駱厚卓 張曉東 李成日 張文君 賈立輝

(沈陽(yáng)軍區(qū)總醫(yī)院口腔內(nèi)科，110840)

頭影測(cè)量在正畸學(xué)中的臨床研究及應(yīng)用發(fā)展

駱厚卓 張曉東 李成日 張文君 賈立輝

(沈陽(yáng)軍區(qū)總醫(yī)院口腔內(nèi)科，110840)

頭影測(cè)量一直是口腔正畸臨床診斷、治療設(shè)計(jì)及研究工作的重要手段。各種頭影測(cè)量分析法也在不斷完善。隨著數(shù)碼技術(shù)的飛速發(fā)展和計(jì)算機(jī)應(yīng)用的日益廣泛，應(yīng)用數(shù)字化X線片和計(jì)算機(jī)輔助頭影測(cè)量逐漸增多，頭影測(cè)量技術(shù)也經(jīng)過(guò)了3個(gè)漸次發(fā)展的階段，即：①手工頭影測(cè)量；②常規(guī)計(jì)算機(jī)輔助頭影測(cè)量；③三維頭影測(cè)量。本文主要對(duì)頭影測(cè)量技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用進(jìn)行了綜述，對(duì)新興的三維頭影測(cè)量技術(shù)著重概述。

頭影測(cè)量；正畸學(xué)；臨床研究；應(yīng)用

頭影測(cè)量分析是正畸治療過(guò)程中的重要組成部分，對(duì)口腔正畸的診斷具有重要的作用[1]。多年來(lái)，正畸治療前通過(guò)頭影測(cè)量正、側(cè)位片進(jìn)行頭影測(cè)量分析，得到顱頜面骨骼位置關(guān)系與形態(tài)特點(diǎn)的信息，已經(jīng)成為非常成熟的檢查方法，將有助于明確診斷、制定治療計(jì)劃、評(píng)估預(yù)后等。X線頭影測(cè)量自20世紀(jì)中期就已開(kāi)始應(yīng)用于口腔正畸學(xué)，目前，已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外得到普遍應(yīng)用，而且發(fā)展的相當(dāng)成熟，相當(dāng)完善。在過(guò)去的10年里，產(chǎn)生了一種嶄新的三維頭影測(cè)量方法，使得頭影測(cè)量的功能得到極大的豐富，其應(yīng)用也日益廣泛，具有良好的臨床前景。許多學(xué)者對(duì)顱、頜面部組織形態(tài)的測(cè)量進(jìn)行了研究探索，期望找出一種能客觀反映和精確測(cè)量顱、頜面部組織形態(tài)的方法。本文旨在對(duì)頭影測(cè)量在口腔正畸學(xué)中的臨床研究及應(yīng)用發(fā)展做一綜述。

1 發(fā)展背景

1931年Broadbent和Hofrath[2]65分別在美國(guó)和德國(guó)提出X線頭影測(cè)量。1958年丹麥皇家牙科學(xué)院，首先應(yīng)用了計(jì)算機(jī)X線頭影測(cè)量方法，但當(dāng)時(shí)并未能普遍開(kāi)展。直至20世紀(jì)70年代初，計(jì)算機(jī)X線頭影測(cè)量才開(kāi)始在美國(guó)廣泛應(yīng)用，將X線頭影測(cè)量數(shù)值化，大大提高了測(cè)量的效率及測(cè)量準(zhǔn)確性，為樣本的科研提供了有利條件，使X線頭影測(cè)量進(jìn)入一個(gè)新的階段[2]66。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，Hounsfield[3]5于1967年發(fā)明了CT，其能夠再現(xiàn)顱面骨組織的三維結(jié)構(gòu)。1971年被用來(lái)輔助診斷治療。1998年側(cè)重對(duì)顱面部骨組織進(jìn)行三維結(jié)構(gòu)再現(xiàn)的錐狀束CT引入到口腔學(xué)科中，并得到不斷完善，使得三維頭影測(cè)量的優(yōu)越性得到充分地體現(xiàn)。正畸學(xué)中的頭影測(cè)量將從點(diǎn)、線、距離、角度的二維測(cè)量向面積、容積的三維測(cè)量擴(kuò)展[3]99。隨著CBCT[4-7]在口腔頜面部影像診斷中應(yīng)用的日益廣泛，CBCT配置的圖像處理軟件也不斷成熟，使得頭影測(cè)量正在從二維時(shí)代向三維時(shí)代邁進(jìn)。

