《BMC Oral Health》：CT-based 3D morphometric reference data on osseous TMJ subunits in a European cohort: relevance for patient-specific implant research
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背景：患者特异性异质材料假体（patient-specific alloplastic prostheses）越来越多用于颞下颌关节（temporomandibular joint, TMJ）重建。然而，构成关节的植入物组件应在多大程度上反映天然骨性TMJ形态
背景：患者特异性异质材料假体（patient-specific alloplastic prostheses）越来越多用于颞下颌关节（temporomandibular joint, TMJ）重建。然而，构成关节的植入物组件应在多大程度上反映天然骨性TMJ形态仍未解决。本研究使用CT衍生的三维（three-dimensional, 3D）虚拟数字表面模型分析人类骨性TMJ亚单位，并为未来患者特异性TMJ植入物研究提供形态计量参考数据。方法：在这项回顾性探索性研究中，分析了来自Hannover Medical School的97例计算机断层扫描（computed tomography, CT）扫描。生成包括下颌骨髁突（mandibular condyle）和关节窝（glenoid fossa）在内的构成关节的TMJ亚单位的高质量3D虚拟数字模型，并用于测量相关TMJ参数。根据性别和年龄比较参数，并进行相关分析。结果：在骨性TMJ亚单位中观察到形态计量学变异。男性显示下颌骨髁突的内侧-外侧直径更大，关节结节（articular tubercle）高度更大，颧弓根（zygomatic arch root）尺寸更大。女性显示关节窝的前-后直径更大。中年参与者与青年参与者相比，显示下颌骨髁突的前-后直径更大，颧弓根的矢状尺寸更大。相关分析揭示所选参数之间的关联，尤其是颧弓根直径与关节结节高度之间。结论：本研究提供了欧洲队列中骨性TMJ亚单位的基于CT的3D形态计量参考数据。研究结果表明个体间形态计量学变异以及所选参数中探索性的性别和年龄相关差异。这些数据可为未来患者特异性TMJ植入物研究提供解剖参考信息。然而，本研究未评估植入物适配、下颌运动学（mandibular kinematics）、生物力学性能或临床结局。因此，这些发现的转化相关性需要进一步验证。
论文围绕欧洲队列骨性颞下颌关节（temporomandibular joint, TMJ）亚单位的CT三维形态计量展开。研究背景是，数字化技术使口腔颌面外科更趋向个体化；在TMJ重建中，当保守或微创治疗已穷尽或不足以处理临床与形态学相关TMJ病理时，会使用成品（stock）和患者特异性异质材料假体（patient-specific alloplastic prostheses）。患者特异性TMJ假体旨在改善对个体骨骼情况的解剖适配，尤其颅底和下颌支的骨接触面与固定面。但构成关节的植入物组件是否、以及多大程度应再现天然TMJ形态仍未解决。当前植入系统不一定精确复制天然关节几何，因为假体设计还须考虑稳定性、材料性能、植入安全、可制造性和长期存活等生物力学与工程要求。因此，天然骨性TMJ形态计量数据应被解释为解剖参考信息，而非假体功能改善的直接证据。既往基于CT研究多直接在放射图像数据集或多平面重建上测量。本研究首先生成高质量虚拟数字3D表面模型，再在标准化模型上测量。主要假设是，欧洲队列中骨性构成关节的TMJ亚单位存在可测量个体间形态计量学变异；次要探索性假设是，选定TMJ参数按性别和年龄存在差异，且髁突、关节窝和颧弓相关参数之间存在相关。目的是用统一3D表面模型形态计量工作流程描述这些亚单位的解剖和几何变异，提供描述性参考数据，以供未来患者特异性TMJ植入物研究。
研究人员开展了一项回顾性探索性研究，分析来自Hannover Medical School口腔颌面外科2017—2020年的97例CT。纳入标准包括DICOM格式、层厚0.5—1.0 mm、覆盖近端下颌骨和TMJ区域、年龄18—80岁；排除TMJ区域病理，如髁突、颧弓根或颅底骨折、肿瘤、囊肿、增生、晚期退行性关节病、骨关节炎、骨吸收或强直。样本量估算假定预期相关系数r=0.30、双侧α=0.05、统计效能80%，约需85例；最终97例超过估算。研究结论是，欧洲队列骨性TMJ亚单位存在个体间变异，选定参数呈探索性性别和年龄差异，可为未来患者特异性TMJ植入物研究提供解剖参考。其意义在于，这些参数可用于植入物尺寸概念、参数化设计研究，或与现有成品和患者特异性假体几何比较等假设生成，但需进一步分析验证。
