不同正中矢狀面在面部對稱性評價中的應(yīng)用效果比較

鄧艾佳，劉義聞，吳坡，李浩，張正瑞，，羊書勇

1西南醫(yī)科大學口腔醫(yī)學院，四川瀘州 646000；2空軍軍醫(yī)大學第三附屬醫(yī)院口腔頜面外科；3西部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院口腔科

面部對稱性是人體面部美學評價指標之一［1］，也是外科醫(yī)生美學修復及面部重建的基本目標之一［2］。基于標準正中矢狀面（MSP）建立的三維鏡像模型，可以極大程度恢復及重建目標區(qū)域的正常形態(tài)［3-4］，對外科手術(shù)恢復頜面部原始外形有重要的參考價值。然而人體頜面部發(fā)育受生物因素、環(huán)境因素等多重影響，并不存在理論上的完全對稱，且研究發(fā)現(xiàn)面部不對稱性的發(fā)展具有無法預測性［5-6］，這也使得目前MSP的建立尚無公認的標準流程或特定方式。目前，通過頭顱解剖標志點定位MSP是臨床最常用的方式［7］。基于激光掃描儀采集的面部圖像、3D重建圖像或計算機斷層掃描圖像等多種立體三維成像方式［8-10］，選取頭顱中線平面的解剖標志點可快速建立MSP。然而，有研究提出多個可作為定位MSP的理想頭顱解剖點，尚未有足夠統(tǒng)計學資料提出可應(yīng)用于臨床的標準MSP。本研究基于三個常用的MSP［11-13］，選擇30例頜骨發(fā)育正常的患者，采集患者的螺旋CT數(shù)據(jù)導入Mimics軟件重建三維頭顱模型，以相應(yīng)MSP作為對稱面進行鏡像操作，通過3-Matic Research軟件進行熱圖對比，計算鏡像后模型與原模型重疊參數(shù)，以選擇顱頜面理想的對稱平面。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選擇2020年6—12月就診于西部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院頜面外科并確診為下頜下腺良性疾病的患者30例，頜骨形態(tài)功能均正常，男15例、女15例，年齡20～60歲。納入標準：①均符合下頜下腺良性疾病的診斷標準。②年齡20～60歲。③無顱頜面發(fā)育畸形。④無頜面部外傷史或手術(shù)治療史。⑤影像資料（螺旋CT）清晰完整。⑥頜面部滿足基本對稱要求條件：三維頭顱上下頜骨均各選取兩組對稱點（上頜骨：眶外側(cè)點、眶下孔；下頜骨：髁突外側(cè)最凸點、頦孔點），面部雙側(cè)解剖標志點與頦前點的距離差距均不超過3 mm。本研究已通過西部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院倫理委員會審批（2021ky134-1）。

1.2 方法

1.2.1 構(gòu)建三維模型 采集30例患者的64排頜面部螺旋CT影像資料，以DICOM格式文件保存并導入Mimics Research 21.0，采用合適閾值（400～3 071 Hu）建立顱骨蒙版，重建三維頭顱模型。

1.2.2 MSP建立 結(jié)合三維圖像矢狀面、冠狀面、橫截面定位解剖標志點，建立3種MSP，分別為由鼻根點—前鼻棘點—后鼻棘點構(gòu)成的平面（N-ANSPNS）、由鼻根點—前鼻棘點—蝶鞍點構(gòu)成的平面（N-ANS-S）、由鼻根點—顱底點—蝶鞍點構(gòu)成的平面（N-Ba-S）。由1名高年資醫(yī)師分不同時間點進行2次定位，取2次定位的中點為最終標志點以減小隨機誤差。

1.2.3 各解剖點的定位 蝶鞍點（S）：蝶鞍影像的中心；鼻根點（N）：鼻額縫的最前點；前鼻棘點（ANS）：前鼻棘之尖；后鼻棘點（PNS）：硬腭后部骨棘之尖；顱底點（Ba）：枕骨大孔前緣之中點。見圖1。

