不同骨面型成年人上颌窦形态与颅颌面骨骼形态的相关性*

朱铭慧， 邹贤玉， 樊佳兵， 徐卫华

(贵州医科大学附属口腔医院 口腔正畸科， 贵州 贵阳 550004)

鼻窦，又称鼻旁窦，是颅颌面中部的骨性气腔，分为上颌窦、额窦、蝶窦和筛窦。鼻窦与颅面关系密切，其动态生长与个体发育息息相关，其中上颌窦最早以气化方式开始发育[1]，其形态受气化程度和周围结构的影响，提示上颌窦在气化过程中可能与相邻颅颌面结构产生交互作用。上颌窦在出生后第1年主要是矢状向气化[2]，再是垂直向和横向气化，在不同年龄段的发育程度有较大个体差异，直到18岁才发育完成[3]。有研究发现，上颌窦的解剖结构、形态以及大小在不同个体间存在显著差异[4-5]。Aksakalli等[6]研究发现，骨性Ⅱ类与Ⅲ类错牙合畸形患者上颌窦的施耐德膜厚度有显著差异，但上颌窦病理性改变如上颌窦炎症、息肉增生等与错牙合畸形间无相关关系。因上颌窦与颅底、上颌骨、上牙槽骨及上颌磨牙等位置关系密切，其形态特征与颅面结构、不同骨面型的关系逐渐成为研究热点。本研究将成年人的骨面型从矢状向及垂直向同时进行分类，并利用锥束计算机断层扫描成像(cone beam computed tomography，CBCT)测量上颌窦的大小和体积，分析不同骨面型成年人的上颌窦是否存在差异，同时与颅颌面骨骼形态进行相关性研究，进一步从解剖生理学、颅颌面发育的角度探究上颌窦、颅面复合体及口颌系统间的关系，为错牙合畸形的临床诊断及治疗提供理论依据。

1 资料与方法

1.1 研究对象与分组

选取2017年1月—2022年2月就诊于正畸科、拍摄头颅侧位片及CBCT的患者180例，根据头影测量结果中ANB角大小将患者分为骨性I类组(ANB角0～5 °)、骨性Ⅱ类组(ANB角>5 °)以及骨性III类组(ANB角<0 °)，每组各60例；每组内根据SN-MP角及下颌平面角(FH-MP)大小分为3个亚组：低角组(SN-MP角>29 °或FH-MP角<22 °)、均角组(SN-MP角29～40 °或FH-MP角22～32 °)及高角组(SN-MP角>40 °或FH-MP角>32 °)，每亚组各20例。纳入标准：(1)年龄>18岁；(2)面部基本对称；(3)未进行正畸治疗，具有完整的恒牙列(不包括第三磨牙未萌或缺失)；(4)无上颌窦病变，如炎症、囊肿或肿瘤。排除标准：(1)颌骨区外伤史、手术史、病理性损伤者；(2)慢性鼻炎、鼻中隔偏曲、扁桃体肥大等上呼吸道疾病史；(3)唇腭裂或唇腭裂治疗史；(4)正畸治疗史。

1.2 研究方法

1.2.1获取影像资料 所有影像资料均于医院影像科拍摄，头颅侧位片用德国西诺德ORTHOPHOS XG数字头颅定位摄影机拍摄，端电压73 kV、工作电流15 mA、曝光时间14.9 s；拍摄时患者取站位，全身直立，调整头颅定位仪准确定位与头颅等高，双侧耳塞插入外耳道，两眼直视前方，牙齿位于牙尖交错牙合，上下唇放松自然闭合，眶耳平面与地面平行并与水平定位线重合，正中矢状面与地面垂直且与垂直定位线重合。CBCT采用日本森田Morita Accuitiomo CBCT机拍摄，球管电压90 kV、球管电流7 mA、切片间距0.25 mm、曝光时长17.5 s；所有受试者拍摄时处于坐位，双眼平视前方，使患者眶耳平面与地面平行，冠状面与地面垂直，正中矢状面保持与机身长轴一致。嘱患者咬合于牙尖交错位，口部肌肉放松，勿做言语、咀嚼及吞咽等动作。所有患者均在同一条件下拍摄。

