【摘要】  目的   评价计算机专家预测系统的预测准确性及其临床应用的意
义和价值。方法  通过应用正颌外科专家预测系统(orthognathic surgery predication
expert system, OSPES)对临床31例牙颌面畸形患者进行了术前诊断，模拟手术和面像预测。结果   本系统能够较为准确的预测术后治疗效果，单颌手术平均总准确率达95%以上，双颌手术达85%以上。对硬组织预测较软组织预测更为准确。并对影响计算机专家预测系统准确性的因素等进行了讨论。结论   计算机专家预测系统是正颌外科预测分析的有价值的工具。
【关键词】  计算机系统    预测     正颌外科

    预测正颌外科术后效果是正颌外科治疗设计的重要组成部分，以往术后效果预测主要采用手工描绘头影图的方法，其准确性差，效果不满意。现代电子计算机技术及图像处理技术为预测正颌外科术后矫治效果提供了新的手段，国内外学者一直致力于这方面的研究并取得了一些成果［1～5］。

    利用我们自行开发设计的“正颌外科专家预测系统(orthognathic surgery predication expert system, OSPES)对我院正颌外科中心近年来收治的临床各类牙颌面畸形患者进行计算机术前诊断、手术设计、模拟手术及面像预测，以探讨该系统的临床应用的预测准确性，为其广泛临床应用提供科学依据。

材料和方法

一、临床资料

    选择在我院颌面外科进行正颌外科手术的牙颌面畸形患者31例，患者资料见表1。随访时间最短6个月，最长37个月，平均随访时间21.5个月。全部患者均以要求改善牙颌面畸形及功能就诊。

表1 31例牙颌面畸形患者的分布(例)

临床诊断	病例数	性别
		男	女
上颌前突下颌后缩	2	0	2
上颌后缩下颌前突	15	6	9
下颌前突	12	4	8
双颌前突	1	0	1
颏后缩	1	0	1
合计	31	10	21

二、研究方法

    1.资料获取：对31例患者术前利用OSPES进行X线头影测量分析及诊断、手术设计、模拟各类手术并预测术后效果，获得预测结果。术后对所有病例进行随访，分别拍摄患者术后X线头颅侧位片和术后侧位面像，输入计算机，对术后患者进行测量分析，获得术后实际测量结果。

    2.准确率计算：对患者术前计算机预测结果与术后实际测量结果进行比较，由准确率计算公式求得OSPES的预测准确率，从而评价其预测的准确性。准确率公式：
准确率=(1-(术后测量参数-预测测量参数)/(术后测量参数))×100%

    3.统计学处理：通过OSPES的头影测量获得各相关标志点的坐标值，然后进行角度、线距的测量。使用统计学软件包，对获得的数据行配对t检验，计算差值均数、标准差、标准误、获得t值并与界值比较，判断P值大小，以确定测量结果与术后实际结果间差异有无显著性。

结    果

一、术后结果与术前预测结果比较(表2，3)

    硬组织测量结果比较：角度测量预测与实际结果比较差异无显著性(P>0.05)，说明本系统对硬组织角度测量是准确的。

    硬组织线距测量仅ANS-Me和L6-MP预测和实际结果间差异有显著性(P〈0.01)，其余各项测量参数差异均无显著性。由此说明对于硬组织的预测，本系统具有准确性。

表2 术后结果与预测结果硬组织测量参数比较

测量参数		s		t值	P值
角度
SNA	0.0362	0.252	0.055	0.66	0.518
SNB	0.0686	0.400	0.087	0.79	0.441
ANB	0.0919	0.388	0.085	1.09	0.290
N-A-Pg	0.0610	1.861	0.406	0.15	0.882
Ar-Go-Me	0.8200	4.037	0.881	0.93	0.363
Li-MP	0.6752	3.421	0.747	0.90	0.377
U6-HP	1.9924	4.886	1.066	1.87	0.076
MP-HP	1.3138	4.612	1.007	1.31	0.207
OP-HP	0.2011	4.265	0.931	0.22	0.831
AP-HP	0.0086	2.442	0.533	0.02	0.987
线距
N-Me	0.8910	2.154	0.470	1.90	0.073
N-ANS	0.4924	1.952	0.426	1.16	0.261
ANS-Me	0.6724	0.817	0.178	3.77	0.000**
ANS-UIE	0.2414	2.064	0.450	0.54	0.598
UIE-Me	0.3567	1.384	0.302	1.18	0.252
UIE-AP	0.0636	2.086	0.455	0.08	0.937
U6-AP	0.1733	1.813	0.396	0.44	0.666
LIE-MP	0.5933	4.831	1.054	0.56	0.580
L6-MP	1.5019	1.575	0.344	4.37	0.000**
PNS-HP	0.8095	1.945	0.425	1.91	0.071

表3 术后结果与预测结果软组织测量参数比较

测量参数		s		t值	P值
角度
GS-SN-Pgs	0.7738	1.753	0.383	2.02	0.057
Sn-Gns-C	0.0965	2.241	0.489	0.20	0.846
Cm-Sn-Ui	0.1752	2.496	0.545	0.32	0.751
Li-Si-Pgs	0.1548	2.391	0.522	0.30	0.770
线距
Gs-Mes	0.3681	0.918	0.200	1.84	0.081
Gs-Sn	0.5300	1.645	0.359	1.48	0.155
Sn-Mes	0.9910	1.639	0.358	2.77	0.012*
Sn-Sts	0.5962	1.689	0.369	1.62	0.121
Sts-Mes	0.2719	0.660	0.144	1.89	0.074
Sn-EP	0.7548	1.370	0.299	2.53	0.020*
Ui-EP	0.8738	1.938	0.423	2.07	0.052
Li-EP	0.0433	2.751	0.600	0.07	0.943

