Оценка симметричности костных структур нижней челюсти по данным конусно-лучевой компьютерной томографии

Цефалометрический анализ — неотъемлемая часть диагностики зубочелюстно-лицевых аномалий, которая влияет на ход лечения и его результат [1—7]. Установлено, что асимметрия лица является физиологической нормой [8, 9], однако выраженные изменения приводят к нарушению не только эстетики, но и функции, что существенно влияет на качество жизни пациента [10, 11]. Так, австралийскими учеными T. Tim и соавт. (2017) [12] проведено исследование, в основе которого лежит оценка ряда лицевых параметров для выявления симметричности по фотографиям. В результате установлено, что отклонение подбородка менее 6 мм не воспринималось специалистами, тогда как асимметрия 10 мм сочтена как неприемлемая и требующая хирургического вмешательства. В связи со своей субъективностью и невозможностью определения четких параметров при визуальной оценке лица представленная научная работа описывает лишь частный случай оценки симметричности и неприемлема для стоматологической диагностики. Очевидно, что, только при помощи визуальной оценки фотографий пациента невозможно точно определить грань, где физиологическая норма переходит в патологию, особенно, если речь идет о костных структурах [8, 9]. Таким образом, возникает необходимость в использовании методов лучевой диагностики при планировании активного и ретенционного периодов лечения. В настоящее время самым распространенным рентгенологическим методом диагностики, применяемым врачами-ортодонтами, является телерентгенография (ТРГ) головы пациента в боковой или прямой проекции [7].

Так, М.Р. Фадеева и соавт. (2021) [13] при изучении характера зубочелюстных аномалий по телерентгенографическим снимкам в боковой проекции выделяли скелетные аномалии, связанные с изменением размеров нижней челюсти (НЧ) или с ее расположением; зубоальвеолярные аномалии, которые характеризуются изменением соотношения зубных рядов, а также комбинированные формы аномалий, представляющие собой сочетание первых двух видов. Несмотря на широкое использование цефалометрического анализа телерентгенограмм в боковой проекции, данный метод не позволяет оценить симметричность костных структур. Так, С. Крыстева и соавт. (2013) [3] при оценке трансверзальных асимметрий лицевого отдела черепа с помощью ТРГ в прямой проекции установили, что асимметрия НЧ наблюдается при несовпадении точки Me с осью симметрии НЧ, являющейся перпендикуляром, опущенным из середины расстояния между точками Со—Со [3]. Таким образом, достоинствами представленного исследования являются возможность оценки симметричности костных структур и исключение суставной формы асимметрии. Однако этот метод не позволяет исследовать зубоальвеолярную форму и истинные размеры нижней челюсти. А.В. Московский и соавт. (2015) [14] при исследовании информативности ТРГ черепа в прямой проекции при диагностике асимметрии выделяли следующие формы: скелетная, мышечная, суставная, посттравматическая, функциональная, комбинированная формы, а также нарушения симметричности челюстно-лицевой области, обусловленные опухолями и опухолеподобными заболеваниями [14]. Несмотря на возможность определения симметричности костных структур по ТРГ черепа в прямой проекции, данный метод исследования имеет также ряд недостатков, таких как искажение истинных размеров нижней челюсти, изменение рентгенологической картины снимка даже при незначительных отклонениях при позиционировании головы [15]. Следовательно, само получение двухмерного изображения имеет высокий риск возникновения систематической ошибки и обладает низкой воспроизводимостью исследования [7]. Именно по этим причинам асимметрия костных структур остается не диагностированной при цефалометрических исследованиях, в связи с чем возникает необходимость создания современных методов диагностики в трехмерном пространстве с применением цифровых технологий [16—22]. По данным литературы, следует различать истинную асимметрию, которая связана с несоответствием параметров скелетных структур правой и левой сторон, зубоальвеолярную форму асимметрии, а также особенности расположения головок НЧ в височно-нижнечелюстном суставе.

Цель исследования — апробация алгоритма для определения скелетной формы асимметрий тела и ветвей НЧ в трехмерном пространстве.

В исследовании использовали 40 конусно-лучевых компьютерных томограмм, отобранных с помощью генератора случайных чисел из заранее обезличенного архива данных, содержащего более 400 изображений. Критериями включения в архив были возраст от 25 до 35 лет, отсутствие костно-реконструктивных операций челюстно-лицевой области. Диапазон генерации случайных чисел соответствовал размеру архива, в связи с чем каждое число, полученное в рандомайзере, соответствовало определенному снимку.

