頭影測量在正畸學中的臨床研究及應用發展

駱厚卓 張曉東 李成日 張文君 賈立輝

(沈陽軍區總醫院口腔內科，110840)

頭影測量在正畸學中的臨床研究及應用發展

駱厚卓 張曉東 李成日 張文君 賈立輝

(沈陽軍區總醫院口腔內科，110840)

頭影測量一直是口腔正畸臨床診斷、治療設計及研究工作的重要手段。各種頭影測量分析法也在不斷完善。隨著數碼技術的飛速發展和計算機應用的日益廣泛，應用數字化X線片和計算機輔助頭影測量逐漸增多，頭影測量技術也經過了3個漸次發展的階段，即：①手工頭影測量；②常規計算機輔助頭影測量；③三維頭影測量。本文主要對頭影測量技術的發展及應用進行了綜述，對新興的三維頭影測量技術著重概述。

頭影測量；正畸學；臨床研究；應用

頭影測量分析是正畸治療過程中的重要組成部分，對口腔正畸的診斷具有重要的作用[1]。多年來，正畸治療前通過頭影測量正、側位片進行頭影測量分析，得到顱頜面骨骼位置關系與形態特點的信息，已經成為非常成熟的檢查方法，將有助于明確診斷、制定治療計劃、評估預后等。X線頭影測量自20世紀中期就已開始應用于口腔正畸學，目前，已經在國內外得到普遍應用，而且發展的相當成熟，相當完善。在過去的10年里，產生了一種嶄新的三維頭影測量方法，使得頭影測量的功能得到極大的豐富，其應用也日益廣泛，具有良好的臨床前景。許多學者對顱、頜面部組織形態的測量進行了研究探索，期望找出一種能客觀反映和精確測量顱、頜面部組織形態的方法。本文旨在對頭影測量在口腔正畸學中的臨床研究及應用發展做一綜述。

1 發展背景

1931年Broadbent和Hofrath[2]65分別在美國和德國提出X線頭影測量。1958年丹麥皇家牙科學院，首先應用了計算機X線頭影測量方法，但當時并未能普遍開展。直至20世紀70年代初，計算機X線頭影測量才開始在美國廣泛應用，將X線頭影測量數值化，大大提高了測量的效率及測量準確性，為樣本的科研提供了有利條件，使X線頭影測量進入一個新的階段[2]66。

隨著科學技術的發展與進步，Hounsfield[3]5于1967年發明了CT，其能夠再現顱面骨組織的三維結構。1971年被用來輔助診斷治療。1998年側重對顱面部骨組織進行三維結構再現的錐狀束CT引入到口腔學科中，并得到不斷完善，使得三維頭影測量的優越性得到充分地體現。正畸學中的頭影測量將從點、線、距離、角度的二維測量向面積、容積的三維測量擴展[3]99。隨著CBCT[4-7]在口腔頜面部影像診斷中應用的日益廣泛，CBCT配置的圖像處理軟件也不斷成熟，使得頭影測量正在從二維時代向三維時代邁進。

2 頭影測量分析法

頭影測量分析已普遍應用于口腔各專業，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，正畸醫生大多數應用普通X光片進行手工頭影測量。隨著數碼和計算機技術的飛速發展，應用數字化X線光片、計算機輔助頭影測量及計算機三維重建后的3D測量應運而生。

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軸組成。在Tweed分析法中，均以下頜的分析為依據。Tweed認為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；其測量值都來自白種人群，不適合中國人群；測量項目過少，較為局限，對較復雜的畸形很難分析出全部的畸形機制。

Wylie分析法[2]78由Wylie于1947年提出，包括10項測量內容，以眶耳平面為基準平面，以線距分析為主。此法在臨床中常用來分析判斷牙、頜、面解剖結構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系的兩大部分10項測量內容。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估面部形態，內容較為完善，因而該法至今廣為應用。但對于研究顱頜面部生長發育的變化方面存在不足之處。由于牙頜顱面結構具有種族差異，不同種族應有各自正常均值以便應用。

