BSSRO与USSRO治疗偏突颌畸形后髁状突移位的三维评价及生物力学分析

发布时间：2020-05-09 17:17

【摘要】：目的偏突颌畸形(asymmetric mandibular prognathism)是下颌骨发育过度伴有不对称的牙颌面畸形,是临床上较为常见的骨性颌面部畸形,临床表现为下颌前突,双侧颜面不对称。双侧下颌骨升支矢状劈开术(Bilateral Sagittal Splint Ramus Osteotomy,BSSRO)是治疗下颌发育过度畸形包括偏突颌畸形在内的主要外科术式。同时,有研究指出支持单侧下颌骨升支矢状劈开术(Unilateral Sagittal Splint Ramus Osteotomy,USSRO)也可有效的矫正下颌骨偏颌畸形并具有较好的效果,同时使得手术并发症发生几率减少一半。但是,USSRO有可能导致手术对侧关节的过度旋转,局部应力增高,进而引发关节紊乱等疾病,因此USSRO在临床上的应用较为有限。对BSSRO的临床研究及三维有限元分析研究已较完善,而对USSRO对关节的影响及其有限元研究还较为有限。因此在本研究中,我们拟对BSSRO及USSRO治疗偏突颌畸形患者术后的髁状突位移的三维变化进行了对比研究,探讨USSRO的手术适应症,并建立了BSSRO/USSRO矫治偏突颌畸形颞下颌关节的三维有限元模型,对颞下颌关节结构在生理运动状态下应力的分布及变化趋势进行了生物力学分析。为USSRO的临床应用提供参考。方法1.选用2015年1月至2016年12月19例于本院行SSRO手术治疗偏突颌畸形的患者,行BSSRO者12例,行USSRO者7例,男性4例,女性15例,年龄最小18.9岁,最大33.4岁,平均23.9±3.8岁,采集其术前与术后的三位螺旋CT数据,导入Mimics软件进行颞下颌关节结构的三维重建,对ANB角、下颌偏斜度、双侧下颌后退距离、双侧髁状突的三维平移、三维旋转角度进行测量及对比分析,同组患者术前术后及同组患者左右侧下颌对比使用配对t检验,BSSRO组与USSRO组间比较使用独立样本t检验,P0.05认为有统计学意义。2.选取行BSSRO/USSRO治疗偏突颌患者的患者各一例,在Mimics等软件中根据其三维螺旋CT重建上颌骨、下颌骨、牙齿、关节盘和颞下颌韧带等结构的三维模型,通过逆向软件处理模型,划分网格,赋材质并导入Abaqus有限元分析软件中,定义边界条件及荷载条件。3.使用上一步建立的BSSRO/USSRO治疗偏突颌畸形的颞下颌关节三维有限元,研究开口度(Inter-incisal distance,IID)从0mm状态运动到开口度8mm状态关节盘的Von Mises应力变化,每2mm进行模拟。IID为0时设为闭合紧咬,闭口肌群加力;IID为2mm,4mm,6mm,8mm时闭口肌群松懈,开口肌群加力。求解计算得到关节盘、髁状突、颞下颌韧带移动过程中的应力分布情况和最大主应力值。结果1.所有19例患者均顺利完成手术,术后无并发症。所有患者术前术后ANB角改善明显(-2.87±1.85°VS 1.12±2.56°,P=0.00),BSSRO组与USSRO组术前ANB角、术后ANB角、ANB角变化量无明显差异。所有患者下颌偏斜值术后明显改善(5.16±2.98mm VS 1.07±0.55mm,P=0.00),USSRO组术前下颌偏斜值明显大于BSSRO组(4.06±1.62mm VS 7.04±3.89mm,P=0.03),下颌偏斜值变化量明显大于BSSRO组(2.97±1.75mm VS5.99±4.30mm,P=0.04)。