西安地區青年骨性III類面型與正常面型顱面形態的三維自動測量研究

宋劍瑋　周洪　張艷寧等

[摘要]目的：利用自主研發的顱面軟組織形態三維自動測量系統對骨性III類與正常面型進行面部軟組織自動測量比較研究。方法：對西安地區20例正常面型和20例骨性III類面型青年，采用激光掃描獲取顱面部軟組織三維信息，利用自行研發的自動測量軟件系統進行顱面軟組織自動測量，每個受試對象測量3次，測量結果進行SPSS12.0統計軟件分析。結果：本樣本骨性III類面型表現水平向面寬、眼裂寬、鼻翼寬、鼻翼基底寬較窄，鼻根寬、眶間距大，下唇紅緣弧長較長，下唇紅緣弧長相對上唇緣弧長明顯長；垂直向上面高、鼻梁、上下唇均較短，上唇紅暴露較少，下頜高、頦高明顯長；矢狀向上頰深、中頰深、中頰弧長明顯短；頦唇角大，面角大。結論：骨性III類與正常面型比較不僅有矢狀向的不調，顱面部軟組織的其他三維測量值也存在較大的差異。

[關鍵詞]骨性III類面型；顱面形態；三維自動測量

[中圖分類號]R783.5 [文獻標識碼]A [文章編號]1008-6455（2014）16-1365-04

Abstract： Objective To do three-dimensional craniofacial soft tissue morphometry and compare analysis to skeletal class III and normal class young adult in Xian Area sample. Methods 40 young people of skeletal class III and normal skeletal class were selected， each class including 20 subjects. Every subject was scanned by laser and reconstructed the face form which was measured three times by auto measuring system. The results of measurement were processed by Spss12.0. Results Characteristics of craniofacial morphometry of the skeletal class III were founded compared with those of normal facial form： In horizontal direction，the facial width， palpebral fissure width，alar nasal width， alar base width was narrower； nasion width， intercanthal width was larger，the lower lip arc was longer，the lower lip arc was obviously longer than the upper lip arc.In vertical direction，the upper face height， nasal length，the upper lip height，the lower lip height was shorter；the upper vermillion was shorter；the mandibule height，the chin height was longer. In sagital direction， the upper cheek depth， the middle cheek depth， the mid-cheek half arc was obviously shorter；the mentolabial sulcus， the face angle was larger. Conclusion Except for the difference in sagital direction， there are many differences in other three-dimensional craniofacial morphometry of skeletal classIII to normal skeletal class.

Key words：skeletal class III；craniofacial morphometry；three-dimensional auto measure

顱面部形態是人體中最為復雜的形態區域，顱面部畸形及上下牙列的矯治涉及了顱面形態的改變，最終表現為顱面軟組織形態的改變。目前對于面部軟組織的研究一般采用的方法是X 線頭影測量和面部照片，而正常顱面結構是三維立體的，兩維的X 線頭影測量和面部照片并不能體現顱面結構的空間特征，也不能完全精確的記錄其真實情況。本研究將應用自行開發的顱面形態三維可視化自動測量軟件系統[1] （相關文章已發表于《中國美容醫學》），對正常面型和骨性III類面型面部軟組織進行三維自動測量比較研究，為顱面畸形診斷、設計提供精確、高效手段，為大樣本研究各類顱面形態提供基礎。

1 資料和方法

1.1設備的構成：硬件系統：計算機：CPU Celeron3.2，內存512，硬盤160G，顯卡Geforce7300GS，操作系統 Windows XP；Minolta VIVID910三維激光掃描儀（日本美能達公司）。軟件系統：Rapidform2004圖像處理軟件，自主研發的顱面形態三維可視化自動測量軟件系統[1]。

1.2樣本選擇：選擇西安地區青年志愿者40例，正常面型20例，骨性III類面型20例，每組男女各10例，年齡18～24歲。正常面型者軟組織直面型，左右對稱，面部形態無異常且無正畸、正頜及外傷史；2°≤∠ANB≤4°。骨性III類面型要求無正畸、正頜及外傷史，面部左右對稱，磨牙關系安氏III類，∠ANB≤0°。

1.3面部軟組織三維重建和自動測量：對每個受試者進行正位、左45°、右45°側位面部激光表面掃描，要求受試者自然姿勢位，眶耳平面與地面平行，睜眼，面部放松，雙眼平視前方。利用Rapidform2004軟件對獲得的面部正側位圖像進行拼接、匹配、整合重建三維人面圖像，處理后保存為vrnl2.0格式；利用自主研發的顱面軟組織三維自動測量系統顯示重建的人面圖像，并進行52項定點129項自動測量（如圖1～2），每個受試對象行3次全面測量，每個測量項取平均值。測量結果經SPSS12.0統計軟件分析，每個測量項目進行兩獨立樣本t檢驗。