2 頭影測(cè)量分析法

頭影測(cè)量分析已普遍應(yīng)用于口腔各專業(yè)，并且成為口腔正畸臨床病例診斷、分析的重要輔助手段。最初時(shí)，正畸醫(yī)生大多數(shù)應(yīng)用普通X光片進(jìn)行手工頭影測(cè)量。隨著數(shù)碼和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，應(yīng)用數(shù)字化X線光片、計(jì)算機(jī)輔助頭影測(cè)量及計(jì)算機(jī)三維重建后的3D測(cè)量應(yīng)運(yùn)而生。

Tweed三角分析法[8]由Tweed于1945年提出，該三角的3條邊由眼耳平面、下頜平面和下中切牙長(zhǎng)軸組成。在Tweed分析法中，均以下頜的分析為依據(jù)。Tweed認(rèn)為FMIA為65°是建立良好面型的重要條件。但是該法僅以改變下中切牙的傾斜度為目的；其測(cè)量值都來(lái)自白種人群，不適合中國(guó)人群；測(cè)量項(xiàng)目過(guò)少，較為局限，對(duì)較復(fù)雜的畸形很難分析出全部的畸形機(jī)制。

Wylie分析法[2]78由Wylie于1947年提出，包括10項(xiàng)測(cè)量?jī)?nèi)容，以眶耳平面為基準(zhǔn)平面，以線距分析為主。此法在臨床中常用來(lái)分析判斷牙、頜、面解剖結(jié)構(gòu)的高度和深度的變化。

Downs分析法[9]由Downs于1948年提出，包括骨骼間及牙與骨骼間關(guān)系的兩大部分10項(xiàng)測(cè)量?jī)?nèi)容。Downs最先提出以眼耳平面作為參考平面，并且指出眼耳平面可充分評(píng)估面部形態(tài)，內(nèi)容較為完善，因而該法至今廣為應(yīng)用。但對(duì)于研究顱頜面部生長(zhǎng)發(fā)育的變化方面存在不足之處。由于牙頜顱面結(jié)構(gòu)具有種族差異，不同種族應(yīng)有各自正常均值以便應(yīng)用。

Ricketts分析法[10]由Ricketts RM醫(yī)生在20世紀(jì)中期提出，Ricketts分析法共包括約50余項(xiàng)測(cè)量項(xiàng)目，分別從上下牙間關(guān)系、上下頜骨間關(guān)系、牙與頜骨間關(guān)系、口唇位置關(guān)系、顱骨與顏面部關(guān)系及內(nèi)部結(jié)構(gòu)間關(guān)系6個(gè)方面的內(nèi)容進(jìn)行探討。

Steiner分析法[11]是1953年由Steiner從Downs、Riedel等分析法中擇優(yōu)而成，測(cè)量?jī)?nèi)容相對(duì)全面地描述了上下頜骨相對(duì)于顱底的前后位置關(guān)系及上下牙齒的相對(duì)關(guān)系，并且可通過(guò)測(cè)量?jī)?nèi)容判斷下頜長(zhǎng)度及位置；此外，還可了解下頜的旋轉(zhuǎn)方向及生長(zhǎng)型。隨后1959年，Steiner從臨床診斷及矯治設(shè)計(jì)的便利出發(fā)，提出了一種主要適用于安氏Ⅰ類和Ⅱ類錯(cuò)的分析和矯治設(shè)計(jì)方法，又稱之為臂章分析法，但此法不適合用于Ⅲ類錯(cuò)畸形病例。

Coben分析法[9]由Coben于1955年提出，它是一種以線距測(cè)量為主的X線頭影測(cè)量分析方法，更加深入了解人類面部結(jié)構(gòu)在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中的變化，并探討顱頜面各組成部分之間的相互補(bǔ)償機(jī)制。但是Coben分析法缺乏對(duì)于牙性問(wèn)題的分析，在各測(cè)量項(xiàng)目中，只在顏面部高度的分析上測(cè)量了上下前牙的切端高度，僅靠此來(lái)判斷咬合狀態(tài)是不充分的。

Jarabak分析法[12]由Jarabak醫(yī)生于1972年提出，該分析法主要是基于面后部結(jié)構(gòu)的分析，可用于預(yù)測(cè)面部的生長(zhǎng)方向，同時(shí)主要著重于研究治療前后對(duì)下頜骨的影響。Jarabak分析法主要包括牙性分析和骨性分析兩個(gè)部分。但是該法的缺陷在于需要在測(cè)量前消除錯(cuò)位咬合對(duì)分析結(jié)果的影響。