非偏斜侧下颌后退值显著大于非偏斜侧下颌后退值(4.95±1.94mm VS 8.31±2.64mm,P=0.00),BSSRO组偏斜侧下颌后退值明显大于USSRO组偏斜侧下颌后退值(5.90±1.69mm VS 3.33±1.07mm,P=0.00),USSRO组后退比例明显小于BSSRO组(0.46±0.16 VS 0.70±0.14,P=0.00)。BSSRO组与USSRO组髁状突在XYZ轴上的平移量并无统计学差异(P0.05)。BSSRO组非偏斜侧髁状突在矢状面向前旋转,USSRO组非偏斜侧髁状突在矢状面有向前旋转的倾向(P0.05),两组矢状面旋转无统计学差异。在冠状面上,BSSRO组非偏斜侧髁状突向内旋转(P0.05),偏斜侧无变化,USSRO组非偏斜侧髁状突向内旋转(P0.05),而偏斜侧髁状突向外旋转(P0.05)。两组偏斜侧对比有统计学差异,而非偏斜侧对比无统计学差异。在横断面上,BSSRO与USSRO组双侧髁状突都发生了明显内旋(P0.05),BSSRO组偏斜侧髁状突比USSRO组内旋更明显,而两组在非偏斜侧无差异。2.联合应用Mimics、Abaqus等系列软件,成功建立了包含上颌骨-颅骨复合体、下颌骨、牙、关节盘、颞下颌韧带的BSSRO/USSRO术式矫治偏突颌畸形的三维有限元模型,并根据患者实际肌肉横截面积推算肌肉力量进行加载,具有较好的几何精确性和力学性能仿真性。3.在闭合紧咬状态下,术前关节盘最大应力为压应力,非偏斜侧最大应力大于偏斜侧最大应力,双侧关节盘最大应力随开口度增大而增大,BSSRO/USSRO术后两侧关节盘最大应力接近。术前非偏斜侧与偏斜侧髁状突应力主要存在于髁状突顶部,前方受拉应力,后方受压应力,闭合紧咬状态至IID=8mm时,非偏斜侧应力始终大于偏斜侧应力,BSSRO/USSRO术后双侧髁状突承受应力接近,闭合紧咬状态至IID=8mm时,非偏斜侧颞下颌韧带所承受拉应力大于偏斜侧,BSSRO/USSRO术后双侧颞下颌韧带应力接近。结论1.USSRO具备良好的临床实用性,根据本实验的结果,我们认为偏斜侧后退距离小于3mm,偏斜侧后退值与非偏斜侧后退值比例小于0.4的偏突颌畸形患者可行USSRO,对临床工作具有指导意义。2.首次成功构建了BSSRO/USSRO矫治偏突颌畸形术前术后的颞下颌关节结构的三维有限元模型,具有较好的几何精确性和力学性能仿真性,模拟在闭口、开口生理运动状态下,初步分析关节盘、髁状突、颞下颌韧带的应力分布,结果可直观的显示上述结构的应力分布及变化趋势,为进一步开展BSSRO/USSRO对颞下颌关节区域的生物力学研究具有指导意义。
【图文】：

图 1-1D图 1-1 DICOM 数据的导入Fig.1-1 Import of DICOM files3.3 阈值的界定在 DICOM 数据中，人体组织可简单可以分为硬组织与软组织两大类，分别具有不同的 CT 值。根据硬组织与软组织的 CT 值范围不同，设定阈值（Thresholding）选择硬组织的 CT 值范围，即可将骨骼与牙齿的单独提取出来进行后续操作。点击目录 Segment→Thresholding 进入阈值选择对话框（如图 1-2A）。选择软件根据大样本经验数据预设的骨骼 Bone（CT阈值范围（226-3071），点击 Apply，即可看到软件界面中所有骨组织已经被单独选出，呈绿色，生成图层 Mask Green（如图 1-2B）

重复上述过程，为了便于后期配准，术后三维模型不需要将上下颌骨分别重建（如图1-5）。重建后点击 Export→Binary STL 选择术后三维模型，将其另存为
【学位授予单位】：广西医科大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R783.5

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本文编号：2656474