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X线头影测量分析

1 拼音

X xiàn tóu yǐng cè liàng fèn xī

X线头影测量(Cephalometrics),主要是测量X线头颅定位照像所得的影像,对牙颌、颅面各标志点描绘出一定的线角进行测量分析,从而了解牙颌、颅面软硬组织结构,使对牙颌、颅面的检查、诊断由表面形态深入到内部的骨骼结构中去。几十年来X线头影测量一直成为口腔正畸口腔外科等学科的临床诊断、治疗设计及研究工作的重要手段。

在我国,X线头影测量于60年代初开始在口腔正畸的科研及临床工作中应用。70年代末,电子计算机X线头影测量亦开始应用于我国口腔正畸临床及科研工作上。

2 X线头影测量的主要应用

1研究颅面生长发育:X线头影测量是研究颅面生长发育的重要手段,一方面可通过对各年龄阶段个体作X线头影测量分析,从横向研究颅面生长发育,同时也可用于对个体不同时期的测量分析,而作颅面生长发育的纵向研究。由于X线头颅照像是严格定位的,因而系列的X线头颅片具有可靠的可比性。Brodie1941年以X线头影测量,对出生后3个月至8岁的儿童的颅面生长发育作了纵向研究,所得出的头影生长图迹重叠图,至今仍广为应用。Enlow提出并为大家所推崇的颅面生长发育新理论,也是以X线头影测量作为研究手段。林景榕在60年代中亦以X线头影测量对我国儿童的颅面生长发育作了横向研究。林久祥、张兴中等在90年代中纵向研究分析了我国儿童的颅面生长发育。通过颅面生长发育的X线头影测量研究,明确了颅面生长发育机制,快速生长期的年龄、性别间差异,以及颅面生长发育的预测。

2牙颌、颅面畸形的诊断分析:通过X线头影测量对颅面畸形的个体进行测量分析,可了解畸形的机制、主要性质及部位,是骨骼性畸形抑或牙 合性畸形,使对畸形能作出正确的诊断,而这种诊断的依据,来源于明确了颅面软硬组织各部分间的相互关系。而对于牙颌、颅面畸形的诊断分析基础,又首先必须通过X头影测量对正常合人颅面结构进行分析,得出正常合人各项测量的参考标准,并应用到对畸形的诊断分析中去。

3确定错合畸形的矫治设计:从X线头影测量分析研究中得出正常 合关系可存在于各种不同的颅面骨骼结构关系中,而一些牙齿的位置能在一定的颌面结构下得到稳定,因而当通过测量分析牙颌、颅面结构后,根据错合的机制,可确定颌位及牙齿矫治的理想位置,从而制定出正确可行的矫治方案。

4研究矫治过程中及矫治后的牙颌、颅面形态结构变化:X线头影测量亦常用作评定矫治过程中,牙颌、颅面形态结构发生的变化,从而了解矫正器的作用机制和矫治后的稳定及复发情况。如关于口外支抗唇弓矫正器及下颌颏兜矫正器等对牙颌、颅面结构的作用及变化,都是在使用X线头影测量以后才得以明确和澄清的。

5外科正畸的诊断和矫治设计:通过X线头影测量对需进行外科正畸的严重颅面畸形患者进行颅面软硬组织的分析,得出畸形的主要机制,以确定手术的部位、方法及所需移动或切除颌骨的数量,同时应用X线头影图迹进行剪裁,模拟拼对手术后牙颌位置,得出术后牙颌、颅面关系的面型图,为外科正畸提供了充分的根据,从而提高了其诊断及矫治水平。

6下颌功能分析:X线头影测量还可以用来研究下颌运动,语言发音时的腭功能以及息止合间隙等方面的功能分析。也有用于下颌由息止位至咬合时髁突、颌位等位置运动轨迹的功能研究。

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3 头颅定位X线照像和头影图的描绘

3.1 头颅定位X线照像

(1)头颅定位仪:

