引用本文： 史雨林, 商洪濤, 田磊, 白石柱, 劉文靜, 劉彥普. 骨性Ⅲ類錯畸形患者雙頜手術前后面部軟組織變化的三維研究. 中國修復重建外科雜志, 2018, 32(5): 612-616. doi: 10.7507/1002-1892.201801051 復制
頜骨發育畸形是臨床常見的一類疾病。隨著社會進步、人們生活水平的提高，此類患者求治欲望越來越強烈，求治目的也從重建咬合功能為主變為追求最大程度的面型改善[1]。要解決患者面型問題，只有通過正畸正頜聯合治療。術前正畸去除牙列代償，調整上下牙弓，匹配弓形[2-3]；術中進行頜骨不同形式地截骨，重建咬合同時移動并重組游離截骨段，使面型恢復協調美觀。重建咬合是手術基本目的，在此基礎上如何移動截骨段才能使軟組織面型輪廓最大程度恢復協調美觀，是正頜外科醫師需要解決的問題[4-6]。本研究以接受正頜手術（上頜骨 LeFortⅠ型截骨前徙+下頜骨矢狀劈開截骨后退）治療的骨性Ⅲ類錯畸形患者為研究對象，通過手術前后白結構光三維面像掃描和頭顱 CT 掃描，觀察患者面型軟組織輪廓變化。報告如下。
1 臨床資料
1.1 研究對象
納入標準：① 側面觀上頜后縮下頜前突面型患者，面中部凹陷，頦部突出，ANB 角<0°，上下牙列中線偏差<4 mm；② 術前和術后 6 個月體質量變化<2 kg；③ 患者年齡 18～35 歲，且完成術前正畸；④ 手術方式為上頜骨 LeFortⅠ型截骨前徙+下頜骨矢狀劈開截骨后退。排除標準：① 有面部手術史患者；② 唇腭裂及各種顱面綜合征患者；③ 手術優先或早期手術患者；④ 有嚴重顳下頜關節疾患患者[7]。
2016 年 8 月—2017 年 4 月，第四軍醫大學口腔醫院頜面外科共收治 131 例骨性Ⅲ類錯畸形患者，其中 30 例患者符合選擇標準納入研究。其中，男 11 例，女 19 例；年齡 18～35 歲，平均 22.6 歲。
1.2 研究方法
1.2.1 獲取數據
所有患者于術前 2 周內任一時間點和術后 6 個月進行檢查，包括：① 全頭顱 CT 掃描，采用 Philips Brilliance 64 排螺旋 CT（Philips 公司，荷蘭），掃描層厚 1.25 mm；② 面部軟組織三維面像掃描[8]，采用 Artec Eva 手持式 3D 掃描儀（Artec 公司，美國），見圖 1。
圖1
三維面像掃描
Figure1.
Three-dimensional image scanning
將術前全頭顱 CT 掃描原始數據以 Dicom 格式導入 CMF Proplan3.0 軟件（Materialise 公司，比利時），分別進行硬組織和皮膚軟組織三維重建，獲得三維頭顱模型數據和面部皮膚軟組織數據，以 STL 格式保存。根據 Frankfurt 平面進行標準頭位校準后，軟件默認確立唯一空間直角坐標系，以雙側眶下緣點和雙側外耳道上點連線中點確定的平面為 XOY 平面（平行于水平面），過原點且垂直于屏幕的平面為 ZOY 平面，過原點且垂直于 XOY 及 ZOY 兩平面的平面為 XOZ 平面[9]。將三維掃描儀掃描獲取的術前三維面像三角面片多幀數據，于 Artec Studio11.0 軟件（Artec 公司，美國）中進行系列處理，獲得三維面像數據；然后以 STL 格式將數據導入 CMF Proplan3.0 軟件，利用“Mark surface”工具與根據 CT 掃描數據重建的面部皮膚軟組織數據配準融合。
同上法，將術后的三維面像數據導入 CMF Proplan3.0 軟件，與術前三維面像數據融合配準，使手術前后的三維掃描面像數據建立在同一坐標系。
1.2.2 面部軟組織變化分析
將術前及術后融合配準過的三維面像數據分別導入 3-matic Research11.0 軟件（Materialise 公司，比利時），對手術前后三維面像數據進行“Part Comparison Analysis”比對分析，通過配準色階比對，分析手術前后面部軟組織變化區域，定性描述變化范圍。
1.2.3 面部解剖標志點測量分析
在 CMF Proplan3.0 軟件中，同一坐標系對三維面像模型確定 20 個解剖標志點[10]（圖 2）：軟組織鼻根點（N）、雙側眼外眥點（Rex/Lex）、雙側眼內眥點（Ren/Len）、鼻尖點（Prn）、鼻下點（Sn）、上唇緣點（ul）、下唇緣點（ll）、雙側口角點（Rch/Lch）、雙側頰點（Rchk/Lchk）、頦前點（Pg）、雙側下頜角點（Rgo/Lgo）、雙側鼻翼基點（Rac/Lac）、頦唇溝中點（Si）、頦下點（Me），獲得標志點坐標（X，Y，Z）。
由同一人定點 2 次，期間間隔 2 周，取均值，降低定點所帶來的誤差。計算術后與術前的三維面像模型各解剖標志點坐標差值，表示解剖標志點區域軟組織變化，差值的正負號分別代表左右（水平方向）、前后（矢狀方向）、上下（垂直方向）的變化。
1.2.4 鼻唇區相關指標測量分析
測量手術前后鼻小柱長度（鼻尖點與鼻底點間距離）、上唇高度（鼻底點與上唇緣點距離）、鼻翼寬度（左、右鼻翼基點間距離），計算手術前后差值，分析觀察鼻底上唇三角各邊長的變化。
圖2
基于三維面像模型確定解剖標志點
Figure2.
