骨性Ⅲ类错畸形双颌术后髁突三维变化及骨质重塑

刘 帅，史红丽，肖艳菊，谢昆鹏，陈 楷，吴国民

（吉林大学口腔医院口腔整形美容外科，长春 130021）

对于下颌前突同时伴有上颌后缩的患者，通过正颌手术来矫正上下颌骨之间异常的位置关系及咬合关系，能够达到美观的目的。但是下颌的后退程度是否对患者的髁突在三维方向上的位移及旋转产生影响，两者之间差异是否存在统计学意义，目前对于该问题的研究较少。Lee 等[3]在对30 例接受改良版下颌骨升支矢状劈开术（sagittal splint ramus osteotomy，SSRO）的骨性Ⅲ类错畸形患者的髁突角度及位移变化进行研究，发现髁突的位移及角度变化与下颌的后退程度无关。Magalhães 等[4]也得出了类似的结论。随着影像学的进步及三维重建软件的应用，越来越多的学者[5-6]开展三维重建之后对髁突进行线性、角度和体积测量的研究。基于此，我们设计了该临床研究，目的为评价三维重建软件应用于正颌术后髁突变化的相关研究的有效性，同时对下颌后退程度与髁突的角度及位移变化之间是否存在关系进行研究。

1 资料和方法

1.1 收集数据

1.1.1 患者纳入及排除标准 选自从2020 年9 月至2021 年12 月于吉林大学口腔医院接受双颌手术的患者共计18 例，其中男性3 例，女性15 例，平均年龄为（20.89±3.51）岁。患者纳入标准：①ANB 角＜0°，诊断为下颌前突合并上颌后缩；②无明显偏颌（颏下点Me 点到面中线距离＜4 mm，面中线定义为过眉间点并垂直于双侧眶下点连线的垂直线）；③接受双颌手术，即上颌Le fortⅠ型截骨术和下颌升支矢状劈开截骨术，伴或不伴有颏成型术；④生长发育已基本完成；⑤病例资料完整；⑥术前正畸结束后接受手术治疗。排除标准：①ANB 角＞0°；②偏颌明显者（颏下点Me 点到面中线距离＞4 mm）；③术前关节有明显疼痛、弹响，关节吸收，术前接受颞下颌关节手术者；④唇腭裂、颅面综合征；⑤病历资料不完整；⑥术前正畸尚未 完成。

1.1.2 CT 的获取 分别于术前（T0）、术后2 周（T1）、术后6 个月（T2）获取颅面部CT（西门子128 排螺旋CT，德国）；参数：扫描时间9 s，螺距0.8，电压140 kV，电流70 mA，层厚0.313 mm。患者处于仰卧位，面部表情放松，上下唇自然闭合，下颌处于后退接触位。所有CT 以医学数字成像和通信（digital imaging and communications in medicine，DICOM）格式存储。

1.2 建立模型及标点

分别将患者T0、T1、T2 的CT 数据导入 Proplan CMF 软件（Materialise 公司，比利时）进行头颅三维骨骼模型重建。标记点及标记平面见表1，髁突内、外极点的确认见图1。

图1 髁突CT 影像Figure 1 CT image showing the condyles

表1 标记点及标记平面Table 1 Marking points and marking planes

1.3 髁突三维角度及位移的计算

将CT 数据导入Proplan CMF 软件重建头颅模型，在T0 模型上建立三维坐标系，以FH 平面为水平面，过N 点且垂直于FH 平面为矢状面，过N 点垂直于FH 平面及矢状面为冠状面。使用软件的配准功能，以术前头颅的颞区、颧骨、额骨等作为配准部位，将T1、T2 的头颅模型分别与T0 进行配准后，标记MPL、LPL、MPR、LPR 并获取其坐标，利用公式[7]（图2）计算其角度变化。规定向内、向前、向下为正，其余方向为负。分别测量不同时期MPL、LPL、MPR、LPR 到水平面、冠状面、矢状面的距离，然后进行作差，计算髁突的位移变化。规定向后、向上、向外为正，其他为负。三维坐标系见图3。对于双侧髁突三维角度及位移的测量项目见表2。

图2 利用向量对髁突角度的计算Figure 2 Calculation of condyle angle by vector

图3 坐标系的建立Figure 3 Establishment of the coordinates

表2 测量及计算项目Table 2 Measurement and calculation items

1.4 髁突体积及表面骨质改建的评估

利用mimics 软件（Materialise 公司，比利时）截取T0、T2 的髁突，以经过乙状切迹最低点且平行于FH 平面的平面作为截取面，截取乙状切迹上方的髁突[7-8]，计算体积。将髁突导入Geomagic 软件（Geomagic 公司，美国）中进行匹配。该软件使用三维表面对表面匹配（最佳拟合方法），该方法采用最小均方算法。根据配准区域之间的协调程度，对重建图像进行自动拟合。由于该程序是完全自动化的，因此完全消除了观察者变化对测量精度的影响。然后计算T0 与T2 的三维髁突表面模型差值绝对值的平均值[7]。将髁突调整至俯视平面，以俯视图中最大周径以上的部分作为比较表面骨质改建的计算区域，将该区域平分为4 个小部分，分别为前内侧区、前外侧区、后内侧区、后外侧区。图4 示髁突的截取。图5 示髁突表面骨质分区。图6、7 示模型进行配准之后及彩带所代表的骨质改建意义。以上所有数据由同一人进行测量，重复测量3 次，每次测量间隔为2 周，组间相关系数（intraclass correlation coeffcient，ICC）=0.979。

