确定最佳的面部中矢面：在虚拟手术中协调软组织和骨骼参考数据以实现精确的切牙定位

《Journal of Controlled Release》：Identifying the optimal facial midsagittal plane: Harmonizing soft-tissue and skeletal references for precise incisor positioning in virtual surgery

本研究旨在确定面部软组织最佳中矢平面并建立临床指南，通过比较对称和不对称骨骼III类错颌患者中，Ex-Ex.midEn平面与优化平面误差最小，且与Ba-Na-ANS和FH⊥Ba-Na平面在1mm内兼容。

　　

朴真成|金道英|卢亨圭

韩国庆北国立大学正畸学系

摘要

在虚拟正颌手术中，精确确定上切牙相对于面部软组织中矢状面的位置至关重要。然而，构建这一平面及其与骨骼中矢状面关系的最佳方法仍不明确。本研究旨在确定最佳的面部软组织中矢状面，并为在虚拟手术中协调软组织和骨骼平面提供临床指导。研究分析了60名患有骨骼III类错颌（对称和不对称）患者的术前记录。结果包括使用均方根（RMS）距离和切牙偏差测量来评估不同组之间平面的准确性和对齐情况。由双侧外尖点和内尖点中点定义的Ex-Ex.midEn平面在两组中显示出最低的RMS距离，接近优化后的平面。在不对称组中，切牙偏差在不同平面类型之间存在显著差异，具体顺序为midEn-midTr-SubN < Ba-Na-ANS < Ex-Ex.midEn < FH⊥Ba-Na（各组之间的平均差异约为1毫米）。因此，Ex-Ex.midEn平面非常接近优化的中矢状面，并且与Ba-Na-ANS和FH⊥Ba-Na平面在1毫米的范围内兼容。建议临床医生首先使用骨骼中矢状面来定位切牙，只有当与软组织中矢状面的差异超过2毫米时才调整上下颌复合体的位置。

引言

锥形束计算机断层扫描（CBCT）和口内扫描的广泛应用使虚拟手术规划成为现代正颌手术的标准护理（Reyneke和Sullivan；Kwon，2024）。尽管技术有所进步，但手术规划的基本原则仍然一致。无论是通过传统模型还是现代虚拟技术进行双颌手术，过程都是从上颌对齐开始，然后根据咬合关系确定下颌的位置（Xia等人，2015；Chin等人，2017；Reyneke和Sullivan；Melhem-Elias等人，2023；Kwon，2024）。因此，最佳的上颌对齐对于实现理想手术结果至关重要（Reyneke和Sullivan）。

面部中矢状面将一个不受正颌手术影响的稳定参考区域一分为二，作为确定上颌横向位置的标准。该位置是通过将中线标志与中矢状面对齐并对称放置双侧标志来实现的（Gateno等人，2011；Huang和Chen，2015）。然而，传统规划和虚拟规划在定义面部中矢状面的方法上有所不同。传统上，临床医生通过视觉评估确定软组织中矢状面，然后使用面弓在咬合器上复制它（D'Albis等人，2021；Ryser等人，2024）。相反，虚拟规划采用数学和几何技术来构建数字化表示颅面形态的骨骼中矢状面（Xia等人，2015；Gateno等人，2016）。

许多研究探讨了骨骼中矢状面的构建方法。通过Procrustes分析、最小二乘逼近或迭代最近点算法等技术生成的优化中矢状面具有高精度（Hajeer等人，2004；Wong等人，2014；Green等人，2017；Han等人，2020；Zhu等人，2020；Feng等人，2021；Grissom等人，2022；Ajmera等人，2023，2024）。然而，它们的临床应用受到需要定制程序和培训的限制（Damstra等人，2012；Shin等人，2016；Ajmera等人，2024）。传统的几何中矢状面可能是一个实用的替代方案（AlHadidi等人，2011；Damstra等人，2012；Shin等人，2016；Green等人，2017）。先前的研究提出了基于标志的几何指南来定义接近优化版本的骨骼中矢状面（Damstra等人，2012；Shin等人，2016；Green等人，2017）。面部不对称对骨骼中矢状面构建的影响也有文献记载（Noh等人，2023）。