关键技术方法概述：样本队列来自Hannover Medical School 2017—2020年的97例CT。基于DICOM（digital imaging and communications in medicine）格式、层厚0.5—1.0 mm且覆盖近端下颌骨与TMJ的CT，研究人员用Brainlab iPlan CMF 3.0按Hounsfield单位（Hounsfield Units, HU）272—3071分割骨组织，用MeshLab进行表面平滑及Laplace滤波，生成虚拟数字3D表面模型；用3D-Tool和GIMP测量解剖标志、距离和角度。每参数左右TMJ分别测量，同一观察者左右各测3次并取均值，主分析按患者双侧平均。统计采用描述统计、Student t检验、单因素方差分析（one-way analysis of variance, ANOVA）、Bonferroni校正事后检验和Pearson相关；r>0.5视为强线性关系，p≤0.05为显著。
结果：下颌骨髁突单位（mandibular condyle unit）中，通过3D模型测量，髁突内侧-外侧直径（condyle medial-lateral, CML）均值为20.64 mm，髁突前-后直径（condyle anterior-posterior, CAP）为10.74 mm，髁突突高度（condylar process height, CPH）为18.91 mm；髁间角（intercondylar angle, ICA）均值为136.58°，下颌支-髁突比（ramus-condyle ratio, RCR）为67.15%。关节窝单位（glenoid fossa unit）中，关节窝内侧-外侧直径（fossa medial-lateral, FML）为19.74 mm，关节窝前-后直径（fossa anterior-posterior, FAP）为10.65 mm，关节窝最深点（fossa deepest point, FDP）为4.07 mm；关节结节高度（articular tubercle height, ATH）为9.91 mm，颧弓根矢状厚度（zygomatic arch root sagittal, ZAS）为4.99 mm，颧弓根横向厚度（zygomatic arch root transverse, ZAT）为10.32 mm，关节结节与颧弓根最大矢状直径间距离（TZD）为9.53 mm。性别相关比较（Sex-based comparisons）显示，12个TMJ参数中6个存在显著差异：CML男性大于女性（p<0.001）；FAP女性大于男性（p=0.034）；ATH男性更高（p=0.003）；ZAS和ZAT男性更大（p=0.001和p<0.001）。年龄相关分析（Age-related analysis）显示，中年参与者CAP显著大于青年参与者（p=0.044）；ZAS在青年组显著小于中年组和老年组（p=0.022）；其他参数无显著年龄差异。相关分析（Correlation analysis）显示，最强线性关系为ZAT与ATH（r=0.5899；p<0.0001），FML与FDP（r=0.5705；p<0.0001）及FML与FAP（r=0.5060；p<0.0001）也显著相关；其余参数未观察到强相关。
讨论部分强调，本研究新颖性应解释为方法学而非绝对。既往CT形态研究已发表不同人群数据，但多直接在放射数据集或多平面重建测量；本研究以CT衍生虚拟数字3D表面模型为基础，并使用欧洲队列和植入物导向骨参数。Zhang et al.也应用类似3D表面模型分析，但仅来自亚洲人群。比较显示CAP、ATH、ZAS在欧洲与亚洲队列均值可比但略有差异：CAP 10.74 vs 11.23 mm；ATH 9.91 vs 9.69 mm；ZAS 4.99 vs 5.73 mm；欧洲ATH较大，亚洲CAP和ZAS较大，族群颅面形态差异已有描述。性别方面，探索性比较提示男性多个TMJ参数较大，与既往颅面和下颌关节尺寸可能因性别而异一致；FAP女性较大，原文提出软组织与肌肉解剖可能解释，女性TMJ过度活动患病率较高可能重塑关节窝，咀嚼肌无力更常见，但需未来确认。年龄方面多数参数无显著差异，仅CAP和ZAS中年大于青年，可能与牙齿和下颌负荷适应及年龄相关TMJ疾病重塑有关。相关性应视为描述性形态关联，不应解释为功能依赖、因果适应或优化关节生物力学；从设计角度，这些形态关系可作为未来患者特异性TMJ植入物解剖参考，尤其关节窝亚单位尺寸。参考数据可用于植入物尺寸概念、参数化设计或与现有假体几何比较，但需聚类或降维、植入物模拟、有限元分析、动态下颌运动学评估和临床结局评价。局限性包括：回顾性探索性设计和中等样本量限制推断；老年亚组较小可能降低年龄比较统计效能；双侧平均可能掩盖自然侧别不对称；同一观察者三次测量取均值不等同正式测量可重复性，未做ICC、SEM、Bland-Altman；未正式检验正态性和方差齐性；仅CT骨形态，MRI和动态开闭口记录未一致可用，不能评估软组织、下颌运动学和功能关节行为；分割和平滑可能引入几何改变，不能完全排除细微骨细节改变。因此，这些形态计量发现对患者特异性TMJ植入物研究的相关性仍为探索性，需生物力学、计算、植入物特异性和临床研究验证。
结论翻译：本研究提供欧洲队列中骨性构成关节的TMJ亚单位的基于CT的三维形态计量参考数据。研究结果表明个体间变异和选定参数中探索性的性别和年龄相关差异，支持下颌骨髁突和关节窝形态在个体间存在差异的概念。这些参数可作为未来患者特异性TMJ植入物研究的解剖参考信息。然而，本研究本质为描述性，未评估植入物适配、下颌运动学、假体性能、磨损行为、接触力学或患者结局。因此，这些形态计量发现的转化相关性需通过生物力学模拟、动态功能分析、植入物特异性设计研究和临床结局研究进一步验证。
