上颌骨性扩弓器对成年女性眼眶容积的评价

史晓扬 林雪芬 马驰 陈沐寒 刘东旭

山东大学齐鲁医学院口腔医学院·口腔医院正畸科 山东省口腔组织再生重点实验室山东省口腔生物材料与组织再生工程实验室，济南 250012

上颌骨宽度不足（maxillary transverse deficiency，MTD）是临床中常见的错畸形，成人中的患病率可达9.4%[1-3]。临床常表现为单侧或双侧后牙反、前牙拥挤、微笑时颊旁间隙过宽、腭盖高拱等[4-5]。正畸临床上常通过上颌扩弓协调上下颌骨宽度。常用的扩弓方法包括：快速上颌扩弓（rapid maxillary expansion，RME）、慢速上颌扩弓（slow maxillary expansion，SME）、手术辅助上颌快速扩弓（surgically assisted rapid palatal expansion，SARPE）和微种植钉辅助上颌快速扩弓（miniscrew assisted rapid palatal expansion， MARPE）。RME 主要用于生长发育高峰期之前的MTD 患者[6]；用于生长发育高峰期后及成年患者，常产生磨牙颊倾、牙槽突弯曲、牙周膜损伤等风险[7-9]。为避免产生以上不良作用，正畸医生开展MARPE 技术，采用非手术手段矫治生长发育高峰期后及成年MTD患者[10-11]。

上颌骨性扩弓器（maxillary skeletal expander，MSE）是MARPE 的一种，它将4 枚种植钉垂直植入硬腭并穿透双侧骨皮质，可以几乎平行地扩开腭中缝，相比RME 产生更多的骨效应[12-15]。研究[6,16-17]表明RME 治疗后，上颌骨额突、颧突和颧额缝均发生移位，两侧上颌骨在冠状面上呈现楔形开口，旋转支点位于额颌缝附近，患者可以感受到眼眶区域的压力感。MSE 则能更好地抗衡腭中缝、翼腭缝、颧颌缝和颧额缝处的扩弓阻力，分离骨缝的同时可以引起双侧面中骨骼在冠状面更加显著的改变[11-12,18]。研究[19-20]发现MSE 治疗青春晚期MTD 患者，颧上颌复合体以颧额缝附近为支点向侧方旋转。

上颌骨额突、颧突、颧骨和颧额缝均是眶腔的一部分。眼眶的容积于15～17 岁时即趋于稳定[21]。研究[22-23]发现RME 对青少年的眼眶容积有轻微的扩大效果。Monaco等[24]的病例报告中用RME矫治一名青少年MTD患者并明显改善了其斜视症状，动眼系统功能有显著改变。因此推测MSE 治疗后，眼眶容积可能发生改变，眶周的解剖结构也会发生一定程度的位移。目前有关MSE对成人眼眶的影响研究较少。本研究旨在利用锥形束CT（cone beam computed tomography，CBCT）对20 名MSE 治疗前后成年女性患者眶腔进行三维重建，测量眼眶容积及眶周骨骼宽度，探讨MSE对眼眶容积及眶周骨骼宽度的影响。

1 材料和方法

1.1 研究对象

样本来源于2016年9月—2021年5月在山东大学口腔医院正畸科就诊，采用MSE 治疗的MTD女性患者共20 例，年龄为18～44 岁，平均年龄为（22.60±6.29）岁。样本纳入标准：1）年龄≥18岁；2）运用宾夕法尼亚大学测量法[25]测量确定为MTD患者；3）临床表现为单侧或双侧后牙反，伴上牙列拥挤、上牙弓狭窄，微笑时颊旁间隙过大；4）全身发育正常。样本排除标准：1）牙性牙弓狭窄；2）有唇腭裂病史、颅骨颌骨外伤史、颅脑及颌骨损伤史；3）牙周病患者。本研究经山东大学口腔医院医学伦理委员会审批批准（NO.2021-0818），所有患者及家属均知情同意。

1.2 MSE的结构和使用方法

MSE 由三部分组成：1）带有4 个微种植钉就位道（内径2 mm，长度3 mm）的螺旋扩大器；2）双侧上颌第一磨牙带环；3） 4 个伸展连接杆（图1）。

图1 MSEFig 1 MSE

首先粘接MSE，经螺旋扩大器的就位道分别植入4 枚种植钉（直径1.8 mm，长度11 mm），穿透硬腭双层骨皮质。扩弓每天2 次，每次1/6 圈，每天扩弓约0.26 mm，连续扩弓至上颌第一磨牙腭尖咬合于下颌磨牙颊尖后停止扩弓，用流动树脂固化后固定扩弓器，保持3 个月后行常规固定矫治。