В ходе исследования с помощью программного обеспечения AUTOPLAN 3 специалистами с опытом работы более 13 лет независимо друг от друга ручным методом идентифировано 15 ключевых анатомических ориентиров на 40 конусно-лучевых томограммах головы пациентов, а именно:

— N (Nasion) — наиболее высоко расположенная точка, соответствующая месту перехода носовых костей в лобную кость;

— Se (Sella) — точка, соответствующая середине входа в турецкое седло;

— CoD (Condilum dexter) — точка на вершине контура мыщелкового отростка правой ветви НЧ;

— CoS (Condilum sinister) — точка на вершине контура мыщелкового отростка левой ветви НЧ;

— CMMS (corpus mandibulae medialis sinister) — нижняя точка на нижнем контуре левой части тела НЧ в месте наложения симфиза;

— CMMD (corpus mandibulae medialis dexter) — нижняя точка на нижнем контуре правой части тела НЧ в месте наложения симфиза;

— CMDS (corpus mandibulae distalis sinister) — нижняя точка на нижнем контуре левой части тела НЧ в области угла НЧ;

— CMDD (corpus mandibulae distalis dexter) — нижняя точка на нижнем контуре правой части тела НЧ в области угла НЧ;

— RMSD (ramus mandibulae superior dexter) — самая дистально расположенная точка на заднем контуре правой части ветви НЧ в области суставного отростка НЧ;

— RMSS (ramus mandibulae superior sinister) — самая дистально расположенная точка на заднем контуре левой части ветви НЧ в области суставного отростка НЧ;

— RMID (ramus mandibulae inferior dexter) — самая дистально расположенная точка на заднем контуре правой части ветви НЧ в области угла НЧ;

— RMIS (ramus mandibulae inferior sinister) — самая дистально расположенная точка на заднем контуре левой части ветви НЧ в области угла НЧ;

— PM (protuberatia mentalis) — наиболее выступающая часть подбородочного выступа;

— SMS (spina mentalis superior) — верхняя подбородочная ость;

— SMI (spina mentalis inferior) — нижняя подбородочная ость.

Далее по координатам опорных точек с помощью языка программирования Python в автоматическом режиме происходило построение следующих ключевых плоскостей для каждой стороны в отдельности с целью исключения суставной формы асимметрии:

— PSM (plana sagittalia mandibula) — сагиттальная плоскость НЧ, проходящая через верхнюю подбородочную ость (SMS), нижнюю подбородочную ость (SMI) и наиболее выступающую часть подбородочного выступа (PM);

— PRMD (plana ramus mandibulae dexter) — вертикальная плоскость правой ветви НЧ, проходящая через самую дистально расположенную точку на заднем контуре правой ветви НЧ в области суставного отростка НЧ (RMSD) и самую дистально расположенную точку на заднем контуре правой ветви НЧ в области угла нижней челюсти (RMID) правой стороны и пересекающая сагиттальную плоскость (PSM) под прямым углом;

— PRMS (plana ramus mandibulae sinister) — вертикальная плоскость левой ветви НЧ, проходящая через самую дистально расположенную точку на заднем контуре левой ветви НЧ в области суставного отростка НЧ (RMSS) и самую дистально расположенную точку на заднем контуре левой ветви НЧ в области угла нижней челюсти (RMIS) левой стороны и пересекающая сагиттальную плоскость (PSM) под прямым углом;

— PCMD (plana corpus mandibulae dexter) — горизонтальная плоскость тела НЧ справа, проходящая через нижнюю точку на нижнем контуре тела НЧ в месте наложения симфиза (CMMD) и нижнюю точку на нижнем контуре тела НЧ в области угла НЧ (CMDD) с правой стороны и пересекающая сагиттальную плоскость (PSM) под прямым углом;

— PCMS (plana corpus mandibulae sinister) — горизонтальная плоскость тела НЧ слева, проходящая через нижнюю точку на нижнем контуре тела НЧ в месте наложения симфиза (CMMS) и нижнюю точку на нижнем контуре тела НЧ в области угла НЧ (CMDS) с левой стороны и пересекающая сагиттальную плоскость (PSM) под прямым углом;

— PMMI (plana media mandibulae inferioris) — горизонтальная плоскость тела НЧ, расположенная на середине длины расстояния от плоскости PCMD до плоскости PCMS и перпендикулярная сагиттальной плоскости (PSM).

Стоит отметить, что после построения плоскостей при их пересечении между собой образовывались линии, необходимые для дальнейшего построения ключевых точек:

— TCMD (transitus corpus-mandibulae dexter) — линия, образующаяся при пересечении плоскостей PRMD и PCMD;

— TCMS (transitus corpus-mandibulae sinister) — линия, образующаяся при пересечении плоскостей PRMS и PCMS.

