Мышцы челюстно-лицевой области (ЧЛО) как составляющая опорно-двигательного аппарата неразрывно связаны с формой и размерами черепа. Известно, что активность мышц влияет на рост челюстей: стимулирует рост в сагиттальной и трансверсальной плоскостях и ограничивает в вертикальной плоскости [1—3]. М. Мосс (1968) в теории функциональной матрицы (функциональная теория роста) доказал, что рост костей черепа происходит под влиянием морфогенетических особенностей и функциональной активности окружающих кости мягких тканей (мышцы, сухожилия) [4, 5]. При планировании ортодонтического лечения важно учитывать морфологический тип лица пациента, который, как правило, связан с типом конституции человека: для каждого конституционального типа свойственны определенные типологические характеристики, в том числе структурные особенности жевательных мышц [1, 6]. Толщина мышц ЧЛО рассматривается как один из показателей их функции [7, 8]. Исследования, касающиеся связи структурно-функциональных особенностей мышц ЧЛО с характером роста лицевого черепа в литературе немногочисленны [9—11]. В то же время глубокое понимание связи компонентов зубочелюстно-лицевой системы (ЗЧЛС) поможет врачам-ортодонтам в раскрытии патогенеза зубочелюстно-лицевых аномалий (ЗЧЛА), будет способствовать повышению качества диагностики и лечения пациентов с ЗЧЛА [12].

Наиболее распространенными способами получения данных о морфофункциональном состоянии мышц являются компьютерная томография, магнитно-резонансная томография, исследование результатов диссекции биологического материала, электромиография, кинезиография, миотонометрия, ультразвуковое исследование (УЗИ). Метод ультразвуковой диагностики еще не нашел широкого применения в ортодонтии, чем объясняется отсутствие в современной литературе описания нормальной ультразвуковой анатомии мягких тканей ЧЛО, в том числе у детей в возрастном аспекте и разработанной ультразвуковой семиотики патологии основных форм их заболеваний [13]. В отечественных и зарубежных публикациях показано, что современная технология УЗИ в состоянии обеспечить адекватную оценку связок, сухожилий, хрящевой ткани и мышц: ультразвуковые изображения стали сопоставимы по информативности с анатомическими препаратами [14, 15]. Метод ультразвуковой диагностики является самым физиологичным среди других методов визуализации, поскольку не оказывает побочного действия на организм. УЗИ обладает приемлемой диагностической точностью при изучении состояния мышц опорно-двигательного аппарата [16], не имеет возрастных ограничений и противопоказаний к использованию, что делает возможным применение данного метода, в том числе в динамике ортодонтического лечения с любой частотой [16—18].

Неинвазивная визуализация анатомических структур тела — это основа современной медицины. В настоящее время в диагностике повреждений и заболеваний опорно-двигательного аппарата одно из ведущих мест заняло УЗИ. Кроме того, УЗИ позволяет изучать объекты в движении, а значит проследить весь цикл сокращения мышцы, оценить движение суставной головки в височно-нижнечелюстном суставе (ВНЧС). Поверхностное расположение и относительно небольшая толщина мягких тканей лица и шеи создают идеальные условия для УЗИ с использованием высокочастотных датчиков. Прогресс технологий ультразвуковой визуализации обеспечил возможность получения богато детализированного изображения периферических структур, и в том числе мягких тканей ЧЛО [13]. В отечественной литературе имеется ряд публикаций, монографий, практических руководств по ультразвуковой анатомии структур ЧЛО, однако отсутствуют сведения о структурной и функциональной взаимосвязи компонентов ЗЧЛС [13—15]. Исследований, посвященных ультразвуковой диагностике мышц, немного и они касаются в основном мышц конечностей [19, 20].