用作头影测量的X线头颅像,必须要在头颅定位仪(cephalometer)的严格定位下拍摄。因为只有完全排除了因头位不正而造成的误差后,各测量结果才有分析比较的价值。头颅定位仪正是保证这一要求的仪器。自1931年Broadbent使用第一架头颅定位仪以来,出现了许多不同类型的头颅定位仪,其种类虽多,但定位的基本原理大致相同,只是近年来的产品,其结构更趋精密、准确。 

头颅定位仪的定位,关键在于通过定位仪上的左右耳塞与眶点指针,三者构成一与地面平行的恒定平面的原理。在X线摄像时,先使头颅定位仪的两耳塞,进入头部左右外耳道,然后上下调整头部位置,使眶点指针抵于眶点,此时头部便固定在眼耳平面与地面平行的位置上。

每次照像时,头位均恒定于此不变。头颅定位仪的顶盘一般具有刻度并能旋转,当需投照后前位或一定角度时,只需转动90°或一定角度即可。 

(2)X线照像

1)投照距离:X线由球管射出时,呈辐射状,使投照物体的影像放大,而产生模糊的半影。X线球管至胶片的距离越大,则射出的X线越接近平行,所造成的半影也越小。在X线头颅摄影时要求有较大的投照距离,一般应不小于150cm。投照物体与胶片间距离,也是影响X线影像清晰和真实的重要因素,物片距越小,则X线影像的放大和失真越小。因而在投照时,应尽量使投照物体与胶片盒紧贴,以减小其放大误差。通过加大球管至胶片距离也可减小由物片距所造成的放大误差。每次照像时使头位、X线球管及胶片三者之间的关系维持恒定,这样所得的X线片才能保证测量结果的可靠,及不同个体或不同时期分别测量所得结果的可比性。

2)X线头影像的放大误差:由于X线头颅摄影时,X线不能达到平行的要求,而头部正中矢状平面与胶片间又有距离存在,因而,X线头影像必然有一定的放大误差,但由于摄影时,头部固定位置一致,故各片的放大误差基本一致,不会引起相互之间的差异。

放大误差的计算公式为r=(〖SX(〗D〖〗D-d〖SX)〗-1)×100。

r为放大误差率,D为X线球管焦点至胶片距离,d为头部正中矢状面至胶片距离。

3.2 头影图的描绘

X线头影测量不能在X线头影像上直接进行,而需在描绘的头影图上进行,故描绘的头影图必须精确地与头影像上的形态完全一致。描图可于具有良好光源的X线看片灯下或专用的描图桌上进行。描图及测量时需要准备透明胶片、硫酸描图纸、精确的毫米尺、半圆仪、细尖钢笔及硬质尖锐铅笔等。将X线头影描于硫酸纸上 ,再在描图纸上进行测量分析。描绘图的点线必须细小精确,以减少误差。在X线头影图像上,有因头颅本身厚度或个体两侧结构不完全对称而出现的部分左右影像不完全重合(头颅定位不准亦有此弊,应尽量避免),此时,则按其平均中点来作描绘。

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4 常用X线头影测量的标志点及平面

4.1 头影测量标志点

标志点是用来构成一些平面及测量内容的点。理想的标志点应该是易于定位的解剖标志,在生长发育过程中应相对稳定。但并不是常用的标志点均能符合这一要求,不少标志点的确定是由各学者提出的不同测量方法而定,而标志点的可靠性还取决于头颅X线片的质量以及描图者的经验。

头影测量标志点可分为两类:一类是解剖的,这一类标志点是真正代表颅骨的一些解剖结构;另一类是引伸的,这一类标志点是通过头影图上解剖标志点的引伸而得,如两个测量平面相交的一个标志点。

