李俊　李倩

隨著生活質(zhì)量水平的提高，人們對(duì)體貌的要求也越來(lái)越高，對(duì)于因交通事故、外傷、腫瘤等原因?qū)е碌捏w貌不佳以及美容等原因，選擇整形外科來(lái)改善體貌缺陷的人越來(lái)越多。整形外科手術(shù)中的設(shè)計(jì)及方法受個(gè)人習(xí)慣、經(jīng)驗(yàn)等主觀因素影響，效果不具有預(yù)見性，隨意性和盲目性較大，同時(shí)還是一個(gè)醫(yī)療糾紛高發(fā)的學(xué)科。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，三維模擬與重建技術(shù)在整形外科中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，包括用于人體組織結(jié)構(gòu)的建模、軟組織的模擬和手術(shù)虛擬環(huán)境的建立?，F(xiàn)就其應(yīng)用綜述如下。

1三維模擬與重建技術(shù)在顱頜面部整形手術(shù)中的應(yīng)用

三維重建技術(shù)應(yīng)用于顱頜面外科最早見于1983年Hemmy的研究[1]。在顱頜面部外傷后，特別是一些嚴(yán)重的、粉碎性外傷，X線片或者CT無(wú)法直觀地顯示骨折和骨性碎片的位置，但進(jìn)行三維重建后能夠使骨性缺損變得可視化，為骨移植物的形態(tài)、數(shù)量、大小等方面提供有用的信息，并能精確定位骨移植物的移植位置[2]。對(duì)于顱頜面部腫瘤，三維重建也有較多的應(yīng)用，相鄰骨破壞的程度及腫瘤侵犯情況能有較多反映，輔助設(shè)計(jì)手術(shù)計(jì)劃。下頜角截骨手術(shù)目前在顱頜面部整形手術(shù)中占絕大多數(shù)，作為下頜角分型及截骨的參考依據(jù)，除了術(shù)前常規(guī)檢查外，還要拍攝面部正側(cè)位照片，以及顱正側(cè)位X線片和下頜曲面體層X線片[3]，檢查下頜角的肥大、外翻的程度，測(cè)量上、中、下面部的寬度以及下頜角的角度等[4]。由于二維影像數(shù)據(jù)很難設(shè)計(jì)出完全適合患者情況的截骨量和截骨線，具體操作時(shí)還主要依靠醫(yī)師的經(jīng)驗(yàn)[5]，這就會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)相差較大的問(wèn)題。應(yīng)用多層螺旋CT后對(duì)這一問(wèn)題有了很大程度的解決[6-7]，通過(guò)三維重建，不但有一個(gè)直觀立體的三維圖像，而且還可以對(duì)三維圖像任意角度、任意平面的拆分。

2三維模擬與重建技術(shù)在軟組織深部血管瘤診療中的應(yīng)用

血管瘤是整形外科的常見病，常規(guī)CT或MRI檢查即能確診，可以顯示瘤體的層次、范圍，但對(duì)細(xì)小異常血管通道的顯影欠佳[8]。三維重建可以提供瘤體的層次、范圍、異常交通血管及鄰近的重要器官，包括關(guān)節(jié)、眼眶等的情況，指導(dǎo)治療方法的選擇。在三維重建圖像的引導(dǎo)下，可以將銅針準(zhǔn)確地留置在血竇內(nèi)，并有目的地栓塞主要營(yíng)養(yǎng)回流血管，降低血液流量，使后期硬化治療的藥物有效地分布在病灶內(nèi)，防止產(chǎn)生的栓子隨血液流動(dòng)而產(chǎn)生四肢或近端血管栓塞的嚴(yán)重并發(fā)癥。同時(shí)，三維圖像也可以提供眼眶及骨關(guān)節(jié)的累及情況，為術(shù)前評(píng)估手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，把握好手術(shù)禁忌證及手術(shù)時(shí)間提供依據(jù)。

