兒童髁突骨折數(shù)字模擬的臨床應用

巫遂燕 夏一如 駱一帆 李洪遠 嚴 浩 孫仁義 徐興僑 肖 進▲

1.溫州醫(yī)學院口腔醫(yī)學院，溫州 325035；2.溫州醫(yī)學院附屬口腔醫(yī)院口腔頜面外科，浙江溫州 325027

兒童髁突骨折數(shù)字模擬的臨床應用

巫遂燕1夏一如1駱一帆1李洪遠1嚴 浩1孫仁義2徐興僑2肖 進2▲

1.溫州醫(yī)學院口腔醫(yī)學院，溫州 325035；2.溫州醫(yī)學院附屬口腔醫(yī)院口腔頜面外科，浙江溫州 325027

目的 建立兒童期髁突骨折數(shù)字化三維影像，探討其在臨床中的應用。 方法 采用CT獲得兒童髁突骨折影像資料，利用Mimics 10.1軟件進行髁突及骨折游離段的三維重建，建立下頜骨、髁突及游離段的三維數(shù)字模型。根據(jù)此模型分析診斷并設計治療方案或手術計劃、模擬手術。 結果 在三維方向上真實再現(xiàn)了髁突及骨折游離段的解剖形態(tài)，精確顯示骨折類型及游離段與髁突的位置關系，為髁突骨折的診斷與治療、治療設計及具體的手術過程等提供準確依據(jù)。 結論 采用軟件重建方法獲得的三維數(shù)字影像，為兒童期髁突骨折的影像診斷及手術設計等提供了依據(jù)，具有一定的臨床應用前景。

髁突；骨折；數(shù)字化模擬

髁突骨折是口腔頜面外科的常見病和多發(fā)病，尤其對于兒童期的髁突骨折，保守治療或手術治療的選擇是臨床的難點之一，需要根據(jù)患者的年齡、臨床表現(xiàn)和具體影像學特征等綜合分析判斷。目前三維CT因能夠提供立體結構信息，在顳下頜關節(jié)創(chuàng)傷的診斷中得到廣泛應用，但影像學檢查的更為重要的意義在于不僅能夠提供骨折的術前精確評價，包括骨折線的位置、走行以及游離段的精確信息，如成角、重疊、移位、旋轉等形態(tài)學特征，而且能夠據(jù)此幫助完成術前計劃，甚至是手術細節(jié)的模擬和預測[1-3]。計算機數(shù)字技術的發(fā)展即為達到此目的提供了一種全新的方法[4-7]。本研究采用CT獲得兒童髁突骨折影像資料，利用Mimics 10.1軟件進行髁突及骨折游離段的三維重建，建立下頜骨、髁突及骨折游離段的三維模型，在三維方向上真實再現(xiàn)髁突及游離段的解剖形態(tài)，精確顯示骨折具體類型、骨折游離段與髁突的位置關系等，為髁突骨折的診斷、治療設計及具體的手術過程等提供準確依據(jù)，探討數(shù)字重建技術在兒童期髁突骨折診治中的臨床應用。

1 材料與方法

1.1 一般資料

所有資料來源于2008年11月～2011年6月本院口腔頜面外科住院患者，共17例，其中，男性10例，女性7例，平均年齡9.6歲。本研究病例中17例全部行頜面X線全景片和CT檢查。X線平片診斷骨折者16例，可疑者1例；CT診斷骨折者17例，其中雙側髁突骨折6例，單側髁突骨折11例。

1.2 掃描與重建方法

全部病例采用GE Lightspeed 16-PRO CT無間隙容積掃描，掃描時取仰臥位，眶耳平面與水平面垂直，掃描平面平行于眶耳平面。下頜于牙尖交錯位（intercruspal position，ICP）時對雙側顳下頜關節(jié)、下頜骨和上頜骨、部分顱骨進行掃描，掃描范圍自顳下頜關節(jié)窩頂上方到下頜骨最下緣。層厚4～5 mm，電壓120 kV，電流250 mA，采用ADW 4.2-03軟件進行編輯分析。掃描數(shù)據(jù)以Dicom格式存儲，導入Mimics 12.0軟件（Materialise公司，比利時）進行圖像處理。對于患者雙側髁突應用勾畫刪除技術對圖像進行切割刪除處理，利用Mimics人工手動分割功能，得到其包括下頜骨、雙側髁突以及骨折游離段的數(shù)字化三維影像，并以不同顏色顯示。此影像可任意拆分、旋轉、切割或拼接等。

1.3 診斷與模擬手術

全部17例病例入院前后已行頜面X線全景片和CT檢查，Mimics 10.1軟件進行圖像處理（圖1）后再次得到其包括下頜骨、雙側髁突以及骨折游離段的數(shù)字化三維影像，將普通二維或三維CT影像與后期加工所得數(shù)字化三維影像比對、分析，可以直觀顯示髁突骨折的部位、具體類型以及游離段的方向、移位、旋轉、重疊、成角等細節(jié)情況，從而做出精確的診斷。

