不同垂直骨面型个别正常下颌骨形态及牙列特征研究

Abstract

目的

比较不同垂直骨面型个别正常的差异，为临床上不同垂直骨面型人群正畸治疗目标的确定提供指导。

方法

采集30例个别正常成人为研究对象，根据下颌平面角FH/MP的大小分为高角组（8例）、均角组（12例）和低角组（10例）。使用DICOM数据导入Invivo5软件测量∠L1/MP、∠L6/MP、L6牙长轴交角、平面角、Balkwill角、Bonwill三角高与底之比。

结果

高角组和均角组∠L6/MP小于低角组，平面角大于低角组，差异具有统计学意义（P<0.05）；其余测量项目组间差异均无统计学意义（P>0.05）。

结论

高角组、均角组个别正常人群平面较低角组前倾，下颌第一磨牙牙长轴在近远中方向上较低角组直立，而高角组与均角组之间无明显差异。在正畸治疗中，与高角及均角患者相比，低角患者的平面相对于眼耳平面位置更接近水平，下颌磨牙位置相对于下颌平面更向近中倾斜。

在正畸治疗中，各类错畸形的矫治目标为平衡、稳定和美观，即错畸形经过治疗后应该符合个别正常标准[1]。不同颅面生长型患者的牙颌颅面特征不同，高角型患者的面部垂直向发育过度，下颌角、下颌平面角FH/MP较大，而低角型患者正好相反。由于颌面及牙列是功能和结构的整体，这些颌骨形态的不同必定会反映到牙列特征中去[2]。目前国内外学者对垂直骨面型差异的研究[3]–[6]集中在骨密度、切牙及尖牙区牙槽骨形态、气道、舌部位置和颏部美学等方面，这些研究结果显示了不同垂直骨面型间的差异，而同时涉及垂直骨面型和个别正常的文献很少。研究这些牙颌结构彼此之间的差异，可为不同垂直骨面型人群正畸治疗应达到的牙列特征提供参考。

本研究使用口腔锥形束CT（cone beam computed tomography，CBCT）采集数据并进行数字化重建，对重建后的头颅侧位片和三维颌骨模型[7]–[8]进行测量，虽然在此基础上实施的测量与颅骨标本实测和传统二维侧位片相比，其结果存在差异，但采用统一方法所得结果误差趋势一致，在临床应用中是可以接受的[9]–[10]，能够进行比较。本研究测量了能够反映牙颅面结构特征的∠L1/MP、∠L6/MP、L6牙长轴交角、平面角、Balkwill角、Bonwill三角高与底之比共6项数据，通过比较组间的差异得到不同垂直骨面型的下颌骨形态及牙列结构的特征。

1. 材料和方法

1.1. 研究对象的选择

按逆向时间顺序选择就诊于中南大学湘雅口腔医学中心（2012—2016年）的个别正常成人30名为研究对象。30名研究对象均为汉族，年龄18~30岁，平均年龄（23.38±3.57）岁。纳入标准：1）符合个别正常标准；2）侧貌大致协调，左右面部基本对称；3）无正畸治疗史；4）无颞下颌关节紊乱病史；5）无全身系统性疾病和家族遗传病史；6）所拍摄CBCT图像成像清晰、完整。将研究对象按头影测量FH/MP值分为3组[11]：高角组8例（FH/MP≥32°），均角组12例（22°<FH/MP<32°），低角组10例（FH/MP≤22°），组间无性别差异。

1.2. 测量项目及方法

1.2.1. ∠L1/MP

该角是下中切牙牙长轴与下颌平面MP的交角。在Invivo5软件Super Ceph视图中重建头颅侧位片，对齐前颅底及颌面部，不能完全重合者所有定点取其左右平均点。选择平分下前牙牙冠切龈向和唇舌向的平分线交点为冠中心点，平分下前牙牙根冠根向和唇舌向的平分线交点为根中心点，连接冠中心点与根中心点定为牙长轴LAT；颏联合部最下点为颏下点，其与下颌角后下缘相连线定为下颌平面MP。延长牙长轴线与下颌平面，其上内交角为∠L1/MP。