3三維模擬與重建技術(shù)在乳房整形手術(shù)中的應(yīng)用

對(duì)于乳房體積的精確測(cè)量在部分乳房整形手術(shù)中至關(guān)重要，但是乳房是一個(gè)不規(guī)則形狀的組織，彈性及敏感性較大，被按壓后形狀非常容易改變，而且其乳房體積也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變[9-11]，另外乳房上緣的邊界不明顯，無(wú)法明確其邊界[11]，同時(shí)胸大肌發(fā)育的程度在視覺上會(huì)影響乳房體積，以上各因素均影響了對(duì)乳房體積的準(zhǔn)確測(cè)量。三維模擬和重建的方法可以準(zhǔn)確測(cè)量雙側(cè)乳房的體積及體積差，為乳房假體的挑選提供客觀依據(jù)，同時(shí)利用三維重建可以直接測(cè)量乳房底面的直徑及高度，為臨床乳房假體形狀及型號(hào)的選擇起指導(dǎo)作用。

因胸壁肌肉缺損或胸廓畸形導(dǎo)致的雙側(cè)乳房不對(duì)稱患者而言，由于錯(cuò)覺的原因，術(shù)后患側(cè)乳房會(huì)顯得比健側(cè)乳房大許多，采用三維模擬的方法，可以從三維各個(gè)角度進(jìn)行調(diào)整，盡量使兩側(cè)乳房達(dá)到視覺上的基本對(duì)稱。對(duì)于乳房假體置入術(shù)后需要更換乳房假體的患者而言，了解原乳房假體的型號(hào)是十分必要的，但由于時(shí)隔太長(zhǎng)或當(dāng)時(shí)相關(guān)資料不詳盡導(dǎo)致大部分患者都無(wú)法提供原有乳房假體的資料，這為再次手術(shù)選擇乳房假體帶來(lái)了困難。利用三維重建技術(shù)可以在術(shù)前精確測(cè)量出患者已置入乳房假體的大小。另外，對(duì)于一些雙側(cè)乳房不對(duì)稱的巨乳患者，術(shù)前通過(guò)三維重建的方法對(duì)患者進(jìn)行乳房體積測(cè)量，對(duì)術(shù)中切除的組織量有指導(dǎo)作用，術(shù)后使雙側(cè)乳房盡量對(duì)稱。

4三維模擬與重建技術(shù)在皮瓣移植中的應(yīng)用

皮瓣移植是整形外科對(duì)人體組織、器官的缺損、畸形進(jìn)行修復(fù)和重建的最主要方法之一，是修復(fù)各種先天性、創(chuàng)傷性及感染性的缺損和畸形以及人體組織、器官功能重建的最基本手段之一。利用血管三維重建技術(shù)獲取不同部位組織瓣及相關(guān)術(shù)區(qū)重要血管解剖信息，為創(chuàng)面修復(fù)與器官再造手術(shù)方案的設(shè)計(jì)提供了一種的新的輔助檢查手段。如今，通過(guò)專業(yè)計(jì)算機(jī)，對(duì)組織瓣?duì)I養(yǎng)血管三維信息進(jìn)行分析和圖像重建，使得手術(shù)醫(yī)師在術(shù)前就掌握了重要而準(zhǔn)確的皮瓣源血管和穿支血管的解剖特征。如：通過(guò)計(jì)算穿支血管穿出深筋膜的位置與軀體標(biāo)志物的距離來(lái)精確定位血管穿出點(diǎn)，通過(guò)軟件測(cè)量血管直徑，重建血管明確血管走形等，為組織瓣的設(shè)計(jì)、術(shù)中解剖、術(shù)后存活判定提供了客觀而準(zhǔn)確的依據(jù)。

目前臨床中廣泛應(yīng)用的組織瓣，如：胸背動(dòng)脈及其穿支、腹壁下動(dòng)脈及其穿支、旋股外動(dòng)脈降支及其穿支，其穿支血管的類型、解剖位置、數(shù)量、血管口徑、分支分布范圍及血管蒂長(zhǎng)度等要素均不恒定[12-13]，術(shù)中易出現(xiàn)血管識(shí)別錯(cuò)誤而造成穿支血管和周圍組織的損傷[14]，術(shù)后皮瓣血供不佳，變薄、纖維化，甚至部分缺血壞死[15]，極大地影響了手術(shù)操作和術(shù)后效果。對(duì)于有先天性發(fā)育畸形、手術(shù)、外傷等可能導(dǎo)致血管解剖特征異常病史的患者，術(shù)前受區(qū)血管的評(píng)估尤其重要。

