Mimics在颞下颌关节紊乱病髁突体积、表面积及形态学指数测量中的应用

牟婷琛，冯剑颖，章振兴

颞下颌关节(temporomandibular joint，TMJ)是人体中解剖和功能最复杂的关节，髁突作为TMJ中最重要的组成部分，是下颌骨的生长发育中心之一，终生存在适应性改建[1-3]。下颌骨髁突在咀嚼力刺激下发生活跃的骨改建，青少年时期尤为明显[4]，其改建过程受到机体内因素和局部环境刺激的共同作用[5-6]，导致髁突形态和体积改变。

锥形束CT(cone beam computer tomography，CBCT)对骨组织、牙体组织等硬组织的成像表现优异[7]，而Mimics可将医学影像转换为三维图像并对其进行生成、编辑、处理和测量，两者结合可获得精确的髁突三维重建模型并进行研究分析。本研究将利用CBCT成像和Mimics软件对正常健康人群和TMD患者髁突大小和形态进行测量，以期为临床研究提供参考。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2020年8月—2021年6月就诊于台州市中心医院(台州学院附属医院)口腔科TMD患者和无TMD患者各20例，其中男性19例，女性21例，年龄20～35岁，平均年龄(27.75±4.64)岁。本研究通过台州市中心医院(台州学院附属医院)伦理委员会审查，所有对象对本研究均知情同意。

1.1.1 研究组 纳入标准：临床检查及病史采集有TMD 症状，符合最新版国际规定的TMD 诊断标准(DC/TMD)[6]；患者牙列较完整无严重错牙合畸形，牙周组织健康；无风湿性关节炎及关节外伤史；无关节肿瘤病史；未接受过任何关于TMD的治疗。

1.1.2 对照组 纳入标准：面部基本对称，体位及姿势正常；牙列完整；安氏Ⅰ类个别正常牙合；开口型、开口度正常；无颞下颌关节紊乱疾病史；无正畸治疗史；无风湿性关节炎及关节外伤史；无神经病史，无其他系统性疾病史。

1.2 研究方法

1.2.1 CBCT拍摄 本研究均由同一经过培训且富有经验的口腔影像学医师使用锥形束CT(KaVo，德国)进行拍摄，受试者端坐体位，额部贴于额板，颏部置于颏托，背挺直，目视前方，眶耳平面与地面平行，取牙尖交错位，影像资料以DICOM 格式进行存储并导出。将DICOM格式导入Dolphin11.7软件，在三维视窗下头位校正，调整完毕后保存。

1.2.2 髁突三维重建 ①在Mimics 19.0软件中以DICOM格式文件新建项目。②选择灰度值中Bone Scale。③髁突界限的确定：水平面观察到关节窝中出现的首个高密度影像即界定为髁突上界；截面向下移动至髁突与喙突影像相连时的上一层影像作为髁突下界(图1)。④新建Masks，选择分割阈值为300～3 071 HV，使用Split Masks工具于水平面选取髁突影像，分离髁突与其他结构，利用Mutiple Slice Edit功能擦除髁突下界以下图像，得到髁突雏形。⑤对髁突蒙板的轮廓进行计算，矢状面、冠状面及水平面逐层查看。⑥选择Calculate 3D from Mask指令进行空腔填充，三维重建一侧髁突模型并优化，去除表面的不规则毛刺(图2)。⑦利用Properties指令查看计算出的髁突体积(V)与表面积(S)。时隔2周后由同一名人员对双侧髁突再次进行测量，2次测量结果进行一致性检验，取2次测量平均值，计算髁突形态学指数(MI)，MI=V/S。

A：髁突上界；B：髁突下界

图2 三维重建后的髁突

1.3 统计学分析

采用SPSS 19.0进行统计学分析，若数据符合正态性，独立样本t检验分析不同性别间和不同分组间髁突表面积、体积、MI指数差异，配对样本t检验分析左右间髁突表面积、体积、MI指数差异，非正态分布采用非参数检验分析，以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 左右两侧髁突之间的比较

