III类错颌畸形患者正颌手术后软组织变化的3D模拟准确性：不同垂直面部形态的影响

《Journal of Cranio-Maxillofacial Surgery》：Accuracy of 3D simulation in soft tissue change after orthognathic surgery in class III malocclusion: Influence of different vertical facial patterns

三维软组织预测在 skeletal Class III 患者双颌手术中的应用研究，纳入60例接受双颌手术及正畸治疗的患者，分为高角与低角组，通过锥形束CT和Simplant软件进行虚拟手术规划，结果显示整体误差小于2mm，但下巴、脸颊及下唇区域预测误差较大，高角组上唇预测更准确，提示需谨慎对待三维软组织预测的临床实用性。

　　

Carol Yi-Hsuan Chen|Tong Xi|Ellen Wen-Ching Ko|Shih-Ying Tsao

台湾桃园长庚纪念医院颅面正畸科

摘要

本研究旨在评估Simplant O&O软件在骨骼III类患者中进行三维软组织预测的准确性，这些患者接受了双颌正颌手术（OGS）。同时，也评估了不同垂直面部类型对手术预测准确性的影响。

研究纳入了60名接受双颌手术和正畸治疗的骨骼III类患者。根据下颌平面角度，将患者分为高角组（HA）和低角组（LA）。在手术前和拆除固定装置后分别进行了锥形束计算机断层扫描（CT）。所有患者均接受了三维虚拟手术规划。软组织预测的准确性通过术前模拟与拆除固定装置后的三维区域软组织变化来计算。使用独立t检验、卡方检验以及皮尔逊相关系数、斯皮尔曼相关系数和多元逻辑回归来分析组间差异。

对于骨骼III类患者，三维软组织预测的准确性总体上是临床可接受的（平均误差<2.0毫米）。然而，下巴区域的预测准确性较低（高角组平均误差为1.63±1.64毫米，低角组为1.47±1.21毫米）。脸颊和下唇区域的软组织前移预测常常被低估。尽管高角组和低角组之间的预测准确性总体相当，但高角组在上唇区域的预测准确性更高。因此，应谨慎对待三维软组织预测的准确性，并建议进一步验证其优化手术结果的临床实用性。

引言

对于具有严重骨骼畸形的患者，需要结合正畸和正颌手术治疗。正颌手术（OGS）不仅能够恢复咀嚼功能，还能矫正牙面畸形和骨骼及牙齿的异常。严重骨骼畸形患者寻求治疗的主要动机是改善面部外观和咀嚼能力（Espeland等人，2008年）。93%的骨骼III类中国患者表示，他们接受手术的目的是为了改善面部外观（Zhou等人，2001年）。因此，除了实现最佳的牙齿咬合关系外，基于软组织的治疗方法也成为优先考虑的因素。准确的手术规划和术后软组织预测对于治疗的成功至关重要。软组织预测与手术结果越吻合，正畸医生和外科医生就能更好地优化治疗方案，患者术后面临的审美问题也会减少。

然而，术后实现准确的软组织预测仍然具有挑战性。目前已开发了多种二维（2D）头影测量追踪方法和软件用于软组织预测（Arnett等人，1999年；Hu等人，1999年；Yeo等人，2019年）。许多研究提出了不同的骨骼与软组织运动比例来预测术后变化（Olate等人，2016年；Yeo等人，2019年）。随着三维（3D）成像和软件的进步，诊断和手术模拟的过程发生了革命性变化。由于在模拟骨骼运动方面的高准确性，三维虚拟手术规划（VSP）正在迅速取代传统的2D头影测量和模型手术（Shalabi等人，2024年）。然而，由于软组织的复杂行为，术后三维软组织变化的可预测性仍然是一个挑战。最近的一项系统评价揭示了大多数3D VSP软件在特定软组织区域存在不准确性（Olivetti等人，2019年），一些研究甚至强调了改进软组织预测方法的必要性（Hwang等人，2006年；Bell，2010年；Mazzoni等人，2010年）。

许多因素会影响术后软组织的适应情况，包括年龄、性别、种族、三维手术模拟软件和骨骼手术运动（Pospisil等人，1987年；Lu等人，2003年；Magro-Filho等人，2010年；Kolokitha和Chatzistavrou，2012年；Liebregts等人，2015年）。尽管有先前的研究，但关于垂直骨骼运动与水平骨骼运动哪个方向更可靠以达成预期结果，目前尚无共识（Lu等人，2003年；Koh和Chew，2004年；Peterman等人，2016年）。垂直面部类型也会影响术后软组织的厚度和形态变化（Ahmed等人，2016年；Choi等人，2021年）。在VSP中，患者的下颌平面角度决定了需要顺时针还是逆时针旋转。因此，软组织预测的准确性可能会因垂直面部类型的不同而在误差的数量和方向上有所差异。然而，迄今为止很少有研究关注这个问题（Peng等人，2024年）。

本研究的目的是评估三维正颌手术模拟软件在骨骼III类患者中的软组织预测准确性，并进一步探讨垂直面部类型对软组织预测准确性的影响。零假设是：骨骼III类错颌患者中，高角型和低角型患者的软组织模拟稳定性误差没有显著差异。

材料与方法

这项回顾性队列研究纳入了2014年1月至2020年7月期间在台湾台北和桃园分院颅面正畸科接受综合外科正畸治疗的连续患者。本研究遵循世界医学协会《赫尔辛基宣言》的原则，并获得了长庚纪念医院伦理委员会的批准（IRB编号202300706B0）。已获得患者的知情同意。

结果

本研究共纳入60名参与者，其中30例为高角型（平均年龄23.69岁，80%为女性），30例为低角型（平均年龄24.07岁，63.33%为女性）。表2展示了高角组（HA）和低角组（LA）的特征总结。两组在基线时在性别、治疗时间、拔牙和颏成形术方面没有显著差异。唯一的显著组间差异在于FMA和BMI。

讨论

本研究调查了不同垂直面部类型患者在接受双颌手术后的软组织变化手术模拟准确性。

Simplant?软件通过应用质量张量模型（MTM）算法（Mollemans等人，2007年；Magro-Filho等人，2010年；Knoops等人，2019年）提供了不同面部区域的可靠软组织预测，该算法最初由Cotin等人提出（Delingette等人，1998年）。这种方法不仅计算速度比线性有限元模型更快

结论

三维软组织预测的准确性在临床上是可接受的（平均误差<2毫米），其中下巴区域的预测准确性最高。高角组和低角组在双颌手术后，尤其是脸颊区域的软组织后移预测误差较大。临床医生在进行三维虚拟手术规划（VSP）时应考虑这种模拟误差。

知情同意声明

已获得患者的书面知情同意，允许发表本文。

作者贡献

S-Y T.：方法学、数据分析、数据整理、初稿撰写；C.Y.-H.C.：研究设计、软件应用、数据分析、初稿撰写；T.X.：验证、审稿和编辑。

E.W.-C.K.：概念构思、方法学设计、资金获取、审稿和编辑；所有作者均已阅读并同意发表的手稿版本。

机构审查委员会声明

本研究获得了长庚医学基金会伦理委员会的批准（IRB编号202300706B0）。

数据可用性声明

如需获取本研究的数据，请联系通讯作者。

资助

本研究得到了长庚纪念医院（资助编号：CMRPG5L0051-52）的支持。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

致谢

统计分析得到了长庚纪念医院大数据分析与统计中心的支持。