Anatomical landmarks based on three-dimensional surface model
1.3 統計學方法
采用 SPSS16.0 統計軟件進行分析。數據以均數±標準差表示，解剖標志點手術前后三維方向坐標差值采用 t 檢驗，設定總體均數為 0，表示無變化；檢驗水準 α=0.05。
2 結果
2.1 面部軟組織變化分析
① 上頜骨 LeFortⅠ型截骨前徙術后發生變化的軟組織區域是鼻翼兩旁區域，范圍上至鼻骨下端水平，外至外眥垂線，下至雙側口角連線及上唇紅唇區域。此范圍內軟組織前移變化程度不均等，變化趨勢為從上到下、從中間到兩側軟組織前移量逐漸減小。
② 下頜骨矢狀劈開截骨后退術后，下唇至頦下區、兩側至頦孔區內軟組織均后退，且后退量以頦唇溝區域最大，下唇紅唇中部區域次之，沿此兩區域向周邊擴散軟組織后退量逐漸遞減。
③ 雙頜手術后，下頜區域軟組織變化較上頜區域大，雙側下頜角區域即面后部寬度無明顯變化；面部長度整體均變短。見圖 3、4。
圖3
手術前后軟組織配準色階比對分析
Figure3.
Comparing analysis of soft-tissue registration levels before and after surgery
圖4
CT 三維重建面部軟組織模型與三維面像掃描融合配準
Figure4.
Three-dimensional reconstruction of facial soft tissue model and three-dimensional image scan fusion registration
2.2 面部解剖標志點測量分析
2.2.1 水平方向
手術前后比較，左、右側鼻翼基點發生顯著變化（P<0.05），鼻翼基底顯著變寬；左、右側頰點發生顯著變化（P<0.05），兩頰點間面部變寬；鼻尖點、右眼外眥點、右下頜角點變化顯著，但無臨床意義，可能與標點誤差有關。見表 1。
2.2.2 矢狀方向
手術前后比較，鼻下點、鼻尖點、左右鼻翼基點、上唇緣點顯著前移（P<0.05），左右口角點、下唇緣點、頦唇溝中點、頦前點、頦下點顯著后退（P<0.05）。右眼外眥點、右眼內眥點不在手術區域，無顯著變化。見表 1。
2.2.3 垂直方向
手術前后比較，上唇緣點、左右口角點、下唇緣點、左右側頰點、左右眼內眥點顯著下降（P<0.05），頦下點顯著上抬（P<0.05）。見表 1。
表1
手術前后面部解剖標志點三維方向差值結果（n=30，
）
Table1.