1.2.2. ∠L6/MP

该角是下颌第一磨牙牙长轴与下颌平面MP的交角。头颅侧位片的获得及牙长轴的定义如1.2.1所述，延长L6牙长轴线与MP，其上内交角为∠L6/MP。

1.2.3. 平面角

该角为平面OP与眼耳平面FH的交角。头颅侧位片的获得如1.2.1所述，取上颌中切牙点UI和上颌第一磨牙近中颊尖点的连线为OP，基本平分间距离；取解剖耳点以及眶最下缘点连线为FH，正常体位时大致与地面平行。延长OP与FH，相交处的下外角为平面角。

1.2.4. Balkwill角

该角是髁突中心（condylar center，CC）至下颌中切牙切点LI连线与OP的交角。头颅侧位片的获得如1.2.1所述，取髁突硬组织影像在各个方向上的平分点为CC点，连接LI点，延长其与平面相交，相交处的内上角为Balkwill角。

1.2.5. L6牙长轴交角

该角是双侧下颌第一磨牙的牙长轴延长线在垂直于FH的冠状方向上的交角，可以反映双侧下颌磨牙的颊舌向倾斜程度。Section视图重现水平向、矢状向和冠状向这3个方向上的截图，调整水平向位置与FH平行，调整矢状向使头颅位置居于正中，冠状向选择平分左右侧L6近远中的截面。在冠状向截面上定位左右下颌第一磨牙的冠中心点和根中心点，连接得到牙长轴，延长轴线相交于上方，相交处下角为L6牙长轴交角。

1.2.6. Bonwill三角高与底之比

该角是双侧CC点与LI连线构成的三角形（图1）。

图 1. Bonwill三角.

Fig 1 Bonwill triangle

上：删除测量面上方容积；下：删除容积后调整视线定位双侧CC与LI点。

由于CC点是存在于骨内的标志点，所以先在Volume Render视图侧位重合左右颅面部，尤其对齐左右侧髁突，从经过髁突影像在各个方向上的平分点CC与LI做一连线，将连线上方的容积删除，调整剩余容积的位置使其垂直于经过髁突三维中心的髁突截面，在此方向上再次定位CC点（图1）。连接双侧CC点与LI，并恢复容积，得到Bonwill三角的三边长。其中双侧CC点连线为底边，已知三角形三边长通过海伦公式和面积公式求得与该底边相对应的高，得到高与底之比。

上述所有测量数据由同一名实验者测量数据两次，求取平均值，测量的同一内容均在一次完成，两次间隔时间2周。

1.3. 统计学分析

采用SPSS 20.0软件进行统计学分析，由于完全符合纳入标准的个别正常数量有限，选择符合样本含量要求的两两之间独立样本t检验（要求每组样本量n≤30），同时采用Levene检验比较两两之间方差齐性，若方差不齐则行t'检验。检验水准为双侧α=0.05。

2. 结果

2.1. ∠L1/MP测量结果的比较

∠L1/MP测量结果见表1：∠L1/MP随垂直骨面型由高角向低角的变化，测量均值逐渐增大。经统计学检验，高角组与均角组比较P=0.647，高角组与低角组比较P=0.322，均角组与低角组比较P=0.564，两两之间差异不具有统计学意义（P>0.05）。

表 1. 3组的测量结果.

Tab 1 Measurement results of three groups

组别	例数	∠L1/MP/°	∠L6/MP/°	平面角/°	Balkwill角/°	L6牙长轴交角/°	Bonwill三角高与底之比
高角组	8	96.02±4.83	78.93±4.91	12.60±3.80	18.49±3.22	36.10±7.86	0.820±0.063
均角组	12	97.16±6.13	81.11±2.93	9.99±2.96	18.54±3.67	36.08±7.34	0.818±0.055
低角组	10	98.78±6.61	85.20±3.74	7.16±2.87	19.36±2.96	34.77±6.11	0.797±0.063

