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编号:10274483
颅面部硬组织三维形态测量分析
http://www.100md.com 《实用口腔医学杂志》 1999年第2期
     作者:邵金陵 姚 森 李旺森

    单位:邵金陵 李旺森 第四军医大学口腔医学院正畸科 710032;姚森 现在厦门解放军174医院工作

    关键词:测颅法;三维;摄影测量法

    实用口腔医学杂志990210 〔摘要〕 目的:进行颅面部硬组织三维形态测量分析研究。方法:采用1台X线摄影机分别拍摄出相互垂直的正、侧位头影片。运用计算机X线头影测量系统,自动重构、测量了颅面硬组织的立体形态。结果:观察到,安氏Ⅱ类一分类组与正常组比较,前者具有①上颌前突、下颌后缩,上下中切牙覆盖明显增大;②上下牙弓均狭窄;③下面高减小,前牙深覆。结论:错的颅面形态改变也应是三维的。
, 百拇医药
    Three dimentional measurement and analysis of cranio-facial hard tissue

    Shao Jinling, Yao Sen, Li Wangsen.

    Department of Orthodontics,Stomatological College,Fourth Military Medical University,Xi'an 710032

    〔Abstract〕 Objective: To study the morphological characteristics of the cranio-facial hard tissue in the patients with malocclusion.Methods:Lateral and posteroanterior cephalograms were tahen respectively with a X-roentgenograph in 38 cases with Class Ⅱ,Division I occlusion and in 85 of normal controls.Three-dimentional morphologics of cranio-facial hard tissues were reconstructed and the correlated parameters were measured by computer.Results:Comparing the measurements in normal controls, the patients with Class Ⅱ,Division I occlusion showed protrusion in maxilla,retrusion in mandible and chin,increasing in overjet of incisors,narrowing in both upper and lower dentoalveola,decreasing in lower anterior facial height and increasing in over bite of incisors.Conclusion:The changes of cranio-facial morphology with malocclusion take place in three dimentions.
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    Key words Cephalometry;Three dimentions;Photogrammetry

    关于颅面部形态的测量分析,目前基本上是采用正位或侧位X线头影片来对其进行二维平面的处理。而颅面结构属三维体,其自身的生长发育以及外界因素对其造成的影响也发生在三维空间的范围内。因此,对颅面形态进行三维测量分析,无论对科研还是临床都有着重要意义。

    1 研究对象与方法

    1.1 研究对象 研究对象123名。其中正常85名,安氏Ⅱ类一分类错38名。共同条件为:身体健康、发育正常;恒牙初期,年龄在16周岁以下,乳牙全部替换,第二恒磨牙全部萌出;无缺牙;无正畸治疗史。正常者为:磨牙为中性关系,前牙覆、覆盖正常;上下颌牙齿排列整齐,牙与牙弓形态正常,与颅颌关系协调;颌面部外形正常、对称。安氏Ⅱ类一分类者为:双侧或单侧磨牙为远中关系;上颌骨或上牙弓前突,前牙深覆盖(大于4 mm)。
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    1.2 研究方法 研究所用头颅定位片均采用日本岛津公司生产的Panoramax"Auto-Ⅱ"型全颌曲面断层——头颅定位X线摄影机拍摄。曝光时间、管电流、管电压均由机器自动控制。拍摄时用定位仪将头颅严格定位,使眶耳平面与地平面平行。牙齿咬合于正中,唇部自然放松。拍完侧位片后,头部与定位仪均向左旋转90°拍摄正位片,眶点指针尖端的位置同前。此时,仍应保持眶耳平面与地平面平行。

    选用72个骨标志点作颅面硬组织的测量标志点(图1)。由2张头影片上同一标志点的二维座标,可计算出该点的三维坐标。

    图1 颅颌骨测量标志点

    测量项目为:①颅面矢状线距(X轴投影距)20项;②颅面横向线距(Y轴投影距)20项;③颅面垂直线距(Z轴投影距)20项。其60项。
, 百拇医药
    本文所用的计算机软件是由第四军医大学口腔医院正畸科与第二炮兵工程学院计算机中心联合研究、编制的颅颌面硬组织三维测量分析系统。

    三维重建原理见图2:从两点观察空间同一点,可获得该点的真实空间信息。图2中平面LAT与PA相互垂直,可代表头颅侧位及正位X线片,其方程分别为x=-H和x=H。因此,只要能在侧位和正位X线片上确定出某一标志点的位置,即可计算出该点的真实三维座标。