圖1 Mimics軟件操作過程

精確診斷的同時，對髁突骨折的部位、具體類型等準確觀察，尤其是精確分析骨折游離段的方向、游離段長軸與髁突長軸所形成的夾角、移位、旋轉、游離段與髁突近心端相互重疊的多少等細節(jié)，結合患者的年齡、顱頜面發(fā)育情況、咬合關系的變化、張口度張口型的改變等，綜合設計其具體治療計劃，選擇保守治療或開放式手術。

對于計劃手術的，如為單側髁突骨折，則通過數(shù)字三維影像，測量得到其健側髁突高度、位置等，利用此影像可以自由旋轉、拆分、組合的特性，進行簡單的模擬手術，按照健側數(shù)據(jù)將骨折游離段旋轉、移位，復位于骨折近心端，從而初步明確手術中游離段的具體復位過程。初步分析內固定微型鈦板放置位置，內固定鈦釘選擇長度和具體位置等。如為雙側骨折，則對兩側進行以上模擬過程，盡可能做到兩側高度、角度等的一致。

1.4 治療方法

通過以上分析、模擬等，全部17例患者中，有2例選擇保守治療，同時行頜間牽引固定5～7 d。3例單純保守治療。1例行髁突高位粉碎性骨折游離骨段摘除術加關節(jié)盤復位術。11例選擇行手術切開復位，AO公司頜面部2.0或1.3頜面微型鈦板固定。

2 結果

在全部病例中，三維數(shù)字影像均可以清楚直觀地顯示下頜骨包括雙側髁突骨折的部位，骨折游離段的方向、旋轉、移位、重疊、成角等及其與周圍解剖結構的空間關系，其圖像立體直觀，能提供細節(jié)信息，并且可以進行簡單的模擬手術，從而為患者的精確診斷、治療方法的選擇、手術方案的確定提供了充分的依據(jù)（圖2、3）。

圖2 顱面部數(shù)字三維影像

圖3 下頜骨及髁突單獨影像

本研究中根據(jù)數(shù)字三維影像的分析，5例 （9側）診斷為高位囊內骨折，髁突頸部骨折10例（11側），矢狀骨折1例（1側），高位粉碎性骨折1例（1側），有效地避免了誤診的發(fā)生。

本研究中11例（15側）選擇了手術切開復位內固定進行治療，手術前均進行簡單的模擬手術，提供了良好的參考價值，使醫(yī)師準確制訂合理的手術方案。手術中基于術前模擬復位游離段、放置內固定鈦板鈦釘，從而使兩側髁突、下頜升支的高度、角度等獲得一致。術后患者面容和咬合關系恢復滿意。其次由于對髁突骨折的部位、骨折線的走行、游離段移位等精確掌握，加之術前模擬了內固定鈦板鈦釘?shù)拈L度、位置等，極大地縮短了手術時間。

3 討論

髁突骨折逐漸成為口腔頜面外科的常見病和多發(fā)病之一，不同的致傷力、方向、性質導致髁突骨折的嚴重程度、方向、部位、移位程度等差異較大。髁突骨折應根據(jù)其具體情況選用不同的治療方法，故明確骨折部位、方向、移位程度等細節(jié)對于選擇治療方案有重要參考意義。髁突為重要的下頜骨生發(fā)中心，兒童期髁突骨折后可能會對下頜骨的生長發(fā)育產生極大的影響，因此對其治療，是選擇保守治療亦或手術切開復位內固定需要更加慎重。目前，臨床上對髁突骨折主要采用后前位頭顱平片、曲面斷層全景片、CT等檢查方法，由于髁突處于領近骨結構如外耳道、乳突、頸椎、莖突的包圍中，X線片和體層檢查難以避開髁突周圍的骨結構的重疊影像，不太容易清楚顯示髁突骨折碎骨片的位置、方向、旋轉，容易出現(xiàn)漏診和誤診。目前多數(shù)醫(yī)院已可進行螺旋CT三維重建檢查，其在診斷準確性上高于全景片，基本上可以清晰直觀地觀察髁突[8]，但利用Mimics等軟件形成個體化數(shù)字三維影像相較于螺旋CT具有巨大的優(yōu)勢。Mimics使用并不復雜，對患者干擾小，只需要其普通二維CT、MRI等資料即可。其次可以生成3D圖像及編輯處理，然后輸出通用的CAD計算機輔助設計、FEA有限元分析，RP快速成型格式，可以在電腦上進行大規(guī)模數(shù)據(jù)的轉換處理，進行相應分析、研究。因此在臨床和科研中均逐漸得到重視[9-10]。