Относительно построенных плоскостей с помощью математических алгоритмов определяли координаты дополнительных точек, которые позволяли произвести измерения линейных параметров НЧ:

— GoD (Gonium dexter) — самая приближенная точка в области правого угла НЧ к линии TCMD;

— GoS (Gonium sinister) — самая приближенная точка в области левого угла НЧ к линии TCMS;

— CoD’ (Condilum dexter) — точка, соответствующая месту пересечения перпендикуляра, опущенного из точки CoD к плоскости PRMD;

— CoS’ (Condilum sinister) — точка, соответствующая месту пересечения перпендикуляра, опущенного из точки CoS к плоскости PRMS;

— PM’ — точка, соответствующая месту пересечения перпендикуляра, опущенного из точки PM к плоскости PMMI;

— GoD’ — точка, соответствующая месту пересечения перпендикуляра, опущенного из точки GoD к плоскости PCMD;

— GoS’ — точка, соответствующая месту пересечения перпендикуляра, опущенного из точки GoS к плоскости PCMS;

— GoD’’ — точка, соответствующая месту пересечения перпендикуляра, опущенного из точки GoD к плоскости PRMD;

— GoS’’ — точка, соответствующая месту пересечения перпендикуляра, опущенного из точки GoS к плоскости PRMS;

— Go’— точка, соответствующая середине отрезка GoD’ и GoS’.

Таким образом, высота ветви НЧ справа измерялась от точки CoD’ до точки GoD, а слева от CoS’ до GoS. Длина тела НЧ справа соответствовала отрезку, соединяющему точки PM’ и GoD; и PM’ и GoS слева (рис. 1).

Рис. 1. Изображение нижней челюсти с цефалометрической расшифровкой с правой (а), сагиттальной (б) и фронтальной (в) сторонами.

По представленному способу определения параметров НЧ в трехмерном пространстве получена приоритетная справка №2023100466 от 10.01.23. Данные о длине ветви и тела НЧ справа и слева были внесены в таблицы Excel для дальнейшей статистической обработки.

В результате цефалометрической расшифровки получены данные о параметрах НЧ с левой и правой сторон в трехмерном пространстве, что позволило сравнить показатели между собой.

В ходе статистической обработки установлено, что у 32 (80%) исследуемых имелась асимметричность тела или ветвей НЧ разной степени выраженности.

С целью количественной оценки степени тяжести асимметрии исследуемых параметров НЧ было принято решение выделить 4 группы: норма (отклонения до 1,9 мм), легкая степень (до 5,9 мм), средняя степень (до 9,9 мм) и тяжелая (10 мм и более). Стоит отметить, что пациентов с тяжелой степенью асимметрии в нашем исследовании не выявлено.

Легкая степень асимметрии тела НЧ встречалась в 16 (40%) случаях, средняя степень — в 2 (5%) (рис. 2, а), при этом среднее отклонение от нормы составило 2,19±0,92 (p≤0,05).

Рис. 2. Статистические данные о распространенности асимметричности тела (а) и ветвей (б) нижней челюсти.

Анализируя данные по ветвям НЧ, мы установили, что легкая степень асимметрии отмечалась у 23 (57,5%), а средняя — у 4 (10%) человек (рис. 2, б), среднее отклонение от нормы составило 2,85±0,84 (p≤0,05).

Сочетанная форма костной асимметрии НЧ определялась в 37,5% случаев, среди которых в 75% можно отметить приспособительную компенсацию аномалии, характеризующуюся увеличением ветви НЧ при уменьшении тела на одной стороне и противоположной ситуации на другой.

Таким образом, асимметрия НЧ имеет высокую распространенность и вариабельность. Пациентам, имеющим выраженные аномалии (средняя и тяжелая формы), требуется комплексный подход к лечению.

С целью повышения точности диагностики был разработан и апробирован алгоритм для определения параметров нижней челюсти в трехмерном пространстве. В ходе работы проведены расшифровка и оценка параметров нижней челюсти на конусно-лучевых компьютерных томограммах головы с применением цифровых технологий у 40 пациентов. Помимо этого, впервые были получены данные о симметричности не только тела, но и ветвей нижней челюсти в трехмерном пространстве.

В итоге установлено, что асимметричность тела и ветвей нижней челюсти встречалась в 37,5 и 57,5% случаев соответственно. При этом выраженные аномалии (средней и тяжелой форм) отмечались в 6 (15%) случаях. Особого внимания заслуживает дальнейшее изучение установленного феномена, связанного с выявлением 12 пациентов с компенсаторным механизмом развития сочетанной формы асимметрии нижней челюсти.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.