Results of three-dimensional anatomical landmarks measurement before and after surgery (n=30,
)
2.3 鼻唇區相關指標測量分析
手術前后鼻小柱長度、上唇高度及鼻翼寬度差值分別為（0.507±0.684）、（–0.710±1.415）、（–1.379±1.648）mm，術后鼻小柱顯著變短、上唇變長、鼻翼基底變寬，差異有統計學意義（t=4.063，P=0.000；t=–2.751，P=0.010；t=–4.583，P=0.000）。
3 討論
目前，正頜外科已由傳統模型外科發展至數字化外科[4, 9, 11-12]。基于 CT 數據和牙列、面部軟組織光學掃描數據的顱-頜-面-牙融合模型，在正頜外科手術術前設計、術中核準、術后分析方面具有巨大優勢[13]。數字技術的發展將傳統軟組織變化的二維研究擴展到三維領域。以前有學者利用頭顱 CT 數據重建面部軟組織，研究正頜手術前后面部軟組織變化[14]。本研究利用 Artec Eva 手持式 3D 掃描儀采集面部軟組織數據，Arte Eva 3D 掃描儀最高捕獲精度可達每秒 16 幀。這些幀圖像可以自動校準對齊，掃描過程簡單快捷，其 3D 分辨率 0.5 mm，數據精度 0.1 mm，紋理清晰度 1.3 mp、顏色 24 bpp，工作距離為 0.4～1.0 m[15]。本研究將掃描數據與根據 CT 數據重建的面部軟組織進行重疊配準并距離色階分析后，全面部其他區域都均勻重合，但面頰部有較大間隙，CT 軟組織位于光掃軟組織后方。這說明患者 CT 掃描時處于仰臥位，面頰部軟組織無骨組織支撐因重力作用而有所下垂。即便術后也采用相同體位及方法獲取數據，但面部骨骼結構已發生變化，提示單純螺旋 CT 數據重建面部軟組織研究不可靠。
本研究結果顯示，術后患者面部右側頰點顯著性右移，左側頰點顯著性左移，說明頰部區域顯著性變寬，兩側下頜角軟組織點水平向無顯著性變化，說明下頜矢狀劈開截骨后退手術并未使下頜角區域變寬。
本研究定性分析及定量測量均提示，上頜 LeFortⅠ型截骨前徙術后，上頜鼻旁區域變化最為顯著，且向周邊逐漸減弱。可能是因為上頜骨截骨前徙后骨臺階正位于此，此處骨骼與肌肉連接貼附緊密且表面軟組織薄，軟組織前徙帶來的緩沖少，而向下到前庭溝無肌肉貼附，且上唇較前者厚，軟組織彈性緩沖更大。下頜軟組織區域發生的變化同樣如此。
另外，本研究結果也提示盡管術中關閉切口時，采用各種方法對鼻翼進行收緊縫合（包括前鼻嵴懸吊縫合、鼻中隔懸吊縫合、分層內收縫合），術后依然存在平均約 1.38 mm 的鼻翼增寬，且術后上唇變長、鼻小柱變短、鼻唇角變大。因此，對于上頜骨 LeFort Ⅰ 型截骨前徙術，鼻翼收緊縫合是必不可少的操作，這與國外相關學者研究一致[16]。至于何種鼻翼形態采取何種鼻翼內收縫合方法效果更佳，仍需要進一步研究。
頜骨發育畸形是臨床常見的一類疾病。隨著社會進步、人們生活水平的提高，此類患者求治欲望越來越強烈，求治目的也從重建咬合功能為主變為追求最大程度的面型改善[1]。要解決患者面型問題，只有通過正畸正頜聯合治療。術前正畸去除牙列代償，調整上下牙弓，匹配弓形[2-3]；術中進行頜骨不同形式地截骨，重建咬合同時移動并重組游離截骨段，使面型恢復協調美觀。重建咬合是手術基本目的，在此基礎上如何移動截骨段才能使軟組織面型輪廓最大程度恢復協調美觀，是正頜外科醫師需要解決的問題[4-6]。本研究以接受正頜手術（上頜骨 LeFortⅠ型截骨前徙+下頜骨矢狀劈開截骨后退）治療的骨性Ⅲ類錯畸形患者為研究對象，通過手術前后白結構光三維面像掃描和頭顱 CT 掃描，觀察患者面型軟組織輪廓變化。報告如下。
1 臨床資料
1.1 研究對象
納入標準：① 側面觀上頜后縮下頜前突面型患者，面中部凹陷，頦部突出，ANB 角<0°，上下牙列中線偏差<4 mm；② 術前和術后 6 個月體質量變化<2 kg；③ 患者年齡 18～35 歲，且完成術前正畸；④ 手術方式為上頜骨 LeFortⅠ型截骨前徙+下頜骨矢狀劈開截骨后退。排除標準：① 有面部手術史患者；② 唇腭裂及各種顱面綜合征患者；③ 手術優先或早期手術患者；④ 有嚴重顳下頜關節疾患患者[7]。
2016 年 8 月—2017 年 4 月，第四軍醫大學口腔醫院頜面外科共收治 131 例骨性Ⅲ類錯畸形患者，其中 30 例患者符合選擇標準納入研究。其中，男 11 例，女 19 例；年齡 18～35 歲，平均 22.6 歲。
1.2 研究方法
1.2.1 獲取數據
所有患者于術前 2 周內任一時間點和術后 6 個月進行檢查，包括：① 全頭顱 CT 掃描，采用 Philips Brilliance 64 排螺旋 CT（Philips 公司，荷蘭），掃描層厚 1.25 mm；② 面部軟組織三維面像掃描[8]，采用 Artec Eva 手持式 3D 掃描儀（Artec 公司，美國），見圖 1。
圖1
三維面像掃描
Figure1.