Таким образом, в настоящее время отсутствуют данные о связи структуры жевательных мышц с морфологией зубочелюстно-лицевого комплекса, в том числе характером роста лицевого черепа, а также существует недостаток безопасных и эффективных методов оценки структуры мышц. Мышцы ЧЛО должны быть тщательно исследованы для определения характера их взаимодействия с черепно-челюстно-лицевыми структурами при планировании ортодонтического лечения и прогнозирования стабильности его результатов. В дальнейшем необходим поиск возможностей использования УЗИ для практического применения в практике врача-ортодонта, таких как прогнозирование типа роста лицевого черепа, профилактики ЗЧЛА, контроль эффективности лечения и ретенционного периода.

Цель исследования — определить наличие связи между типом роста лицевого черепа и структурой жевательных мышц на основании данных УЗИ.

Материал и методы

Проведено обследование 30 добровольцев в возрасте 18—25 лет (средний возраст 21,0±1,9 года). Исследование проводили в соответствии с этическими стандартами, изложенными в Хельсинкской декларации. Обследованные подписали информированное добровольное согласие на проведение диагностических исследований и публикацию данных без идентификации личности.

Критерии включения в исследование: соотношение моляров и клыков по нейтральному типу, скученность зубов не более 4 мм, отсутствие симптомов расстройств ВНЧС, отсутствие болей в жевательных мышцах.

Критерии отказа от включения: наличие видимой асимметрии лица, ортодонтическое лечение в анамнезе, наличие врожденного дефекта или травма ЧЛО в анамнезе, наличие нервно-мышечного расстройства, боли в жевательных мышцах или ВНЧС, бруксизм.

Для формирования групп обследования проводили оценку типа роста лицевого черепа обследуемых на телерентгенограммах головы (ТРГ) в боковой проекции по методике Твида—Меррифильда в модификации А. Хорна [21]. Для этого вычисляли индекс Facial height (FHI) как соотношение задней (PFH) и передней (AFH) высот лицевого отдела черепа (рис. 1). При FHI=0,7±0,05 констатировали нейтральный тип роста, при FHI <0,65 — вертикальный тип, при FHI >0,75 — горизонтальный.

Рис. 1. Оценка типа роста лицевого черепа на ТРГ головы в боковой проекции по методу Твида—Меррифильда (описание в тексте).

На основании полученных данных расчета ТРГ все обследованные были распределены на 3 группы в зависимости от типа роста лицевого черепа: нейтральный (НТР), вертикальный (ВТР), горизонтальный (ГТР), по 10 человек в каждой.

Изучение собственно жевательных мышц (ЖМ) проводили с применением ультразвукового сканера LogicScan 128 в В-режиме линейным мультичастотным датчиком HL10.0/25/96Z с рабочей частотой от 5 до 12 МГц. Каждому обследуемому проводили УЗИ собственно жевательных мышц симметрично с двух сторон. Ультразвуковой датчик ориентировали в проекции моторных зон жевательных мышц справа и слева в состоянии покоя (проба «Покой») и при сжатии зубных рядов (проба «Напряжение») с легким давлением датчика на подлежащие ткани (методика «касание пера») (рис. 2). Обследуемого просили стиснуть зубы до максимального волевого напряжения, чтобы сделать мышцу заметной, а ее контур был отмечен стираемым фломастером с обеих сторон. Центр мышцы отмечали на пересечении двух диагоналей. Проводящий гель наносили равномерно на отмеченное место с помощью марлевой салфетки. Субъект сидел в вертикальном положении с головой в естественном положении. Во избежание ошибок каждое измерение выполняли двукратно одним оператором с разницей между исследованиями 5 мин.

Рис. 2. Методика УЗИ жевательных мышц.

а — ультразвуковой датчик установлен оператором в области жевательной мышцы обследуемого, изображение выведено на монитор компьютера; б — схематичное изображение локации ультразвукового датчика при проведении исследования.

УЗИ органов базируется на принципе эхолокации. В изучаемые ткани посылаются ультразвуковые импульсы от датчика, которые при прохождении через ткани частично отражаются и поглощаются ими, тем самым генерируя изображение на мониторе в виде градиентов серого цвета (рис. 3).

Рис. 3. Механизм прохождения или отражения ультразвукового луча в тканях (схема).

