楊成帥 回文宇 徐曉峰 吳錦陽(yáng) 張勇 張?jiān)娎?/p>

(上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院口腔顱頜面科，國(guó)家口腔疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心，上海市口腔醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海市口腔醫(yī)學(xué)研究所，上海 200011)

由于口腔頜面部血管神經(jīng)豐富，解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，陳舊性面中部骨折的治療一直是頜面外科領(lǐng)域的難點(diǎn)。對(duì)于該類患者的治療，既要恢復(fù)其良好的功能，又要最大限度地改善其外觀。因此，如何提高創(chuàng)傷修復(fù)手術(shù)的精確性和安全性，并兼顧形態(tài)與功能，對(duì)手術(shù)醫(yī)生提出了更高的要求。近年來(lái)，隨著數(shù)字化技術(shù)的進(jìn)步，虛擬手術(shù)、3D打印以及計(jì)算機(jī)輔助導(dǎo)航等數(shù)字化外科技術(shù)在頜面外科領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[1-5]。由于數(shù)字化外科技術(shù)具有高效、精確及圖像三維可視化等優(yōu)勢(shì)，其在面中部多發(fā)骨折的精準(zhǔn)治療中發(fā)揮了重要作用。其中，計(jì)算機(jī)輔助導(dǎo)航技術(shù)在口腔頜面外科領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)成熟，并制定了相應(yīng)的臨床技術(shù)操作規(guī)范，已經(jīng)成為目前提高陳舊性面中部骨折手術(shù)精度和治療效果的主要技術(shù)方法[6-10]。然而，目前并無(wú)關(guān)于導(dǎo)板聯(lián)合術(shù)中導(dǎo)航治療陳舊性面中部骨折的文獻(xiàn)報(bào)道。因此，本研究將個(gè)體化導(dǎo)板聯(lián)合術(shù)中導(dǎo)航作為一種創(chuàng)新性治療手段，旨在總結(jié)評(píng)價(jià)其輔助陳舊性面中部骨折整復(fù)治療的有效性及精確性。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2017年1月—2019年12月于我院口腔頜面外科就診并被診斷為陳舊性面中部骨折的患者58例，男36例，女22例；年齡17～68歲，平均36.8歲。骨折部位及類型:單側(cè)顴骨上頜骨、顴弓、眶、鼻骨骨折20例,單側(cè)顴骨上頜骨、眶底骨折15例,單側(cè)顴骨上頜骨、顴弓、眶骨折術(shù)后繼發(fā)畸形13例，雙側(cè)顴骨上頜骨、鼻眶篩骨折10例；臨床表現(xiàn):面部不對(duì)稱畸形、患側(cè)顴部與眶下區(qū)塌陷伴張口受限35例，眼球內(nèi)陷28例，復(fù)視20例,伴內(nèi)眥間距增寬及溢淚10例。

1.2 面部骨折虛擬手術(shù)設(shè)計(jì)

首先將患者全顱腦CT掃描獲得的相關(guān)數(shù)據(jù)以DICOM格式導(dǎo)入手術(shù)規(guī)劃軟件Proplan 3.0進(jìn)行三維顱腦建模(圖1A)，仔細(xì)分析骨折類型及骨折線的走行，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分割，完整分割出所有骨折塊的數(shù)據(jù)；對(duì)于已經(jīng)錯(cuò)位愈合的陳舊性骨折，可根據(jù)實(shí)際臨床需要，在新的位置設(shè)計(jì)截骨線并分割骨折塊。對(duì)于單側(cè)面部骨折的患者，可以患者自身面中線作為參考平面，將健側(cè)鏡像疊加到患側(cè)作為骨折塊移動(dòng)復(fù)位的參考依據(jù)；對(duì)于雙側(cè)面中部或全面部骨折的患者，其骨折累及到面中線致使鏡像功能無(wú)法使用，要考慮面部結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性并參考剩余殘端骨骼的特征解剖標(biāo)志點(diǎn)來(lái)模擬復(fù)位骨折塊(圖1B)。