通過對患者的影像進行三維重建，可以得到患者的個體化解剖數(shù)據(jù)，為臨床診斷和治療提供立體、直觀的解剖學依據(jù)。利用三維骨建模系統(tǒng)為臨床膝關節(jié)手術制訂手術方案，提高手術療效。此方法在髁突骨折的治療中尚未見應用，但在其他部位國內已有相關報道[11-12]。

髁突骨折具有解剖尺寸小、周圍毗鄰結構多等特點，因此，在髁突骨折診治過程中明確骨折線類型、走行、骨折游離段移位方向、重疊、成角等細節(jié)是否必要[13]。兒童期其顱頜面尚未完全發(fā)育完成，髁突作為下頜骨重要的生發(fā)中心之一在其生長發(fā)育過程中起著十分重要的作用。髁突骨折后其生發(fā)中心是否破壞、保守治療能否出現(xiàn)必要的改建、開放式手術會否影響其生長發(fā)育、如何復位并進行有效的固定等都是治療前需要考慮的問題[14]。治療方式的選擇、手術過程的精細程度都將產生不可逆的影響[15-17]，因此治療前期對兒童期髁突骨折的細節(jié)的精確掌握，甚至是必要的模擬手術等顯得更加必要[17]。本研究的結果顯示，基于二維普通CT得到的數(shù)字三維影像能夠清晰地顯示髁突骨折的部位、方向、重疊、成角、移位等細節(jié)情況及其與周圍解剖結構的毗鄰關系，尤其是復雜的髁突骨折，如矢狀骨折、粉碎性骨折、囊內骨折等，對治療方法和手術方案的確定具有重要的參考意義和指導價值。

本研究利用Mimics 12.0對兒童期髁突骨折數(shù)字化三維影像進行初步探討，在三維方向上真實再現(xiàn)了髁突及骨折游離段的解剖形態(tài)，精確顯示骨折類型及游離段與髁突的位置關系，為髁突骨折的診斷與治療、治療設計及具體的手術過程等提供準確依據(jù)，具有一定的臨床應用前景。利用此數(shù)字三維影像對兒童期髁突骨折及手術后生物力學等的分析以及手術的模擬、預測等可能是其最大優(yōu)勢之一，可以明確復位固定后或保守治療的可能結果，從而選擇最優(yōu)的治療方案。未來將在此方面繼續(xù)深化研究。

髁突骨折后常伴有關節(jié)盤的損傷、移位等。關節(jié)盤在顳頜關節(jié)中發(fā)揮著極其重要的功能，損傷或移位后可能造成顳頜關節(jié)功能障礙，如張口受限、疼痛、張口時發(fā)生彈響等，嚴重的可能由于失去關節(jié)盤對應力的緩沖、保護等逐漸導致髁突軟骨、軟骨下骨的退行性變，最終導致髁突的破壞[18]。因此，在髁突骨折的治療中，必須注意對受損、移位關節(jié)盤的修復、復位等[19]。對顳下頜關節(jié)盤MRI應用Mimics軟件編輯后建立三維可視化模型已有初步研究[20]，但如何將兒童期髁突骨折后骨組織CT影像與關節(jié)盤MRI影像資料同時分析、建立包括軟硬組織均在內的更加細致的三維數(shù)字影像，并在此基礎上進行精細的分析、預測及模擬手術等也是值得研究的內容之一。

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Clinical application of digitized simulation of condylar fractures of children

WU Sui-yan1XIA Yi-ru1LUO Yi-fan1LI Hong-yuan1YAN Hao1SUN Ren-yi2XU Xing-qiao2XIAO Jin2▲
1.Stomatology of Wenzhou Medical College,Wenzhou 325035,China;2.Department of Oral and Maxillofacial Surgery, Stomatological Hospital Affiliated to Wenzhou Medical College,Wenzhou 325027,China

ObjectiveTo establish digital three-dimensional models of childhood condylar fractures,investigate its application in clinic.MethodsCT was used to get children condylar fracture image data,then the Mimics 10.1 software was used for three-dimensional reconstruction models of the mandible,the condylar and free segment of the fractures. According to this model,a treatment program or surgical planning was diagnosed and designed.ResultsIn three dimensions,the models displayed the anatomy of condylar fracture accurately,showed the type of fracture and the relationship between free segment and condylar position,provided accurate basis for the diagnosis and treatment of condylar fracture.ConclusionUsing the software reconstruction method can obtain three-dimensional digital models,the model has a potential significance in diagnosis and treatment for clinical application.

Condyle;Fracture;Digitized simulation

R726

A

1674-4721（2014）03（c）-0026-04

2014-01-13本文編輯：郭靜娟）

浙江省大學生新苗計劃資助項目（2010R413014）▲

肖進，博士，主治醫(yī)師