1.2.2颅颌面部测量指标 将头颅侧位片导入Uceph软件进行头影测量分析，选取可能与上颌窦大小相关的颅颌面部测量指标进行测量，见图1。标志点：鼻根点(N)、蝶鞍点(S)、耳点(P)、眶点(O)、关节点(Ar)、髁顶点(Co)、翼上颌裂点(Ptm)、前鼻棘点(ANS)、后鼻棘点(PNS)、上齿槽座点(A)、下齿槽座点(B)、上中切牙点(U1)、上颌第一恒磨牙近中颊尖点(U6)、下颌角点(Go)、颏前点(Po)及颏下点(Me)。测量平面：(1)前颅底平面(SN平面)，S与N的连线；(2)眶耳平面(FH平面)，O与P的连线；(3)腭平面(PP平面)，ANS与PNS的连线；(4)牙合平面(OP平面)，第一恒磨牙的咬牙合中点与上下颌中切牙间的中点的连线；(5)下颌平面(MP平面)，Me与下颌角下缘相切的线。测量项目：(1)SNA角，反映上颌相对于颅部的前后位置关系；(2)SNB角，反映下颌相对于颅部的位置关系；(3)ANB角，反映上下颌骨对颅部的相互位置关系；(4)Wits值，由A、B向功能牙合平面作垂线，分别得垂足Ao、Bo，Ao-Bo距离为Wits值，Ao在前为正值，反之为负值，反映上下颌的相对位置关系；(5)SN-MP角，代表下颌相对于颅底的陡度和面部的高度；(6)下颌平面角(FH-MP)，代表下颌体的陡度和面部的高度；(7)前颅底长(S-N)；(8)后颅底长(Ar-S)；(9)上颌基骨长(Ptm-A)，Ptm与A在FH平面上垂足间的距离；(10)S-Ptm，S与Ptm在FH平面上垂足间的距离，反映上颌骨的前后位置关系；(11)面中长度(Co-A)，Co与A在FH平面上垂足间的距离；(12)腭平面角(PP-FH)，反映腭平面的倾斜度；(13)牙合平面角(OP-FH)，OP平面与FH平面所成的前下交角，代表牙合平面倾斜度；(14)U1-ANS，U1至ANS的距离；(15)U1-NA距，U1到NA连线的距离，代表上中切牙突度; (16)U1-NA角，上中切牙长轴与NA连线的交角，代表上中切牙的倾斜度；(17)上中切牙角(U1-SN)，上中切牙长轴与SN平面的后下交角，反映上中切牙相对于前颅底的倾斜度；(18)U1-PP，U1到PP平面的垂直距离；(19)U6-PP，U6到PP平面的垂直距离；(20)上面高(N-ANS)；(21)下面高(ANS-Me)；(22)全面高(N-Me)；(23)后面高(S-Go)；(24)下颌体长度(Go-Po)；(25)下颌升支高度(Go-Co)。

图1 头影测量标志点与测量平面

1.2.3CBCT测量方法 (1)用Invivo 6.0软件测量上颌窦长度、宽度及高度(图2)，将CBCT数据以DICOM格式导入，调整患者头位，眶耳平面与水平面平行，冠状位及水平位调整参考[7]，在Section界面行线距测量。上颌窦长度为上颌窦内壁近远中径最大值，上颌窦宽度为上颌窦内壁水平径最大值，上颌窦高度为上颌窦内壁垂直径最大值。图层厚度为1 mm，测量结果以mm为单位。所有患者均在同一头位下测量。(2)用Mimics 17.0软件测量上颌窦体积，导入DICOM文件，采用阈值法加人工手动分割方式进行测量[8]。先调整灰度阈值(-1 024～275)，再在Segmentation界面中按矢状面、冠状面、水平面滚动检查每一图层的上颌窦范围，图层厚及层间隔均为1.0 mm，将上颌窦骨腔结构完整分离并进行三维重建(图3)，测量其体积，以mm3为单位，测量双侧并记录。

注：L为上颌窦长度，W为上颌窦宽度，H为上颌窦高度。

图3 上颌窦三维重建示意

1.2.4质量控制 所有测量均由第一作者完成，两周后重复测量，取两次测量的平均值。

1.3 统计学分析

2 结果

2.1 左、右两侧上颌窦测量数据比较

180例正畸患者左、右两侧上颌窦长、宽、高及体积比较，差异无统计学意义(P>0.05)，后续数据均采用左右侧均值进行分析。见表1。

表1 左、右两侧上颌窦测量数据比较

2.2 上颌窦的CBCT测量

骨性Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类组中低、均、高角组患者上颌窦的长度、宽度、高度以及体积比较，差异无统计学意义(P>0.05)。见表2～表5。

