計算機輔助導航技術(shù)在顳下頜關(guān)節(jié)側(cè)方成形術(shù)中的應(yīng)用

吳錦陽 桂海軍 張詩雷 沈國芳 楊成帥 徐兵

計算機輔助導航技術(shù)在顳下頜關(guān)節(jié)側(cè)方成形術(shù)中的應(yīng)用

吳錦陽 桂海軍 張詩雷 沈國芳 楊成帥 徐兵

目的利用計算機輔助導航技術(shù)，提高顳下頜關(guān)節(jié)側(cè)方成形術(shù)的精確性和安全性。方法7例單側(cè)顳下頜關(guān)節(jié)強直的患者，在導航輔助下進行顳下頜關(guān)節(jié)側(cè)方成形術(shù)。通過術(shù)前手術(shù)規(guī)劃，確定截骨的位置和范圍。將術(shù)前手術(shù)規(guī)劃的數(shù)據(jù)輸入導航系統(tǒng)，用于術(shù)中導航。術(shù)中觀察導航系統(tǒng)的實時性和精確性。測量和比較術(shù)前、術(shù)中及術(shù)后最大張口度的變化。術(shù)后隨訪觀察患者并發(fā)癥及復發(fā)情況。結(jié)果術(shù)前手術(shù)規(guī)劃能夠在導航系統(tǒng)工作站中順利完成。利用探針或手術(shù)工具的實時導航，所有顳下頜關(guān)節(jié)側(cè)方成形術(shù)均順利完成。術(shù)前的平均最大張口度為7.0 mm，術(shù)中為37.9 mm，而術(shù)后為36.7 mm。術(shù)后隨訪觀察，患者的功能和形態(tài)都得到了很大的改善，未發(fā)現(xiàn)并發(fā)癥和復發(fā)情況。結(jié)論對于復雜的顳下頜關(guān)節(jié)側(cè)方成形術(shù)，計算機輔助導航技術(shù)的應(yīng)用將提高其精確性和安全性。

導航顳下頜關(guān)節(jié)強直側(cè)方成形術(shù)

顳下頜關(guān)節(jié)強直（Temporomandibular joint ankylosis）是關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)發(fā)生骨性或纖維性黏連而引起的關(guān)節(jié)紊亂疾病，臨床上常出現(xiàn)顳下頜關(guān)節(jié)的功能障礙及下頜骨的發(fā)育畸形，包括張口受限、咀嚼困難、小下頜、偏頜畸形，甚至有下頜骨運動喪失癥狀。顳下頜關(guān)節(jié)強直的病因主要為創(chuàng)傷或感染[1-3]，而下頜骨髁突矢狀向骨折后因治療延誤或治療不當造成的內(nèi)側(cè)骨塊錯位愈合，是顳下頜關(guān)節(jié)強直最常見的原因。

側(cè)方成形術(shù)（Lateral gap arthroplasty）是指將顳下頜關(guān)節(jié)外側(cè)強直的骨質(zhì)切除，保留內(nèi)側(cè)錯位愈合的髁突，在防止關(guān)節(jié)強直復發(fā)的同時，促進下頜骨的功能恢復[4]。但是，常規(guī)手術(shù)對顳下頜關(guān)節(jié)區(qū)域解剖結(jié)構(gòu)的暴露較差，導致該手術(shù)的難度較大，輕微的失誤可能破壞內(nèi)側(cè)移位的髁突，損傷頜內(nèi)動脈而引起大出血，甚至穿破顱底而發(fā)生顱腦損傷等。

計算機輔助導航技術(shù)（Computer-assisted navigation）因具有精確性、微創(chuàng)性、術(shù)中三維可視化等優(yōu)點，已得到了廣泛應(yīng)用[5-6]。而在顳下頜關(guān)節(jié)疾病的治療中，如腫瘤切除術(shù)、關(guān)節(jié)成形術(shù)等，計算機輔助導航技術(shù)扮演著越來越重要的角色[7-8]。我們在顳下頜關(guān)節(jié)側(cè)方成形術(shù)中應(yīng)用了計算機輔助導航技術(shù)，并對該技術(shù)的有效性進行評估。

1 病例與方法

1.1 病例資料

本組共7例，均為我科收治的單側(cè)顳下頜關(guān)節(jié)強直患者，男2例，女5例，年齡10~36歲，平均年齡24歲。7例患者均為下頜骨髁突發(fā)生矢狀向骨折后繼發(fā)的顳下頜關(guān)節(jié)強直，屬于Sawhney分類[3]中的Ⅱ型強直，發(fā)生張口困難的時間為6~36個月，最大張口度為5~10 mm，平均7.0 mm。頜面部冠狀位CT發(fā)現(xiàn)患側(cè)髁突呈Y形，髁突內(nèi)側(cè)移位的骨折斷端已錯位愈合（圖1）。