A：顱腦CT數(shù)據(jù)三維重建，B：虛擬手術(shù)設(shè)計(jì)復(fù)位骨折塊

1.3 個(gè)體化導(dǎo)板的設(shè)計(jì)與制作

虛擬手術(shù)方案設(shè)計(jì)完成后，可以在最終復(fù)位的虛擬模型上制作個(gè)體化導(dǎo)板，該導(dǎo)板系統(tǒng)包括截骨導(dǎo)板與固定鈦板2部分。在需要截骨的位置設(shè)計(jì)表面帶有定位釘孔的截骨導(dǎo)板(圖2A、B、C)，然后利用截骨導(dǎo)板的釘?shù)涝O(shè)計(jì)表面帶有固定釘孔的固定鈦板(圖2D)，這樣在去除截骨導(dǎo)板后，可將固定鈦板按照截骨導(dǎo)板的釘?shù)拦潭ň臀?，便于骨折塊的復(fù)位。在導(dǎo)板系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成以后，將其數(shù)據(jù)以STL(stereolithography)格式導(dǎo)入3D打印軟件打印導(dǎo)板。

A、B、C：截骨導(dǎo)板的設(shè)計(jì)，D：固定導(dǎo)板的設(shè)計(jì)

1.4 術(shù)中實(shí)施

截骨導(dǎo)板引導(dǎo)下的截骨：常規(guī)暴露術(shù)區(qū)，根據(jù)解剖形態(tài)使截骨導(dǎo)板就位，根據(jù)導(dǎo)板上的固位孔在骨塊上打孔，使用鈦釘固定截骨導(dǎo)板(圖3A、B、C)。根據(jù)導(dǎo)板上的截骨線完成截骨。固定導(dǎo)板引導(dǎo)下的骨折復(fù)位固定：拆除截骨導(dǎo)板后根據(jù)骨塊上釘?shù)酪龑?dǎo)固定導(dǎo)板就位，當(dāng)固定導(dǎo)板完全就位后即表示骨折塊已復(fù)位至設(shè)計(jì)位置(圖3D、E、F)。

A、B、C：截骨導(dǎo)板的放置及固定，D、E、F：固定導(dǎo)板復(fù)位骨折及固定

1.5 Accu-Navi術(shù)中導(dǎo)航系統(tǒng)驗(yàn)證精度

在使用固定導(dǎo)板復(fù)位固定所有骨折塊后，可以采用導(dǎo)航探針驗(yàn)證骨折塊的復(fù)位精度。根據(jù)導(dǎo)航系統(tǒng)顯示屏上橫斷面、冠狀面及矢狀面三個(gè)不同的切面顯示的探針實(shí)時(shí)位置來(lái)判斷骨折塊的實(shí)際位置與虛擬設(shè)計(jì)位置是否一致(圖4)。

圖4 術(shù)中導(dǎo)航探針實(shí)時(shí)驗(yàn)證骨折復(fù)位精度

1.6 術(shù)后效果評(píng)價(jià)

患者術(shù)后1周時(shí)行全顱腦CT掃描,CT數(shù)據(jù)以DICOM格式存儲(chǔ)和導(dǎo)出。使用ProPlan CMF 3.0軟件將CT數(shù)據(jù)三維重建并分割出上下頜骨，將頜骨模型數(shù)據(jù)以STL格式導(dǎo)出。將術(shù)前設(shè)計(jì)虛擬復(fù)位后的骨折模型STL數(shù)據(jù)和實(shí)際手術(shù)復(fù)位后的骨折模型STL數(shù)據(jù)同時(shí)導(dǎo)入Geomagic Studio軟件中，以兩個(gè)顱腦模型數(shù)據(jù)非術(shù)區(qū)為參照進(jìn)行匹配融合，使用色譜分析功能完成手術(shù)實(shí)施精確度的評(píng)價(jià)?；颊咦晕以u(píng)價(jià)術(shù)后面型的對(duì)稱程度。

術(shù)后所有的患者均行全顱腦三維CT掃描，CT掃描數(shù)據(jù)以DICOM格式存儲(chǔ)導(dǎo)出。使用ProPlan CMF 3.0軟件將CT數(shù)據(jù)三維重建并將全顱腦數(shù)據(jù)以STL格式導(dǎo)入Geomagic Studio軟件中，與術(shù)前的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行配準(zhǔn)融合，使用偏差光譜分析功能評(píng)價(jià)虛擬手術(shù)設(shè)計(jì)方案應(yīng)用到手術(shù)實(shí)操中的精確度(圖5)。

