齒槽嵴裂缺損體積測量方法的進展

陳樹秀 王永前 尹寧北

【提要】 齒槽嵴裂是常見的先天性畸形，自體骨移植修復是目前常用的治療方法。齒槽嵴裂缺損體積測量對于齒槽嵴裂修復的術前精確規劃、術后效果評價具有重要意義。隨著影像學、計算機技術、3D打印技術的發展，齒槽嵴裂體積測量從最初的人為評估，到后來的二維影像、三維影像，直至目前采用的3D模型，其測量結果更加精準、快速和實體模型化，為臨床提供了有效的幫助。

齒槽嵴裂是一種常見的先天性畸形，可單獨出現或合并其他的先天性疾病，約75%的唇腭裂患者伴有齒槽嵴裂[1]。自體骨移植修復是齒槽嵴裂治療的金標準，也是唇腭裂畸形序列治療中的重要步驟之一。術前、術后齒槽嵴裂缺損體積的測量對術前精確規劃、術后效果評價具有重要意義。其缺損體積的測量從最早的人為估計到目前的3D打印模型，不斷地變得更精確、更快速。本文就齒槽嵴裂缺損的體積測量的方法進行綜述，以期為臨床實踐和相關研究提供幫助。

1 齒槽嵴裂的臨床表現及分型

齒槽嵴裂的主要臨床表現包括①齒槽嵴骨質缺損、牙弓不連續；②裂隙處牙異位萌出、牙阻萌、牙頜功能紊亂；③口鼻瘺；④鼻基底塌陷。齒槽嵴裂主要分為單側裂和雙側裂，前者更為常見。按照裂隙程度，齒槽嵴裂又可以分為完全性、不完全性和隱性齒槽嵴裂。

2 齒槽嵴裂的修復方法

1972年，Boyne等[2]首次報道自體骨移植修復齒槽嵴裂，目前該方法仍是臨床治療的主流方法，也是唇腭裂序列治療的重要步驟之一。最佳手術時間為9～11歲[3]，患者上頜尖牙尚未萌出，尖牙牙根已形成1/2～2/3。齒槽植骨有利于裂隙周圍牙齒萌出及顱面部正常發育。錯過這一時期的青少年患者也可行相同的手術治療。

骨移植材料包括自體骨、同種異體骨、異種骨及人工骨等，以自體骨移植的應用最為廣泛。常見供區部位為髂骨、脛骨、下頜骨、肋骨及顱骨。供區選擇需考慮可采取骨量、術后疼痛程度、并發癥發生率、操作習慣、住院時間、手術費及手術時間等[4]。 目前，自體髂骨移植的使用最為廣泛（87%）[5]。自體髂骨移植具有以下優勢：①取骨方法簡單、手術時間短；②取骨量大；③髂骨松質骨富含成骨細胞，可促進移植區域成骨；④術后疼痛程度輕、恢復快。近年來，各種細胞因子也被聯合應用于植骨手術中，如重組人骨形成蛋白（BMP）[6]、富血小板血漿（PRP）[7]及富血小板纖維蛋白（PRF）[8]等，效果較好。自體骨移植修復齒槽嵴裂具有重要意義：①恢復上頜牙弓的連續性，增加上頜骨穩定性；②為裂隙處尖牙萌出、正畸移動及義齒種植提供骨性基礎；③消除口鼻瘺和鼻腔反流，改善發音，促進口腔衛生及牙周健康；④抬高鼻基底，改善外形，為鼻唇繼發畸形的修復提供支持；⑤減少對生長發育的干擾。

3 齒槽嵴裂缺損體積測量的意義

3.1 術前測量

修復前必須對骨缺損的形狀和體積進行評估，選擇最適合的手術方案，以期獲得最佳的手術效果，并降低并發癥發生率、減少住院時間及治療成本。尤其是對骨缺損體積的準確評估十分重要，取骨過多可導致術區疼痛、供區骨及神經損傷、切口過長等問題，取骨過少則導致修復效果欠佳[9]。

3.2 術后測量

移植后的效果評價，尤其是移植后的成骨量，是后續的正畸治療等的必要基礎。術前、術后測量的體積差，可以反映成骨情況、吸收率等，是評價植骨成骨的重要標準。齒槽嵴裂缺損體積測量的方法，從最初的人為估計直至目前的3D模型，隨著影像采集設備的不斷發展，測量結果日趨精確，為臨床提供了很好的幫助。