а — в норме ультразвуковой луч проходит через мышечную ткань, частично отражается от мышечных волокон и внутримышечных соединительно-тканных прослоек; б — ультразвуковой луч полностью отражается от костной ткани; в — жировая ткань рассеивает и значительно отражает ультразвуковые лучи (при частичном жировом замещении мышечных волокон).

Для оценки ультразвуковых изображений исследуемых тканей используется шкала уровней эхогенности биологических структур, состоящая из градиентов оттенков серого (рис. 4). Эхогенность характеризует способность тканей поглощать или отражать ультразвуковые волны, задерживая их проникновение в более глубокие слои. Степень отражения и поглощения ультразвукового импульса зависит от плотности тканей: чем плотнее ткань, тем больше ее отражающая способность и тем светлее она визуализируется на мониторе. Такое состояние трактуется как повышение эхогенности ткани.

Рис. 4. Шкала уровней эхогенности по 5 градиентам серого.

При оценке ультразвуковых изображений в соответствии со шкалой эхогенности гиперэхогенные структуры проявляются как белые (например, прослойки соединительной ткани внутри мышцы эндо- и перимизия), гипоэхогенные — как серые (мышечные волокна) и анэхогенные выглядят черными (например, жидкостной компонент или кость).

На каждом ультразвуковом изображении мышцы изучали площадь, общую эхогенность (интегральный показатель акустической плотности мышцы), эхо-структуру (селективное изучение участков различной эхогенности в области интереса) и толщину.

Для измерения площади мышцы на ультразвуковых изображениях с использованием функции «измерения методом контура» программного обеспечения выделяли область мышцы без включения кости и кожи. Площадь мышцы измеряли в миллиметрах квадратных (рис. 5).

Рис. 5. Оценка площади, эхогенности и эхоструктуры ультразвуковых изображений мышцы.

а — изучаемая область (жевательная мышца) выделена контуром; б — гистограмма общего спектра эхогенности (среднее 102,78 пикс.); в — выделены гипоэхогенные (темные) участки и окрашены зеленым цветом; г — гистограмма гипоэхогенного спектра (среднее 59,59 пикс.).

Нами был разработан алгоритм количественного анализа ультразвуковых изображений мышц. На каждом ультразвуковом изображении мышцы определяли общий спектр эхогенности (акустическую плотность) выделенных ранее для оценки площади областей с использованием функции гистограммы программного обеспечения по шкале: уровень эхогенности выражали в пикселях в значениях между 0 и 255, где черный — 0 и белый — 255 (см. рис. 5 а, б). Проведен детальный анализ эхоструктуры каждого ультразвукового изображения ЖМ на основании выделения зон по каждому из градиентов серой шкалы и расчета их площадей (см. рис. 5 в, г).

На основании совокупного расчета зон различной эхогенности изучаемого объекта получали его эхоструктуру, так называемую эхоанатомию.

Толщину ЖМ на ультразвуковом изображении измеряли как расстояние между наружной и внутренней фасциями. Толщину мышцы оценивали в 6 областях, в расчетах использовали среднее значение (рис. 6).

Рис. 6. Измерение толщины жевательной мышцы на ультразвуковом изображении в шести областях.

1 — кожа и подкожная жировая клетчатка; 2, 3 — фасция мышцы: наружная (2), внутренняя (3); 4 — мышца; 5 — соединительнотканные септы эндо- и перимизия; 6 — ветвь нижней челюсти.

Для статистической обработки полученных данных применяли методы дескриптивной статистики, коэффициент корреляции Пирсона (r), t-критерий Стьюдента.

Результаты и обсуждение

ЖМ на ультразвуковом изображении выглядит как чередование темно-серых и белых участков различной интенсивности яркости: на фоне гипоэхогенной мышечной ткани хорошо визуализируются гиперэхогенный перимизий и тонкие прослойки эндомизия внутри мышцы (рис. 7, а). При сокращении мышцы несколько изменяется ход мышечных волокон и межмышечных соединительно-тканных перегородок (рис. 7, б).