Ricketts分析法[10]由Ricketts RM醫生在20世紀中期提出，Ricketts分析法共包括約50余項測量項目，分別從上下牙間關系、上下頜骨間關系、牙與頜骨間關系、口唇位置關系、顱骨與顏面部關系及內部結構間關系6個方面的內容進行探討。

Steiner分析法[11]是1953年由Steiner從Downs、Riedel等分析法中擇優而成，測量內容相對全面地描述了上下頜骨相對于顱底的前后位置關系及上下牙齒的相對關系，并且可通過測量內容判斷下頜長度及位置；此外，還可了解下頜的旋轉方向及生長型。隨后1959年，Steiner從臨床診斷及矯治設計的便利出發，提出了一種主要適用于安氏Ⅰ類和Ⅱ類錯的分析和矯治設計方法，又稱之為臂章分析法，但此法不適合用于Ⅲ類錯畸形病例。

Coben分析法[9]由Coben于1955年提出，它是一種以線距測量為主的X線頭影測量分析方法，更加深入了解人類面部結構在生長發育過程中的變化，并探討顱頜面各組成部分之間的相互補償機制。但是Coben分析法缺乏對于牙性問題的分析，在各測量項目中，只在顏面部高度的分析上測量了上下前牙的切端高度，僅靠此來判斷咬合狀態是不充分的。

Jarabak分析法[12]由Jarabak醫生于1972年提出，該分析法主要是基于面后部結構的分析，可用于預測面部的生長方向，同時主要著重于研究治療前后對下頜骨的影響。Jarabak分析法主要包括牙性分析和骨性分析兩個部分。但是該法的缺陷在于需要在測量前消除錯位咬合對分析結果的影響。

Wits分析法[13]由Jacobson于1975年提出。該分析法用于測量上下頜骨前部的相互關系。分別從上下牙槽座點AB向功能性平面作垂線，兩垂足分別為AO點和BO點，然后通過測出AO點和BO點間的距離來反映上下頜骨前部的相互位置關系。Wits分析法在于使人們對上下牙槽座點對顱部基準平面的關系有一個較全面的認識。

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系。在McNamara分析法中，測量項目為線距的直接測量，且不受眼耳平面和前顱底平面傾斜度的影響。

3 頭影測量的應用發展

頭影測量自20世紀40年代問世以來，一直是正畸診斷、分析以及治療前后療效評價的重要方法之一[15-18]。它也經歷了手工頭影測量、計算機X線頭影測量到現在的CBCT的三維測量[19-22]的3個革命歷程，使得頭影測量體系越來越完善，精確性越來越高。

常規手工頭影測量所得數據離散程度較大，說明其重復性較差，小角度項目的測得值較小，絕對值均在0°～10°范圍內，構成該角的兩直線趨于平行，致使兩直線的交點難以確定；同時，手工測量過程中點間的連線以及10°以下角度值的估測都增加了產生誤差的可能，很快就被機測的X線頭影測量所取代。

幾十年來X線二維頭影測量一直成為口腔正畸臨床診斷治療設計及研究工作的重要手段。其主要通過口腔全景片，頭顱正、側位片進行X線頭影相關參數測量，并根據測量結果進行矯治設計。此方法拍攝簡便、費用低廉，能同時顯示軟、硬組織等優點而得到廣泛應用。但所提供的二維平面信息，無法完整地評估顱頜面的三維結構[23-25]；而且影像的重疊、圖像的放大失真、非對稱性畸形的診斷、拍攝時頭部的姿勢等均對測量結果有影響。因此迫切需要一種可行的三維測量方法來進行頭影測量。

