下前牙拥挤患者下颌前部侧貌轮廓特征分析_下颌缘轮廓收紧

　　[摘要]目的：分析下前牙拥挤患者的下颌前部侧貌轮廓特征。方法：应用MATLAB7.5.0数字图像处理软件，采用Canny边缘检测算法实现数字X线头颅侧位定位片上下颌前部软、硬组织边缘线的自动提取。比较下前牙拥挤患者与正常牙合个体下颌前部软、硬组织边缘线的差异性。结果：从下颌前部硬组织边缘曲线来看，女性下前牙拥挤患者相对于正常牙合个体，下齿槽座点B的位置明显下移(P＜0.05)，矢状向位置也偏后(P＜0.05)，颏唇沟深度明显变深(P＜0.05)。男性下前牙拥挤的患者相对于正常牙合个体，下齿槽座点B的矢状向位置显著后缩(P＜0.05)，颏唇沟深度明显变深(P＜0.05)。从下颌前部软组织边缘曲线来看，女性下前牙拥挤患者相对于正常牙合个体颏部软组织侧貌轮廓曲线无明显差异性(P＞0.05)；而男性下前牙拥挤患者颏部软组织侧貌轮廓线曲度增加，颏唇沟变深(P＜0.05)。结论：下前牙拥挤的患者有下颌前部齿槽基骨有发育不足的特点。女性下前牙拥挤患者的颏部软组织会产生一定的代偿，使下颌侧貌软组织不显现颏唇沟加深的情况；而男性下前牙拥挤的患者，则会显现较为明显的因下颌前部齿槽基骨发育不足造成的颏唇沟加深情况。
　　[关键词]：下前牙拥挤；下颌侧貌轮廓曲线；颏唇沟
　　[中图分类号]R783.5 [文献标识码]A [文章编号]1008-6455（2011）07-1141-04
　　
　　Analysis on the anterior mandibular profile feature of patients with lower anterior crowding
　　MA Shu-fang1,CAO Jun2,WANG Zhen-you3,ZHAO Qing-bo4
　　（1.Department of Pediatric Dentistry，The Fourth Military Medical University，Xi"an 710032,Shaanxi,China;2.Department of Orthodontics,The Fourth Military Medical University;3.The Department of stomatology The Central Hospital of Hongxinglong;4.Department of Mathematics and Physics,The Fourth Military Medical University)
　　
　　Abstract:Objective To analyze the anterior mandibular profile feature of the patients with lower anterior crowding. Methods The hard and soft tissue profile of anterior mandible on the lateral cephalogram were detected by digital image processing software MATLAB 7.5.0 with Canny edge detection algorithm. Then the profile differences between the patients with lower anterior crowding and the normal individuals were compared. ResultsFor the hard tissue profile of the anterior mandible,the position of B point was significantly lower and retraller (P＜0.05) in the female patients than in the female normal individuals, and the mentolabial sulcus was deeper (P＜0.05).In the male patients,the position of B point were significantly retraller (P＜0.05) and the mentolabial sulcus was deeper (P＜0.05) than in the normal individuals. For the anterior mandibular soft tissue profile, comparison of the depth of edges profile curve between subjects and control groups for female soft-tissue showed no significant difference (P＞0.05).In contrast, the depth of edges profile curve was significant increased in case groups for men, with deeper mentolabial sulcus (P＜0.05). Conclusion For the patients with lower anterior crowding, it is the features that the anterior mandible alveolar base is hypoplastic.For the female patients,the mentolabial sulcus is not significantly deeper because of the soft tissue compensation.But for the male patient,the deeper mentolabial sulcus is resulted because of the hypoplastic alveolar base.