1.3 测量项目和方法

1.3.1 参考平面和标志点 患者于扩弓前（T0）及扩弓治疗结束后3 周内（T1）拍摄CBCT（New Tom 5G；层厚：0.3 mm；参数：110 kV，5 mA）。将获取的原始数据保存为DICOM 数据集并导入Mimics 21.0 软件进行三维重建及测量。如图2 所示建立3 个参考平面进行头位校准：1）水平参考面（FHP）：过双侧眶点（ROr 和LOr）和右侧耳点（RP） 建立水平参考平面；2） 正中矢状面（MSP）：过鼻根点（N）和颅底点（Ba）做垂直于水平参考面的面建立正中矢状面；3）垂直参考面（VRP）：过上颌右侧第一磨牙近中颊尖点（UR6）做垂直于水平参考面和正中矢状面的面建立垂直参考面。

图2 头位矫正Fig 2 Head position correction

头位校准后，如图3所示，在冠状面上确定左右额颧点（frontozygomatic sutures，FZS）和左右眶上点（supraorbital points，SF），前者为颧额缝的最外上点，后者为眶上切迹在眼眶上缘的最外下点；在横断面确定左右颧颌点（zygomaticomaxillary sutures，ZMS） 和左右眶下点（infraorbital points，IF），前者为颧颌缝在眼眶下缘的最前内点，后者为眶下孔的最内上点。在腭平面确定经扩弓腭中缝分离后两侧的前鼻棘点（ANS）和后鼻棘点（PNS）。

图3 眶周骨骼标志点Fig 3 Periorbital mark points

1.3.2 测量项目 1）眼眶容积：将DICOM 数据集导入Mimics 21.0中，Crop mask选取眶周结构，阈值选择-240～226 HU[26]，确定眼眶边界并逐层填补缺损处或将溢出边界处擦除，3D 重建眼眶并计算体积。本文借鉴Wei等[27]的研究方法定义眼眶边界，具体如下。①眼眶前界：在横断面上，连接眼眶外缘最前点和内缘最前点；②眼眶上界和下界：在矢状面上，以眶壁骨板为界，不连续的部分两端用直线连接；③眼眶后界：在矢状面上，位于视神经管的前缘；④眼眶内外界：在横断面上确定，以眶壁骨板为界，不连续的部分两端用直线连接（图4）。2）FZS 间宽度：左右FZS 间的距离。3）ZMS 间宽度：左右ZMS 间的距离。4）SF 间宽度：左右SF 间的距离。5）IF 间宽度：左右IF 间的距离。6）ANS 扩宽量：腭中缝打开后，左右侧ANS点间的距离。7）PNS扩宽量：腭中缝打开后，左右侧PNS点间的距离。

图4 眼眶边界及3D眼眶模型Fig 4 Orbital boundary and 3D orbital model

1.4 统计学分析

采用SPSS 20.0 软件进行统计学分析。各测量指标由同一操作者每隔2 周测量1 次，共2 次，利用组内系数（intraclass correlation coefficients，ICC）对结果进行一致性检验，ICC 大于0.75 表示信度良好，高于0.9即为优秀。

经过Shapiro-Wilk 正态性检验，扩弓前后的眼眶容积、FZS 间宽度、ZMS 间宽度、SF 间宽度、IF 间宽度、ANS 扩宽量和PNS 扩宽量均符合正态分布，采用配对样本t检验，P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

本研究ICC 数值为0.759～0.933，P值均大于0.05，差异无统计学意义。这表明所有测量结果重复一致，最终随机选择一次的测量结果进行数据分析。

20 例患者均成功扩开腭中缝，扩弓器打开（6.21±1.45） mm，ANS 处 腭 中 缝 打 开（2.62±0.60）mm，PNS 处腭中缝打开（2.45±0.60）mm。MSE 治疗前后的眼眶容积分别为（23 128.64±2 323.75）、（23 475.44±2 396.29）mm3，眼眶容积增加了（346.80±275.31）mm3，差异有统计学意义（P＜0.01）。ZMS 间宽度增加（1.69±0.57）mm，IF间宽度增加（1.71±0.70）mm，差异有统计学意义（P＜0.05）；FZS 间宽度增加（0.15±0.32）mm，SF间宽度增加（0.23±0.52）mm，差异无统计学意义（P＞0.05），具体见表1。

表1 MSE治疗前后眶周骨骼间宽度的变化Tab 1 Changes in the width of the periorbital bones before and after treatment with MSE

3 讨论

本研究结果显示，成年女性患者扩弓后眼眶容积增加（346.80±275.31）mm3，治疗前后差异有统计学意义（P＜0.05）。国外学者[22-23]发现上颌快速扩弓可以增加青少年的眼眶容积。Sicurezza等[22]的研究结果表明，RME 后青少年的眼眶容积及半径均有小幅而显著的增加。Lo Giudice 等[23]比较2种上颌快速扩弓方式对青少年眼眶容积的影响发现，牙支持式上颌快速扩弓后眼眶容积增加（0.64±0.07）cm3，骨支持式上颌快速扩弓后眼眶容积增加（0.77±0.22）cm3；且2 组眼眶形态的改变均表现为颧额缝附近的增大和额颌缝附近的缩窄，其余区域并无明显变化。本研究的眼眶容积增加量小于上述研究结果，造成这种差异可能与研究对象不同有关：本研究的目标人群为成年女性，而Lo Giudice等[23]的研究人群为青少年。成年人相比青少年眼眶发育已经趋于稳定，容积基本不变[21]；12 岁以后，同一年龄段下的男性眼眶容积及内径明显大于女性[27]。而本研究排除了成年男性样本，未判断有无性别偏倚。另一方面，扩弓效果与骨龄密切相关，骨龄越小，上颌骨周围骨缝融合程度越低，扩弓骨性效果越明显[28]。