然而，关于面部软组织中矢状面的知识存在明显空白。据我们所知，没有研究定义出与优化版本高度接近的几何软组织中矢状面。此外，面部不对称对软组织中矢状面精度的影响尚不清楚。此外，软组织和骨骼中矢状面之间的关系也尚未被探索。值得注意的是，上颌中切牙的横向位置不仅作为骨骼对齐的标志，也是面部美观的重要决定因素（Cardash等人，2003；Huang和Chen，2015；Xia等人，2015；Gillot等人，2022；Melhem-Elias等人，2023）。研究表明，上颌中切牙的邻接点应位于面部软组织中线的2毫米范围内（Beyer和Lindauer，1998；Johnston等人，1999；Cardash等人，2003；Jyalakshmi等人，2013）。虽然这可以通过传统模型手术轻松实现，但在当前的虚拟协议中其可行性尚不确定，因为软组织和骨骼中矢状面可能不一致（Huang和Chen，2015）。尽管具有临床相关性，但目前尚无标准化的指南来整合这两个参考平面。

本研究旨在确定最佳的几何面部软组织中矢状面，并为在虚拟手术中定位上切牙时协调软组织和骨骼中矢状面提供临床指导。研究者假设几何软组织中矢状面的精度以及由此产生的切牙偏差会因面部不对称性和中矢状面构建方法的不同而显著变化。具体目标如下：1）比较各种几何软组织中矢状面与通过普通Procrustes分析得出的优化中矢状面在对称和不对称组中的准确性；2）使用选定的几何软组织和骨骼中矢状面测量这些队列中的上切牙偏差。

研究设计/样本

这项回顾性横断面研究评估了2012年至2023年在庆北国立大学牙科医院接受正畸和正颌治疗的骨骼III类错颌患者的术前记录。纳入标准是A点-鼻根点-B点（ANB）角度≤0°以及上颌拥挤或间隙<3毫米。排除标准包括缺失或多余的牙齿、假牙冠、颅面综合征等。

样本人口统计

分析了60名患者（每组30名）的数据。根据中心极限定理，假设数据呈正态分布。人口统计特征总结在表2中。性别或上下颌前后关系在各组之间没有显著差异；然而，年龄、面部垂直尺寸和颏部偏差在各组之间存在显著差异（P<0.05）。

测量误差和可靠性

骨骼标志的平均方法误差在x、y和z轴上分别为0.3毫米，而软组织标志的误差...

讨论

大多数虚拟手术规划协议都是将骨段相对于骨骼参考框架重新定位（Xia等人，2009，2015；Dos Santos等人，2017；Kim等人，2017；Kwon，2024）。然而，切牙定位是一个关键的审美问题，受骨骼和软组织结构的影响（Cardash等人，2003；Huang和Chen，2015；Xia等人，2015；Gillot等人，2022；Melhem-Elias等人，2023）。虽然面部照片可以在手术过程中指导切牙的放置，但它们是定性的...

结论

总之，在评估的几何软组织中矢状面中，基于瞳孔间线的Ex-Ex.midEn平面在对称和不对称组中都非常接近优化的中矢状面。与仅与骨骼中矢状面兼容的基于中线的midEn-midTr-SubN平面不同，Ex-Ex.midEn平面与先考虑水平参考平面或先考虑中矢状面的方法都能很好地对齐。

作者贡献

朴真成：数据整理、形式分析、初稿撰写、审阅与编辑。

金道英：撰写、审阅与编辑。

卢亨圭：概念构思、方法学、形式分析、初稿撰写、审阅与编辑。

资金来源和隶属关系

本研究未获得公共、商业或非营利部门的任何特定资助。

致谢

本文基于2024年提交给庆北国立大学的硕士论文的部分内容进行了重构和撰写。