圖1 頜面部冠狀位CTFig.1Coronal CT image of maxillofacial region

1.2 治療方法

1.2.1 術(shù)前手術(shù)模擬與規(guī)劃（Preoperative simulation and planning）

患者術(shù)前均拍攝頜面部CT，層厚0.625 mm，并將數(shù)據(jù)存為DICOM格式。CT數(shù)據(jù)導入導航系統(tǒng)，用于術(shù)前規(guī)劃和術(shù)中導航。采用的導航系統(tǒng)為STN導航系統(tǒng)（Stryker Leibinger，Germany）和AccuNavi-A導航系統(tǒng)（UEG Medical Devices Co Ltd，China）。

在導航系統(tǒng)的工作站中，對強直的顳下頜關(guān)節(jié)進行虛擬手術(shù)，確定截骨線的位置并設(shè)計新的關(guān)節(jié)窩（圖2）。因為所有患者均為單側(cè)強直，在制定手術(shù)規(guī)劃時，可將形態(tài)正常的健側(cè)髁突和關(guān)節(jié)窩鏡像并重疊到患側(cè)，作為顳下頜關(guān)節(jié)重建的參照。截骨的位置和范圍用不同的顏色或輪廓線在手術(shù)規(guī)劃中進行標識。完善后的術(shù)前手術(shù)規(guī)劃數(shù)據(jù)導入導航系統(tǒng)中，用于術(shù)中實時的三維可視化導航。

圖2 術(shù)前模擬與規(guī)劃Fig.2Preoperative simulation and planning

1.2.2 術(shù)中導航（Intraoperative navigation）

所有患者均在全麻及導航輔助下進行顳下頜關(guān)節(jié)側(cè)方成形術(shù)，采用向顳部延伸的耳前切口，暴露關(guān)節(jié)的外側(cè)骨面。在患者的額部安置參考架（Digital referenceframe，DRF），然后配準（圖3），將術(shù)前影像數(shù)據(jù)的空間坐標系與患者頭顱的空間坐標系進行精確匹配，建立映射關(guān)系。根據(jù)術(shù)前規(guī)劃，通過探針定位確定截骨線的位置和方向（圖4）后再去骨，或者通過導航系統(tǒng)注冊后的鋸片或磨頭直接進行去骨，實現(xiàn)規(guī)劃中對外側(cè)異常增生骨組織的去除（圖5），形成新的關(guān)節(jié)，并保證髁突與關(guān)節(jié)窩之間至少有大于10 mm的間隙；同時，利用導航系統(tǒng)的多窗口三維可視化顯示，追蹤并保護內(nèi)側(cè)錯位愈合的髁突。術(shù)中最大的張口度至少要達到35 mm。在縫合手術(shù)創(chuàng)口前，尋找并復位關(guān)節(jié)盤，否則需要轉(zhuǎn)移顳肌筋膜瓣或植入人工材料，隔離骨面，以防復發(fā)。

1.2.3 術(shù)后評價（Postoperative evaluation）

術(shù)后的早期功能鍛煉是治療顳下頜關(guān)節(jié)強直的重要步驟，應(yīng)指導患者盡早進行張口訓練，最好在術(shù)后7~10 d即開始，以獲得理想的最大張口度。所有患者術(shù)后隨訪6~24個月，記錄張口度及下頜骨的運動功能。

術(shù)后拍攝全景片和頜面部CT，并將CT數(shù)據(jù)導入導航系統(tǒng)工作站，與術(shù)前的手術(shù)規(guī)劃進行對比。

圖3 利用牙解剖標志點進行配準Fig.3Registration according to anatomic landmark of teeth

圖4 導航系統(tǒng)中顯示的導航探針Fig.4Navigation probe in navigation system

圖5 利用導航探針確定是否達到術(shù)前規(guī)劃的截骨位置Fig.5To ensure the osteotomy line using navigation probe in navigation system

2 結(jié)果

術(shù)中采用STN導航系統(tǒng)和AccuNavi-A導航系統(tǒng)，配準后的系統(tǒng)誤差和手術(shù)器械的注冊誤差均小于1 mm。7例顳下頜關(guān)節(jié)強直的患者均在導航輔助下順利地完成了側(cè)方成形術(shù)，形成了新的關(guān)節(jié)窩和髁突殘端，并在兩者間建立了大于10 mm的間隙。而內(nèi)側(cè)錯位愈合的髁突都得到了完整的保留。術(shù)中最大的張口度均達到了35 mm以上。