Рис. 7. Ультразвуковое изображение собственно жевательной мышцы в покое (а) и при пробе «Напряжение» (б).

Результаты измерения площади жевательных мышц представлены в табл. 1 и на рис. 8.

Рис. 8. Средняя площадь правой (а) и левой (б) жевательных мышц в зависимости от типа роста лицевого черепа.

Таблица 1. Средние значения площади жевательных мышц в зависимости от типа роста лицевого черепа (M±m)

Наибольшая площадь поперечного сечения ЖМ в покое выявлена в группе обследованных с ГТР слева (314,14±10,5 мм²), наименьшая — в группе с ВТР слева (216,54±7,2 мм²). На столбчатых диаграммах видна асимметричность распределения средних значений площади мышц по сторонам в группах обследованных пациентов с ВТР и ГТР. Возможно, это связано с наличием привычной стороны жевания. У обследованных с нейтральным типом роста лицевого черепа при пробе «Напряжение» определялось увеличение площади поперечного сечения жевательных мышц в среднем на 21,5%; у обследованных с ВТР определялось увеличение площади мышцы справа на 18,5%, слева — на 29,1%; у обследованных с ГТР площадь мышцы увеличилась на 29,0 и 25,1% соответственно.

В табл. 2. представлены средние величины акустической плотности (эхогенности) ЖМ у обследованных в зависимости от типа роста лицевого черепа.

Таблица 2. Средние значения акустической плотности жевательных мышц в зависимости от типа роста лицевого черепа (M±m)

Максимальная эхогенность ЖМ в покое наблюдалась у обследованных с ВТР слева (115,69±9,6 пикс.), минимальное — у обследованных с ГТР слева (89,35±8,7 пикс.). При пробе «Напряжение» во всех группах обследованных наблюдалось снижение эхогенности (сдвиг эхогенности в темный спектр гистограммы): у обследованных с НТР на 26,4%, с ВТР — на 29,1%, с ГТР — на 39,7%. Снижение эхогенности при сокращении мышцы связано с увеличением площади гипоэхогенных участков за счет усиления кровотока как одного из возможных факторов. Кроме того, выявлена отрицательная связь между эхогенностью и площадью ЖМ в покое: у обследованных с наибольшей площадью мышц наблюдались наименьшие показатели эхогенности, что может объясняться увеличением площади гипоэхогенных структур (мышечных волокон) в их эхоструктуре.

У всех обследованных в эхоструктуре ЖМ в состоянии покоя преобладали гипоэхогенные участки (темно-серые и серые участки с акустической плотностью 41—120 пикс.) и составляли в среднем 55,3% от площади мышцы; наименьшее представительство определялось в гиперэхогенном спектре (светлые участки с акустической плотностью 153—222 пикс.). При сокращении мышцы общая площадь структур серого и темного-серого спектра шкалы увеличивалась в среднем до 76,4% от площади мышцы.

На рис. 9 продемонстрировано изменение эхоструктуры правой ЖМ в зависимости от ее функционального состояния на примере обследованного с НТР в соответствии с разработанным алгоритмом.

Рис. 9. Эхоструктура жевательной мышцы у пациента с нейтральным типом роста лицевого черепа при пробах «Покой» (а, в, д) и «Напряжение» (б, г, е): зеленым цветом выделены гиперэхогенные (а, б), гипоэхогенные (в, г) и анэхогенные (д, е) участки.

Результаты изучения толщины ЖМ показали, что наименьшая толщина ЖМ отмечалась у пациентов с вертикальным типом роста лицевого черепа с обеих сторон (в покое — 9±0,7 мм, при пробе «Напряжение» — 12±0,8 мм), наибольшая — у пациентов с горизонтальным типом роста (в покое — 12±0,8 мм; при пробе «Напряжение» — 15±0,9 мм; табл. 3; рис. 10.