    图2 三维重建原理图

    2 结 果

    2.1 颅面矢状轴(表1) 安Ⅱ组上颌明显前突,下颌及颏部明显后缩,上下中切牙覆盖增大。上面部改变不明显。

    表1 颅颌面矢状线距(X轴) 测量项目
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    正常组(男)

    安Ⅱ组(男)

    正常组(女)

    安Ⅱ组(女)

    s

    s

    s
, 百拇医药
    s

    N-S 鼻根点矢状距

    61.563

    2.662

    61.185

    2.967

    59.890

    2.265

    58.518

    5.080

    Sul-S 左眉骨矢状距

    56.600
, 百拇医药
    2.784

    56.120

    4.004②

    54.553

    3.007

    53.785

    4.825

    Z'1-S 左眶外缘矢状距

    45.245

    2.305

    49.022

    4.224①
, 百拇医药
    44.173

    2.899

    46.960

    2.300②

    Orl-S 左眶点矢状距

    50.269

    2.919

    52.349

    4.059

    50.136

    3.015

    50.775
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    4.261

    Zl-S 左颧额缝外点矢状距

    44.665

    2.819

    42.918

    3.373

    44.792

    3.590

    42.830

    1.735②

    Rh-S 鼻骨矢状距

    70.627
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    3.348

    70.489

    3.438

    67.853

    2.823

    68.124

    4.953

    Jul-S 左颧牙槽嵴矢状距

    36.315

    2.852

    40.759

    3.936②
, 百拇医药
    37.268

    3.129

    37.284

    8.269

    ANS-S 前鼻嵴矢状距

    63.523

    4.261

    64.839

    5.046①

    64.879

    4.142

    65.996
, 百拇医药
    4.986①

    ANS-PNS 前后鼻嵴矢状距

    46.400

    4.506

    46.630

    3.206

    47.420

    3.347

    47.717

    3.048

    U1-ANS 1|1矢状距

    2.673
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    2.038

    1.390

    2.291①

    2.882

    2.093

    0.307

    2.771②

    U1-L1 上下中切牙覆盖

    2.781

    0.710

    6.016

    1.396②

, 百拇医药     2.873

    0.726

    6.602

    1.673②

    Pog-S 颏矢状距

    50.052

    5.205

    48.572

    6.723①

    51.197

    6.095

    43.596

    3.037②
, 百拇医药
    Pog-Me Pog-Me点矢状差

    8.208

    1.557

    7.738

    1.341

    7.962

    1.169

    8.518

    1.540

    B-S B-S点矢状差

    50.811

    4.729
, 百拇医药
    48.718

    6.269①

    51.962

    5.663

    44.452

    2.300②

    Me-Gol 左下颌体距

    54.140

    4.721

    54.772

    5.220

    53.820
, 百拇医药
    4.832

    53.683

    5.652

    Me-Gor 右下颌体距

    53.938

    5.131

    55.295

    4.411

    53.887

    4.521

    55.535

    5.559

, 百拇医药     J1-Gol 左下颌枝宽

    31.419

    4.085

    31.029

    3.133

    28.957

    3.564

    29.575

    3.121

    Jr-Gor 右下颌枝宽

    31.860

    3.693
, 百拇医药
    30.485

    2.777

    29.629

    3.542

    30.508

    3.057

    Col-S 左髁状突矢状距

    13.417

    2.852

    12.107

    3.343

    12.803
, http://www.100md.com
    2.621

    12.621

    5.739

    S-P S-P点矢状差

    24.519

    2.963

    21.950

    3.315②

    23.256

    2.833

    26.754

    6.612①
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    注:①代表相差显著(P<0.05) ②代表相差非常显著(P<0.01)

    2.2 颅面横向轴(表2) 安Ⅱ组两眶距明显增大,梨状孔宽度明显增大,但机械耳点横向间距和髁状突顶横向间距改变不明显。髁状突颈横向间距、颧牙槽嵴横向间距、6|6近中颊尖距、颊面沟宽则明显减小。牙冠宽和骨缘距的改变无明显差异。表2 颅颌面横向线距(Y轴) 测量项目

    正常组(男 )

    安Ⅱ组( 男)
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    正常组(女)