图4 髁突的截取Figure 4 Intersection of the condyle

图5 髁突上表面的分区Figure 5 Division of the superior surface of the condyle

图6 T0 与T2 髁突模型配准Figure 6 T0 and T2 condyle models were registered

图7 彩色条带代表骨质改建情况Figure 7 Bone remodeling was represented by color bands

1.5 统计学方法

使用SPSS 25.0 软件（IBM 公司，美国）对数据进行统计学分析，术前、术后标志点坐标值及移动距离数据以均数±标准差（±s）表示。对数据先进行正态性检验，之后对下颌后退程度（B1-B0）与髁突的三维角度及位移行Pearson 相关性分析，P＜0.05 表示差异有统计学意义。将髁突的三维角度、位移在不同时期的变化进行重复测量单因素方差分析。

2 结果

2.1 下颌平均后退量

本研究中以T0 与T1 的下齿槽座点B 之间的距离B1-B0 定义为下颌骨的后退距离。下颌平均后退量为（6.56±3.63）mm。

2.2 双侧髁突体积及内外径长度变化

术前左侧的髁突体积为（1 216.36±256.99）mm3，术前右侧髁突的体积为（1 210.24±278.98）mm3，术后左侧髁突的体积为（1 179.15±234.08）mm3，术后右侧髁突的体积为（1 111.89±199.46）mm3。其中左侧髁突术后半年较术前相比，体积为术前体积的99%，右侧髁突术后半年体积为术前的94%。左侧髁突内外径的长度在T0、T1 及T2 时分别为（19.11± 1.35）mm、（19.11±1.27）mm 及（18.96±1.46）mm；右侧髁突内外径的长度在T0、T1 及T2 时分别为（19.04±1.56）mm、（18.89±1.61）mm 及（18.50± 1.19）mm。

2.3 双侧髁突不同时期的位移及角度变化

左侧髁突在T1 表现为向后、上位移。在术后恢复时期（T1—T2），左侧髁突向外、下位移，术后 6 个月较术前（T0—T2）相比，左侧髁突整体向外、向后、向下位移。右侧髁突术后即刻表现为向外、向后、向上位移，术后恢复期间（T1—T2），髁突在冠状面上继续向下位移，术后6 个月较术前相比，整体向后位移。右侧髁突术后向外、前、下旋转，术后恢复期（T1—T2）在水平面、矢状面、冠状面均有向原来方向恢复的趋势，术后整体（T0—T2）表现为向外、后、上旋转。左侧髁突在T0—T1 期间出现向后、外、上旋转，术后恢复期（T1—T2）水平面、矢状面、冠状面均有向原来方向恢复的趋势，术后6 个月较术前相比,仍然表现为向后、向外、向上旋转。双侧髁突的三维位移及角度变化见表3、表4。双侧髁突的三维旋转及位移见图8—图10。

图8 左侧髁突内外极点的不同时期位移图Figure 8 Displacement diagrams of the inner and outer poles of the left condyle in different periods

图9 右侧髁突内外极点的不同时期位移图Figure 9 Displacement diagrams of the inner and outer poles of the right condyle in different periods

图10 双侧髁突不同时期三维的角度变化Figure 10 The 3D angular changes of bilateral condyles in different periods

表3 左侧髁突三维角度及位移变化Table 3 The 3D angle and displacement changes of left condyle

表4 右侧髁突三维角度及位移变化Table 4 The 3D angle and displacement changes of right codyle

2.4 下颌后退程度与双侧髁突三维角度及位移之间的统计学分析结果

将下颌后退程度与双侧髁突三维角度及位移之间进行Pearson 相关性分析，可以看到B0-B1 与右侧髁突外极点水平面上T1—T2 的位移（MPRX1-2）差异具有统计学意义，并呈负相关（P＜0.05，ICC=-0.569）；B0-B1 与左侧髁突外极点冠状面上T0—T2 的位移差（MPLZ0-2）差异具有统计学意义，并呈负相关（P＜0.05，ICC=-0.561）；B0-B1 与右侧髁突外极点水平面上T0—T1 的位移差（MPRX0-1）差异具有统计学意义，并呈负相关（P＜0.01，ICC=-0.597），下颌后退程度与角度及其他位移差异无统计学意义。详见表5。

表5 下颌后退程度与部分髁突位移的相关性Table 5 Correlation between mandibular regression degree B0-B1 and partial condylar displacement