(1)颅部标志点

蝶鞍点(S.sella):蝶鞍影像的中心。这是常用的一个颅部标志点,在头颅侧位片上较容易确定。

鼻根点(N.nasion):鼻额缝的最前点。这是前颅部的标志点,代表面部与颅部的结合处。有些X线片上,此点显示不太清楚,是因为其形态不规则骨缝形成角度之故。

耳点(P.porion):外耳道之最上点。头影测量上常以定位仪耳塞影像之最上点为代表,称为机械耳点。但也有少数学者使用外耳道影像之最上点来代表,则为解剖耳点。

颅底点(Ba.basion):枕骨大孔前缘之中点。一般此点较易确定,常作为后颅底的标志。

Bolton点:枕骨髁突后切迹的最凹点。

(2)上颌标志点

眶点(O.orbitale:)眶下缘之最低点。当病人两侧对称及在完好的定位下,左右眶点

才于同一水平,但实际上难以达到。一般X线片上可显示左右两个眶点的影像故常选用两点之间的点作为眶点,这样可减小其误差。

翼上颌裂点(Ptm.pterygomaxillary fissure):翼上颌裂轮廓之最下点。翼上颌裂之前界为上颌窦后壁,后界为蝶骨翼突板之前缘,此标志点提供了确定了上颌骨的后界和磨牙的近远中向间隙及位置的标志。

前鼻棘(ANS.anterior nasal spine):前鼻棘之尖。前鼻棘点常作为确定腭平面的两标志点之一,但此标志点的清晰与否与X线片的投照条件有关。一般不作近远中长度测量所用。后鼻棘(PNS.posterior nasal spine):硬腭后部骨棘之尖。

上齿槽座点(A.subspinale):前鼻棘与上齿槽缘点间之骨部最凹点。此点仅作为前后向测量所用。

上齿槽缘点(SPr.superior prosthion):上齿槽突之最前下点。此点常在上中切牙之牙釉质-牙骨质界处。

上中切牙点(UI.upper incisor):上中切牙切缘之最前点。一般上中切牙的测量有两种方法,一种是以此点与根尖相连作为中上切牙牙长轴来作为角度测量的一个平面,另一种是测量此点与其他结构间的距离。

(3)下颌标志点

髁顶点(Co.condylion):髁突的最上点。

关节点(Ar.articulare):颅底下缘与下颌髁突颈后缘之交点。关节点常在髁顶点不易确定时而代替髁顶点。

下颌角点(Go.gonion):下颌角的后下点。可通过下颌支平面和下颌平面交角之分角线与下颌角之相交点来确定。

下齿槽座点(B.supramental):下齿槽突缘点与颏前点间之骨部最凹点。

下齿槽缘点(Id.infradentale):下齿槽突之最前上点。此点常在下中切牙之牙釉质-牙骨质界处。

下切牙点(Li.lower incisor):下中切牙切缘之最前点。

颏前点(P.pogonion):颏部之最突点。

颏下点(Me.menton):颏部之最下点。

颏顶点(Gn.gnathion):颏前点与颏下点之中点。

D点:下颌体骨性联合部之中心点。

这些标志点中,有些是在正中矢状面上,是单个的点。如鼻根点、蝶鞍点等。而有些则是双侧的点,如下颌角点,关节点等。若由于面部不对称而使两侧之点不重叠时,则取二点间的中点作为校正的位置。

(4)软组织侧面标志点

额点(G.glbella):额部之最前点。

软组织鼻根点(NS nasion of soft tissue):软组织侧面上相应的鼻根点。

眼点(E.eye):睑裂之眦点。

鼻下点(Sn.subnasale):鼻小柱与上唇之连接点。

唇缘点(vermilion borders):

