CC BY
10Роль мультиспиральной компьютерной томографии в оценке изменений объема верхних дыхательных путей при хирургическом лечении пациентов с зубочелюстными аномалиями
Гордина Г.С.1, Серова Н.С.1, Дробышев А.Ю.2, Глушко А.В.2
1ГБОУ ВПО «<Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Министерства здравоохранения РФ; 2ГБОУ ВПО «Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова» Министерства здравоохранения РФ
Role of multislice spiral computed tomography in the evaluation of changes in upper airway volume during surgical treatment in patients with dentomaxillary abnormalities Gordina G.S.1, Serova N.S.1, Drobyshev A.Yu.2, Glushko A.V.2
11.M. Sechenov First Moscow State Medical University, Ministry of Health of the Russian Federation; 2A.I. Evdokimov Moscow State University of Medicine and Dentistry, Ministry of Health of the Russian Federation
Цель. Оценить роль мультиспиральной компьютерной томографии в расчете объема верхних дыхательных путей и его изменения у пациентов с различными классами зубочелюст-ных аномалий после проведения ортогнатической операции.
Материал и методы. Были обследованы 25 пациентов (19 с III классом и 6 со II классом зубочелюстных аномалий). Всем пациентам проведены двучелюстные операции. Компьютерная томография лицевого скелета выполнялась до начала лечения и через 6 мес после оперативного вмешательства. Для расчета объема воздушного пространства верхних дыхательных путей полученные данные в формате DICOM загружались в Dolphin Imaging 11.5, использовался специальный программный пакет. Проводилось определение твердотканых и мягкотканых точек, по которым строились плоскости, задающие границы воздушного пространства верхних дыхательных путей.
Результаты. У пациентов со II классом развития зубочелюстных аномалий после оперативного вмешательства прослеживаются однонаправленные изменения всех измеряемых нами показателей верхних дыхательных путей (в сторону увеличения или уменьшения воздушного пространства), причем в большинстве случаев - в сторону увеличения. У пациентов с III классом однонаправленные изменения наблюдаются у половины пациентов, при этом увеличение или уменьшение параметров воздушного пространства варьирует приблизительно в равных пропорциях.
Заключение. Компьютерная томография позволяет рассчитывать объемные величины верхних дыхательных путей до и после проведенного ортогнатического лечения у пациентов с зубочелюстными аномалиями, что, в свою очередь, представляет значительный научно-практический интерес.
Введение
Зубочелюстные аномалии занимают важное место в челюст-но-лицевой хирургии. По данным Национального института стоматологии США, у 35% насе-
Objective. To assess the role of multislice spiral computed tomography in the calculation of upper airway volume and its change in patients with different types of dentomaxillary abnormalities after orthognathic surgery.
Material and methods. Twenty-five patients with dentomaxillary abnormalities (19 and 6 patients with Classes III and II dentomaxillary abnormalities, respectively) were examined. All the patients underwent two-jaw operations. Facial skeleton computed tomography was performed before treatment initiation and 6 months after surgery. The DICOM data were loaded in Dolphin Imaging 11.5 and a special program package was applied to calculate the volume of air space in the upper airway. The hard tissue and soft tissue points used to construct the planes setting the detection limits of air space in the upper airway were determined.
Results. After surgery, the patients with Class II dentomaxil-lary abnormalities display unilateral changes in our measured upper airway values (by increasing or reducing the air space); the majority of cases exhibiting higher values. Half of the patients with Class III had unilateral changes, the increase or reduction in air space values varying in approximately equal proportions.
Conclusion. Computed tomography permits the calculation of upper airway volumes before and after orthognathic treatment in patients with dentomaxillary abnormalities, which is in its turn of significant scientific and practical interest.
Ключевые слова:
мультиспиральная компьютерная томография, зубочелюстные аномалии, верхние воздухоносные пути, объем верхних дыхательных путей, ортогнатическая хирургия, челюстно-лицевая хирургия Index terms: multislice spiral computed tomography, dentomaxillary abnormalities, upper airway, upper airway volume, orthognathic surgery, oral surgery
ления наблюдаются аномалии и деформации лицевого черепа, которые в 5-15% случаев требуют хирургического лечения [1]. Возникают данные изменения вследствие нарушения развития
лицевого скелета, как под действием эндогенных (наследственность, заболевания матери во время беременности эндокринной, обменной, инфекционной природы), так и экзогенных (перенесенные в детском возрасте воспалительные заболевания, травмы в зонах роста челюстей, эндокринные, обменные нарушения и др.) факторов [1, 2, 4, 5]. Показаниями к хирургическому лечению у данной группы пациентов являются не только желание улучшить эстетические пропорции лица, но и функциональные нарушения (различные виды аномалий окклюзии, патология височно-нижнечелюстных суставов, деформация подбородка, заболевания пародонта и др.).