2.5 双侧髁突的三维角度及位移变化行重复测量单因素方差分析的结果

将双侧髁突的三维角度及位移变化采用重复测量单因素方差分析，结果显示，双侧髁突三维的角度随着时间的变化而变化，不同时期的角度差异无统计学意义。在进行位移变化之间的单因素重复测量方差分析（表6）中，LPRX0-1、LPRX1-2、LPRX0-2 之间的差异具有统计学意义（F=5.362，P＜0.01），成对比较结果提示，LPRX0-1 的值显著高于LPRX1-2、LPRX0-2 的值。其他不同时期的位移差异无统计学意义。

表6 右侧髁突内极点不同时期水平面位移的主体内效应检验Table 6 Test of within-subject effect of horizontal plane displacement at different periods of LPR

3 讨论

在手术优先及正畸优先2 种治疗模式下，术后即刻髁突向下、外侧移位，向内、前旋转[5]。Wang 等[9]的研究中，双侧下颌骨升支矢状劈开术（bilateral sagittal splint ramus osteotomy，BSSRO）术 后，2 组髁突中心均向外侧、后方、下方位移，并向内、前旋转。本研究中，双侧髁突在术后即刻表现为向后、向上的位移，双侧髁突术后整体（T0—T2）表现为向后的位移。本研究中，术后6 个月较术前相比，双侧髁突表现为向后、向上位移。有研究[10]认为颞肌前部、后部及附着在近心骨段上咬肌的牵拉可能是这种髁突移位的重要因素。近心骨段被这些肌肉向后和向上牵拉，导致髁状突向后位移的同时发生了向后的旋转，这与术后6 个月髁突长轴较术前表现为向后旋转的实验结果相符合，该研究[10]观察到了类似的髁突向后位移。骨科医生[11]认为，关节位置稳定性是由跨越关节的肌肉决定的，这些肌肉可以防止关节的分离。颞下颌关节作为颜面部唯一的能动关节，也符合骨科的这一原则。文章中指出，颞肌、咬肌、翼内肌这3 块肌肉主要负责关节的位置和稳定性，但翼外肌也有助于稳定关节。Ellis等[12]在动物实验中发现，6 只动物中有4 只的髁状突在下颌骨SSRO 术后6 周较术前位置向后移动。Bither 等[13]通过研究正颌手术后颞肌前部及咬肌表层的肌电活动的变化，发现术后6 个月肌肉活动显著增加。

双侧髁突术后表现为不同方向的旋转，有研究[14]认为，下颌骨远心骨段的移动方向是影响术后髁突定位的重要因素之一。由于近心骨段与远心骨段之间接触位置的不同，髁突可以出现不同的运动。本研究中所有患者使用单皮质螺纹钉及微型钛板进行坚固内固定；有研究[15]发现，在正颌手术中使用较强的刚性内固定，会降低术后髁突功能调整的灵活性。对于髁突术后的变化结果的不一致性，有研究[16]认为可能是所提出的问题不同、方法不同、样本量小和方法的不适当所造成的。文献报道[17]单颌手术及双颌手术都会导致术后即刻出现向下、外侧位移及向内的旋转，术后半年表现为向上、内位移及向外旋转的回复运动。

本研究中,我们可以看到下颌后退程度B0-B1与MPRX0-1 之间存在着极显著的强相关关系。有研究[3]认为，当远心骨段向后位移时，近远心骨段之间的间隙会越来越大，因此在进行坚固内固定时，髁突倾向于向侧方位移，这与本研究中右侧髁突在T1 时期出现外侧位移的结果是相符的。面部不对称的患者，其髁突与关节窝之间上外内侧的间隙和正常人相比较小[18]，由此推断髁突术后的侧向位移是有限的。同时，下颌后退程度B0-B1 与MPLZ0-2 之间存在极显著的强相关关系。在治疗下颌前突后，术后颞下颌关节窝的总高度较术前明显降低[19]。其他学者则认为下颌骨前进或者后退的量与术后髁突的变化之间并不存在相关性[4，20]。

本临床研究关于三维角度的计算方法采用了Park 等[7]利用坐标系进行三维角度计算的方法。评估髁突上表面骨质重塑时，结果可见骨质吸收主要出现在前内侧区，骨质生成主要在后内侧区。实验分区参考He 等[5]将髁突上表面分为4 个区域，在其研究[5]中，骨吸收区也主要在前内侧区，其骨生成主要出现在外侧区域。有研究[21]指出，对髁突位移及旋转的研究应基于颅底结构进行匹配，而对髁突的重塑进行研究多以下颌支表面、喙突、乙状切迹这些术后相对稳定的结构为基准进行匹配。

对于术后髁突骨质重塑的机制，目前普遍认为正颌手术引起的髁突位置改变会对髁突表面施加物理应力，从而导致髁突重塑。从手术角度来看，由于下颌骨旋转、手术中髁突位置在关节窝的变动、坚固内固定导致髁突位置扭动、术后肌肉及骨膜或韧带紧张等因素，都可能会对髁突产生压力[2]。如果应力超过了颞下颌关节的适应能力，就会发生关节功能障碍，甚至导致术后复发[8]。