    安Ⅱ组(女)

    s

    s

    s

    s

    Su距 上眶点距
, 百拇医药
    49.032

    3.990

    61.858

    2.475②

    47.457

    3.404

    61. 101

    3.963②

    D距 泪点距

    22.291

    3.095

    24.169

, http://www.100md.com     2.326②

    21.691

    3.267

    24.167

    3.271②

    Z'距 眶外侧点距

    95.274

    3.739

    97.208

    3.467①

    93.684

    4.007

    96.750
, 百拇医药
    3.071②

    Or距 眶下点距

    60.288

    4.080

    63.015

    2.182②

    59.199

    3.645

    62.082

    3.106②

    Z距 颧额缝外点距

    97.117
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    4.660

    102.236

    3.658②

    93.885

    4.593

    102.803

    3.31 2②

    Nc距 梨状孔宽

    24.516

    1.530

    31.321

    1.545②
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    24.749

    1.694

    30.117

    2.389②

    P距 机械耳点距

    128.683

    5.681

    129.840

    7.411

    125.097

    5.802

    125.653
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    6.245

    Ju距 颧牙槽嵴点距

    79.192

    5.214

    68.340

    3.938②

    78.533

    4.867

    67.093

    5.237 ②

    U6距 6|6近中颊尖距

    57.533
, 百拇医药
    2.182

    54.431

    2.501②

    55.948

    2.195

    52.781

    2.678②

    U1'距 1|1牙冠宽

    16.5 47

    0.965

    16.071

    0.788②
, 百拇医药
    15.717

    0.883

    15.828

    0.924

    Spr距 1|1骨缘距

    8.024

    0.6 34

    8.810

    0.549

    7.767

    0.537

    7.968

, 百拇医药     0.583

    Co距 髁状突顶距

    107.674

    6.450

    109.212

    6.909

    10.665

    4.719

    103.518

    5.175

    Ar距 髁状突颈距

    113.913

, 百拇医药     6.033

    109.558

    5.670②

    11.340

    4.510

    106.612

    4.773②

    J距 下颌枝前缘距

    83.178

    5.322

    92.892

    4.711②

, http://www.100md.com     86.517

    3.519

    84.46 8

    3.955②

    Go距 下颌角点距

    95.216

    5.798

    95.088

    4.627

    92.543

    5.161

    93.996

    5.883
, 百拇医药
    Ag距 下颌角前点距

    87.733

    4.688

    82.536

    4.096②

    84.684

    4.387

    81.596

    4.418②

    Xi距 下颌升枝距

    93.221

    4.313
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    94.590

    5.675

    92.761

    3.726

    93.199

    4.356

    L6距 颊面沟宽

    56.211

    2 .423

    55.062

    2.126①
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    55.128

    2.138

    52.959

    2.969②

    L'1距 牙冠宽

    10.195

    0. 731

    10.429

    0.771

    10.103

    0.709
, http://www.100md.com
    10.227

    1.577

    Id距 骨缘宽

    5.253

    0.507

    4.963

    0.535

    5.132

    0.479

    5.071

    0.473

, 百拇医药     注:①代表相差显著(P<0.05) ②代表相差非常显著(P<0.01)

    2.3 颅面垂直轴(表3) 安Ⅱ组颅骨高和上面高的改变不明显,而下面高和全面高明显减小。前鼻嵴至上中切牙切缘高差、颏下点至下中切牙切缘高差、上下齿槽座点高差、上下前牙齿槽缘点高差及左右下颌枝高度均明显减小。上下中切牙覆加深。

    表3 颅颌面垂直线距(Z轴) 测量项目

    正常组(男)

    安Ⅱ组(男)

    正常组(女)
, 百拇医药
    安Ⅱ组(女)