Первые в мире попытки по устранению деформаций лицевого скелета были предприняты еще в 1849 г. (Б. Н. НиШЬеп, США), и впоследствии данное направление хирургии бурно развивалось. Сегодня ортогнатическая хирургия — это комплексное лечение, включающее диагностику, планирование, ортодонтическое и хирургическое лечение [1, 4, 7]. Хирургический метод заключается в проведении остеотомии верхней и/или нижней челюсти с последующей постановкой ос-теотомированных фрагментов в окклюзионно правильное положение. Данные оперативные вмешательства сильно изменяют не только внешний вид пациента, но и анатомическое соотношение органов носо- и ротоглотки, что в дальнейшем может как положительно (улучшение носового дыхания), так и отрицательно (храп, апноэ сна) сказаться на здоровье пациента [12, 17].
На протяжении долгого времени основным источником данных для подготовки пациентов с зубочелюстными аномалиями к хирургическому лечению являлись рентгенологические снимки: ортопантомограмма и телерентгенограмма. Их используют для расчетов линейных и угловых величин (планирование ор-тогнатической операции), а так-
расте от 18 до 45 лет с различными классами зубочелюстных аномалий (19 с III классом и 6 со II классом). Всем пациентам проводили полный комплекс предоперационного обследования и подготовки, хирургическое лечение, осуществлялось послеоперационное ведение. Объем хирургического лечения (ортогнатичес-кой операции) включал остеотомию верхней челюсти по типу Ле Фор I, межкортикальную остеотомию нижней челюсти, в некоторых случаях — гениоплас-тику для достижения более гармоничной формы лица. Всем пациентам были проведены дву-челюстные операции.
Мультиспиральная компьютерная томография (МСКТ) лицевого скелета проводилась всем пациентам до начала лечения и через 6 мес после оперативного вмешательства. Все исследования были выполнены на аппарате Toshiba Aquilion ONE, количество рядов детекторов 320, толщина среза 0,5 мм. Исследование проводилось в спиральном или объемном режиме с использованием костной и мягкотканой реконструкций. Лучевая нагрузка составляла 0,9-2,5 мЗв. В область исследования входили все структуры головы выше IV шейного позвонка. Большое значение уделялось положению головы пациента во время обследования: горизонтальное, со строго выведенной осью по центру. Для правильного позиционирования положения головы использовался специальный головной фиксатор. С целью дальнейшей обработки полученные данные экспортировались в формат DICOM и использовались специализированной компьютерной программой. Планирование ортогнатической операции корректировалось на основании данных компьютерной томографии.
Для расчета объема воздушного пространства верхних дыхательных путей полученные данные в формате DICOM загружались в Dolphin Imaging 11.5
же для оценки изменений верхних дыхательных путей, которые неизбежно возникают в ходе хирургического лечения [3, 7, 11, 14]. Точность данных значительно варьировала, так как рентгенологические снимки дают искажение и требуют высокого качества их исполнения [11, 14]. Измерение же объемных величин не представлялось возможным. По данным литературы, существует ряд исследовательских работ, посвященных вопросу изменения размеров верхних дыхательных путей на основании данных телерентгенограммы [12, 15, 16], а также их взаимосвязи с различными заболеваниями, например обструктивным апноэ сна.
Создание мультиспирального компьютерного томографа вывело данный метод исследования на совершенно другой уровень. Многие специалисты, как среди врачей-радиологов, так и среди челюстно-лицевых хирургов, вплотную подошли к вопросу о цефалометрическом исследовании мягкотканых и твердотка-ных структур головы [6, 9-11]. Ряд фирм разрабатывают специальное программное обеспечение, позволяющее на основе данных компьютерной томографии создавать объемные изображения, проводить прицельное изучение любой анатомической структуры, изменять углы обзора, рассчитывать линейные, угловые и объемные параметры [6, 8, 13], появляется возможность не только спланировать хирургический этап лечения, но и виртуально его провести, оценив необходимые перемещения и возможные риски [8].