2 結果

2.1本樣本骨性III類面型與正常面型顱面軟組織三維自動測量線距、角度、弧長有顯著差異的項（見表1）。水平向：前額寬（ft-ft）、面寬（zy-zy）、下頜寬（go-go）、雙側眼裂寬（ex-en）、鼻翼寬（al-al）、鼻翼基底寬（ac-ac）、鼻孔寬（sbal-sn）較窄，鼻根寬（nasal root width）較寬；垂直向：上面高（n-sto）明顯短，上唇紅高（ls-sto）、下唇高（sto-sl）明顯短，頦部（sl-gn）明顯高；矢狀向：鼻梁（n-prn）較短，下頜深（go-gn）明顯小，雙側上頰深（ex-t）明顯短，中頰深（ch-t）、中頰弧長（ch-t_Arc）明顯短，下唇紅緣弧長（ch-li-ch_Arc）明顯長，頦唇角明顯大，面角明顯小。表現為窄面型，面中部寬度、高度、矢狀向的三維發育不足；頦部較高，下唇紅較長，頦唇角大頦唇溝比較淺，面角大面型比較凹。

2.2本樣本骨性III類面型和正常面型三維自動測量比例指數有顯著差異的項（見表2）。與正常面型相比，骨性III類面型水平指數的前額-面寬指數（ft-ft/zy-zy）較大，前額-顱骨基底寬指數（ft-ft/t-t）、面寬-顱骨基底寬指數（zy-zy/t-t）較小，眶間-鼻寬指數（en-en/al-al）、鼻根-眶間寬指數（mf-mf/en-en）、鼻根-鼻寬指數（mf-mf/al-al）、唇紅弧長指數（ch-li-ch/ch-ls- ch）均較大；上唇中線溝-口寬指數（cph-cph/ch-ch）、鼻-口寬指數（al-al/ch-ch）均較小。即相對面寬前額較寬，相對顱基底前額、面寬均較小的窄面型；相對鼻寬眶間、鼻根寬均較大；相對口寬，上唇中線溝、鼻寬較小；下唇紅緣弧長相對上唇紅緣弧長明顯長；即水平向鼻根寬、眶間距比較大，下唇紅緣弧長較長，而上唇中線溝較窄，鼻寬較窄。垂直指數的下頜-全面高指數（sto-gn/n-gn）、上唇皮膚-上唇高指數（sn-ls/sn-sto）、頦-全面高指數（sl-gn/n-gn）、頦-下頜高指數（sl-gn/sto-gn）、下頜-下面高指數（sto-gn/sn-gn）較大；上面-全面高指數（n-sto/n-gn）、上唇紅-上唇高指數（ls-sto/sn- sto）、上唇-下頜高指數（sn-sto/sto-gn）、下唇-下面高指數（sto-sl/sn-gn）、下唇-下頜高指數（sto-sl/sto-gn）、下唇-頦高指數（sto-sl/sl- gn）較小；由此可見相對全面高上面高明顯短、下頜高、頦高明顯長；相對上唇高上唇皮膚較長、上唇紅較短，上唇高相對下頜高明顯短，下唇高相對于下面高、下頜高、頦高明顯短，頦部相對下頜高明顯長，下頜高相對下面高明顯長。即垂直向上面高較短、下頜、頦部較高，面下區上下唇較短，上唇紅暴露較少。水平垂直指數的面指數（n-gn/zy-zy）、下頜指數（sto-gn/go-go）較大，下頜寬-全面高指數（go-go/n-gn）較小，鼻高-面寬指數（n-sn/zy-zy）較大，鼻指數（al-al/n-sn）較小，可見面較窄較長，下頜明顯高、窄；鼻較窄。

3 討論

3.1自動測量：利用自主研發的顱面形態三維可視化自動測量軟件系統進行52個定點129項自動測量，該系統三維測量精度基本達到臨床要求[1-2]；通過激光掃描獲取每位受試者面部軟組織三維信息，并重構面部三維模型，測量全面、省時省力，可視化效果好，人機交互使用，用戶使用方便，測量結果自動生成數據文檔，利于后期數據統計分析。本研究樣本為初步研究西安地區骨性III類面型三維特征，為大樣本研究提供一定基礎。

