基于三维CT重建辽宁地区骨性Ⅰ类女性下颌骨的不对称性研究*

卢俊伟,于晗骁,吴 桐,张 秀,于晓童△

(1.沈阳医学院研究生院,辽宁 沈阳 110000;2.中国医科大学附属口腔医院口腔颌面外科,辽宁 沈阳 110000;3.锦州医科大学基础医学院,辽宁 锦州 121000)

影像技术不仅在临床中应用广泛,在基础研究和法医学领域也起着关键作用。三维CT重建技术(3DCT)是多层螺旋CT扫描和3D图像后处理技术,该技术具有扫描速度快,时空分辨率高,可以实时更新和共享等优势,成为法医人类学领域中的常用手段[1]。欧几里得距离矩阵分析(EDMA)是一种常见的几何形态测量技术,也是形态学、人类学研究中常用的方法。有学者将这2项技术进行结合,开展了相关研究,得出了一些成果[2]。 如季璐等[3]选择辽宁汉族的100名成年人,采集其头面部数据,对其CT数据进行三维重建,在VG Studio 3.2 MAX软件中进行坐标点的几何形态学测量,用欧式距离矩阵分析法,对辽宁汉族成人头面部指数进行了研究,得出了辽宁汉族人口常有的头面部特点:有超狭面型、狭鼻型或中鼻型,男性面部总体轮廓大于女性。

下颌骨是人体中重要的骨骼,是颅骨中最大的且唯一可以活动的骨骼,也是颌面部最具有生物学特征的骨骼之一,下颌骨对人的面部轮廓和形态有着很重要的影响,在口腔正畸、整形、法医等领域有着重要的意义[4-5]。本研究将3DCT与EDMA相结合,对辽宁地区女性骨性Ⅰ类成人下颌骨进行不对称性分析,为口腔正畸方案设计、法医等领域提供重要形态学基础,为医学影像学与其他学科结合提供新的案例及思路。

1 材料与方法

1.1一般资料 选取2020年7月至2021年7月沈阳市表型组学研究重点实验室影像数据库中50名籍贯为辽宁地区骨性Ⅰ类女性头部3DCT,数据格式为DICOM格式进行回顾性分析。入选标准:(1)ANB角度在0～4°。(2)年龄20～60岁。(3)颌面部无任何外伤史、无手术史、FH-MP二面角在22°～32°。(4)受试对象无任何CT禁忌证。(5)所有受试对象之间无血缘关系。(6)受试对象同意。本研究经过锦州医科大学医学伦理委员会批准(批号:JZRL0005)。排除标准:(1)高角骨面型(FH-MP>32°)。(2)体重指数(BMI)<18 kg/m2或>24 kg/m2。(3)不能耐受CBCT者。

1.2方法

1.2.1操作方法 使用飞利浦公司128排CT扫描设备,对实验对象进行颅骨三维形态数据的采集,数据存储格式为DICOM。将所有受试者的DICOM原始数据导入至VG Studio 3.2 MAX,重建三维面部,建立三维图像的空间直角坐标系,测定并提取标志点的三维坐标[6]。后将标志点三维坐标导入winEDMA Version 1.0.1软件,采用EDMA法对下颌骨进行不对称性分析,形成形状差异矩阵(FDM)[7]。FDM比值大小代表不同的意义,当比值不为1时,表示2组样本在形态和发育模式等方面不同。

1.2.2观察指标及评定标准 本研究选取测量13个下颌骨标志点,其中正中矢状面标志点3个,左侧下颌骨5个,右侧下颌骨5个。每一侧8个标志点去掉位于中线的3条线段后,共形成25个欧氏距离线段,形成FDM后,当差异线段比值大于1.05或小于0.95,则表明2组样本在形态和发育模式等方面存在5%及以上的差异[8]。根据《人体测量方法》选取下颌骨的骨性标志点[9]包括:左髁突外点、右髁突外点、左乙状切迹点、右乙状切迹点、左下颌角点、右下颌角点、左角前切迹点、右角前切迹点、左颏孔点、右颏孔点、下牙槽前点、下齿槽座点、颏前点。

1.3统计学处理 本研究采用bootstrap非参数统计分析方法,综合随机模拟和似然估计数理统计,统计量为t,其大小代表样本之间的最大变异范围[10]。本研究使用基于1 000个bootstrap样本的非参数自举技术计算t的分布函数,并将重抽样产生的t值大于标准t值的比例表示为P值,P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

通过EDMA对女性下颌骨进行形态学分析及bootstrap非参数检验得t=1.164、P=0.001,结果显示女性样本下颌骨两侧形态差异有统计学意义。25个FDM比值中小于0.95的有5个(20%);>1.05的有0个。对女性下颌骨不对称性最具影响力的点为角前切迹点。欧氏距离统计结果,见表1。下颌骨FDM中有差异线段的比值,见表2。

表1 欧氏距离统计结果

表2 FDM矩阵中左、右下颌骨差异线段比值情况

3 讨 论

医学影像技术在近年来得到快速发展,越来越多的领域开始使用医学影像技术,实现学科间的相互融合。如多层螺旋CT联合3D打印技术,在治疗不稳定骨盆骨折的应用中,缩短了手术时间,使得手术更加完美、安全[11]。多层螺旋CT与联合血清检查相结合,提高了结直肠癌及是否合并肝转移的诊断准确率[12]。本研究中,将多层螺旋CT技术与EDMA相结合,是现代应用数学与影像学技术结合,有着启示意义。2项技术的融合,在三维层面真实还原下颌骨的形状,减少了误差,测量数据更加准确可靠。在口腔医学领域中,常使用CBCT作为主要的影像学工具,而在此次研究中使用的是CT,因为CT具有更好的清晰性、分辨率高的特征,可以更好地应用于本次研究。本研究结果表明,辽宁地区女性的下颌骨形状具有不对称性,女性不对称FDM比值的差异主要集中在下颌角前缘。女性不对称差异小于男性的不对称差异,且均为左下颌骨比右下颌骨小,根据以往研究推测,这种结果可能与咀嚼习惯有关[13]

骨性Ⅰ类女性下颌骨研究有重要的意义。吴尽红等[14]对青春发育高峰期骨性Ⅰ类女性患者进行了下颌骨生长预测,发现下颌综合长的增长量与生长时间与骨龄的关系,并且建立了相关方程,对下颌骨生长预测有一定的影响。通过骨性Ⅰ类下颌骨不对称性的研究,对整形美容和基础医学方面有着重要的意义,可以使患者获得个性化的正畸方案。

本研究也有一定的局限性,研究集中在辽宁地区,未来可开展多中心的研究,扩大样本量。同时可进行深一步的研究,如深入到基因层面进行,探索基因与下颌骨不对称性的关联性及内在联系。