4 齒槽嵴裂缺損體積測量方法的進展

4.1 二維影像

當體積測量從最初的人為評估進步為二維影像評估時，通過采用X線片（根尖周片、咬合片和曲面斷層片等），可對牙槽嵴裂骨質缺損體積進行評估。其中，Bergland等[3]提出的“牙槽突裂植骨術效果的分級標準”使用最為廣泛，目前仍有采用此方法作為術后效果評價手段的，該標準將牙槽骨高度分為Ⅰ級（約正常高度）、Ⅱ級（至少達正常高度的3/4）、Ⅲ級（小于正常高度的3/4）以及Ⅳ級（失?。?。此標準的局限性在于尖牙必須萌發，混合牙列期則無法評估，骨厚度方面也不能評估。Witherow等[10]提出的Chelsea score分析標準，將齒槽植骨量及位置相結合，更全面地反映了植骨區成骨情況，并在尖牙萌出前也可應用，彌補了Bergland分級標準的不足。

然而，二維X線片在評估齒槽嵴裂時存在許多局限，包括圖像的放大和畸變、相鄰結構的重疊、可識別標志少及位置難以識別等。例如，裂隙旁的骨質與牙根的唇、腭側牙槽骨重疊，導致無法準確判斷骨質缺損邊界，使得體積測量不準確。與CT相比，X線片評估齒槽嵴裂填充程度存在17%～25%的高估[11－13]，二維評估結果無法滿足臨床應用的需求。

4.2 三維影像

CT圖像解剖結構定位準確，邊界清晰，并可重建立體三維圖像。目前，CT已逐漸代替X線平片而用于評估齒槽裂骨缺損體積及手術效果，但存在成本及暴露輻射增加等問題。

本世紀初，錐形束 CT（Cone beam computed tomography，CBCT）被用于口腔頜面部圖像采集，CBVT比CT輻射量低、花費少，被越來越多的醫學中心用于齒槽嵴裂缺損的體積測量。Katsumata等[14]認為，CBCT的主要問題是對比度低，灰度值和Hounsfield單位易失真，骨與非骨結構界限不清。因此，在比較不同研究的CBCT測量結果時，要注意結果可能因以下參數的不同而有差異[15]：①圖像采集參數（如CBCT設備、KV和mA設置、曝光時間等）；②圖像重建參數、視野、定義區間、定義閾值及切割方法（切片厚度及層數等）。但也有報道認為CT與CBCT都是齒槽嵴裂體積測量準確有效的手段。

CT及CBCT應用以來，齒槽嵴裂缺損體積測量出現了許多新的方法及標準，測量精度不斷增加。

2007年，Feichtinger等[16]提出了新的計算方法——層分法。利用高分辨率T進行掃描，平均每次檢查輻射劑量為7.88 mSv。將掃描數據保存為DICOM文件，導入軟件工作站進行軸向分層（層厚1.5 mm），手工描繪出每層裂隙邊緣，計算每層裂隙面積。這種計算方法極大地提高了準確性，缺點是人工描繪裂隙邊界，準確性受限，計算時間較長。

2012年，Quereshy等[17]應用CBCT進行掃描，精確測量裂隙處高度、寬度及長度，并以此計算裂隙缺損量。由于齒槽嵴裂邊界不規則等特點，這種方法的準確性存在一定的問題。

2013年，Nagashima等[18]首次提出應用鏡像法測量齒槽嵴裂缺損體積及術后成骨量。他們將CT掃描數據儲存為DICOM文件，合成鏡像反轉數據，形成三維可視模型。根據特定解剖位置進行重疊融合，標記出未重疊部分，即為術前齒槽嵴裂缺損體積。將術后6個月的CT數據合成模型與術前模型進行重疊融合，未重疊部分即為手術成骨量。該方法不需人工標記裂隙邊緣，提高了準確性，重復性強。然而，這種方法只適用于單側齒槽嵴裂。此外，受限于術后患者顱骨發育程度的影響，此方法僅適用于術后1年以內的測量。