圖1 各解剖標志點在Mimics軟件窗口的定位

1.2.4 鏡像 Mimics Research 21.0軟件中執(zhí)行“3D TOOLS-Mirror”，以原模型為目標，分別以N-ANS-PNS、N-ANS-S、N-Ba-S作為鏡像平面，點擊“OK”，自動生成3組鏡像后模型。

1.2.5 原模型及鏡像后模型對比 將三維重建原模型與鏡像后模型以“STL”文件格式導入3-Matic Research 13.0比較分析，將三維重建原模型設(shè)置為“Entity”，鏡像后模型設(shè)置為“Target Entity”，執(zhí)行“Analyze-Creat a Part Comparison Analysis”。軟件以原模型及鏡像后模型的對應(yīng)點為單位對比兩者重疊度差異，自動計算各鏡像后模型與原模型的重疊度差異（平均點距差異）及標準差范圍，顏色不同則顯示不同位置點的影像存在差異。均設(shè)置相同Histogram range范圍（-2.000～4.000 mm），綠色區(qū)域代表鏡像后模型與原模型重疊部分，即數(shù)值越接近“0”，兩者匹配度越高；紅色區(qū)域代表凹陷的部分（鏡像模型表面凹陷于原模型表面），正數(shù)值越大，顏色越深，代表鏡像后模型與原模型平均重疊度差距越大，即鏡像后模型與原模型匹配度越低；藍色區(qū)域代表突出部分（鏡像模型表面突出于原模型表面），負數(shù)值越大，顏色越深，即與原模型差距越大，即鏡像后模型與原模型匹配度越低。

1.3 統(tǒng)計學方法 采用SPSS23.0統(tǒng)計軟件。非正態(tài)分布的計量資料以中位數(shù)及四分位數(shù)間距表示［M（P25，P75）］，組間比較采用Friedman秩和檢驗。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

以N-ANS-PNS、N-ANS-S、N-Ba-S為鏡面平面的鏡像模型與原模型之間的重疊度差異分別為0.33（0.22，0.50）、0.41（0.26，0.74）、0.79（0.31，1.61）mm，三者數(shù)據(jù)離散性分別為0.06～0.72 mm、0.08～1.23 mm、0.13～3.34 mm。平面N-ANS-PNS、N-ANS-S重疊度差異低于平面N-Ba-S（P均＜0.05）；平面N-ANS-PNS與平面N-ANS-S重疊度比較差異無統(tǒng)計學差意義（P均＞0.05），但平面N-ANS-PNS離散性低。

3 討論

術(shù)前準確評估及定量患者的面部情況、預測術(shù)后患者面部形態(tài)變化、制定精準的手術(shù)計劃在頜面部重建過程中不可或缺［14-15］。面部對稱性的評估通常需要使用特定的測量方式，常用的方法主要包括直接人體測量、傳統(tǒng)二維頭影測量、三維立體攝影測量、彩色3D掃描、計算機斷層掃面成像等。通過三維攝影測量研究發(fā)現(xiàn)，頜面部最大不對稱區(qū)域發(fā)生于面上部1/3者約占10%，發(fā)生于面中部1/3者約占49%，41%則分布于面下部1/3［8］。面部不對稱性主要原因是由于下頜骨雙側(cè)不對稱，同時通過三維成像鏡像技術(shù)評估了面部對稱性，結(jié)果表示通過二維或三維圖像多個對稱標志點評估頜面部的不對稱性，往往局限于有限區(qū)域的差異，而無法評估三維整體形態(tài)的差異［16］。鏡像技術(shù)則通過直觀可視的方式直接反映三維圖像的重疊區(qū)域及非重疊區(qū)域，通過圖像的色彩、多個比較參數(shù)直接體現(xiàn)圖像的相似性指數(shù)差異。在面部對稱性評估過程中，精確的對稱平面是評估面部對稱性的重要定量工具，也是外科治療中缺損重建及恢復單側(cè)骨折的重要輔助手段，對于患者特異性植入物設(shè)計和正頜手術(shù)計劃也必不可少［17-18］。然而，頜面部并不存在理論上的完全對稱，且頜面部發(fā)育模式存在群體不一致性及無序性，這使得頜面部對稱性評估充滿挑戰(zhàn)。

