基于人工智能三维分析的双阻板与弗兰克尔II矫治器对下颌骨及髁突生长影响的对比研究

本研究针对II类错颌畸形患者，采用人工智能辅助三维成像技术，对比分析了双阻板矫治器(TB)与弗兰克尔II矫治器(FR2)对下颌骨及髁突生长的促进作用。通过CBCT影像三维重建和UX-Net算法自动分割，研究人员量化评估了两种矫治器治疗前后下颌骨及髁突的体积变化和空间位置改变。结果显示两种矫治器均能有效促进下颌骨和髁突生长，但无显著统计学差异，为临床矫治器选择提供了重要依据。

　　

在口腔正畸领域，II类错颌畸形是最常见的颌骨发育异常之一，约影响三分之一人群，在中国儿童中发病率高达50.9%。这类患者主要表现为下颌骨发育不足或后缩，严重影响面部美观和咬合功能。传统治疗方法主要依赖功能性矫治器，其中双阻板矫治器(Twin Block，TB)和弗兰克尔II矫治器(Functional Regulator II，FR2)应用最为广泛。然而长期以来，评估这些矫治器效果的研究多局限于二维头影测量，难以全面反映下颌骨和髁突的三维生长变化。

华中科技大学同济医学院附属协和医院口腔正畸科的研究团队开展了一项创新性研究，采用人工智能辅助的三维成像技术，首次系统比较了TB和FR2矫治器对II类错颌畸形患者下颌骨及髁突生长的三维影响。这项研究发表在《BMC Oral Health》期刊，为功能性矫治的机制研究提供了新的技术路径和理论依据。

研究团队采用了多项关键技术：首先利用CS 9300 C型CBCT设备获取患者治疗前后(T0和T1)的三维影像数据；开发了基于3D UX-Net的深度学习算法，实现了下颌骨和双侧髁突的自动分割，平均耗时仅7.42±2.53秒；采用Viewbox 4软件进行三维重叠分析，通过色差距离图直观展示生长方向变化；建立了包含15项线性测量和角度测量的三维评估体系。研究对象为20例9-12岁的II类错颌畸形患者，随机分为TB组和FR2组各10例。

研究结果部分，"Changes in the condyles after treatment"显示：TB组治疗后右髁突体积平均增加207.70±125.28 mm³，左髁突增加216.90±121.65 mm³；FR2组右髁突增加208.90±116.85 mm³，左髁突增加193.65±114.25 mm³。两组间无统计学差异(P>0.05)，但各组治疗前后比较均有显著增长(P<0.05)。

"Changes in the mandible after treatment"部分表明：TB组全下颌骨体积增加3090.60±1458.24 mm³，FR2组增加3733.65±1478.49 mm³；排除髁突的下颌骨体积TB组增加2666.00±1469.16 mm³，FR2组增加3316.10±1552.29 mm³。虽然FR2组数值上增长更多，但两组间差异仍无统计学意义。

"Final versus pre-treatment condyles"通过三维重叠分析发现：两组患者的髁突均呈现向后上方的生长趋势，位移量在1-3mm范围内。色差距离图显示，大多数病例中髁突位置变化呈现一致性模式，仅少数病例(每组3例)变化小于1mm。MAD(平均绝对距离)分析显示TB组右髁突为2.248±0.346 mm，左髁突2.267±0.593 mm；FR2组右髁突2.616±1.063 mm，左髁突2.475±0.916 mm，组间比较均无显著差异。

这项研究得出重要结论：虽然TB和FR2矫治器均能有效促进下颌骨和髁突的三维生长，但两种矫治器在促进骨骼生长的效果上并无显著差异。研究首次采用AI辅助的三维分析方法，证实了功能性矫治主要通过刺激髁突向后上方生长(位移量1-3mm)和下颌支向后移动来改善II类错颌畸形。特别值得注意的是，研究建立的3D UX-Net算法实现了下颌结构的快速自动分割，分割性能指标优异：下颌骨DSC(相似性系数)达0.9553±0.033，左髁突0.9339±0.016，右髁突0.9286±0.036。

该研究的临床意义在于：为功能性矫治器的选择提供了科学依据，表明TB和FR2在促进下颌生长方面效果相当；建立的三维评估方法为今后相关研究提供了新范式；AI辅助分析技术的应用显著提高了研究效率和准确性。研究也存在一定局限，如缺乏对照组、未考虑不同生长型的影响、未评估长期稳定性等，这些都为未来研究指明了方向。总体而言，这项研究代表了正畸领域向精准化、数字化和智能化发展的重要一步，为功能性矫治的基础研究和临床实践都做出了实质性贡献。