面部不對稱患者術(shù)后效果的數(shù)字化評估

黃曉翔 徐梁 李東 袁捷 俞哲元 韋敏

·論著·

面部不對稱患者術(shù)后效果的數(shù)字化評估

黃曉翔 徐梁 李東 袁捷 俞哲元 韋敏

目的 建立“不對稱指數(shù)”結(jié)合體積差的評估模式，并用于驗(yàn)證既往面部不對稱患者的手術(shù)效果。方法 選取面部不對稱患者30例行激光掃描，在掃描所得圖像上建立坐標(biāo)系，并選取標(biāo)志點(diǎn)，計(jì)算出各標(biāo)志點(diǎn)面部不對稱指數(shù)（AI）；并利用鏡面翻轉(zhuǎn)技術(shù)計(jì)算體積差。對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，并得出最終結(jié)論。結(jié)果 面部不對稱患者術(shù)后各個(gè)標(biāo)志點(diǎn)的AI均有不同程度的降低，體積差亦明顯改善，提示治療效果良好。結(jié)論 AI結(jié)合體積差的評估模式，能精確、直觀、全面地評估面部不對稱患者的手術(shù)效果，為手術(shù)方案的改進(jìn)提供了可靠的參數(shù)。

面部不對稱 數(shù)字化評估 不對稱指數(shù)

面部不對稱是整復(fù)外科常見的一類疾病的總稱，包括半面短小、半面萎縮、斜頸、髁狀突增生、腫瘤、外傷等，其中以半面短小及半面萎縮最為常見。這類患者因面部畸形，嚴(yán)重影響外觀，求治意愿強(qiáng)烈。目前主要采用材料充填的治療方案。Onesti等［1］應(yīng)用多聚左旋乳酸來治療輕中度半面萎縮患者，取得了一定的療效；Hu等［2］應(yīng)用大腿前外側(cè)筋膜瓣，修復(fù)了1例重癥半面萎縮患者。由于缺乏有效的數(shù)字化手段，這類患者的手術(shù)效果評估多采用主觀、粗略的主觀評估，使得結(jié)果欠精確，難以為手術(shù)方案的改進(jìn)提供參考，患者滿意度低，再次手術(shù)率高（圖1）。

圖1 常見面部不對稱病因Fig.1 Causes of facial asymmetry

面部不對稱的評估主要包括①術(shù)前評估，用于術(shù)前設(shè)計(jì)，對手術(shù)進(jìn)行指導(dǎo)；②療效評估，通過獲取術(shù)前及術(shù)后各期面部輪廓數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，以評價(jià)手術(shù)效果。為了對面部不對稱患者的手術(shù)效果進(jìn)行直觀、精確、全面的評估，我們建立了“不對稱指數(shù)”（Asymmetry Index，AI）［3-4］與體積差結(jié)合的評估模式，并對既往30例面部不對稱患者的手術(shù)效果進(jìn)行評估。

1 材料與方法

1.1 研究對象

本研究選取100例正常人作為對照組，入選條件為：①年齡16～38歲；②無面部輪廓外傷及手術(shù)史；③無明顯面部輪廓畸形。

選取30例（16例女性，14例男性）面部不對稱患者作為治療組。入選條件：①年齡16～38歲；②無面部輪廓外傷及手術(shù)史；③眼耳平面在垂直向上無明顯偏斜，且正中矢狀面無明顯偏斜。面部不對稱患者雙側(cè)受累時(shí)，缺乏正常對照，評估無法進(jìn)行，故排除于研究對象外。

入選的面部不對稱患者中，半面萎縮20例，半面短小8例，其他病因所致面部不對稱2例。疾病的診斷根據(jù)患者發(fā)病年齡、病程進(jìn)展、臨床表現(xiàn)及CT檢查結(jié)果完成。

1.2 激光掃描圖像的獲取

Moss等［5］認(rèn)為，激光掃描對面部輪廓的測量是行之有效的研究手段。Bush等［6］研究表明，在激光掃描前，對掃描點(diǎn)進(jìn)行提前標(biāo)記，使頭部位于掃描中心部位，并使眼耳平面與水平面成角10°，在這種條件下掃描結(jié)果才有較高的精確度。但有研究表明，用直接測量法行激光掃描，除下頜角點(diǎn)、顴弓點(diǎn)測量結(jié)果可重復(fù)性較低外，其余掃描結(jié)果精確性仍較高［7-8］。