Three-dimensional image scanning
將術前全頭顱 CT 掃描原始數據以 Dicom 格式導入 CMF Proplan3.0 軟件（Materialise 公司，比利時），分別進行硬組織和皮膚軟組織三維重建，獲得三維頭顱模型數據和面部皮膚軟組織數據，以 STL 格式保存。根據 Frankfurt 平面進行標準頭位校準后，軟件默認確立唯一空間直角坐標系，以雙側眶下緣點和雙側外耳道上點連線中點確定的平面為 XOY 平面（平行于水平面），過原點且垂直于屏幕的平面為 ZOY 平面，過原點且垂直于 XOY 及 ZOY 兩平面的平面為 XOZ 平面[9]。將三維掃描儀掃描獲取的術前三維面像三角面片多幀數據，于 Artec Studio11.0 軟件（Artec 公司，美國）中進行系列處理，獲得三維面像數據；然后以 STL 格式將數據導入 CMF Proplan3.0 軟件，利用“Mark surface”工具與根據 CT 掃描數據重建的面部皮膚軟組織數據配準融合。
同上法，將術后的三維面像數據導入 CMF Proplan3.0 軟件，與術前三維面像數據融合配準，使手術前后的三維掃描面像數據建立在同一坐標系。
1.2.2 面部軟組織變化分析
將術前及術后融合配準過的三維面像數據分別導入 3-matic Research11.0 軟件（Materialise 公司，比利時），對手術前后三維面像數據進行“Part Comparison Analysis”比對分析，通過配準色階比對，分析手術前后面部軟組織變化區域，定性描述變化范圍。
1.2.3 面部解剖標志點測量分析
在 CMF Proplan3.0 軟件中，同一坐標系對三維面像模型確定 20 個解剖標志點[10]（圖 2）：軟組織鼻根點（N）、雙側眼外眥點（Rex/Lex）、雙側眼內眥點（Ren/Len）、鼻尖點（Prn）、鼻下點（Sn）、上唇緣點（ul）、下唇緣點（ll）、雙側口角點（Rch/Lch）、雙側頰點（Rchk/Lchk）、頦前點（Pg）、雙側下頜角點（Rgo/Lgo）、雙側鼻翼基點（Rac/Lac）、頦唇溝中點（Si）、頦下點（Me），獲得標志點坐標（X，Y，Z）。
由同一人定點 2 次，期間間隔 2 周，取均值，降低定點所帶來的誤差。計算術后與術前的三維面像模型各解剖標志點坐標差值，表示解剖標志點區域軟組織變化，差值的正負號分別代表左右（水平方向）、前后（矢狀方向）、上下（垂直方向）的變化。
1.2.4 鼻唇區相關指標測量分析
測量手術前后鼻小柱長度（鼻尖點與鼻底點間距離）、上唇高度（鼻底點與上唇緣點距離）、鼻翼寬度（左、右鼻翼基點間距離），計算手術前后差值，分析觀察鼻底上唇三角各邊長的變化。
圖2
基于三維面像模型確定解剖標志點
Figure2.
Anatomical landmarks based on three-dimensional surface model
1.3 統計學方法
采用 SPSS16.0 統計軟件進行分析。數據以均數±標準差表示，解剖標志點手術前后三維方向坐標差值采用 t 檢驗，設定總體均數為 0，表示無變化；檢驗水準 α=0.05。
2 結果
2.1 面部軟組織變化分析
① 上頜骨 LeFortⅠ型截骨前徙術后發生變化的軟組織區域是鼻翼兩旁區域，范圍上至鼻骨下端水平，外至外眥垂線，下至雙側口角連線及上唇紅唇區域。此范圍內軟組織前移變化程度不均等，變化趨勢為從上到下、從中間到兩側軟組織前移量逐漸減小。
② 下頜骨矢狀劈開截骨后退術后，下唇至頦下區、兩側至頦孔區內軟組織均后退，且后退量以頦唇溝區域最大，下唇紅唇中部區域次之，沿此兩區域向周邊擴散軟組織后退量逐漸遞減。
③ 雙頜手術后，下頜區域軟組織變化較上頜區域大，雙側下頜角區域即面后部寬度無明顯變化；面部長度整體均變短。見圖 3、4。
圖3
手術前后軟組織配準色階比對分析
Figure3.
