岁之间；③矫治时间均在18个月以上；④无颌面外科手术史，无唇腭裂及其他颅面综合征；⑤矫治前后的侧位片均结构清晰，对比度良好。

1.2 研究方法

1.2.1 Björk结构重叠方法[5](图1) ①上颌重叠结构及方法。重叠结构：颧突前缘，眶底结构，腭骨上表面。重叠方法：重叠时，在上颌骨颧突前表面重叠后，使第二张头颅侧位片定向沿着颧突前缘结构滑动，使眶底向上移动的距离等于腭骨上表面向下移动的距离。②下颌重叠结构及方法：重叠结构：下颌联合内侧骨皮质结构，下颌神经管及未发育的第三磨牙牙胚底部。重叠方法：重叠时，先将下颌联合内侧骨皮质结构重叠，然后旋转下颌骨在下颌神经管处重叠，未发育的第三磨牙牙胚底部作为辅助观察结构。

A:Björk上颌结构重叠；B:Björk下颌结构重叠

1.2.2 测量软件重叠方法(图2) ①上颌重叠结构及方法。重叠结构：前鼻脊(ANS)与后鼻脊(PNS)连线构成的腭平面(PP)。重叠方法：重叠时以ANS作为重叠点重叠腭平面。②下颌重叠结构及方法。重叠结构：颏下点(Me)与下颌角下缘切点连线构成的下颌平面(MP)。重叠方法：重叠时以Me作为重叠点重叠下颌平面。

A:在ANS点重合重叠腭平面；B:在Me点重合重叠下颌平面

1.2.3 测量项目 本实验测量项目及代表意义见表1。

表1 测量项目及代表意义

1.2.4 研究步骤 取80例患者矫治前后的头颅侧位片共80对，患者均在自然头位下由同一技师拍摄头颅侧位片，研究者本人在同一环境下对所有片子进行描绘，测量，记录数据等工作。

①将选定的头颅侧位片导入Uceph头影测量软件中进行基本结构的描绘，将描绘后的线性轮廓图保存为透明格式的PNG图片；②将描绘后的线性轮廓图以及头颅侧位底片导入Photoshop CC 2014中，按照侧位片标尺将所有图片调整为1∶1的比例。描绘出Björk结构重叠法相关结构、软件常用重叠平面以及需要测量的标志点线结构；③将描绘完成的矫治前后头颅侧位片按照Björk结构重叠法以及头影测量软件常用重叠法进行重叠；④测量选定的测量项目。为了区分方向，对标志点的位移及旋转角度进行了方向划分，本试验中规定，牙齿近中移动为正“+”，远中移动为负“-”，向颅底方向移动为正“+”，反之为负“-”，顺时针旋转为正“+”，逆时针旋转为负“-”。

1.3 统计学分析

使用SPSS 23.0软件分别对青少年组及成年组两种重叠方法所有测量项目进行Wilcoxon符号秩和检验，检验水平为0.05。

2 结 果

2.1 上颌骨重叠

本研究发现，青少年组中两种上颌重叠方法在上颌切牙及磨牙的垂直位移变化上存在显著差异(P<0.05)(表2)。其中U1Y差异约为0.61 mm，U6Y差异约为0.52 mm。两种上颌重叠方法其余测量值无显著差异(P>0.05)(表2)。

表2 青少年组上颌两种重叠方法比较

成年组中两种上颌重叠方法的测量值均无显著差异(P>0.05)(表3)。

表3 成年组上颌两种重叠方法比较

2.2 下颌重叠

青少年组及成年组两种下颌重叠方法各项测量值均无显著差异(P>0.05)(表4～5)。

表4 青少年组下颌两种重叠方法比较

3 讨 论

3.1 上颌重叠比较

在两种上颌重叠方法的比较中两组样本各测量项目通常显示出相同的牙齿移动方向，但数值不同。在青少年组中，两种方法在上颌牙齿的垂直变化上表现出统计学上的明显差异。Nielsen[6]的研究表明，上颌骨常用的腭平面重叠低估上颌第一磨牙垂直变化接近30%，在上颌中切牙接近50%，明显低估了青少年由于上颌骨塑形而引起的牙齿标志物的垂直位移，掩盖了眶底平面向上和腭骨上表面向下的重塑。本研究结果发现，重叠腭平面的方法低估切牙垂直位移达到32.4%，磨牙24.8%，较Nielsen的研究低，分析可能是由于正畸矫治影响上颌骨改建程度的原因，也可能是样本处于的生长发育期不同，生长潜力不一所致。国内黄臻、游清玲等[7-8]发现几种重叠分析法在牙齿矫治前后变化上并无显著差异，与本研究结果不一致，可能是由于其样本量较少且矫治时间过短所致。

表5 成年组下颌两种重叠方法比较

3.2 下颌重叠比较

与上颌相比，两种下颌重叠方法在牙齿移动及旋转上都更加一致。Jabbal等[9]发现重叠3种常用的下颌平面的方法与Björk的结构法相比，在下切牙牙轴变化的测量结果并无差异，与本研究结果一致。Jabbal发现在研究期间下颌骨下缘的生长变化太小，不会影响切牙倾斜度的测量。故虽然青少年颌骨改建较大，但因其下颌骨下缘在治疗期间重塑不明显，并且Me点以及下颌角下缘切点也被认为是稳定可重复的[10]，所以本研究结果显示青少年组两种重叠方无统计学差异。本研究中发现，虽然在成年组中两种重叠方法在统计学上并无差异，但每例样本各项目的测量值并不完全相同。除误差影响外，研究表明[11]，成年人颌骨也存在一定的差异性改建，但程度较小。

3.3 实验误差及不足

本实验中误差主要受头颅侧位片清晰度的影响，头颅侧位片应特别强调上颌颧突的清晰可见，以及前鼻棘，眶底和下颌神经管的识别。另外误差还受观察者的经验和培训的影响。为了降低本实验中的误差采用双侧结构均分法平均图像[12]，上下颌磨牙的牙齿标志点也用均分法选择了其近远中接触点的中点，避免了旋转移动造成的标志点位移量的夸大。本实验样本量及矫治时间均有限，并没有按性别、错牙合类型及矫治方法进行划分，这在以后的实验中可以进一步研究。

3.4 临床实用性

头影测量软件在正畸临床中的应用越来越广泛[13-14]，便捷高效[15]为其最大优点，但在重叠操作中其准确性受到质疑。Björk结构重叠法的准确性是其最大优点，但操作繁琐且其对曲线解剖结构的图像清晰度要求较高，降低了其临床实用性及使用率。

随着数字化技术的发展，自动头影测量叠加[16]，三维重叠分析已经出现[17-21]，然而其还没有广泛应用于临床[22]。头影测量软件中的二维重叠分析仍是临床中的主流重叠技术。本研究结果提示正畸医生常用的头影测量软件重叠方法会低估青少年上颌牙齿垂直变化，因此在选择重叠方法评估上颌矫治前后变化时，宜选择Björk结构重叠法，如选用常用测量软件重叠方法，会忽略青少年上颌生长潜力，获得关于骨生长和牙齿改建模式的错误信息，测量的牙齿移动可能会显著失真。而对于成年人来说，两种方法没有显著差异，推荐使用更为简单便捷的测量软件。