上唇缘点(UL′):上唇粘膜与皮肤之连接点。

下唇缘点(LL′):下唇粘膜与皮肤之连接点。

上唇突点(UL):上唇之最突点。

下唇突点(LL):下唇之最突点。

软组织之颏前点(Pos.pogonion of soft tissue):软组织颏之最前点。

软组织颏下点(Mes.menton of soft tissue):软组织颏之最下点。

咽点(K)软组织颈部与咽部之连接点。

4.2 头影测量平面

(1)基准平面:基准平面是在头影测量中作为相对稳定的平面。由此平面与各测量标志点及

其他测量平面间构成角度、线距、比例等8个测量项目。目前最常用的基准平面为前颅底平面、眼耳平面和Bolton平面。 

前颅底平面(SN.SN plane):由蝶鞍点与鼻根点之连线组成,在颅部的矢状平面上,代表前颅底的前后范围。由于这一平面在生长发育上具有相对的稳定性,因而常作为面部结构对颅底关系的定位平面。

眼耳平面(FH.Frankfort horizontal plane):由耳点与眶点连线组成。大部分个体在正常头位时,眼耳平面与地面平行。

Bolton平面:由Bolton点与鼻根点连接线组成。此平面多用作重叠头影图的基准平面。

2)测量平面:

腭平面(ANS-PNS.paltal plane):后鼻棘与前鼻棘的连线。

全颅底平面(Ba-N):颅底点与鼻根点之连线。

合平面(OP.occlusal plane):合平面一般有两种确定方法。一种是以第一恒磨牙的咬合中点与上下中切牙间的中点(覆合或开合的1/2处)的连线。另一种是自然的或称功能的合平面,由均分后牙合接触点而得,常使用第一恒磨牙及第一乳磨牙或第一双尖牙的合接触点,这种方法形成的合平面不使用切牙的任何标志点。

下颌平面(MP.mandibular plane):下颌平面的确定方法有3种:

(A)通过颏下点与下颌角下缘相切的线。

(B)下颌下缘最低部的切线。

(C)下颌角点与下颌颏顶点间的连线(Go-Gn)。

下颌支平面(RP.ramal plane):下颌升支及髁突后缘的切线。

面平面(N-Po.facial plane):由鼻根点与颏前点之连线组成。

Y轴(Y axis):蝶鞍中心与颏顶点之连线。

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5 常用硬组织测量项目

X线头影测量常用于临床对错合畸形的机制分析,以明确诊断及作出治疗设计、错 合畸形可以是牙源性的也可以是骨源性的也可以是两者均存,主要是牙齿、牙弓、颌骨、颅面间的关系不调。通过头颅侧位X片的头影测量是反映颅面结构深度和高度的二维空间关系。可测量上颌、下颌各自的形态、大小、位置和相互间的位置关系以及牙齿的位置或牙轴倾斜。从测量方法及单位来看,可分为角度测量、线距测量及线距比例。

每一测量项目都有其特定的意义,说明相应结构的特征或生长变化趋势。但是,孤立地评价一项指标常会导致错误的结论。因为头颅是牙颌、颅面各部分结构组成的复合体。其正常与否并不完全取决于某一指标:而取决于各部分间的配合。在一定变异范围内,只要牙颌、颅面有协调的关系及相互补偿,就会产生正常的颅面形态。由此我们也就可以理解,牙颌畸形正是由于牙颌、颅面各部间的不调所致。因此在评价畸形特征,及其机制时,必须综合评价各项测量指标,然后才能明确畸形机制,作出正确的诊断。

5.1 上下颌骨的常用测量项目。

常用测量上、下颌骨相对颅部及其它结构位置关系的项目很多。通常所用的基准平面前颅底平面S-N和眼耳平面FH。

(1)SNA角:由蝶鞍中心、鼻根点及上齿槽座点所构成的角。反映上颌相对于颅部的前后位置关系。当此角过大时,上颌前突、面部侧貌可呈凸面型,反之上颌后缩面部呈凹面型。

(2)SNB角:蝶鞍中心、鼻根点下齿槽座点所构成的角。反映下颌相对于颅部的位置关系。此角过大时,下颌呈前突,反之下颌呈后缩。

(3)ANB角:上齿槽座点、鼻根点与下齿槽座点构成的角。此角亦即SNA角与SNB角之差。此角反映上下颌骨对颅部的相互位置关系。当SNA大于SNB时ANB角为正值,反之ANB角为负值。