本研究MSE 矫治后，ZMS 间宽度和IF 间宽度均有不同程度的增大，差异有统计学意义（P＜0.05）；SF 间宽度和FZS 宽度虽有小幅度增加，但差异无统计学意义（P＞0.05）。既往针对MSE在冠状面对面中骨骼的研究[19-20]均表明MSE 矫治后颧上颌复合体以颧额缝附近为支点向侧方旋转，颧骨下部的旋转幅度大于上部。本研究发现IF 间宽度比ZMS 间宽度的扩开量稍大，表明颧上颌复合体向外旋转，下部的运动幅度大于上部。但二者的差值较小，可能与二者在垂直向的距离较近有关。SF 与FZS 位于旋转中心上方，所以对眶上壁及额骨的影响较小。

上颌骨性扩弓后，ANS 处腭中缝打开（2.62±0.60）mm，PNS 处腭中缝打开（2.45±0.60）mm，二者变化量相比较差异无统计学意义（P＞0.05），说明扩弓后腭中缝的形状近似平行，这与其他研究[14]结果一致。这可能与种植钉的支抗较强，能够有效地分裂上颌骨后部的骨缝有关。

Monaco 等[24]的病例报道了1 名伴有斜视症状的青少年MTD 患者，经上颌快速扩弓（Haas 扩弓器）治疗，治疗期间未进行任何眼科干预，扩弓后其斜视症状得到了明显改善。Romeo 等[29]报道了1名因上颌快速扩弓矫治出现头痛和复视症状的青少年MTD 患者，拆除扩弓器后其头痛及复视症状消失。因此推测上颌扩弓可能会影响眼周血供和功能，但以上均为个案报告，在科学证据方面存在一定的局限性。本研究仅聚焦于上颌骨性扩弓后即刻的眼眶容积及眶周骨骼宽度的变化，并未对扩弓前后眼周血液动力学改变及眼周功能进行观察。今后可以增加MRI 和眼底镜检查对扩弓前后眼周血流动力学及功能进行进一步评价。

本实验的研究对象在扩弓期间及结束后，未发现有视力模糊和复视等症状。Lanigan 等[30]报道了1 例成年男性MTD 患者经手术辅助上颌快速扩弓后，出现左眼睑下垂、左眼偏斜和对光反射消失等症状，CT 显示其左侧蝶窦有骨折。分析其原因是由于微小骨折片压迫动眼神经，导致该患者动眼神经损伤。动眼神经和视神经与蝶骨的解剖结构密切。动眼神经支配眼肌运动，走行于蝶骨小翼前床突的下方或前方；视神经传导视觉冲动，在眶尖穿过视神经孔，通行于视神经管进入颅中窝，而视神经管由蝶骨小翼、蝶骨体和筛窦围绕组成。所以可以推测上颌骨性扩弓存在影响视力的可能性，但目前尚未有文献研究上颌骨性扩弓对患者视力的影响，未来需要完善患者扩弓前后的视力、眼肌动力变化检测。

本研究分析MTD 患者上颌骨性扩弓前后的CBCT，未发现有蝶骨、筛骨等骨折的影像学变化。有关MARPE的有限元分析表明，扩弓后眶下孔周围和筛骨构成的内侧眶壁有轻微的应力集中[11]。有研究[31]利用有限元分析强调了成人上颌骨性扩弓分离翼颌连接的重要性，即可以有效避免颅底、蝶骨翼突等处的应力集中，避免产生骨折和小裂缝。Cantarella 等[12]发现MSE 治疗后，53%的蝶骨翼突内外侧板与腭骨锥突分离。翼颌连接未被打开，蝶骨翼突应力集中可能存在骨折的风险。目前尚无上颌骨性扩弓造成眶周骨折的文献，但应认识到可能存在眶周骨折的风险。

由于成年男性样本量较少，无法确定测量项目在男女性别上是否存在统计学差异，故而剔除了男性样本，未来研究应该纳入成年男性样本量，判断有无性别偏倚；并增加总样本量，减小二类错误。

综上所述，MSE 能够扩开MTD 的成年女性的腭中缝，扩弓治疗后，腭中缝基本平行扩开，而且眼眶容积有轻微的增加；骨性扩弓过程中，眶周骨骼间宽度也会有所增加，且越靠近扩弓器，扩大量越大。

利益冲突声明：作者声明本文无利益冲突。