Wits分析法[13]由Jacobson于1975年提出。該分析法用于測(cè)量上下頜骨前部的相互關(guān)系。分別從上下牙槽座點(diǎn)AB向功能性平面作垂線，兩垂足分別為AO點(diǎn)和BO點(diǎn)，然后通過(guò)測(cè)出AO點(diǎn)和BO點(diǎn)間的距離來(lái)反映上下頜骨前部的相互位置關(guān)系。Wits分析法在于使人們對(duì)上下牙槽座點(diǎn)對(duì)顱部基準(zhǔn)平面的關(guān)系有一個(gè)較全面的認(rèn)識(shí)。

McNamara分析法[14]是由McNamara在吸收了Ricketts和Harvold分析法部分原理的基礎(chǔ)上于1983年提出的。它主要分析牙與牙、牙與頜骨、頜骨與頜骨、頜骨與顱骨之間的關(guān)系。在McNamara分析法中，測(cè)量項(xiàng)目為線距的直接測(cè)量，且不受眼耳平面和前顱底平面傾斜度的影響。

3 頭影測(cè)量的應(yīng)用發(fā)展

頭影測(cè)量自20世紀(jì)40年代問(wèn)世以來(lái)，一直是正畸診斷、分析以及治療前后療效評(píng)價(jià)的重要方法之一[15-18]。它也經(jīng)歷了手工頭影測(cè)量、計(jì)算機(jī)X線頭影測(cè)量到現(xiàn)在的CBCT的三維測(cè)量[19-22]的3個(gè)革命歷程，使得頭影測(cè)量體系越來(lái)越完善，精確性越來(lái)越高。

常規(guī)手工頭影測(cè)量所得數(shù)據(jù)離散程度較大，說(shuō)明其重復(fù)性較差，小角度項(xiàng)目的測(cè)得值較小，絕對(duì)值均在0°～10°范圍內(nèi)，構(gòu)成該角的兩直線趨于平行，致使兩直線的交點(diǎn)難以確定；同時(shí)，手工測(cè)量過(guò)程中點(diǎn)間的連線以及10°以下角度值的估測(cè)都增加了產(chǎn)生誤差的可能，很快就被機(jī)測(cè)的X線頭影測(cè)量所取代。

幾十年來(lái)X線二維頭影測(cè)量一直成為口腔正畸臨床診斷治療設(shè)計(jì)及研究工作的重要手段。其主要通過(guò)口腔全景片，頭顱正、側(cè)位片進(jìn)行X線頭影相關(guān)參數(shù)測(cè)量，并根據(jù)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行矯治設(shè)計(jì)。此方法拍攝簡(jiǎn)便、費(fèi)用低廉，能同時(shí)顯示軟、硬組織等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。但所提供的二維平面信息，無(wú)法完整地評(píng)估顱頜面的三維結(jié)構(gòu)[23-25]；而且影像的重疊、圖像的放大失真、非對(duì)稱性畸形的診斷、拍攝時(shí)頭部的姿勢(shì)等均對(duì)測(cè)量結(jié)果有影響。因此迫切需要一種可行的三維測(cè)量方法來(lái)進(jìn)行頭影測(cè)量。

雙平面X射線立體攝影法與共平面X射線立體攝影法應(yīng)運(yùn)而生，頭顱X線立體攝影時(shí)通過(guò)對(duì)頭顱在兩個(gè)不同角度上X射線投影分析來(lái)實(shí)現(xiàn)三維空間重構(gòu)。這種方法對(duì)技術(shù)及設(shè)備要求高，并不是真正的三維空間構(gòu)象，為最終實(shí)現(xiàn)三維分析、三維測(cè)量奠定了基礎(chǔ)。但是臨床上X射線頭影三維測(cè)量系統(tǒng)的應(yīng)用并不常見(jiàn)。

近年來(lái)隨著CT設(shè)備和計(jì)算機(jī)軟件的飛速發(fā)展以及圖像數(shù)字處理技術(shù)和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)制造技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，顱頜面結(jié)構(gòu)的三維重建和測(cè)量得以實(shí)現(xiàn)。CT掃描具有放射劑量低且分辨率高等特點(diǎn)，它克服了傳統(tǒng)X線頭影測(cè)量的一些常見(jiàn)問(wèn)題，如傳統(tǒng)側(cè)位片的組織重疊、放大、扭曲、病人體位不正確等因素；重組的三維結(jié)構(gòu)可以按任意角度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，從各個(gè)方向觀察骨骼結(jié)構(gòu)的形態(tài)與位置關(guān)系，還可以進(jìn)行空間上的重疊以及渲染效果與灰度X光片的重疊，均使測(cè)量結(jié)果有較高的準(zhǔn)確性[26-28]，幾乎不存在幾何誤差。可以真實(shí)重現(xiàn)活體各組織器官的解剖形態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行有效的三維測(cè)量。