術(shù)后隨訪6個月，7例患者的最大張口度能維持在35~40 mm，平均36.7 mm，未發(fā)現(xiàn)關(guān)節(jié)強直復發(fā)的跡象，也未發(fā)現(xiàn)其他術(shù)后并發(fā)癥。所有患者對術(shù)后的下頜骨運動功能表示滿意。

術(shù)后全景片顯示下頜骨升支的高度與術(shù)前保持一致。術(shù)后的頜面部CT影像（圖6）與術(shù)前的手術(shù)規(guī)劃進行重疊匹配后，得出實際截骨位置與虛擬截骨位置的誤差均小于0.8 mm。

圖6 術(shù)后頜面部冠狀位CTFig.6Coronal CT image of maxillofacial region after operation

3 討論

顳下頜關(guān)節(jié)強直主要采取手術(shù)治療，有3種主要術(shù)式，分別是重建關(guān)節(jié)間隙的顳下頜關(guān)節(jié)成形術(shù)（Gap arthroplasty）、植入隔離材料的顳下頜關(guān)節(jié)成形術(shù)（Interpositionalarthroplasty）及移植自體或異體材料的全關(guān)節(jié)重建術(shù)（Total joint reconstruction）[2，3，9-11]。在顳下頜關(guān)節(jié)強直的治療中，需要實現(xiàn)的目標包括增加張口度，恢復下頜骨的運動功能，減輕下頜骨畸形的程度，減小患區(qū)疼痛，防止復發(fā)；針對青少年患者，還需要保存下頜骨的生長發(fā)育潛能[2，12]。

然而，顳下頜關(guān)節(jié)的解剖比較復雜，且臨近顱底，手術(shù)極為復雜。顳下頜關(guān)節(jié)成形術(shù)最早用于治療關(guān)節(jié)強直，但是術(shù)后會出現(xiàn)患側(cè)下頜骨升支高度降低，引起咬牙合關(guān)系紊亂，加重小下頜畸形或者偏頜畸形。另外，該術(shù)式的術(shù)后復發(fā)率高于50%[13-14]。

保存下頜骨內(nèi)側(cè)髁突骨折斷端和關(guān)節(jié)盤的顳下頜關(guān)節(jié)側(cè)方成形術(shù)，可以最大程度地保護顳下頜關(guān)節(jié)的正常結(jié)構(gòu)，也可以防止關(guān)節(jié)強直的復發(fā)。Ferretti等[15]發(fā)現(xiàn)，大部分的創(chuàng)傷性顳下頜關(guān)節(jié)患者在術(shù)中均可找到近中移位的髁突骨折斷端和關(guān)節(jié)盤，說明了矢狀向髁突骨折比其他類型的髁突骨折更容易出現(xiàn)關(guān)節(jié)強直。本組7例患者在術(shù)前CT中發(fā)現(xiàn)髁突骨折呈Y形裂開，術(shù)中能找到關(guān)節(jié)盤，而且大部分的關(guān)節(jié)盤結(jié)構(gòu)都是完整的。術(shù)后全景片和頜面部CT顯示患側(cè)的下頜骨升支高度與術(shù)前基本一致，而新形成的髁突和關(guān)節(jié)窩形態(tài)良好。平均的最大張口度從術(shù)前的7.0 mm改善至術(shù)后的36.7 mm。所有患者術(shù)后均未出現(xiàn)復發(fā)跡象。

但是，顳下頜關(guān)節(jié)側(cè)方成形術(shù)不適合Ⅲ型和Ⅳ型關(guān)節(jié)強直的病例，因為內(nèi)側(cè)移位髁突骨折斷端的橫徑小于正常髁突的1/3，不足以承受下頜骨運動時產(chǎn)生的壓力，會導致進一步移位、骨質(zhì)吸收、咬牙合關(guān)系紊亂及下頜骨升支高度降低等現(xiàn)象。

對于顳下頜關(guān)節(jié)強直患者的治療，應(yīng)早期手術(shù)干預(yù)，利用內(nèi)側(cè)移位的髁突骨折斷端作為新的關(guān)節(jié)頭，維持下頜骨升支高度，尋找并復位關(guān)節(jié)盤，或轉(zhuǎn)移顳肌筋膜瓣作為骨面間的隔離材料，以防骨黏連復發(fā)。此外，術(shù)后早期有效的張口訓練也是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。密切的隨訪可以觀察患者恢復情況，并指導患者功能鍛煉，還可盡早發(fā)現(xiàn)是否存在復發(fā)的跡象。