圖5 術(shù)后顱腦三維CT光譜偏差分析

2 結(jié) 果

術(shù)前手術(shù)規(guī)劃及個(gè)性化導(dǎo)板均能夠順利完成。58例患者均按照術(shù)前虛擬手術(shù)設(shè)計(jì)方案實(shí)施手術(shù)，術(shù)中未發(fā)生意外骨折、大出血等并發(fā)癥，導(dǎo)板無(wú)意外斷裂。最終，在Accu-Navi手術(shù)導(dǎo)航輔助下通過(guò)對(duì)解剖標(biāo)志點(diǎn)的反復(fù)驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了骨折塊的精準(zhǔn)復(fù)位。所有患者在術(shù)后半年隨訪臨床檢查評(píng)估時(shí)，功能及外形均得到良好恢復(fù)。通過(guò)術(shù)后CT與術(shù)前虛擬設(shè)計(jì)擬合評(píng)估術(shù)后骨折復(fù)位精度,平均誤差為(0.65±1.35)mm。

3 討 論

陳舊性面中部骨折的整復(fù)治療一直是頜面外科領(lǐng)域的難點(diǎn)[11-13]。主要由于面中部多發(fā)骨折常累及顱腦、眼眶、鼻腔等多個(gè)解剖區(qū)域，多數(shù)患者傷情較重，合并傷較多。許多患者因早期處理不當(dāng)或者處理不及時(shí)，就診時(shí)已經(jīng)轉(zhuǎn)化為陳舊性骨折，導(dǎo)致嚴(yán)重的頜面部畸形以及功能障礙，為后期治療帶來(lái)很大困難[14-15]。此外，陳舊性面中部骨折術(shù)中通常會(huì)因存在骨折的錯(cuò)位愈合，而需要先行截骨松解骨折塊，術(shù)中截骨線的確定及骨折塊復(fù)位參考標(biāo)志點(diǎn)的選擇會(huì)因?yàn)楣丘璧拈L(zhǎng)入而受到影響。因此，無(wú)論是由于早期處理不當(dāng)導(dǎo)致一期骨折術(shù)后繼發(fā)畸形還是全身復(fù)合傷等原因?qū)е挛醇皶r(shí)手術(shù)治療引起骨折斷端畸形愈合的陳舊性面中部骨折，若按照傳統(tǒng)手術(shù)方法行經(jīng)驗(yàn)性切開(kāi)復(fù)位內(nèi)固定，術(shù)中則存在無(wú)法明確截骨線位置、復(fù)位參考標(biāo)志點(diǎn)及即刻驗(yàn)證骨折復(fù)位精度等難點(diǎn)。本研究旨在通過(guò)個(gè)體化手術(shù)導(dǎo)板及手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的聯(lián)合使用來(lái)解決目前陳舊性面中部骨折整復(fù)治療中存在的問(wèn)題。

目前術(shù)中導(dǎo)航技術(shù)已經(jīng)十分成熟，并在口腔頜面外科領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，如陳舊性骨折繼發(fā)畸形整復(fù)、顳下頜關(guān)節(jié)強(qiáng)直的關(guān)節(jié)成形術(shù)、骨纖維結(jié)構(gòu)不良的修整、頜骨腫瘤切除與重建及深部異物取出等骨性手術(shù)[16-21]。特別是對(duì)于頜面部骨折治療精度的提高起到了重要作用。借助導(dǎo)航系統(tǒng)可以按照術(shù)前計(jì)劃精確實(shí)現(xiàn)骨折段的復(fù)位，術(shù)中導(dǎo)航可以實(shí)時(shí)反饋骨折塊復(fù)位是否與設(shè)計(jì)方案一致并及時(shí)修正調(diào)整骨折塊的位置，幫助口腔頜面外科醫(yī)生術(shù)中即刻驗(yàn)證骨折復(fù)位精度，使得手術(shù)醫(yī)生對(duì)于術(shù)后效果有更加直接的預(yù)判[22-25]。對(duì)于陳舊性面中部骨折的整復(fù)治療，實(shí)時(shí)導(dǎo)航系統(tǒng)可以將術(shù)前虛擬的手術(shù)規(guī)劃準(zhǔn)確地應(yīng)用到術(shù)中，大大提高了手術(shù)精度，使得顱頜面外科手術(shù)更加安全準(zhǔn)確，減少了手術(shù)損傷及術(shù)后并發(fā)癥。但也存在著一定的局限性：①術(shù)中截骨線的定位誤差較大，導(dǎo)致術(shù)前設(shè)計(jì)的截骨位置無(wú)法精準(zhǔn)應(yīng)用到手術(shù)操作中；②手術(shù)操作難度大，操作步驟多會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)航驗(yàn)證較復(fù)雜，配準(zhǔn)誤差疊加操作誤差，從而導(dǎo)致手術(shù)精度降低。