    s

    s

    s

    s

    Ts-N 颅骨高

    88.687

    3.627
, 百拇医药
    89.421

    3.861

    88.782

    3.184

    891.501

    4.743

    N-ANS 上面高

    53.497

    3.978

    54.783

    4.859

    51.608

, 百拇医药     2.646

    52.302

    3.054

    ANS-Me 下面高

    62.555

    3.197

    54.076

    4.384②

    58.854

    3.610

    56.282

    4.673①

    N-Me 全面高
, 百拇医药
    116.051

    5.963

    108.859

    4.228②

    110.462

    4.596

    108.584

    6.193①

    ANS-U1 前鼻嵴至

    28.696

    1.643
, 百拇医药
    24.386

    4.104②

    27.335

    1.768

    26.441

    2.628①

    切缘高差

    Me-L1 颏下点至

    36.377

    2.358

    34.057
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    2.587②

    33.992

    2.345

    32.932

    2.743①

    切缘高差

    U1-L1 中切牙覆

    2.518

    0.635

    4.367

    2.089②
, http://www.100md.com
    2.473

    0.708

    5.091

    2.045②

    Gol-Col 左下颌枝高

    59.080

    5.483

    56.988

    5.069①

    57.220

    3.841

    55.085
, 百拇医药
    3.939①

    Gor-Cor 右下颌枝高

    56.429

    5.312

    55.715

    5.208①

    55.080

    3.873

    53.764

    3.505①

    J1-Col 左下颌枝前缘高

    41.616
, 百拇医药
    3.927

    38.479

    2.804②

    40.795

    2.815

    39.217

    3.551

    Jr-Cor 右下颌枝前缘高

    40.836

    4.084

    37.701

    2.767②
, 百拇医药
    38.614

    2.414

    37.020

    3.593①

    A-B A-B点高差

    40.584

    2.145

    36.703

    2.215②

    37.479

    2.505

    36.068
, http://www.100md.com
    2.412①

    N-Rh 鼻骨垂足长

    24.766

    4.404

    24.018

    3.142

    24.001

    7.112

    27.092

    5.267①

    ANS-N 鼻垂足长

    53.497
, 百拇医药
    3.978

    54.783

    4.859

    51.608

    2.646

    52.302

    3.054

    N-Ba N-Ba点高差

    42.058

    3.690

    43.026

    2.814

, 百拇医药     43.172

    3.884

    44.317

    4.715

    S-N S-N点高差

    6.504

    2.392

    3.353

    1.900②

    7.526

    2.840

    3.913

    2.944②
, 百拇医药
    N-P N-P1与Pr连线高差

    29.588

    2.369

    26.553

    1.774②

    28.756

    2.359

    25.125

    2.524②

    Id-Me 下颌体前部高

    13.822

    1.264
, 百拇医药
    13.693

    1.226

    12.668

    1.135

    13.079

    1.366

    ANS-Spr 上颌骨前部高

    18.504

    1.446

    18.306

    3.422

    17.145
, 百拇医药
    1.515

    18.285

    2.676

    Spr-Id 上下前牙槽嵴高差

    16.175

    1.437

    11.228

    1.743②

    16.099

    1.106

    11.033

    2.212②
, 百拇医药
    注:①代表相差显著(P<0.05) ②代表相差非常显著(P<0.01)

    2.4 颅面整体观 安Ⅱ组与正常组比较,面上部:矢状轴和垂直轴上均无明显变化,而横向轴上,两眶距明显增大。面中下部:上颌前突、下颌及颏部后缩,上下中切牙覆盖增大;上下牙弓均较正常狭窄,表现出颧牙槽嵴横向间距减小,6|6近中颊尖距减小和颊面沟宽减小;下面高与正常值比较明显减小,表现出上颌骨、牙高度和下颌骨、牙高度减小,上下齿槽座点高差和上下前牙齿槽缘点高差减小,左右下颌枝高度减小,上下中切牙覆加深。

    3 讨 论
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    自1931年Broadbent将X线头影测量应用于口腔正畸的研究和临床以来,X线诊断技术取得了巨大的发展。但X线影像却一直局限于两维的影像上。就定位X线片来说,单用侧位片只能提供颅颌骨前后向和垂直向的情况,而对颅面宽度的改变和不对称畸形就显得较为局限。正位片虽能反映颅颌骨左右两侧及垂直向的情况,但难以显示前后向上的不调。人体器官包括头颅本身是三维体,仅用二维平面的影像来反映三维体的情况,多少存在着局限性。

    国外学者已做过三维X线头影测量研究〔1-3〕,但设备昂贵。我们在研究中采用了一台X线摄影机,分别拍摄出相互垂直的正、侧位头影片。拍摄时,除了采用头颅定位仪严格定位外,还使用了颅骨标志点定位器。理想的情况下,眶点与机械耳点应位于同一水平线上。然而在拍摄正位片时,头部或多或少会绕耳杆旋转,造成各标志点投影高度的改变。为了纠正这种误差,我们设置了定位误差修正程序。若正位片上眶点与机械耳点不在同一水平线上并引起其它标志点位置发生改变时,计算机可自动将各标志点的位置恢复到眶点与机械耳点在同一水平线上的情况。所定标志点为立体标志点,所测项目包括颅面矢状轴、横向轴和垂直轴,因而从三维的角度描述了颅面的形态。
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    在此基础上,作者对正常组和安氏Ⅱ类一分类组的研究对象进行了测量分析。观察到两组在颅面矢状轴、横向轴和垂直轴上均有不同,说明错的颅面形态改变是三维的。

    参考文献

    1Baumrind S:Three-dimentional X-ray stereometry from paired coplanar images.A progress report. Am J Orthod, 1983,84:292

    2 Grayson B,Cutting C,Bookstein F,et al.The three-dimentional cephalogram:Theory,technique,and clinical application.Am J Orthod,1988,94:327

    3 Brown T,Abbott A.Computer-assisted location of reference points in three dimentions for radiographic cephalometry.Am J Orthod 1989,95,490

    (收稿:1997-10-27修回1998-08-05), http://www.100md.com