3.2該樣本西安地區骨性III類面型三維形態特征：本實驗通過對骨性III類面型和正常面型進行三維自動測量對比分析，得出其三維形態特征主要有：①橫向寬度：面較窄，眼裂較窄，鼻寬、鼻翼基底寬、鼻孔寬較窄面中部凹，眶間距較大，上唇紅暴露較少，下唇紅弧長較大，這與王菲碩士使用Farkas面部直接測量法對西安地區骨性III類面部軟組織形態研究中得出的面中部較凹，眶間距較大，下唇紅弧性輪廓比較大，上唇紅暴露較少的結論一致。②垂直高度：頦部較高與王菲碩士對西安地區骨性III類面型顱面形態研究中得出的頦高較大結論一致。另外還具面較長、窄，上面高、鼻梁、上下唇較短，下面較高，下頜較高而窄的特征。在鄭旭等[3]研究中表明骨性III類錯牙合的形成在男性主要是由于上頜長減小、下頜升支前傾、下頜角開張，女性還有后顱底前傾、升支和下頜體的增長因素；面部有變窄變長的趨勢，本實驗與之結論有一致的地方。而劉洋等[4]對骨性III類錯牙合下頜形態研究也得出下頜升支、下頜體長度較正常面型者較大的結論。③矢狀向深度：上頰深、中頰深、中頰弧長明顯小，下頜深較小，頦唇角大頦唇溝淺，面角大面型比較凹，表現為上頜后縮面型。下頜深較小與王菲的研究下頜矢狀向較突的結論相悖，可能與本系統對go-gn點測量誤差比較大有關。Kao等[5]發現Ⅲ類錯牙合上下頜的不平衡主要表現為上頜后縮，上頜體長減小。孟晶等[6]的研究也顯示西安地區骨性III類錯牙合頦部發育過度，頦唇溝淺，弧度較小，突度較大的結論。以上關于III類錯牙合形成機制及其表現出來的面部軟組織三維形態的研究結論各不相同，可能與研究樣本的選擇、研究對象地域性差別以及測量方法不同引起。④比例指數比較研究與由點距弧長角度絕對值比較研究得出的結論基本一致，均表現為面較窄較長，鼻較窄，上下唇、上面高較短，下唇紅較長，下唇紅緣弧長相對上唇紅緣弧長明顯長，上唇紅暴露較少，下頜、頦部較高；面中部寬度、高度、矢狀向的三維發育不足，下頜、頦部、下唇相對發育過度。絕對值更能直觀表現特征，而比例指數更能表現各部位協調性，二者相輔相成。本系統能同時進行冠狀面、矢狀向、橫向寬度和弧長的測量分析，從三維方向上研究骨性III類面型軟組織的形態特征，且與以往的三維測量系統[7-11]比較，本測量系統全面、快速、方便，為顱面生長發育的研究、正畸治療的診斷設計、正頜外科手術設計及術后預測提供新方法。

3.3臨床意義：①本研究發現該樣本西安地區骨性III類面型面中部發育不足，上頰深、中頰深、中頰弧長明顯小，面較窄，眼裂窄，鼻寬、鼻翼基底寬、鼻孔寬較窄面中部凹的特征，提示臨床上需要對該病例及早發現及早治療，在生長發育期可以進行阻斷治療（如使用上頜前牽引）阻止其發展為更嚴重，將牙頜面的發育導向正常。垂直向表現下頜高、頦高較大提示治療時應該避免使面高增加的治療。②決定顱面部形態的因素很多，其中包括牙合、骨、及軟組織厚度等，不同地區、不同民族的人群由于所處的地理環境及人文環境不同，面型會因此受到很大的影響，不同地區不同種族的人群面部軟組織特征到底存在什么樣的差異，尚待進一步用同一方法對其進行大樣本研究，指導臨床病例診治。

[參考文獻]

[1]宋劍瑋，侯玉霞，張艷寧，等.顱面形態三維自動測量精度的比較研究[J].中國美容醫學，2010，19（3）：404-407.

[2]龍麗華，周洪，潘俊君，等.面部軟組織激光三維自動測量系統的初步研究[J].中國美容醫學，2008，17（5）：701-704.

[3]鄭旭，林久祥，謝以岳.骨性III類錯牙合形成機制性別差異的研究[J].現代口腔醫學雜志，2006，20（1）：24-27.

[4]劉洋，侯錄，牟明奎，等.安氏III類錯牙合的下頜形態研究[J].中國美容醫學，2010，19（4）：565-568.

[5]Kao CT，Chen FM，Lin TY，et al.The craniofacial morphologic structures of adult with class III malocclusion[J].Int J Adult Orthod Orthognath Surg，1995，10（4）：285-293.

[6]孟晶，段銀鐘，段鯤.西安地區青少年不同骨面型頦部軟組織形態結構特征[J].中國美容醫學，2008，17（4）：570-572.

[7]胡哲雄，羅建平，陸爾奕，等.面部軟組織的三維測量系統的開發和應用[J].上海口腔醫學，2001，10（2）：157-169.

[8]S.C.Aung，R.C.K.Ngim， S.T.Lee. Evalution of the laser as a surface measuring tool and its accuracy compared with direct facial anthropometric measurements[J]. British Journal of Plastic Surgery，1995，4（8）：551-558.

[9]白玉興，郭宏銘，劉鳳德，等.面部軟組織三維重建及測量系統的研制與應用[J].中華口腔醫學雜志，2001，36（4）：200-222.

[10]侯玉霞，周洪，潘俊君，等.基于X線顱面部軟組織三維重建及測量分析研究[J].中國美容醫學，2011，20（8）：1289-1291.

[11]范曉楓，文抑西，馬思維，等.利用數碼照片重建頜面部軟組織三維形態的初步研究[J].中國美容醫學，2012，21（2）：228-230.

[收稿日期]2014-05-01 [修回日期]2014-06-09

編輯/何志斌