5三維模擬與重建技術(shù)在唇腭裂治療中的應(yīng)用

先天性唇腭裂是頜面部畸形中常見的一類疾病，對(duì)兒童正常的心理成長(zhǎng)起到很大的影響，隨著治療觀念的不斷進(jìn)展，正畸與矯形已經(jīng)成為唇腭裂治療中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的矯形外科是在二維空間上進(jìn)行分析的，但人的頜面結(jié)構(gòu)并非左右完全對(duì)稱，因此預(yù)測(cè)精度會(huì)受到限制。利用三維圖像重建技術(shù)，可以立體、直觀、細(xì)致地顯示三維解剖結(jié)構(gòu)，進(jìn)行體積重建、表面重建，精確測(cè)量選型區(qū)域的面積和體積，可以準(zhǔn)確模擬正頜手術(shù)并能對(duì)術(shù)后效果進(jìn)行評(píng)價(jià)[16]。

6三維模擬與重建技術(shù)在陰莖整形手術(shù)中的應(yīng)用

陰莖是男性重要的器官，因先天畸形、外傷、手術(shù)等原因?qū)е缕渫耆虿糠秩笔В瑫?huì)造成男性生理上及心理上的障礙，因此，從形態(tài)及功能上恢復(fù)正常對(duì)于患者的生活及心理恢復(fù)起重大作用。因涉及到術(shù)后功能及外觀的雙重要求，手術(shù)的難度較高，三維模擬與重建技術(shù)的參與使得陰莖整形手術(shù)的設(shè)計(jì)方案、治療效果更具有預(yù)見性。陳華等[17]利用三維軟件，重建成人陰莖及其毗鄰結(jié)構(gòu)的三維模型，虛擬陰莖的一些整形手術(shù)，指導(dǎo)臨床醫(yī)生選擇創(chuàng)傷最小、效果最好的治療方案。

三維重建技術(shù)是將獲取的患者數(shù)據(jù)用圖形工作站進(jìn)行處理后，達(dá)到可視化，并能將重建的組織進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀察及分析。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，因三維模擬與重建技術(shù)的可重復(fù)性、準(zhǔn)確性及操作便捷性，使其在整形外科中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。計(jì)算機(jī)輔助外科手術(shù)計(jì)劃和結(jié)果預(yù)測(cè)系統(tǒng)，可以通過(guò)對(duì)醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)的收集，輔助手術(shù)方案的制定，幫助進(jìn)行術(shù)中監(jiān)護(hù)，對(duì)于選擇最佳的手術(shù)途徑、減少對(duì)臨近組織的損害、提高手術(shù)定位的精確度、減小手術(shù)的損傷和提高手術(shù)的成功率等均具有指導(dǎo)作用，并起到降低手術(shù)費(fèi)用、改善治療效果等作用，符合衛(wèi)生經(jīng)濟(jì)學(xué)的要求及發(fā)展。但是在實(shí)際應(yīng)用中，仍存在一些亟待解決的問(wèn)題：①對(duì)三維掃描儀器設(shè)備的要求較高，目前只能在一些大型醫(yī)院內(nèi)開展，不利用醫(yī)學(xué)資源的共享；②對(duì)相關(guān)從業(yè)人員有一定專業(yè)技術(shù)要求及操作技能上的條件限制，具有相關(guān)資質(zhì)的人員較少，同時(shí)可能因操作者的失誤導(dǎo)致三維成像不良，從而不能準(zhǔn)確反映手術(shù)區(qū)域，無(wú)法起到指導(dǎo)手術(shù)的作用；③手術(shù)效果的預(yù)估與模擬在最終達(dá)成的結(jié)果之間不可避免地存在一些差別，手術(shù)醫(yī)師若過(guò)分依賴，使得患者術(shù)前期望值過(guò)高，術(shù)后可能會(huì)導(dǎo)致患者失望。總之，三維模擬與重建技術(shù)應(yīng)用于整形外科作為一門新興發(fā)展學(xué)科，促進(jìn)了整形外科的發(fā)展，同時(shí)也存在一些問(wèn)題需要解決，相信隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與整形外科技術(shù)的不斷發(fā)展，這些問(wèn)題將會(huì)得到良好的解決。