Цель нашего исследования -оценить роль компьютерной томографии в расчете объема верхних дыхательных путей и его изменения у пациентов с различными классами зубочелюстных аномалий после проведения ор-тогнатической операции.
Материал и методы
В нашем исследовании приняли участие 25 пациентов в воз-
□□□8" 9 to ET
Рис. 1. Интерфейс программы Dolphin Imaging 11.5 для расчета объема верхних дыхательных путей.
Точки для построения плоскостей ограничения воздушного пространства
Таблица 1
Точки
Обозначение
Описание точки
Твердотканые
Мягкотканые
FMap
PNS
C2pi
C3ai
Н
sp'mp
Центральная точка переднего края большого отверстия затылочной кости
Задняя носовая ость верхней челюсти
Нижняя точка заднего края тела II шейного позвонка
Нижняя точка переднего края тела III шейного позвонка
Выступающая кпереди точка тела подъязычной кости
Выступающая кзади контурная точка задней стенки мягкого неба
Плоскости, определяющие границы расчета объема воздушного пространства
Таблица 2
Граница
Обозначение
Описание плоскости
Верхняя FMap-PNS Плоскость, проходящая через центральную точку переднего края большого отверстия затылочной кости (FMap) и заднюю ость верхней челюсти (PNS)
Передняя PNS-sp'mp Плоскость, проходящая через заднюю ость верхней челюсти (PNS) и наиболее выступающую кзади контурную точку задней стенки мягкого неба (sp'mp)
sp'mp-Н Плоскость, проходящая через выступающую кзади контурную точку задней стенки мягкого неба (sp'mp) и выступающую кпереди точку тела подъязычной кости (Н) Нижняя H-C3ai Плоскость, проходящая через выступающую кпереди точку тела подъязычной кости (Н) и
нижнюю точку переднего края тела III шейного позвонка (C3ai) Задняя C3ai-C2pi Плоскость, проходящая через нижнюю точку переднего края тела III шейного позвонка (C3ai) и нижнюю точку заднего края тела II шейного позвонка (C2pi) C2pi-FMap Плоскость, проходящая через нижнюю точку заднего края тела II шейного позвонка (C2pi) и центральную точку переднего края большого отверстия затылочной кости (FMap)
(©2012 Patterson Dental Supply, Inc. All rights reserved, USA). Далее использовался специальный программный пакет для проведения анализа объема дыхательных путей (рис. 1).
Чтобы рассчитать объем верхних дыхательных путей, необходимо выделить исследуемую область воздушного пространства с использованием плоскостей,
проходящих через все срезы компьютерной томографии, и провести ограничение исследуемой области в сагиттальной, транс-верзальной и аксиальной плоскостях.
Первым этапом, совместно с хирургом, мы проводили определение твердотканых и мягко-тканых точек в сагиттальной плоскости, которые станут направ-
ляющими для плоскостей, с помощью которых будут установлены границы исследуемой области (табл. 1).
По разработанным точкам проводилось построение плоскостей, которые задают границы определения воздушного пространства верхних дыхательных путей в сагиттальной и трансвер-зальной плоскостях (табл. 2).
Рис. 2. Точки и плоскости для расчета воздушного пространства.
Рис. 3. Измерение минимальной аксиальной площади — MAP (белая линия).
Результаты анализа исследуемых показателей
Таблица 3
Пациенты
Увеличение Уменьшение Увеличение Уменьшение Увеличение Уменьшение
V V P P MAP MAP
8 11 10 9 6 13
5 1 5 1 5 1
III класс (n =19) II класс (n = 6)
Данная локализация плоскостей исключает воздушное пространство полости рта, полости носа и позволяет определить нижнюю границу в соответствии со структурами, положение которых изменяется в ходе ортогна-тической операции, например подъязычной костью (рис. 2).