4 三維頭影測(cè)量

手工及計(jì)算機(jī)X線頭影測(cè)量技術(shù)是我們口腔醫(yī)務(wù)工作者經(jīng)常使用的輔助手段，而三維測(cè)量這一新興產(chǎn)物的誕生，給我們帶來(lái)了革命性的進(jìn)步。它充分地顯示了頜面部骨骼及牙的解剖結(jié)構(gòu)，同時(shí)它所配置的三維測(cè)量軟件技術(shù)也不斷成熟，可以完成任意空間距離[29]或角度的測(cè)量，大大提高了測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性及臨床的診斷能力，使其在正畸治療中具有較好的應(yīng)用前景。

在二維圖像中，有著大量的骨性結(jié)構(gòu)的重疊影像及放大率等問(wèn)題，使得定點(diǎn)的可重復(fù)性和可靠性及結(jié)果的準(zhǔn)確性都不十分理想。但在三維頭影測(cè)量中，線距與角度的測(cè)量也不再受限于某一個(gè)二維圖像，而是一個(gè)可根據(jù)臨床需要靈活處理的三維立體信息。通過(guò)軸位、矢狀位以及冠狀位三維圖像[30]觀察，可精確定義并記錄一個(gè)體素的空間位置，這樣就可以準(zhǔn)確計(jì)算出任意兩點(diǎn)之間的距離和任意三點(diǎn)之間的角度。因此亟需患者真實(shí)的三維圖像信息，來(lái)詮釋三維頭影測(cè)量的方法及項(xiàng)目。

三維頭影測(cè)量目前還在探索中，方法和經(jīng)驗(yàn)都不是十分完善，但許多軟件可以將CBCT的三維影像轉(zhuǎn)化成頭顱側(cè)位片，然后通過(guò)二維的分析法進(jìn)行測(cè)量計(jì)算，這樣大大地減少很多誤差，增強(qiáng)了測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。這也是二維向三維發(fā)展的一種過(guò)渡形式。正畸頭影測(cè)量正在從二維時(shí)代向三維時(shí)代邁進(jìn)，隨著三維空間測(cè)量方法的發(fā)展成熟，三維頭影測(cè)量必將是正畸頭影測(cè)量的發(fā)展趨勢(shì)[31-32]。

5 總結(jié)

頭影測(cè)量在正畸臨床診斷治療中所起的作用是不可忽視的。半個(gè)多世紀(jì)來(lái)，眾多臨床醫(yī)務(wù)者始終在努力地探索開(kāi)發(fā)一種在臨床應(yīng)用中使人滿意的正畸頭影測(cè)量方法。于是Downs、Steiner、Wylie和Tweed等頭影測(cè)量分析法相繼誕生，這些分析法對(duì)錯(cuò)畸形的診斷分析均有其特色，但是它們都有各自的局限性，所以要靈活地選擇應(yīng)用，也可以相互輔助補(bǔ)償應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，使得頭影測(cè)量技術(shù)進(jìn)入一個(gè)全新的發(fā)展階段，大大地提高了測(cè)量的效率及測(cè)量的準(zhǔn)確性，也讓二維頭影測(cè)量逐漸向三維空間頭影測(cè)量發(fā)展。目前，二維X線頭影測(cè)量已經(jīng)發(fā)展的比較成熟，但仍有其局限性及某些不足之處；三維測(cè)量雖然具有很多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，但只是發(fā)展的初始階段，仍需要不斷地完善。總之，到目前為止，還沒(méi)有一種在臨床應(yīng)用中使人滿意的正畸頭影測(cè)量方法。X線和CT測(cè)量技術(shù)還有很多可以改進(jìn)的空間，相互借鑒相互補(bǔ)充，使其朝著小型化、低輻射、準(zhǔn)確方便的方向發(fā)展而廣泛應(yīng)用于正畸治療的診斷中。從目前臨床應(yīng)用來(lái)看，三維CT影像重建技術(shù)是最佳的組織測(cè)量方法，能真實(shí)地再現(xiàn)三維空間結(jié)構(gòu)特性，為醫(yī)務(wù)人員提供更真實(shí)更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。三維頭影測(cè)量必將是未來(lái)正畸學(xué)輔助方法的發(fā)展方向。

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賈立輝

2012-07-06)