2015年，Linderup等[19]提出了一種新的層分法，明確了齒槽嵴裂邊界的劃定。將軸向層分后的圖像按以下原則界定邊緣：①頰/腭側，對側牙槽骨的輪廓用作模板，確定患側牙槽骨缺損的邊緣；②中央/遠端，骨和裂隙之間的界限界定了中間和遠端邊緣；③上界/下勢，即人工劃分的上下層。該層分法邊界標識進一步精確，人為偏移降低。2017年，Feng等[20]也提出了一種類似方法，提高齒槽嵴裂邊界標識的準確性，利用計算機輔助軟件，進行齒槽嵴裂體積的精確測量。

2017年，Chen等[21]提出了差減法，利用CT進行掃描，將數據保存為DICOM文件，導入Mimics軟件，選取齒槽嵴裂區域進行三維重建，形成原始模型。復制原始模型形成新模型，并更換顏色以作標志，新模型進行分層，每層分別將牙槽裂斷端直線相連，形成層面積，再將每層面積三維重建，形成新的填充后模型。將新的填充后模型與原始模型體積相減，可得出齒槽嵴裂缺損體積。這種方法測量齒槽嵴裂術前缺損體積較為準確，且計算時間短（平均時間60.60±11.67 min）。但是，該方法依然存在齒槽嵴裂邊緣界定不準確的問題。

2017年，Janssen等[22]提出將鏡像法和層分法結合起來，即將三維虛擬模型及其鏡像版分別賦予不同顏色，然后進行疊加形成新的虛擬三維模型。對新模型進行層分，忽略齒槽嵴裂裂隙外多余體積，齒槽嵴裂裂隙處（顏色）不重合的部分面積即為齒槽嵴裂缺損面積，進而計算出齒槽嵴裂缺損體積。同樣的方法可以計算術前、術后齒槽嵴裂成骨量。這種測量法重復性高、人為偏移縮小，進一步增加了齒槽嵴裂計算的準確性。然而，如果術前、術后CT檢查的時間間隔太長，準確疊加的困難增加，因此CT檢查時間差應小于1年；另外，術后遷移或萌發的牙齒會對計算結果造成影響。

4.3 三維模型

近年來，3D打印被廣泛應用于醫學領域，齒槽嵴裂體積測量技術也獲得了新的進展。1∶1打印的顱骨模型可以更好地了解患者解剖，并在模型上進行手術模擬操作、測量齒槽嵴裂缺損體積等。

2016年，Kasaven等[23]將CT掃描得到的數據導入Mimics軟件，獲得可視化虛擬三維模型，進行分層，描繪齒槽嵴裂邊界，最后將各層重建，形成齒槽嵴裂的虛擬三維模型。再導入CatalystEx 4.2構建一個可被3D打印機識別的文件。打印出1∶1齒槽嵴裂缺損模型后，用micro-CT掃描處理獲得的數據，導入計算機輔助軟件計算體積。將3D打印測量結果與計算機輔助軟件測量結果相比較，未發現顯著差異。3D軟件可作為臨床實踐中的一個有效輔助手段。但是，3D打印費用高、耗時較長（約5 h）等缺點限制了它的臨床應用。

2017年，Du等[24]將CT掃描數據經處理后導入3D打印機，打印出1∶1齒槽嵴裂缺損模型，利用模擬材料填充齒槽嵴裂缺損，以排水法測量齒槽嵴裂缺損體積。其結果與計算機輔助軟件測量結果無顯著差異,進一步證實了3D打印技術在齒槽嵴裂術前診斷中的重要價值。

3D打印的缺點主要是機器及打印費用昂貴、打印時間長。隨著3D技術的發展和普及，費用和時間將進一步下降，而優點將更為顯現。目前的3D打印設備可以一次進行7～12個患者齒槽缺損區域模型的打印，每個患者平均體積測量時間縮短為25 min，比計算機輔助測量更加高效，對臨床有積極的指導作用。

5 總結

齒槽嵴裂缺損體積測量方法由人為評估至目前的3D模型應用，其準確性、真實性及可重復性不斷提高，但還存在一定的缺陷及不足，進一步發展需要重視以下幾點：①3D模型化是重要的發展方向，值得進一步投入與研究；②影像采集、計算機技術等的發展將使測量更加精準；③今后的研究需聚焦于降低顱面部發育、牙齒萌發、遷移對測量結果的影響。