表2 不同骨面型成年人上颌窦长度比较

表3 不同骨面型成年人上颌窦宽度比较

表4 不同骨面型成年人上颌窦高度比较

表5 不同骨面型成年人上颌窦体积比较

2.3 上颌窦大小(长、宽、高)、体积与颅颌面骨骼形态的相关性分析

上颌窦大小、体积与颅颌面部骨骼形态的相关性分析显示：(1)上颌窦长度与S-N、Ptm-A、Co-A、U1-NA距、N-ANS呈正相关(P<0.05)；(2)上颌窦宽度与Ar-S、Ptm-A、Co-A、N-ANS、N-Me呈正相关，与S-Ptm呈负相关(P<0.05)；(3)上颌窦高度与SN-MP、FH-MP、Ar-S、 Ptm-A、OP-FH、U1-ANS、U1-PP、U6-PP、N-ANS、ANS-Me、N-Me、S-Go、Go-Co呈正相关，与S-Ptm呈负相关(P<0.05)；(4)上颌窦体积与S-N、Ar-S、Ptm-A、Co-A、U1-ANS、U1-PP、U6-PP、N-ANS、ANS-Me、N-Me、S-Go、Go-Co呈正相关，与S-Ptm呈负相关(P<0.05)；(5)上颌窦各测量指标与SNA、SNB、ANB、Wits、PP-FH、U1-NA角、U1-SN、Go-Po无相关关系(P>0.05)。见表6。

表6 上颌窦大小、体积与颅颌面部骨骼形态的相关性分析

3 讨论

因上颌窦发育直至18岁才趋于稳定，且不同时期发育的个性差异性较大[3]，所以本研究选择成人以排除生长发育因素对测量结果的干扰，同时选择未行正畸治疗的患者，可排除不同正畸治疗手段对研究结果的影响。Oktay等[9]对比理想正常牙合与错牙合畸形患者，发现性别因素不会影响上颌窦的大小。Saccucci等[10]也发现，骨性Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类错牙合畸形患者的上颌窦大小没有性别差异，则本研究中没有设性别分组。有研究发现，鼻中隔偏曲对上颌窦体积有明显影响[11-12]，上颌窦黏膜增厚会影响牙颌面发育[13]，故本研究在纳入标准中排除了相关鼻炎部疾病。以往研究多采用头颅侧位X线片对上颌窦形态进行测量研究，但上颌窦为双侧结构且头颅侧位X线片属于二维影像，不能准确地反映其在三维空间的形态差异，有一定局限性，也有学者选择MRI对上颌窦进行研究[2]，考虑到CBCT在临床上更易获取，且测量精细度高，故本研究选择CBCT对上颌窦进行三维测量，可从不同维度观测上颌窦的解剖结构，在此基础上测量径线、体积更为准确，可重复性好。

本研究选取了180例成人为研究对象，对双侧上颌窦均进行了CBCT的测量，并同时针对矢状骨面型及垂直骨面型做了分组，以增加结果的完整性。结果显示，在同一矢状骨面型(如骨性I类组)中低角、均角、高角患者的上颌窦长、宽、高以及体积无明显差异；在同一垂直骨面型(如低角)中，骨性Ⅰ类、骨性Ⅱ类和骨性Ⅲ类患者的上颌窦长、宽、高和体积差异也无统计学意义(P>0.05)。以往研究中，Okayan等[14]随机选择60例成人根据其垂直骨面型分为低角、均角和高角组，通过CBCT测量患者上颌窦的体积和尺寸，结果显示不同分组间的上颌窦数据没有显著差异，仅表现为高角组比低角组右侧上颌窦的长度更长，该结论与本研究相似。而Dah-jouonzo等[15]研究发现，Ⅱ类1分类错牙合畸形患者的上颌窦体积较大。翁嘉华等[16]选取了60例Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类均角的青少年患者，利用CBCT测量患者的上颌窦长度、高度、宽度、截面积以及容积，结果发现Ⅱ类患者的上颌窦容积大于Ⅰ类和Ⅲ类，该结论与本研究不一致，可能是由于其选择在牙槽嵴顶向上25 mm与咬合平面的横断面上进行测量，而本研究的测量是在同一头位下进行，参考方式不同。总之，以上研究结果提示在临床上尚不能通过上颌窦尺寸推断骨面型的种类。

从颅底形态与上颌窦的关系来看，本研究结果中S-N与上颌窦的长度和体积呈正相关，S-Ar与上颌窦宽、高、体积均呈正相关，分析是由于前后颅底形态衔接呈斜坡型，而上颌窦解剖位置正好位于整个颅底的前下方，形态较平缓的前颅底生长可能促进了上颌窦长度的发育，而斜坡较陡面的后颅底生长，可能促进了上颌窦宽度和高度的发育，最终颅底结构与上颌窦的形态相互协调。Dileep等[17]研究发现,男性Ⅱ类患者的颅底角比Ⅰ类的更大。也有研究发现，对比骨性Ⅰ类和Ⅲ类成人患者的多项颅底形态相关指标发现有差异，但前颅底和后颅底的长度没有差异[18]。Endo 等[19]研究发现未成年患者的颅底和鼻上颌复合体越大，上颌窦体积也越大。根据以上研究推测上颌窦的大小可能也与颅底形态有关。