　　Key words:lower anterior crowding;mandible profile curve;mentolabial sulcus
　　
　　颏部是面部轮廓的重要组成部分，对颜面美观起着举足轻重的作用，而下颌骨前部形态及其上方覆盖的软组织厚度二者直接影响颏部形态，颏唇沟的深度和位置对颏部形态的影响起着至关重要的作用。有研究通过对美貌人群的分析发现，颏唇沟位于上唇上缘与颏下点间的中部时，面型比较协调、美观[1]。本研究从下颌前部软硬组织侧貌轮廓线提取着手，比较下前牙拥挤患者与正常牙合个体的差异性，以分析下前牙拥挤对患者可能会造成的侧貌形态的影响。
　　
　　1材料与方法
　　1.1 研究对象：选择2005～2009年在第四军医大学口腔医学院正畸科就诊的下前牙拥挤患者114例，男62例，平均年龄19.7岁；女52例，平均年龄20.5岁；从第四军医大学在校大学生中随机选取正常牙合个体137例，男79例，平均年龄19.8岁；女58例，平均年龄20.0岁；所有人均为汉族。
　　下前牙拥挤患者纳入标准：①18～25岁（包括18岁和25岁的患者）；②安氏Ⅰ类错牙合畸形，骨性Ⅰ类（ANB角在2～5°）；③下前牙不齐指数≥3.5mm[2-3]，而且前磨牙区没有严重拥挤。排除标准：①有口腔不良习惯史；②有正畸治疗史；③严重骨骼发育不良者；④有先天缺牙（除第三磨牙）；⑤有口腔及颌面外伤、手术史及拔牙史（除第三磨牙）。
　　正常牙合组纳入标准：①18～25岁（包括18岁和25岁的个体）；②颜面对称，无畸形，正侧面外形协调；③安氏I类磨牙关系、尖牙关系；④覆牙合、覆盖关系正常；⑤除第三磨牙外，其余恒牙均已萌出且无缺牙；⑥口内无修复体；⑦拥挤度＜2mm，或间隙＜2mm；⑧上下颌牙列基本平整；⑨牙弓没有严重的不对称。下前牙拥挤组与正常牙合组年龄分布均衡性检验结果显示，两组男性、女性年龄无统计学差异(P＞0.05)，具有可比性。
　　1.2图像获取和处理
　　1.2.1 Canny边缘检测算法：Canny算法一直被认为是最经典的算法[4]，通过设定噪声与边缘信号的输出比例计算信号输出高阈值T1，导数幅值大于阈值T1的输出为纤维边缘输出。X线投照及组织密度的不均匀使轮廓处强度发生变化，但与信号输出在空间上存在较强的相关性。取低阈值T2=kT1，k＜1。通过边缘跟踪改进轮廓线的连续性[5]。
　　1.2.2 自适应阈值Canny边缘检测：为克服Canny阈值计算的盲目性，需要针对图像统计其局部极大值点导数幅值的分布规律，计算自适应阈值，这种自适应阈值Canny边缘检测法关键是针对图像能够自适应地计算出适合自身的高阈值T1和低阈值T2。从而获得更清晰和连续的边缘线[5]。
　　1.3 样本的处理
　　1.3.1取病例组治疗前及正常牙合组数字X线头颅定位侧位片，输入电脑以备用。
　　1.3.2应用MATLAB 7.5.0（R2007b）数字图像处理软件，M语言编写程序，采用Canny边缘检测算法实现数字X线头颅定位侧位片下颌前部软硬组织边缘线的自动提取（如图1～2）。
　　1.3.3 提取后的边缘线经同一人、于同一时间人工截取颏唇沟局部线段，即软组织从下唇突点至软组织颏前点(LL-Pos)，骨组织从下齿槽缘点至硬组织颏前点(Id-Pog)。分别设定LL-Pos间长度为软组织长度单位1及Id-Pog为硬组织长度单位1，将提取的边缘线经X轴与Y轴同比例变换至所要样本相对长度相等，以利于不同个体间可以置于同一坐标系中定量比较，分析群体间的差异。笔者通过MATLAB 7.5.0（R2007b）数字图像处理软件实现这一转换，转换后的曲线是以两端点LL-Pos或Id-Pog确立X轴（如图3～4）。
　　1.4 分析方法
　　1.4.1 颏唇沟深度比较：颏唇沟深度定义：每条曲线最凹点至X轴的垂直距离，代表颏唇沟深度大小的相对值，并不代表绝对数值。按性别和软硬组织分别比较病例组与正常合组的差异，采用两样本t检验，P=0.05标准统计学分析。
　　1.4.2 轮廓线形态比较：坐标系中每条曲线上的相应点之间比较，统计学分析得出有显著差异的点的分布情况。
　　
　　2结果
　　2.1颏唇沟深度比较：表1所示为下前牙拥挤患者于正常牙合个体的软、硬组织颏唇沟深度比较结果。从中我们可以看出，对于女性个体来说，下前牙拥挤组硬组织颏唇深度较正常牙合组则明显变深(P＜0.05)，而其软组织颏唇沟深度则表现出了与硬组织不一致的情况，即下前牙拥挤组较正常牙合组有变浅的趋势，但两组间的差异性不明显(P＞0.05)。对于男性个体来说，下前牙拥挤组患者的软、硬组织颏唇沟深度均较正常牙合组明显变深(P＜0.05)。
　　2.2 轮廓线形态比较
　　2.2.1下前牙拥挤患者颏前部软组织轮廓特征提取结果：男、女下前牙拥挤患者表现出了不同的颏前部软组织轮廓变化特征(如图5～6)。图5所示女性下前牙拥挤患者相对于正常牙合个体组颏部软组织侧貌轮廓线曲度、颏唇沟深度无明显差异性，曲线差异显著的区域集中在下唇突点与颏唇沟凹点间区域的上半部分（图中黄色区域）。而男性患者则表现出了与女性患者不同的形态变化特征（如图6），即相对于正常牙合个体组，男性下前牙拥挤患者颏部软组织侧貌轮廓线曲度增加，颏唇沟变深、最凹点下移，曲线差异显著的区域集中在下唇突点与颏唇沟凹点下的区域（图中黄色区域），较图5中女性患者的显著变化区域有向下扩大的特征。