[參考文獻(xiàn)]

[1]Hemmy DC，Herman GT.Three-dimensional reconstruction of craniofacial deformity using computed tomography[J].Neurosurgery，1983，13（5）： 534-534.

[2]Jackson IT，Bite U.Three-dimensional computed tomographic scanning and major surgical reconstruction of head and neck[J].Mayo Clin Proc，1986，61：546-546.

[3]李自力，王興，張熙恩，等.下頜角嚼肌肥大畸形的口內(nèi)入路手術(shù)矯正[J].中華醫(yī)學(xué)美學(xué)美容雜志，2005，11（2）：65-68.

[4]王俠，李健寧，馬勇光，等.下面部過(guò)寬矯正術(shù)[J].中華醫(yī)學(xué)美容雜志，1998，4（4）：169-172.

[5]王毅敏，楊君毅，穆雄錚，等.下頜角肥大手術(shù)切除方法及并發(fā)癥比較[J].中華醫(yī)學(xué)叢刊雜志，2002，2（8）：12-13.

[6]Macchi A，Carrafiello G，Cacciatesta V，et al.Three-dimensional digital modeling and setup[J].Am J Orthod Dentofacial Orthop，2006，129（5）：605-610.

[7]Hwang HS，Hwang CH，Lee KH，et al.Maxillofacial 3-dimensional image analysis for the diagnosis of facial asymmetry[J].Am J Orthod Dentofacial Orthop，2006，130（6）：779-785.

[8]Perkins JA，Siahu M，Manning SC，et al.Three-dimensional CT angiography imaging of vascular tumors of the head and neck[J].Int J Pediatr Otorhinolaryngol，2005，69（3）：319-325.

[9]WilliamC，Loughry MD，Daniel B.Breast volume measurement of 248 women using biostereometric analysis[J]. Plast Reconstr Surg，1987，80（4）： 553-558.

[10]Galdino GM，Nahabedian M.Clinical applications of three-dimensional photography in breast surgery[J]. Plast Reconstr Surg，2002，100（1）：58-70.

[11]Tebbetts JB.A system for breast implant selection based on patient tissue characteristics and implant-soft tissue dynamics[J].Plast Reconstr Surg，2002，109（4）：1396-1409.

[12]Thomson PJ，Musgrove BT.Preoperative vascular assessment： an aid to radial forearm surgery[J].Br J Oral Maxillofac Surg，1997，35：419-423.

[13]Kimata Y，Gchiyama K，Ebihara S，et al.Anatomic variations and technical problems of the anterolateral thigh flap： a report of 74 cases[J].Plast Reconstr Surg，1998，102：1517-1523.

[14]Celik N，Wei FC，Lin CH，et al.Technique and strategy in anterolateral thigh perforator flap surgery， based on an analysis of 15 complete and partial failures in 439 cases[J].Plast Reconstr Surg，2002，109：2211-2216； discussion 2217-2218.

[15]Guzzetti T，Thione A.Successful breast reconstruction with a perforator to deep inferior epigastric perforator flap[J].Ann Plast Surg，2001，46：641-643.

[16]Landes CA，Weichert F，Geis P.Evaluation of two 3D virtual computer reconstructions for comparision of cleft lip and palate to normal fetal microstructions[J].A Discov Mol Cell Evol Biol，2006，288（3）：248-262.

[17]陳華，李世榮，張紹祥，等.成人陰莖整形修復(fù)的3D手術(shù)仿真研究[J].中國(guó)美容醫(yī)學(xué)，2006，15（9）：1038-1039.

[收稿日期]2012-05-22[修回日期]2012-07-30

編輯/李陽(yáng)利