从垂直骨面型与上颌窦的关系来看，上颌窦高度与SN-MP角和FH-MP角呈正相关，表明患者上颌窦垂直高度越高，越趋向于高角骨面型。分析可能是因为上颌窦的垂直向气化发育会引起上颌骨后部的增高，造成下颌骨随之后下旋转，形成高角骨面型。Ryu等[20]研究发现前牙开牙合的成人患者，其上颌窦底在第一、二磨牙间和第二前磨牙与第一磨牙间的垂直向气化程度比正常牙合的患者大。姚宇等[21]将60例骨性Ⅱ类的青少年患者按垂直骨面型分为高角、均角以及低角3组，并通过CBCT分别测量上颌第二前磨牙与第一磨牙根间区牙槽嵴顶到上颌窦底的高度，结果显示低角最大，均角次之，高角最小。以上结论均提示在正畸治疗中，高角患者的上颌牙槽骨后部植入种植钉做垂直向控制或加强支抗时，需选择合适的植入位点，以免穿破上颌窦。

从矢状骨面型与上颌窦的关系来看，反应矢状向颌骨关系的指标SNA、SNB、ANB与Wits值与上颌窦的各项指标均无相关性，以往也有研究发现ANB值与上颌窦大小无关[18]，表明上颌窦形态大小与上下颌骨相对矢状位置关系可能无关。Song等[22]研究不同类型面中份发育不全的颅面畸形患者时发现，在腭成型术后面中部发育不良的患者中，上颌窦长度显著减小，提示了上颌窦长度可能与面中份发育有关。Yalcin等[8]也有相似发现，通过CBCT测量上颌窦体积发现外胚层发育不全患者比健康人的上颌窦体积更小，并且会表现出上颌后缩的Ⅲ类错牙合特征，说明上颌骨发育不足可能会导致上颌窦容积及表面积变小。本研究也发现Ptm-A与上颌窦各项指标均呈正相关，Co-A与上颌窦长、宽、体积呈正相关，与以上研究结论相似。杨洁等[23]发现，骨性Ⅲ类错牙合可能会影响额窦和上颌窦的大小，该研究在头颅侧位片上测量上颌窦面积，结果发现骨性Ⅲ类患者上颌窦面积大于Ⅰ类错牙合患者，因测量方法不同，其结论与本研究不一致。本研究结果中S-Ptm与上颌窦宽、高、体积均呈负相关，提示上颌窦水平向、垂直向气化越多，上颌骨相对颅骨的位置会更前移。从下颌骨与上颌窦的关系来看，上颌窦的高度和体积越大，下颌升支高度越高，但下颌体的长度与之无相关性。

结果中U1-ANS、U1-PP、U6-PP距离随上颌窦高度和体积的增大而增加，在临床上可表现为上切牙和上颌第一磨牙伸长的趋势，分析考虑上颌窦高度和体积增加除了会伴随高角骨面型的形成外，也会表现出上切牙垂直暴露量增加以及上颌磨牙伸长。OP-FH角与上颌窦高度呈正相关，也表明随着上颌窦高度的增加，合平面呈顺旋的趋势，以上均与高角骨面型表现相符，提示在正畸临床治疗中需给予更多关注，加强垂直向控制，比如压低上切牙及磨牙，为逆旋合平面创造空间。上切牙的倾斜度则与上颌窦形态无相关性，分析因影响上切牙倾斜度的因素较多，如上唇肌张力、前牙覆牙合覆盖等，临床上需综合分析。另外，面高与上颌窦也有一定相关性，代表前上面高的N-ANS距离与上颌窦的各项指标均呈正相关，ANS-Me、N-Me、S-Go距离与上颌窦的高、体积也呈正相关，说明上颌窦的高度、体积增大与上面高、下面高、后面高及全面高的增大相适应，以上指标可为临床制定正畸治疗方案时提供参考。

综上所述，不同骨面型成年人的上颌窦长度、宽度、高度和体积没有差异，上颌窦的大小、体积与颅底形态、垂直骨面型、上颌骨长度、下颌升支高度、上切牙和上磨牙的高度、面高均有相关关系。