　　2.2.2下前牙拥挤患者下颌前部硬组织轮廓特征提取结果（如图7～8）：图中的黄色区域表示下前牙拥挤患者与正常牙合个体组比较有显著差异性的区域。从中我们可以看出，对于女性下前牙拥挤患者相对与正常牙合个体来说，下牙槽座点B的位置明显下移，矢状向位置也偏后，统计结果显示有显著性差异的区域面积较小，在下牙槽座点偏下的位置（图7中黄色区域）。而对于男性下前牙拥挤的患者来说，下齿槽座点B的位置较正常者相比下移趋势不明显，但矢状向位置显著后缩，下颌骨前缘的大部分区域的统计结果显示都有显著性差异（图8中黄色区域）。
　　3讨论
　　随着数字化X线摄影的发展，传统的X线胶片将逐渐被数字化图像所取代；数字图像处理技术是利用计算机对数字化图像进行一系列操作、从而获得某种预期结果的技术[6]。近年来，计算机图形图像处理技术广泛应用在医学领域。1931年，Broadbent[7]提出X线头影测量，数十年来X线头影测量一直是口腔正畸、正颌外科等专科的临床诊断、治疗设计及研究工作的一个重要手段。数字图像处理技术实现了X线头影测量的自动化，为临床工作者提供了更多便利。
　　本研究中应用了数字图像处理技术自动提取X线头颅定位侧位片的软硬组织边缘轮廓线，计算绘制不同群体的平均颅面模式图，能直观地比较不同群体面型的异同。
　　由本研究的结果看，对于女性下前牙拥挤患者来说，虽然其与正常牙合组基骨形态有一定的差异，但由于软组织的代偿显得侧貌外观差异不明显，这主要表现在女性下前牙拥挤的患者下颌骨前部侧貌轮廓线的凹陷深度较正常牙合个体明显加深，软组织凹陷深度与正常牙合个体无明显差异性，这说明软组织的代偿掩盖了基骨形态上的差异性。与早期正畸学家如Downs[8]，Riedel[9]认为的软组织是以均匀覆盖的形式覆盖在硬组织表面的说法不相符。但印证了近年来很多正畸学者的观点，如Burston[10]等研究发现各部位软组织厚度的较大变异使得软组织的侧貌外形不能完全反映硬组织的侧貌形态。
　　对于男性下前牙拥挤患者来说，其下颌前部软、硬组织的轮廓线均与正常牙合个体有差异的显著性。通过曲线深度对比得出男性无论骨组织还是软组织病例组的凹陷程度均较大，从曲线形态的对比中能更直观地看出病例组颏唇沟处显著凹陷，这与笔者在临床上对这类患者颏部形态的观察结果是一致的。笔者分析认为由于下前牙拥挤的存在，可能会造成下颌前部基骨发育不足。
　　
　　4结论
　　下前牙拥挤的患者相对于正常牙合个体来说，其下颌前部基骨发育不足、下齿槽坐点凹陷程度加深。对于女性下前牙拥挤患者来说，其颏部软组织会产生一定的代偿，使下颌侧貌软组织不显现颏唇沟加深的情况；而对于男性下前牙拥挤的患者来说，则会显现较为明显的因下颌前部齿槽基骨发育不足造成的颏唇沟加深情况。
　　
　　[参考文献]
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　　[3]Piotr F.Is postadolescent mandibular anterior growth rotation a risk factor for relapse of incisor alignment in males[J]?Am J Orthod Dentofacial Orthop,2008,134(2):245-250.
　　[4]王 英，向碧群，黄 颖.基于Canny理论的多方向角边缘检测算法[J].计算机工程，2007，33(23)：211-212.
　　[5]禹素萍，曾培峰，陈建平.棉纤维截面图像的自适应阈值Canny边缘检测[J].计算机工程，2007，33(11)：168-203.
　　[6]赵荣椿，赵忠明，崔更生.数字图像处理导论[M].西安：西北工业大学出版社，1995：5-6.
　　[7]Broadbent BH.A new X-ray technique and its application to orthodontics[J].Angle Orthod,1931,1(1):45-53.
　　[8]Downs WB.The role of cephalometrics in orthodontic case analysis and diagnosis[J].Am J Orthod,1952,36:162.
　　[9]Riedel R. An analysis of dentofacial relation[J].Am J Orthod,1957,43:103.
　　[10]Burston CJ.The integumental profile[J].Am J Orthod,1958,44:1.
　　
　　[收稿日期]2011-03-01 [修回日期]2011-04-01
　　编辑/何志斌