Comparing analysis of soft-tissue registration levels before and after surgery
圖4
CT 三維重建面部軟組織模型與三維面像掃描融合配準
Figure4.
Three-dimensional reconstruction of facial soft tissue model and three-dimensional image scan fusion registration
2.2 面部解剖標志點測量分析
2.2.1 水平方向
手術前后比較，左、右側鼻翼基點發生顯著變化（P<0.05），鼻翼基底顯著變寬；左、右側頰點發生顯著變化（P<0.05），兩頰點間面部變寬；鼻尖點、右眼外眥點、右下頜角點變化顯著，但無臨床意義，可能與標點誤差有關。見表 1。
2.2.2 矢狀方向
手術前后比較，鼻下點、鼻尖點、左右鼻翼基點、上唇緣點顯著前移（P<0.05），左右口角點、下唇緣點、頦唇溝中點、頦前點、頦下點顯著后退（P<0.05）。右眼外眥點、右眼內眥點不在手術區域，無顯著變化。見表 1。
2.2.3 垂直方向
手術前后比較，上唇緣點、左右口角點、下唇緣點、左右側頰點、左右眼內眥點顯著下降（P<0.05），頦下點顯著上抬（P<0.05）。見表 1。
表1
手術前后面部解剖標志點三維方向差值結果（n=30，
）
Table1.
Results of three-dimensional anatomical landmarks measurement before and after surgery (n=30,
)
2.3 鼻唇區相關指標測量分析
手術前后鼻小柱長度、上唇高度及鼻翼寬度差值分別為（0.507±0.684）、（–0.710±1.415）、（–1.379±1.648）mm，術后鼻小柱顯著變短、上唇變長、鼻翼基底變寬，差異有統計學意義（t=4.063，P=0.000；t=–2.751，P=0.010；t=–4.583，P=0.000）。
3 討論
目前，正頜外科已由傳統模型外科發展至數字化外科[4, 9, 11-12]。基于 CT 數據和牙列、面部軟組織光學掃描數據的顱-頜-面-牙融合模型，在正頜外科手術術前設計、術中核準、術后分析方面具有巨大優勢[13]。數字技術的發展將傳統軟組織變化的二維研究擴展到三維領域。以前有學者利用頭顱 CT 數據重建面部軟組織，研究正頜手術前后面部軟組織變化[14]。本研究利用 Artec Eva 手持式 3D 掃描儀采集面部軟組織數據，Arte Eva 3D 掃描儀最高捕獲精度可達每秒 16 幀。這些幀圖像可以自動校準對齊，掃描過程簡單快捷，其 3D 分辨率 0.5 mm，數據精度 0.1 mm，紋理清晰度 1.3 mp、顏色 24 bpp，工作距離為 0.4～1.0 m[15]。本研究將掃描數據與根據 CT 數據重建的面部軟組織進行重疊配準并距離色階分析后，全面部其他區域都均勻重合，但面頰部有較大間隙，CT 軟組織位于光掃軟組織后方。這說明患者 CT 掃描時處于仰臥位，面頰部軟組織無骨組織支撐因重力作用而有所下垂。即便術后也采用相同體位及方法獲取數據，但面部骨骼結構已發生變化，提示單純螺旋 CT 數據重建面部軟組織研究不可靠。
本研究結果顯示，術后患者面部右側頰點顯著性右移，左側頰點顯著性左移，說明頰部區域顯著性變寬，兩側下頜角軟組織點水平向無顯著性變化，說明下頜矢狀劈開截骨后退手術并未使下頜角區域變寬。
本研究定性分析及定量測量均提示，上頜 LeFortⅠ型截骨前徙術后，上頜鼻旁區域變化最為顯著，且向周邊逐漸減弱。可能是因為上頜骨截骨前徙后骨臺階正位于此，此處骨骼與肌肉連接貼附緊密且表面軟組織薄，軟組織前徙帶來的緩沖少，而向下到前庭溝無肌肉貼附，且上唇較前者厚，軟組織彈性緩沖更大。下頜軟組織區域發生的變化同樣如此。
另外，本研究結果也提示盡管術中關閉切口時，采用各種方法對鼻翼進行收緊縫合（包括前鼻嵴懸吊縫合、鼻中隔懸吊縫合、分層內收縫合），術后依然存在平均約 1.38 mm 的鼻翼增寬，且術后上唇變長、鼻小柱變短、鼻唇角變大。因此，對于上頜骨 LeFort Ⅰ 型截骨前徙術，鼻翼收緊縫合是必不可少的操作，這與國外相關學者研究一致[16]。至于何種鼻翼形態采取何種鼻翼內收縫合方法效果更佳，仍需要進一步研究。