Таблица 3. Результаты сравнения средних значений толщины жевательных мышц в зависимости от типа роста лицевого черепа при различных функциональных пробах (M±m)

Рис. 10. Средняя толщина правой (а) и левой (б) жевательных мышц в зависимости от типа роста лицевого черепа.

В среднем толщина ЖМ при пробе «Напряжение» увеличилась на 3 мм (24,2% от первоначального размера) во всех группах обследованных. Однако наибольшие изменения размера мышцы были достигнуты в группе обследованных с ГТР справа (4,75±0,3 мм).

Оценка различий групповых средних показала, что наибольшая статистическая значимость различий в толщине ЖМ наблюдалась при пробе «Покой» в группах горизонтального и вертикального типов роста (p<0,001), наименьшая — в группах вертикального и нейтрального типов роста при обеих пробах (p<0,05) (табл. 4). Различия между толщиной ЖМ у обследованных с нейтральным и вертикальным типами роста были также статистически значимыми (p<0,001), но имели меньшую силу связи (r=0,7) (табл. 5). Наиболее сильная корреляция (r=0,92) и выраженные различия отмечались при пробе «Покой» между вертикальным и горизонтальным типами роста с обеих сторон; при пробе «Напряжение» связь была слабее (r=0,7).

Таблица 4. Оценка значимости различий (р) толщины жевательных мышц при функциональных пробах между группами обследованных

Примечание. Различия статистически значимы при p<0,05.

Таблица 5. Оценка взаимосвязи типа роста лицевого черепа и толщины жевательных мышц

Примечание. r — коэффициент корреляции Пирсона.

Заключение

Результаты нашего исследования продемонстрировали особенности ультразвуковой картины жевательных мышц при проведении функциональных проб у обследованных с различными типами роста лицевого черепа. У обследованных с горизонтальным типом роста лицевого черепа определялись наибольшая толщина и площадь поперечного сечения жевательных мышц при всех функциональных пробах. Выявленные в ходе исследования межиндивидуальные различия по поперечному сечению жевательной мышцы могут быть обусловлены разным количеством мышечных волокон, различием в их размерах или обоими факторами.

Определена положительная корреляция между толщиной жевательных мышц в состоянии покоя и типом роста лицевого черепа; при пробе «Напряжение» очевидной связи не выявлено. Таким образом, толщину жевательных мышц можно рассматривать как прогностический фактор при оценке типа роста лицевого черепа.

В соответствии с разработанным алгоритмом количественного анализа ультразвуковых изображений собственно жевательных мышц изучены особенности их эхографической картины при функциональных пробах: у всех обследованных вне зависимости от типа роста лицевого черепа наблюдался сдвиг эхогенности в темный спектр гистограммы при обеих функциональных пробах. Однако следует отметить некоторые особенности: у обследованных с вертикальным типом роста лицевого черепа общая эхогенность была выше, чем у представителей с нейтральным и горизонтальным типами; у обследованных с горизонтальным типом при пробе «Напряжение» наблюдалось значительное увеличение темно-серых структур. Такие различия могут быть связаны с анатомическими особенностями жевательных мышц в зависимости от конституционального типа: у долихоцефалов толщина поверхностного слоя жевательных мышц меньше, а значит, меньше визуализируемых при УЗИ гипоэхогенных структур — мышечных волокон; сухожильная часть (гиперэхогенные структуры) длиннее, чем у брахицефалов [6].

УЗИ является современным, неинвазивным методом визуализации и оценки морфофункционального состояния жевательных мышц у лиц любого возраста и пола. Полагаем, что дальнейшие исследования позволят обнаружить особенности эхографической картины мышц у пациентов с зубочелюстно-лицевыми аномалиями, будут способствовать разработке ультразвуковой семиотики стоматологических заболеваний, ассоциированных с мышцами челюстно-лицевой области (например, бруксизм), и создадут научно-обоснованную базу для интеграции метода ультразвуковой диагностики в лечебно-диагностический процесс врача-ортодонта.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

The authors declare no conflicts of interest.