*P〈0.05

    从表3可以看出软组织测量除Sn-Mes和Sn-EP外，其余各项参数间差异均无显著性，但角度测量大于2°，线距测量大于2 mm的病例占30%，说明个体变异、对软组织结构的复杂性以及二维结构反映三维结构的不准确性影响了该系统对软组织的预测。

    二、临床应用预测准确率

    图1～3显示预测准确率情况，从图中可见，单颌手术各项测量参数预测准确率高于双颌手术；硬组织的预测准确率高于软组织。

    三、 典型病例报告

    患者，女(图4)。临床诊断双颌前突伴颏后缩畸形，图显示患者的术前预测及术后面像。可以看到预测面像与实际术后面像非常接近。
                            
SNA：反映上颌对颅底的关系；SNB：反映下颌对颅底的关系；ANB：反映上下颌骨间的位置关系；L1-MP:下中切牙长轴与下颌平面形成的夹角，反映下中切牙的倾斜程度；U1-HP：上中切牙长轴与水平面形成的夹角，反映上中切牙的倾斜程度；MP-HP：下颌平面与水平面形成的夹角；反映下颌角的倾斜程度；OP-HP：平面与水平面形成的夹角，反映（牙合）平面的倾斜程度

图1 术后实际与术前预测硬组织角度预测准确率

                       
N-Me：硬组织全面高；ANS-Me：硬组织下面高；ANS-UIE:上颌前部高度；U6-AP：6到腭平面的垂直距离；UIE-HP：上中切牙切端到腭平面的垂直距离；LIE-MP：下中切牙切端到下颌平面的垂直距离
图2 术后实际与术前预测硬组织线距预测准确率

                             
Cm-Sn-U1：鼻唇角；Li-Si-Pgs：颏唇沟角；Gs-Mes：软组织全面高；Gs-Sn：软组织上面高；Sn-Mes：软组织下面高；Ui-EP：上唇突点到审美平面的垂直距离；Li-EP：下唇突点到审美平面的垂直距离
图3 术后实际与术前预测软组织角度、线距预测准确率

讨    论

    一、关于正颌外科的预测

    目前临床上术前预测的方法有多种，其在预测方面各有优势，但普遍存在着费时费力，准确性差的不足。计算机X线图像处理是具有广泛前途的研究方法，国内外有学者进行了研究。本研究采用自行开发设计的OSPES，对临床牙颌面畸形患者进行测量诊断分析，模拟手术及面像预测分析，取得了较满意的效果，尤其是本系统能够在彩色监示器上显示患者的彩色预测面像，形象生动，是一个有广泛应用价值的正颌外科辅助设计的工具。

    二、计算机预测准确性

    对此问题，国外学者的研究结果存在争议。Hing［6］的研究(采用Quich Ceph)认为能精确预测的解剖标志点是B点的X座标值，和Me点的Y座标值。而其他各项参数的均值和标准差均小于2 mm，说明计算机系统有能力获得更为准确的预测。Sinclair等［7］对下颌骨手术后的观察结果认为实际软组织外形和预测间的平均偏差非常小，无统计学意义。Lew［8］的研究发现计算机预测和实际结果间差异无显著性，说明预测是准确的，但同时他也指出个体软组织形态及术后软组织改变的多态性，对于计算机预测的准确性具有影响。但Friede等［9］的研究认为由于软组织结构复杂，其预测是不准确的。

    本研究对临床31例牙颌面畸形患者进行术前预测分析，结果表明：平均预测准确率在单颌手术达95%，双颌手术为85%。对于软组织预测准确性低于对硬组织的预测。各项主要测量参数实际结果与预测结果比较差异无显著性，表明预测结果是可以接受的。研究中还发现畸形的复杂程度对预测的准确性具有一定影响，这与Sinclair等的研究基本一致。总之，OSPES是一个有价值的正颌外科分析系统，完全可以作为临床预测的辅助工具。

    三、计算机预测系统的临床意义

    计算机预测分析系统的视频影像化具有两个明显的优势：其一，以图像的形式展示患者全部的手术过程和预测结果，便于医生和患者、医生间交流；其二，视频影像分析系统使得医生能够全面准确、合理地设计有效的治疗方案，可为临床提供可靠的参考依据。

    术前通过影像化的计算机预测分析，使患者了解外科手术的整个过程及可能达到的术后效果，对改善牙颌面畸形患者的心理状态有重要意义。Sarver评价计算机可视化预测分析系统对患者心理状态影响的调查结果表明［10～12］：89%的患者认为预测图像的结果是可信的，可以接受，并希望能够达到此结果；83%的认为图像处理是有意义的，能够帮助他们决定是否需要手术；79%的认为通过计算机预测分析系统，使他们能够参与手术方案设计，了解手术的过程，在心理上对手术有充分的准备。

    四、影响计算机预测系统准确性因素

    正颌外科计算机面型预测系统是以硬软组织间的变化规律为基础的，因此，正颌外科术后软硬组织改变的规律直接影响着计算机预测准确性。有关正颌外科术后软组织改变规律，国内外学者采用各种方法进行了大量的研究，结果是各种各样的，而且这些研究多是在二维平面基础上进行的。所以以二维平面的变化反映三维的改变，显然是不准确的。另一影响该系统预测准确性的因素即是解剖标志点的定位误差。作者曾研究同一张X线片重复定位标志点，两结果间虽差异没有显著性，但主要测量参数间平均值偏差大于2 mm或2度，占20%。说明定位标志点时存在着误差。因此，标志点定位误差对其准确性是有影响的。不能对关系进行预测分析是本系统的不足。

作者单位：100081 北京医科大学口腔医学院

左：术前 中：预测 右：术后

图4 正颌外科术前预测与术后比较