基于机器学习的评估方法：用于研究不对称牙面畸形患者正颌手术后髁突的变化

《Frontiers in Surgery》：Machine learning-based assessment of condylar changes after orthognathic surgery of asymmetric dentofacial deformities

　　不对称面型患者双颌正畸术后颧骨体积、位置及旋转变化的回顾性研究。采用CBCT影像和深度学习自动分析方法，比较术前（T0）、术后一周（T1）、术后六个月（T2）的颧骨参数。结果显示：偏移侧术后体积显著缩小（p<0.001），T1-T2期间体积进一步减小；位置变化显示术后一周偏移侧外旋、下沉，非偏移侧内旋、下沉，六个月后部分恢复；旋转变化方面，偏移侧冠状面术后外旋（p=0.010），非偏移侧内旋（p<0.001），长期（T2-T0）仍有显著旋转（p=0.037）。

　　本研究聚焦于不对称牙颌畸形患者在接受双颌正颌手术后的三维髁突变化，包括体积、位置和旋转等方面的变化。研究样本涵盖36名患者，这些患者均存在上颌与下颌牙合中线偏移超过3毫米的情况，且排除了具有II类或III类牙合异常以及颅面部综合征的病例。研究采用了一种基于深度学习的全自动评估方法，用于分析CBCT图像中髁突的体积、位置和旋转情况。通过重复测量方差分析（ANOVA）比较了术前（T0）、术后一周（T1）和术后六个月（T2）时，偏侧与非偏侧髁突的变化情况。研究结果表明，偏侧髁突的体积在术后六个月明显减少，而位置和旋转的变化则在短期内有所波动，但随着时间推移逐渐恢复。同时，偏侧髁突在冠状面上呈现外旋趋势，而非偏侧则呈现内旋趋势。

不对称牙颌畸形是一种常见的面部结构异常，常导致美观和功能上的问题，如明显的下颌偏斜、面部平衡失调以及咬合障碍。其成因复杂，可能与遗传因素、发育异常以及外伤有关。此外，研究还指出，颞下颌关节（TMJ）的病理变化，如髁突位置偏移或负载过重，是导致下颌不对称的重要因素。不对称的关节活动可能引起髁突的过度生长或萎缩，从而加剧面部畸形。目前，对于严重骨骼不对称的患者，主要治疗方法是正畸与正颌手术相结合。通过上颌LeFort I截骨术调整咬合平面，而通过双侧矢状劈开下颌骨术（BSSRO）调整下颌的位置、高度和宽度，以恢复面部的美观和改善咬合关系。然而，由于手术过程中髁突位置的变化具有一定的变异性，因此术后髁突的变化较为复杂，可能影响手术的长期效果。

随着影像技术的不断进步，特别是锥形束CT（CBCT）的广泛应用，使得对颞下颌关节变化的评估变得更加精准。CBCT相比传统的二维影像技术，能够提供更详细的三维信息，从而帮助医生更全面地了解手术前后髁突的变化情况。近年来，机器学习技术的引入为CBCT图像的自动分析提供了新的可能性。本研究基于前期开发的深度学习方法，建立了自动化的测量系统，能够准确分割并测量髁突的体积、位置和旋转情况。这种方法为评估术后髁突变化提供了更加客观和精确的依据，有助于进一步优化正颌手术的临床效果。

研究结果表明，偏侧髁突的体积显著小于非偏侧髁突，且术后六个月的体积变化更为明显。而位置和旋转的变化则表现出一定的动态过程。在短期内，髁突的位置和方向可能会发生一定程度的偏移，但随着时间推移，这些变化逐渐趋于稳定。值得注意的是，偏侧髁突在冠状面上呈现外旋趋势，而非偏侧则呈现内旋趋势。这一现象可能与下颌骨段的移动方式有关。例如，偏侧下颌骨段在术后向前移动，而非偏侧则向后移动，从而导致两侧髁突在不同方向上的旋转。

进一步分析发现，术后一周内髁突的体积变化并不显著，但在术后六个月，偏侧髁突的体积明显减少，而非偏侧的体积变化较小。这可能与术后咬合关系的调整、肌肉张力的变化以及髁突的适应性重塑有关。对于II类牙合畸形的患者，研究显示术后髁突可能经历一定程度的吸收和重塑，而III类牙合畸形的患者则表现出更稳定的髁突状态。这种差异可能源于下颌骨段的移动方式不同，例如II类患者下颌骨段向前移动，而III类患者则向后移动，从而对髁突施加不同的力学影响。

此外，研究还发现，术后短期内的髁突位置变化可能与手术操作、咬合调整以及软组织的适应性有关。然而，随着时间的推移，这些变化逐渐趋于稳定，表明术后髁突的重塑过程具有一定的自我调节能力。尽管一些变化可能在短期内出现，但长期来看，髁突的位置和方向基本恢复到术前状态，说明其具有一定的恢复能力。然而，旋转变化则更为显著，尤其是在冠状面上，偏侧和非偏侧髁突均表现出一定程度的旋转，但方向相反。这种现象可能与下颌骨段的移动方向以及肌肉力量的分布有关。

值得注意的是，研究结果也揭示了一些尚未完全明确的机制。例如，虽然术后髁突的位置变化可能在短期内有所波动，但长期来看，这些变化趋于稳定，说明髁突具有一定的适应能力。然而，旋转变化则更为持久，可能与下颌骨段的移动方式、咬合关系的调整以及术后正畸治疗的持续影响有关。研究还指出，尽管某些变化可能在统计学上不显著，但即使是微小的旋转变化也可能对咬合关系产生重要影响，因此在临床评估中应予以重视。

研究中提到的深度学习方法在分析CBCT图像时表现出较高的准确性和稳定性，为术后髁突变化的评估提供了可靠的技术支持。然而，该方法在实际应用中仍存在一些局限性。例如，由于下颌骨的定位不够标准化，可能影响对微小变化的测量精度。此外，研究样本数量有限，且缺乏多中心数据，这可能限制了研究结果的普适性。因此，未来的研究需要进一步扩大样本规模，并引入更多的多中心数据，以提高研究的可靠性和适用性。

另外，研究还指出，术后髁突的变化可能与颞下颌关节的功能状态密切相关。虽然目前的研究主要关注于髁突的体积、位置和旋转变化，但并未深入探讨这些变化对关节功能的具体影响。因此，未来的研究可以结合患者的TMJ功能评估，进一步分析术后髁突变化与关节功能之间的关系。此外，研究还可以进一步探讨髁突移动的幅度、方向与体积重塑之间的相互作用，以期更全面地理解正颌手术对髁突形态和功能的影响。

综上所述，本研究通过深度学习技术对不对称牙颌畸形患者的髁突变化进行了系统评估，揭示了术后髁突在体积、位置和旋转方面的变化规律。研究发现，偏侧髁突在术后六个月表现出更明显的体积减少，而位置和旋转的变化则在短期内较为显著，但长期来看趋于稳定。这些结果为正颌手术的术后评估提供了新的视角，有助于进一步优化手术方案，提高临床效果。然而，研究仍存在一些局限性，未来需要进一步扩大样本规模、引入更多标准化测量方法，并结合TMJ功能评估，以更全面地理解术后髁突变化的机制及其对患者长期预后的影响。