本研究在術(shù)中導(dǎo)航的基礎(chǔ)上聯(lián)合3D打印個(gè)體化導(dǎo)板(截骨導(dǎo)板與固定導(dǎo)板兩部分)，進(jìn)一步優(yōu)化了陳舊性面中部骨折整復(fù)治療的數(shù)字化流程。個(gè)體化手術(shù)導(dǎo)板術(shù)中使用簡(jiǎn)單、操作便捷，能精確地將虛擬手術(shù)規(guī)劃應(yīng)用到實(shí)際手術(shù)操作中，提高手術(shù)精度。目前常用的制作手術(shù)導(dǎo)板的材料有兩種：一是光敏樹(shù)脂材料；二是鈦合金金屬粉末材料。其中金屬導(dǎo)板的優(yōu)勢(shì)主要有：①使用金屬截骨導(dǎo)板引導(dǎo)術(shù)中截骨，避免了術(shù)中導(dǎo)航定位截骨線的誤差，提高了截骨精度，縮短了手術(shù)時(shí)間；②金屬導(dǎo)板既能作為截骨導(dǎo)板又可以作為內(nèi)固定植入物使用。

目前，使用個(gè)體化導(dǎo)板結(jié)合術(shù)中導(dǎo)航的方法多用于單側(cè)陳舊性面中部骨折的患者，主要原因有二：一是因?yàn)樾迈r的面部骨折多數(shù)可以參考解剖標(biāo)志點(diǎn)進(jìn)行解剖復(fù)位，無(wú)需導(dǎo)板輔助定位截骨及復(fù)位，術(shù)中單獨(dú)使用導(dǎo)航系統(tǒng)驗(yàn)證復(fù)位精度即可；二是因?yàn)槿绻钦劾奂半p側(cè)面中部的重要解剖標(biāo)志點(diǎn)，虛擬手術(shù)設(shè)計(jì)時(shí)骨折復(fù)位就無(wú)法再參考健側(cè)鏡像進(jìn)行虛擬重建，主要依靠醫(yī)師手法移動(dòng)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)性復(fù)位，從而加大了虛擬手術(shù)設(shè)計(jì)的難度。

個(gè)體化導(dǎo)板仍存在不足之處：①術(shù)前準(zhǔn)備時(shí)間較長(zhǎng)，從手術(shù)導(dǎo)板設(shè)計(jì)制作到3D打印的準(zhǔn)備時(shí)間約1周左右，增加了患者術(shù)前等待時(shí)間。②患者費(fèi)用增加，患者使用金屬導(dǎo)板系統(tǒng)的費(fèi)用約為普通光敏樹(shù)脂導(dǎo)板導(dǎo)航的2～3倍。希望在將來(lái)通過(guò)數(shù)字化技術(shù)的不斷完善和普及，減少導(dǎo)板制作的時(shí)間和成本。③金屬導(dǎo)板的韌性較差，術(shù)中如果進(jìn)行彎折容易發(fā)生斷裂，因此術(shù)中通常要另備一套商品化預(yù)成型鈦板備用。希望可以通過(guò)個(gè)體化金屬導(dǎo)板表面改性等的措施來(lái)提高其韌性及抗疲勞強(qiáng)度。

個(gè)體化導(dǎo)板聯(lián)合術(shù)中導(dǎo)航是一種切實(shí)可行的治療陳舊性面中部骨折的方法，避免了傳統(tǒng)手術(shù)的經(jīng)驗(yàn)復(fù)位，使得骨折復(fù)位更加準(zhǔn)確，減小了手術(shù)創(chuàng)傷，縮短了手術(shù)時(shí)間，顯著改善了面部形狀和功能，為單側(cè)陳舊性面中部骨折的精準(zhǔn)整復(fù)治療提供了新的選擇，具有較高的臨床價(jià)值。