雙平面X射線立體攝影法與共平面X射線立體攝影法應運而生，頭顱X線立體攝影時通過對頭顱在兩個不同角度上X射線投影分析來實現三維空間重構。這種方法對技術及設備要求高，并不是真正的三維空間構象，為最終實現三維分析、三維測量奠定了基礎。但是臨床上X射線頭影三維測量系統的應用并不常見。

近年來隨著CT設備和計算機軟件的飛速發展以及圖像數字處理技術和計算機輔助設計制造技術的開發應用，顱頜面結構的三維重建和測量得以實現。CT掃描具有放射劑量低且分辨率高等特點，它克服了傳統X線頭影測量的一些常見問題，如傳統側位片的組織重疊、放大、扭曲、病人體位不正確等因素；重組的三維結構可以按任意角度進行旋轉，從各個方向觀察骨骼結構的形態與位置關系，還可以進行空間上的重疊以及渲染效果與灰度X光片的重疊，均使測量結果有較高的準確性[26-28]，幾乎不存在幾何誤差。可以真實重現活體各組織器官的解剖形態學結構，并進行有效的三維測量。

4 三維頭影測量

手工及計算機X線頭影測量技術是我們口腔醫務工作者經常使用的輔助手段，而三維測量這一新興產物的誕生，給我們帶來了革命性的進步。它充分地顯示了頜面部骨骼及牙的解剖結構，同時它所配置的三維測量軟件技術也不斷成熟，可以完成任意空間距離[29]或角度的測量，大大提高了測量結果的準確性及臨床的診斷能力，使其在正畸治療中具有較好的應用前景。

在二維圖像中，有著大量的骨性結構的重疊影像及放大率等問題，使得定點的可重復性和可靠性及結果的準確性都不十分理想。但在三維頭影測量中，線距與角度的測量也不再受限于某一個二維圖像，而是一個可根據臨床需要靈活處理的三維立體信息。通過軸位、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體素的空間位置，這樣就可以準確計算出任意兩點之間的距離和任意三點之間的角度。因此亟需患者真實的三維圖像信息，來詮釋三維頭影測量的方法及項目。

三維頭影測量目前還在探索中，方法和經驗都不是十分完善，但許多軟件可以將CBCT的三維影像轉化成頭顱側位片，然后通過二維的分析法進行測量計算，這樣大大地減少很多誤差，增強了測量結果的準確性。這也是二維向三維發展的一種過渡形式。正畸頭影測量正在從二維時代向三維時代邁進，隨著三維空間測量方法的發展成熟，三維頭影測量必將是正畸頭影測量的發展趨勢[31-32]。

5 總結

頭影測量在正畸臨床診斷治療中所起的作用是不可忽視的。半個多世紀來，眾多臨床醫務者始終在努力地探索開發一種在臨床應用中使人滿意的正畸頭影測量方法。于是Downs、Steiner、Wylie和Tweed等頭影測量分析法相繼誕生，這些分析法對錯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用，也可以相互輔助補償應用。隨著計算機技術的突飛猛進，使得頭影測量技術進入一個全新的發展階段，大大地提高了測量的效率及測量的準確性，也讓二維頭影測量逐漸向三維空間頭影測量發展。目前，二維X線頭影測量已經發展的比較成熟，但仍有其局限性及某些不足之處；三維測量雖然具有很多獨特的優勢，但只是發展的初始階段，仍需要不斷地完善。總之，到目前為止，還沒有一種在臨床應用中使人滿意的正畸頭影測量方法。X線和CT測量技術還有很多可以改進的空間，相互借鑒相互補充，使其朝著小型化、低輻射、準確方便的方向發展而廣泛應用于正畸治療的診斷中。從目前臨床應用來看，三維CT影像重建技術是最佳的組織測量方法，能真實地再現三維空間結構特性，為醫務人員提供更真實更準確的數據。三維頭影測量必將是未來正畸學輔助方法的發展方向。

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1005-619X(2012)09-0799-03

賈立輝

2012-07-06)