Расчеты всех показателей проводятся автоматически программным обеспечением: объем воздушного пространства верхних дыха-
По нашим данным, из 19 пациентов с III классом развития зубочелюстной аномалии после проведенного хирургического лечения увеличение объема верхних дыхательных путей наблюдалось у 8 пациентов, а уменьшение — у 11. При этом площадь поверхности увеличилась у 10 пациентов и уменьшилась у 9. Минимальная аксиальная площадь увеличилась у 6 пациентов, уменьшилась — у 13. Стоит отме-
тельных путей — V (мм3), площадь поверхности верхних дыхательных путей — P (мм2), поперечное сечение наиболее узкого места — MAP (мм2) (рис. 3).
Результаты
Проведен анализ результатов расчета изменения объема (V), площади поверхности (P) и минимальной аксиальной площади (MAP) верхних дыхательных путей (табл. 3).
Таблица 4
Среднестатистические изменения исследуемых показателей
Показатель III класс (n =19) II класс (n = 6)
абс. % абс. %
V средний общий 3014,8 16,2 5975,9 33,2
V средний, увеличение 1574,2 10,4 5461,0 28,5
V средний, уменьшение 4062,5 21,2 8550,0 56,7
V максимальный 14441,9 49,3 8550,0 56,7
V минимальный 21,6 0,2 366,4 4,6
P средняя общая 89,2 12,2 163,7 23,3
P средняя, увеличение 72,2 10,5 134,6 17,9
P средняя, уменьшение 108,1 14,1 309,2 50,0
P максимальная 450,6 43,0 309,2 50,0
P минимальная 3,8 0,7 7,5 2,0
MAP средняя общая 56,0 34,2 57,3 28,2
MAP средняя, увеличение 60,8 35,9 59,7 29,0
MAP средняя, уменьшение 45,7 33,5 45,3 24,2
MAP максимальная 175,1 81,3 137,9 64,8
MAP минимальная 0,7 0,6 1 1,7
тить, что степень изменения всех трех показателей в сторону увеличения или уменьшения одновременно наблюдалась только у 10 пациентов из 19: у 4 - в сторону увеличения и у 6 - в сторону уменьшения. В группе со II классом развития зубочелюст-ной аномалии наблюдалось увеличение всех трех показателей у 5 пациентов и уменьшение — у 1 пациента.
Среднестатистические изменения исследуемых показателей, происходящие в верхних дыхательных путях при хирургическом лечении зубочелюстных аномалий, представлены в таблице 4.
Обсуждение
Ортогнатическое лечение у пациентов с зубочелюстными аномалиями изменяет положение не только костных структур (верхней и нижней челюстей, подъязычной кости), но и сопряженных с ними мягких тканей, что приводит к изменению анатомии верхних дыхательных путей (в некоторых случаях очень значительному — до 57%). Анализируя полученные результаты,
Заключение
Определение линейных и объемных величин верхних дыхательных путей после ортогнати-ческого лечения у пациентов с зубочелюстными аномалиями представляет большой научно-практический интерес, и на сегодняшний день МСКТ дает возможность точного расчета данных показателей. Телерентгенограмма в прямой и боковой проекциях, применяемая для планирования ортогнатических операций, позволяет оценить только линейные параметры изменения воздушного столба. В то время как данные МСКТ дают возможность оценить большее количество критериев: длину и толщину мягкотканых структур полости носа, рта и верхних дыхательных путей, линейные размеры носоглотки, ротоглотки и гортаноглотки, линейные и угловые величины между различными анатомическими структурами носа, верхней и нижней челюстей, определение позиции подъязычной кости по отношению к окружающим структурам, не говоря уже о возможности проведения объемных расчетов
можно отметить, что у пациентов со II классом развития зубочелю-стных аномалий прослеживаются однонаправленные изменения (в сторону увеличения или уменьшения воздушного пространства) всех измеряемых нами показателей верхних дыхательных путей, причем в большинстве случаев - в сторону увеличения (у 80% пациентов), что дает возможность с достаточно высокой вероятностью прогнозировать послеоперационные результаты в данной группе . У пациентов же с III классом однонаправленные изменения наблюдаются только в 53% случаев, а увеличение или уменьшение параметров воздушного пространства (объема и площади поверхности) варьирует приблизительно в равных пропорциях (объем верхних дыхательных путей увеличился у 42% пациентов, уменьшился — у 58%, площадь поверхности увеличилась у 52% пациентов, уменьшилась — у 48%). Это свидетельствует о невозможности до ортогнатического лечения определить характер послеоперационных изменений верхних дыхательных путей.