2.2. ∠L6/MP测量结果的比较

∠L6/MP的测量结果见表1。由表1可见，∠L6/MP随垂直骨面型由高角向低角的变化，测量均值逐渐增大。经统计学检验，高角组与均角组比较P=0.284，高角组与低角组比较P=0.011，均角组与低角组比较P=0.012。由统计学检验结果可知，高角组与均角组之间差异不具有统计学意义（P>0.05），而高角组与低角组、均角组与低角组的差异有统计学意义（P<0.05）。

2.3. 平面角测量结果的比较

平面角测量结果见表1：平面角随垂直骨面型由高角向低角的变化，测量均值逐渐减小。经统计学检验，高角组与均角组比较P=0.127，高角组与低角组比较P=0.005，均角组与低角组比较P=0.035；可见高角组与均角组之间差异没有统计学意义（P>0.05），而高角组与低角组、均角组与低角组的差异均有统计学意义（P<0.05）。

2.4. Balkwill角测量结果的比较

Balkwill角测量结果见表1：Balkwill角随垂直骨面型由高角向低角的变化，测量均值逐渐增大，但高角组与均角组均值差异很小，小于均角组与低角组之间的差异。经统计学检验，高角组与均角组比较P=0.975，高角组与低角组比较P=0.567，均角组与低角组比较P=0.571，两两之间差异均无统计学意义（P>0.05）。

2.5. L6牙长轴交角测量结果的比较

L6牙长轴交角测量结果见表1：L6牙长轴交角随垂直骨面型由高角向低角的变化，测量均值逐渐减小，但高角组与均角组均值差异很小，小于均角组与低角组之间的差异，而且均值标准差较大，说明每组数据变异很大。经统计学检验，高角组与均角组比较P=0.844，高角组与低角组比较P=0.701，均角组与低角组比较P=0.487，两两之间差异不具有统计学意义（P>0.05）。

2.6. Bonwill角高与底之比的测量结果

Bonwill角高与底之比的测量结果见表1：Bonwill角高与底之比随垂直骨面型由高角向低角的变化，测量均值逐渐减小，但3组测量结果均值差异很小。经统计学检验，高角组与均角组比较P=0.950，高角组与低角组比较P=0.452，均角组与低角组比较P=0.412，两两之间差异不具有统计学意义（P>0.05）。

3. 讨论

垂直骨面型的差异通过咀嚼肌力、呼吸气流作用力、口唇肌力、舌作用力等对颌骨及牙槽骨形态产生影响，牙槽骨形态的差异会引起牙列表现出代偿与适应的特征。利用CBCT三维重建精确度高，具有可重复性，可通过不同视图和容积处理等方法定位一些难以准确定位的标志点。头影测量虽然是基础的测量方法，但随着测量技术的变革，传统测量方法难以实现而只能凭临床经验判断的趋势可通过新技术得到验证或接受质疑。基于以上原因本实验对不同垂直骨面型且拥有个别正常人群的下颌骨形态以及牙列特征进行测量研究，以初步探讨其差异。