本研究應(yīng)用Konica Minolta Vivid 910三維激光掃描機(jī)，可使用狹縫狀激光對輸入對象進(jìn)行掃描，以CCD相機(jī)接受其反射光。根據(jù)三角測距原理獲得與拍攝物體之間的距離，進(jìn)行三維數(shù)據(jù)化處理。在高精度電流鏡像上進(jìn)行激光掃描，每次掃描時(shí)實(shí)施640×480點(diǎn)的測量。這種高精度的軟組織圖像完全能滿足本研究數(shù)據(jù)分析的需要。受試者預(yù)先標(biāo)記下頜角點(diǎn)及顴弓點(diǎn)，束發(fā)端坐，頭部位于掃描中心部位，平視前方，使眼耳平面與水平面成10°角。鏡頭選用14 mm面部掃描鏡頭，焦距根據(jù)受試者面部情況于1 000～1 200 mm間調(diào)整，采取正位，雙側(cè)80°角位置掃描獲取數(shù)據(jù)［9］。

1.3 坐標(biāo)系的建立

圖像獲取后，首先需要建立坐標(biāo)系。我們以右側(cè)外耳門最高點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，雙側(cè)外耳門最高點(diǎn)連線為X軸方向；以經(jīng)右側(cè)眶下點(diǎn)垂直于X軸方向?yàn)閆軸；Y軸方向則根據(jù)上述X、Z軸方向自動(dòng)形成（圖2）。坐標(biāo)系的建立將用于評判面部不對稱程度的面部標(biāo)記點(diǎn)轉(zhuǎn)化成了三維坐標(biāo)系中的一個(gè)個(gè)坐標(biāo)，為數(shù)字化的數(shù)據(jù)分析奠定了基礎(chǔ)［10-12］。

1.4 參考平面的確立

本研究中水平面根據(jù)國際人體測量學(xué)通用的眼耳平面（法蘭克福平面）確立；為了數(shù)據(jù)分析所需，選取了過鼻根點(diǎn)，前鼻棘點(diǎn)并垂直于水平面的平面為矢狀面［13-14］（圖2）。

圖2 以雙側(cè)外耳門上點(diǎn)及右側(cè)眶下點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，建立坐標(biāo)系（A），并確立眼耳平面、正中矢狀面、冠狀面3個(gè)參考平面（B、C）Fig.2 Based on bilateral porion and right infraorbital point，to establish coordinate（A）and reference plane（B，C），including FH plane，median sagittal plane and coronal plane

1.5 標(biāo)志點(diǎn)的選取

選取了口角點(diǎn) （Ch）、頰點(diǎn) （Che）、下頜角點(diǎn)（Go）、顴弓點(diǎn)（Zyg）、頦點(diǎn)（Me）共5個(gè)點(diǎn)作為面部不對稱程度評估的標(biāo)記點(diǎn)［15-17］（圖3）。其中，頰點(diǎn)、頦點(diǎn)是為了滿足評估所需的新定義點(diǎn)。標(biāo)記點(diǎn)具體定義為①口角點(diǎn)：在口裂的兩側(cè)外角上，上下唇移行部在外側(cè)端相接之點(diǎn)；②頰點(diǎn)：頭顱定位于眼耳平面，正位觀時(shí)，口角點(diǎn)水平線與同側(cè)外眥點(diǎn)（Exc）垂直線交點(diǎn)于面部的投影點(diǎn)；③下頜角點(diǎn)：下頜角于外、下、后方最突出點(diǎn)；④頦點(diǎn)：正面觀時(shí)，下頜骨下緣最低點(diǎn)；⑤顴弓點(diǎn)：正面觀時(shí)，顴弓上最向外突出點(diǎn)。

圖3 面部標(biāo)志點(diǎn)的選取Fig.3 Facial mark points

在選取標(biāo)志點(diǎn)時(shí)，為減小人工誤差，每個(gè)標(biāo)志點(diǎn)的選取均進(jìn)行3次定點(diǎn)，并最終取3次不對稱指數(shù)均值為最終值。另外，由于顴弓點(diǎn)及下頜角點(diǎn)在激光掃描圖像上定位困難，行激光掃描前會(huì)對這兩個(gè)標(biāo)志點(diǎn)提前標(biāo)記，以便定位。