然而，傳統(tǒng)的顳下頜關(guān)節(jié)側(cè)方成形術(shù)時，深部解剖結(jié)構(gòu)的視野較差，易破壞內(nèi)側(cè)已錯位愈合的髁突，或損傷血管出現(xiàn)大出血，或損傷中、外耳道出現(xiàn)術(shù)后耳道積液感染，甚至穿破顱底引起顱腦損傷等。

計算機輔助導航技術(shù)已得到了廣泛應(yīng)用。該技術(shù)可提供精確的術(shù)前模擬和實時的術(shù)中三維可視化顯示，輔助提高手術(shù)治療質(zhì)量[7－8，16-19]。STN導航系統(tǒng)和AccuNavi-A導航系統(tǒng)在顱頜面部手術(shù)的導航精度均小于1 mm[10-11]。另外，在顱底手術(shù)中應(yīng)用該技術(shù)可提高手術(shù)安全性和減少術(shù)后并發(fā)癥[20-22]。

為了提高顳下頜關(guān)節(jié)側(cè)方成形術(shù)的精確性和安全性，7例顳下頜關(guān)節(jié)強直患者均采用了計算機輔助導航技術(shù)。術(shù)前模擬時，利用鏡像和重疊技術(shù)，以健側(cè)關(guān)節(jié)為參照，確定患側(cè)異常增生骨質(zhì)的截骨位置和范圍，以獲得理想的顳下頜關(guān)節(jié)形態(tài)。術(shù)中，在導航系統(tǒng)輔助下，所有操作步驟均順利完成，術(shù)中出血少，手術(shù)時間短。術(shù)后影像學檢查發(fā)現(xiàn)，新的顳下頜關(guān)節(jié)形態(tài)良好。所以，計算機輔助導航技術(shù)在顳下頜關(guān)節(jié)側(cè)方成形術(shù)時提高了去骨的精度，識別安全的截骨邊界，保護了重要的解剖結(jié)構(gòu)，擴大了術(shù)區(qū)視野。

綜上所述，計算機輔助導航技術(shù)應(yīng)用于顳下頜關(guān)節(jié)側(cè)方成形術(shù)，通過精確的術(shù)前規(guī)劃和實時的術(shù)中三維可視化導航，可有效地保護內(nèi)側(cè)錯位愈合的髁突和周圍重要的解剖結(jié)構(gòu)，維持下頜骨升支的高度，重建顳下頜關(guān)節(jié)，提高了手術(shù)的精確性和安全性。

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Application of Computer-assisted Navigation in Lateral Gap Arthroplasty of Temporomandibular Joint

ObjectiveTo improve the accuracy and safety of lateral gap arthroplasty of temporomandibular joint by applying computer-assisted navigation.MethodsSeven patients with unilateral temporomandibular joint ankylosis underwent the navigation-guided lateral gap arthroplasty.Presoperative planning was performed to determine the osteotomy line and extent of ankylosed bone to be resected.The data of presoperative planning were inputted into the navigation system.During the operation,the real-time and accuracy of navigation system were observed.Maximum mouth opening was measured and compared preoperatively,intraoperatively and postoperatively.Patients were monitored for complications and signs of recurrence in the follow-ups.ResultsPreoperative planning was performed successfully at the workstation of navigation system.All navigation-guided lateral gap arthroplasty were completed by using real-time pointer-based or instrument-based navigation.Measurements illustrated that the mean of maximum mouth opening was 7.0 mm preoperatively, 37.9 mm intraoperatively and remained 36.7 mm postoperatively.Follow-up evaluation showed remarkable improvement in function and esthetics,and no complications and signs of recurrence were observed.ConclusionComputer-assisted navigation in lateral gap arthroplasty of temporomandibular joint could improve the accuracy and safety.

Navigation;Temporomandibular joint ankylosis;Lateral gap arthroplasty

R319

A

1673－0364（2014）01－0043－04

WU Jinyang,GUI Haijun,ZHANG Shilei,SHEN Guofang,YANG Chengshuai,XU Bing.
Department of Oral and Craniomaxillofacial Science,Shanghai Ninth People’s Hospital,Shanghai Jiao Tong University School of Medicine,Shanghai Key Laboratory of Stomatology,Shanghai 200011,China.Corresponding author:ZHANG Shilei(E-mail:leinnymd@hotmail.com).

2013年12月14日；

2014年1月23日）

10.3969/j.issn.1673-0364.2014.01.013

國家自然科學資金（81371193）；上海市科委重點項目（11441902200）；上海交通大學醫(yī)工交叉研究基金（YG2011MS06）。

200011上海市上海交通大學醫(yī)學院附屬第九人民醫(yī)院口腔顱頜面科，上海市口腔醫(yī)學重點實驗室。

張詩雷（E-mail：leinnymd@hotmail.com）。

注：吳錦陽，桂海軍為共同第一作者。