(4)NP-FH(面角):面平面NP与眼耳平面FH相交之后下角。此角反映下颌的突缩呈度。此角越大表示下颌越前突,反之则表示下颌后缩。

(5)Y轴角:蝶鞍中心与颏顶点联线(SGn)与眼耳平面(FH)相交之下前角,此角亦反映颏部的突缩,此角越小则表示颏部越突,反之则表示颏部越缩。Y轴同时代表面部的生长发育方向。

(6)NA-PA(颌凸角):由鼻根点至上齿槽座点连线(NA),与颏前点至上齿槽座点连线(PA)延长线之角,此角反映面部的上颌部分相对与整个侧面的关系。当PA延长线在NA前方时,此角为正值,反之为负值。此角越大表示上颌的相对突度越大,反之表示上颌相对后缩。

(7)MP-FH(下颌平面角):由下颌平面(MP)与眼耳平面(FH)的交角。此角代表下颌体的陡度,下颌角的大小,也反映面部的高度。

此外也由依下颌平面(MP)与前颅底平面(SN)交角来代表下颌平面角的,其意义同与FH所成的下颌平面角。

(8)ANS-Ptm(上颌长):翼上颌裂点与前鼻棘点在FH平面上垂足间之距离。代表上颌的长度。

(9)S-Ptm(上颌位置):翼上颌裂点与蝶鞍中心点在FH平面上垂足间的距离。表明上颌后界与蝶鞍中心点间的位置关系,亦反映上颌骨的前后位置关系。

(10)Co-Po(下颌长):髁突后缘切线与颏前点切线在下颌平面上垂足间的距离。代表下颌骨的综合长度。

(11)S-Co(下颌位置):髁突后切线与蝶鞍中心在FH平面上垂足间的距离。代表下颌髁突后界与蝶鞍中心间的位置关系,同样也代表下颌骨的前后位置关系。

5.2 上下前牙的常用测量项目

(1)1〖TXX-〗-SN角:上中切牙长轴与SN平面相交的下内角,反映上切牙对于前颅底的相对倾斜度。此角过大表示上中切牙唇倾,反之为舌倾。

(2)1〖TX-〗-MP角:下中切牙长轴与下颌平面相交之上内角。反映下中切牙对于下颌平面的倾斜度。此角过大表示下中切牙唇倾,此角过小表示下中切牙舌倾。

(3)1〖TXX-〗-NA角:上中切牙长轴与鼻根点一上齿槽座点连线(NA)交角,代表上中切牙的倾斜度和突度。

(4)1〖TXX-〗-NA距:上中切牙切缘至鼻根点—上齿槽座点连线的垂直距离,亦代表上中切牙的倾斜度和突度。

以上两项测量相互结合就可以精确的确定上切牙的倾突程度。

(5)1〖TX-〗-NB角:下中切牙长轴与鼻根点—下齿槽座点连线的交角,代表下中切牙的倾斜度和突度。

(6)1〖TX-〗-NB距:下中切牙切缘至鼻根点—下齿槽座点连线的垂直距离,亦代表上中切牙的倾斜度和突度。

以上两项测量相互结合就可精确的确定下切牙的倾突程度。

(7)上下中切牙角:上中切牙长轴与下中切牙长轴的交角。反映上下中切牙特别是上下前部牙弓的突度:此角越小突度越大,反之突度越小。

5.3 面部高度的常用测量项目

(1)全面高(N-Me):从鼻根点至颏下点的距离。

(2)上面高(N-ANS):从鼻根点至前鼻棘点的距离。

(3)下面高(ANS-Me):从前鼻棘至颏下点的距离。

(4)上面高与全面高之此:N-ANS/N-Me×100%。

(5)下面高与全面高之此:Ars-Me/N-Me×100%。

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6 电子计算机化的X线头影测量

电子计算机化的X线头影测量也称为数值化的X线头影测量,其基本原理是将在头颅图迹上所确定的各测量标志点转换成座标值,由电子计算机算出各测量项的结果并进行统计分析。