(особенно это касается группы пациентов с III классом зубоче-люстных аномалий, так как у них с большей вероятностью, чем при II классе, происходит уменьшение объема верхних дыхательных путей). Таким образом, компьютерная томография играет незаменимую роль в пред- и послеоперационной оценке верхних дыхательных путей у пациентов с зубочелюстными аномалиями.
Литература
1. Дробышев А.Ю., Анастассов Г. Основы ортогнатической хирургии. - М.: Печатный город, 2007. - 55 с.
2. Каламкаров ХА, Рабухина Н.А., Безруков В.М. Деформация лицевого черепа. - М.: Медицина, 1981. - 239 с.
3. Компьютерное моделирование и планирование челюстно-ли-цевых операций / В.И. Малаховская, А.Д. Ряхин, Г.Б. Оспа-нова и др. // Анналы пласт., реконстр. и эстет. хир. -1998. - № 1. - С. 1-13.
4. Персин Л.С. Ортодонтия. Современные методы диагностики зубочелюстно-лицевых аномалий. - М.: Информкнига, 2007. - 248 с.
5. Патогенез формирования деформаций лицевого скелета / И. А. Рабухина, И.В. Рябова,
B.И. Гунько и др. // Стоматология. - 1996. - Т. 75, № 2. -
C. 44-45.
6. Three-dimensional cephalomet-ric study of upper airway space in skeletal Class II and III healthy patients / P.V. Alves, L. Zhao, M. O'Gara, P.K. Patel// J. Craniofacial Surg. - 2008. -
Vol. 19. - P. 1497-1507.
7. Bell W.H., Jacobs J.D., Quejada J.G. Simultaneous repositioning of the maxilla, mandible and chin. Treatment planning and analysis of soft tissues// Am. J. Orthod. Dentof. Orthoped. -1986. - Vol. 89, № 1. - P. 28-50.
8. Dolphin 3D user's manual. -Chatsworth, Calif.: Dolphin Imaging & Management Solutions, 2006. - P. 106.
9. Degerliyurt K., Ueki K., Hashiba Y. A comparative CT evaluation of pharyngeal airway changes in class III patients receiving bimaxillary surgery or mandibular setback surgery // Oral Surg. Oral Med. Oral Pathol. Oral Radiol. Endodontol. - 2008. -Vol. 105. - P. 495-502 .
10. Geometric accuracy of digital volume tomography and conventional computed tomography / G. Eggers, J. Klein, T. Welzel, J. Muhling // Br. J. Oral Maxil-lofac. Surg. - 2008. - Vol. 46. -P. 39-44.
11.Jakobsone G., Neimane L., Krumina G. Two- and three-dimensional evaluation of the upper airway after bimaxillary correction of Class III malocclusion // Oral Surg. Oral Med. Oral Pathol. Oral Radiol. En-
dodontol. - 2010. - Vol. 110. -P. 234-242.
12.Lowe A.A., Fleetham J.A., Ada-chiS. Cephalometric and computed tomographic predictors of obstructive sleep apnea severity // Am. J. Orthod. Dentof. Orthoped. - 1995. - Vol. 107, № 4. - P. 589-595.
13.Accuracy of three-dimensional measurements using cone-beam CT / H.M. Pinsky, S. Dyda, R.W. Pinsky et al. //Dentomaxil-lof. Radiol. - 2006. - Vol. 35. -P. 410-416.
14. Park J.W., Kim N.K., Kim J.W. Volumetric, planar, and linear analyses of pharyngeal airway change on CT and cephalometry after mandibular setback surgery // Am. J. Orthod. Dent. Orthoped. - 2010. - Vol. 138. -P. 292-299.
15.Samman N., Tang S., Xia J. Cephalomatric study of the upper airway in surgically corrected class III skeletal deformity // Int. J. Adult Orthod. Or-thogn. Surg. - 2002. - Vol. 17. -P. 180-190.
16. Schwab RJ. Upper airway imag-ing//Clin. Chest Medi. -1998. -Vol. 19. - P. 33-54.
17.Yildirim N., Fitzpatrick M., Whyte K.F. The effect of posture on upper airway dimensions in normal subjects and patients with the sleep apnoea/hypoap-nea syndrome // Am. Rev. Resp. Dis. - 1991. - Vol. 144. -P. 845-847.
Поступила 04.03.2013