本研究选择了6项相关数据进行测量。∠L1/MP反映下颌切牙相对于下颌骨的位置关系；∠L6/MP反映下颌磨牙相对于下颌骨在近远中向的倾斜趋势；平面是行使咀嚼功能的平面，平面角和Balkwill角反映其在上下颌间的相对位置关系；L6牙长轴交角反映磨牙在颊舌方向的倾斜趋势；Bonwill角反映下颌体整体三角结构关系；以上项目在一定程度上描绘了上下颌骨及牙列的大致形态特征，与口颌系统的功能密切相关。本研究结果显示，经独立样本t检验，只有∠L6/MP和平面角在高角组和低角组、均角组和低角组之间差异有统计学意义，其余测量项目的组间差异均无统计学意义，但在均值上均表现出一定的变化规律。1）∠L1/MP随低角向高角的变化均值逐渐减小，说明下颌平面越直立，下颌切牙长轴越舌倾。在头颅侧位片上，如果将下颌骨的运动近似看作是以髁突中心为圆心的旋转运动，那么闭口运动则是下颌骨逆时针方向的旋转运动，前牙行切割作用闭口时，咬肌提供动力作用于咬肌附着处，下颌切牙处产生阻力作用于切牙点。高角型患者的下颌骨通常较低角型患者偏长，已知力矩等于力和力臂的乘积，偏长的颌骨使力臂增加，而切牙的舌倾可以代偿性减小这种趋势，这可能是牙列对颌骨形态的适应，即一种平衡切牙受力大小和方向的机制。2）同理，∠L6/MP也随着低角向高角的变化均值逐渐减小，下颌平面越直立磨牙越向远中倾斜，并且在高角组与低角组、均角组与低角组比较时差异有统计学意义（P<0.05）。与切牙相比，磨牙行使咀嚼功能的作用更强大，可能表现出更加明显的代偿适应性。3）平面角随低角向高角变化逐渐增加的趋势也可通过类似的受力分析和代偿来解释。平面处于FH和MP之间，FH始终处于大致水平方向，随着MP的直立，下牙列虽然如前所述有代偿性的前牙舌倾和后牙远中倾斜，但总体趋势还是顺时针旋转及面向前倾斜，上牙列与下牙列建时可以适应此种变化，这也解释了高角患者的牙冠为何长于低角患者。4）Balkwill角在低角患者的均值较高角患者大，与平面角变化趋势相似，这是平面随高角向低角的变化逐渐趋于水平导致的，但此项测量值均值在高角与均角人群之间差异非常小，未显示出统计学差异（P>0.05），不适合用作测量判断指标。5）L6牙长轴交角是本研究中唯一没有显示出变化趋势的测量项目，高角组与均角组测量值几乎一致，低角组均值小于另外两组，提示低角组后牙在冠状截面上观察位置更加直立。分析原因可能为：低角人群通常具有更大的咀嚼肌力[9]，磨牙长轴越是与咬肌收缩方向一致，对磨牙而言咀嚼力的作用效率越高，导致牙周不利的作用力越小。6）Bonwill角是传统方法难以测量的项目。Bonwill认为双侧髁突中心与下颌切牙近中切角接触点相连恰好构成等边三角形。等边三角形作为几何学中最稳定的形态，最适合成为行使咀嚼功能的下颌骨的基本结构。此后Monson[12]的研究证实了这一观点，并且在此基础上进一步提出了Monson球面。后人的研究[13]则认为，等边三角形其实很少，更多是近似等腰三角形。本研究的测量结果证实了后者的结论，视双侧髁突中心连线为底边时左右侧边长经配对t检验差异无统计学意义（P>0.05），说明两腰可以看作近似相等。该近似等腰三角形的高与底之比在低角向高角变化中表现为增大，视下颌运动是以双侧髁突中心连线为轴的旋转运动，高角人群具有相对于自体面宽更长的力臂，这一结果与第一测量项目的结论相符。

应该注意的是，除了前述两项有统计学意义的结果，大多数的测量值并没有表现出有统计学意义的差异，只是在均值层面描述了变化趋势。这并不能完全说明变化趋势没有意义，或许受到样本数量的影响，差异处在统计学意义的边缘。在临床工作中个别正常是非常难以寻得的，本研究3组样本虽然共计只纳入30例个别正常，但已经符合t检验或t'检验对样本含量的要求，可以行统计学分析。在未来的研究中可以继续扩大样本量或在12~18岁青少年中做此测量，使研究更加完善和深入。

综上所述，随着垂直骨面型由高角向低角的变化，下颌第一磨牙有逐渐向近中倾斜的趋势（P<0.05），平面角逐渐接近水平（P<0.05），下颌中切牙趋于唇向倾斜，下颌第一磨牙也有向颊侧倾斜的趋势，Balkwill角增大，而Bonwill角的高与底之比逐渐减小。这提示具有不同垂直骨面型的正畸治疗患者，最适合其颅面形态及颌骨特征的牙列是有所差别的，正畸医生应在关注患者主诉等矫治目标影响因素时，关注这些细微的变化趋势，利于在这个越来越强调美观为主的正畸治疗时代，找寻更适合患者的平衡、稳定和美观的功能。

Funding Statement

[基金项目] 中南大学自由探索计划项目（zy2016725）

Supported by: Free Exploration Project of Central South University (zy2016725).