研究组与对照组左右两侧髁突体积、表面积、MI指数之间差异无统计学意义(P>0.05)(表1)。

表1 左右两侧髁突体积、表面积、MI指数比较

2.2 不同性别髁突之间的比较

研究组与对照组中男性的髁突体积、表面积、MI指数均>女性，除对照组MI指数外，两组男女髁突体积、表面积、MI指数差异均有统计学意义(P<0.05)(表2)。

表2 不同性别髁突体积、表面积、MI指数比较

2.3 TMD患者与正常健康人群髁突之间的比较

研究组髁突体积、表面积、MI指数均<对照组，两者差异有统计学意义(P<0.05)(表3)。

表3 研究组与对照组髁突体积、表面积、MI指数比较

3 讨 论

本研究发现，在正常健康人群和TMD患者中，双侧髁突表面积、体积、MI指数差异无统计学意义，提示双侧髁突受力均衡，形态和体积基本对称。刘琦等[8]对无TMD个别正常牙合患者及冯刚等[9]对无TMD安氏Ⅰ类错牙合畸形人群髁突体积、表面积的研究结果与本研究相似。但国外有研究发现双侧髁突体积存在差异，右侧体积大于左侧，这可能与样本纳入标准不同有关，可能将无TMD症状的各种错牙合畸形患者纳入引起了结果的偏差[10-13]。Akbulut等[14]对安氏Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类错牙合畸形人群研究发现双侧髁突不对称，且并不总是位于关节窝的中央。而Krisjane等[1]对安氏Ⅱ类1分类错牙合研究发现双侧面部不对称者髁突高度存在差异，提示面部对称性一定程度上可以反映髁突对称性。陈思思等[15]对TMD患者进行分类研究发现，双侧受累TMD患者左右髁突形态和位置对称，而单侧受累TMD患者健患侧髁突后间隙存在差异；本研究未对TMD患者进行分类，但选择牙列完整且无严重错牙合畸形的患者一定程度上排除了偏牙合[16]、单侧后牙正锁牙合[17]等错牙合畸形带来双侧髁突不对称改建对结果的干扰。

本研究发现，男性髁突体积、表面积、MI指数均大于女性，其结果与国内外研究结果一致[10，12，15，18]，且两者存在明显差异。宋政律等[19]对不同安氏错牙合畸形人群髁突测量发现男性双侧髁突相关骨性结构均显著大于女性，Song等[20]对韩国男女头面部测量发现女性侧面面部尺寸约为男性的97%，提示男女之间髁突差异与男女本身骨骼特征差异相一致，男性的骨骼普遍大于女性，且咀嚼肌的发达程度也普遍大于女性；但在学龄期男女髁突形态和大小尚未表现出差异[21]，此时髁突发育尚未或刚进入生长高峰期，仍处于改建活跃阶段，至成年髁突改建相对稳定而表现出性别差异。

本研究发现TMD患者髁突体积、表面积、MI指数均小于正常健康人群且两者存在明显差异，提示虽然髁突存在适应性改建，但在未行治疗的TMD患者中适应性改建能力不及病理性破坏能力，髁突形态异常且体积变小，最终表现为髁突吸收。Nawawi等[22]对正常髁突和伴有关节盘移位的髁突研究发现，后者的髁突总体积、骨皮质体积及骨小梁体积均小于前者，且两者存在差异，这与Colonna等的研究结果[23]相似。一方面，髁突体积减小可能是适应性改建的结果；另一方面小尺寸髁突可能一开始就存在，较小的髁突体积和表面积导致关节稳定性差，承受负荷能力弱，存在潜在的TMD风险，表现在特定的骨骼类型上。Endo等[24]发现高角型人群与TMD发病存在相关性，这类人群具有更小的髁突、更低的下颌升支高度和更窄的气道。

综上所述，正常健康人群双侧髁突对称，男性髁突体积和表面积显著大于女性，TMD患者表现为髁突体积、表面积变小；Mimics软件可以有效测量髁突体积和表面积，并为确立正常人群和TMD患者髁突体积和表面积参考值提供助力。