對于頜骨單側(cè)病損的重建手術(shù)治療方式主要包括游離自體骨移植、帶血管蒂自體骨移植、異體骨移植以及鈦板鈦釘植入，也有學者提出3D植入物的應(yīng)用［19-20］。隨著患者對治療效果及面部美學要求的提高，數(shù)字化治療技術(shù)成為目前治療下頜骨病變的重要輔助手段，大量研究證明了數(shù)字化技術(shù)的優(yōu)勢［21］。在頜面部病變數(shù)字化治療過程中，確立面部正中矢狀平面，并基于此平面行頭顱模型”鏡像”操作是必不可少的部分，也是決定治療效果的關(guān)鍵步驟。

隨著三維技術(shù)的普及，通過立體成像技術(shù)進行對稱性分析為尋找到最佳MSP提供了更精確的解剖指標。本研究則選取最常用的三個MSP應(yīng)用于臨床分析，將三維原模型和鏡像后模型重疊后的熱圖進行對比，以立體成像的每個點為單位作對比分析，計算模型總體平均重疊度差異，經(jīng)可視化顏色及自動計算差值直觀反映對稱平面的合理性及準確性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)N-ANS-PNS平面、N-ANS-S平面及NBa-S平面三個MSP間差異有統(tǒng)計學意義，且統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)N-ANS-PNS平面構(gòu)建的鏡像后模型與原模型的差異小且數(shù)據(jù)離散度低，尤其是在正面視角的面前區(qū)域，在熱圖分析中，色彩顯示為綠色區(qū)域分布面積最大，反映出兩模型在額骨、顴骨前部、上頜骨、下頜體等部位匹配度最高，而在雙側(cè)下頜升支及髁突部位的匹配度欠佳，結(jié)合平均重疊度差異結(jié)果可以得出結(jié)論，即研究結(jié)果支持N-ANS-PNS平面作為相對理想的MSP，N-ANS-S平面體現(xiàn)頜面部對稱性的效果較次，以N-Ba-S作為MSP應(yīng)用效果不佳，同時本研究結(jié)果也證明后鼻棘點（PNS）較蝶鞍點（S）應(yīng)用效果相對更加穩(wěn)定，前鼻棘點（ANS）較顱底點（Ba）更靠近真實面部MSP。

因此本研究建議在臨床應(yīng)用MSP恢復或重建患者額骨、顴骨前部、上頜骨、下頜體等部位的頜面部缺損區(qū)域骨骼時，可以優(yōu)先選擇平面N-ANS-PNS作為鏡像對稱面，從而快捷、準確地達到最終預期效果。但對于頜面部軟組織缺損嚴重的患者，由于通過頜面部螺旋CT數(shù)據(jù)所重建的軟組織模型與真實體貌存在一定差異，對于精細部位的重建，如瞳孔、眉部等部位尚不如有學者所提出的面部光學掃描圖像等直觀圖像，因此頜面部軟組織的正中矢狀平面分析還需進一步研究。

綜上所述，MSP的確立在面部對稱性評估中十分關(guān)鍵，理想的MSP有重要臨床價值。本研究認為不同面部中線標志解剖點所產(chǎn)生的MSP存在差異，在進行頜面部骨骼數(shù)字化重建時，對于額骨、顴骨前部、上頜骨、下頜體等頜面部骨骼病變部位的患者，本研究認為N-ANS-PNS平面可以作為相對理想的MSP，結(jié)合三維重建及鏡像技術(shù)，將有效幫助外科醫(yī)生完成骨骼重建、正頜手術(shù)等臨床工作，同時提高頜面外科臨床治療的有效性及可靠性。