6.1 电子计算机化的X线头影测量特点

(1)增加测量的精确性:由于将标志点转换成座标值进行运算,使测量精确度提高,避免预测时容易造成的误差,并且可以计算出放大误差。

(2)提高效率:电子计算机化的X线头影测量可大大缩短测量时间,一般几十项测量项目仅需2~3分钟即可得出结果。因而可以在头影图迹上确定大数量标志点进行大数量测量项目的测量。如Walker于头颅侧位图迹上定出177个标点进行测量分析,Burstone确定52个点包括对颅面软硬组织的测量分析。

(3)大样本分析:电子计算机化的X线头影测量,有可能对大样本进行分析,从而建立数据库,而应用于临床患者的矫治设计或颅面生长发育的预测。

6.2 电子计算机化X线头影测量系统的组成及工作过程

电子计算机化X线头影测量系统由计算机主机及图形数值化仪、打印机、显示器、绘图仪、存储器(软、硬磁盘)等设备组成,同时需有根据不同测量和统计分析的内容而编制的测量和统计分析程序。

电子计算机化X线头影测量系统的工作过程逻辑图如下:

6.3 数学模型的建立

电子计算机化X线头影测量的工作过程,即是将测量分析所要解决的问

题转化为数学问题,即点间形成线,线间形成角,而测量距离及角度。整个过程中将要建立数学模型。数学模型的建立有以下几个步骤:

(1)标志点的确定:根据所需测量的项目在头影图迹上标出标志点。北京医科大学口腔医院正畸科定出23个标志点为电子计算机化X线头影测量所用,而得出常用的Downs、Steiner、Wylie、Tweed、Reidel、Ricktts、Wits等7种分析法的51项测量内容。

(2)进入直角座标系:头影图迹置于直角座标系中,各标志点间的相互位置关系即固定,有其X、Y值。在其位置的确定上可分为两种,一种是不定位,即每一图迹虽对其本身的各测量值是固定的,但在不同测量图迹间则无固定关系。另一种是确定原点及X轴,这样得出的每张图迹间的测量是有联系的,如以S点为原点,SN平面为X轴,这对于同一患者治疗前后,或不同生长发育阶段的重叠分析时则有意义。

(3)从点座标到测量值:从点座标到测量值有求角、距离、投影距等不同形式。

(4)数据的输入——图形数值化仪:在头影图迹上确定了标志点后,通过图形数字化仪,将图形输入计算机。图形是一种连续变化的量为模拟量,通过图形数值化仪将模拟量转换成数字量,即将图形上的标志点以座标值的形式输入计算机。图形数值化仪的工作原理是由内部构成的一个平面直角座标系,通过台面上的可动键盘及游标与主机相连,工作时将头影图迹固定在台面上,经可动键盘上的游标十字中心对准标志点,按下读数键,则此点的X和Y的座标值就记录到主机上,通过运算得出测量结果。可通过打印机直接记录各测量结果,或经绘图仪绘出(按预定程序)颅面结构模式图。

近年来数据的输入也可通过对头颅侧位X片的直接扫描而输入计算机,而由显示器上的头颅侧位X片图象上直接定点输入,而不再需要先描头颅侧位图及通过图形数字化仪输入计算机。

电子计算机化的X线头影测量将X线头影测量技术提高到一个新的阶段,但此项技术还在不断发展,正从目前的二维空间的测量(长和高或宽或高)系统开始向三维空间(长宽高)及主体摄影相结合的系统发展,这无疑对错合的诊断矫治设计,特别是外科正畸的诊断设计上引起一个新的飞跃。

 

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