1.6 不對稱指數(shù)（AI）

在完成坐標(biāo)系的建立及定面、定點(diǎn)后，為了以更直觀、便捷的方式評估面部不對稱的情況，我們選用了Maeda M等［18］提出的不對稱指數(shù)。其計(jì)算公式為：其中L、R分別表示左右側(cè)，dx為標(biāo)志點(diǎn)至正中矢狀面距離，dy和dz為標(biāo)記點(diǎn)至眼耳平面的距離和至冠狀面距離（圖4）。5個(gè)測量點(diǎn)中，頦點(diǎn)較特殊，為單點(diǎn)，其AI值等于dx值。我們認(rèn)為AI公式將雙側(cè)標(biāo)志點(diǎn)在3個(gè)坐標(biāo)軸方向上的不對稱程度都涵蓋在內(nèi)，比較精確地描述了面部標(biāo)志點(diǎn)不對稱的程度。

圖4 不對稱指數(shù)的測量圖示Fig.4 The measure of asymmetry index

1.7 體積差分析

標(biāo)志點(diǎn)不對稱指數(shù)的分析局限于點(diǎn)，雖有代表性，卻難以對整個(gè)面部的不對稱程度進(jìn)行評估。因此，我們選用了體積差分析與不對稱指數(shù)相互補(bǔ)充。運(yùn)用Rapidform軟件，在獲取的激光掃描圖像上進(jìn)行鏡面翻轉(zhuǎn)配對，配對后對重疊部分進(jìn)行體積分析，即得出體積差結(jié)果（圖5）。為了使體積差分析更精確并具有臨床指導(dǎo)意義，我們按照標(biāo)志點(diǎn)將面部分成眶顴區(qū)（O）、顴頰區(qū)（Z）、頰區(qū)（C）、下頜區(qū)（M）四個(gè)區(qū)域，并進(jìn)行分區(qū)的體積差分析。分區(qū)理由：眶顴區(qū)我們采用Medpor及人工骨等硬組織材料充填；顴頰區(qū)及下頜區(qū)采用軟組織和硬組織材料的復(fù)合式充填；頰區(qū)采用軟組織充填。

1.8 隨訪設(shè)置

我們分別于術(shù)后1個(gè)月（T1），術(shù)后3個(gè)月（T2）及術(shù)后6個(gè)月（T3）對患者進(jìn)行隨訪，行術(shù)后激光掃描。隨訪時(shí)間段設(shè)置的依據(jù)為：術(shù)后1個(gè)月為術(shù)后腫脹基本消退期，行術(shù)后初評；術(shù)后3個(gè)月為腫脹完全消退，而充填材料，如脂肪、真皮脂肪等出現(xiàn)吸收高峰時(shí)［19］，行二期評估；術(shù)后6個(gè)月充填材料吸收完全，面部輪廓穩(wěn)定，行最終評估。

圖5 體積差的測定Fig.5 The measure of volume difference

1.9 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

運(yùn)用SPSS10.0軟件，以（x±s）描述正常組、治療組不對稱指數(shù)及體積差數(shù)據(jù)。治療組術(shù)前及術(shù)后各期不對稱指數(shù)及體積差數(shù)據(jù)與正常組行非配對t檢驗(yàn)；治療組術(shù)前及術(shù)后各期之間數(shù)據(jù)行配對t檢驗(yàn)。P＜0.05即認(rèn)為存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

2 結(jié)果

100位正常者經(jīng)激光掃描及數(shù)據(jù)分析，其結(jié)果與對照組30例樣本比較，各標(biāo)志點(diǎn)存在不同程度的不對稱，以單點(diǎn)頦點(diǎn)不對稱指數(shù)最低（1.30 mm），其次為口角點(diǎn)；不對稱指數(shù)較高的為頰點(diǎn)、顴弓點(diǎn)及下頜角點(diǎn)，分別為4.52 mm、4.68 mm及4.78 mm（表1）。

表1 正常組各標(biāo)志點(diǎn)不對稱指數(shù)Table1 AI of each mark point in control group

記錄不對稱組30例患者口角點(diǎn)、頰點(diǎn)、下頜角點(diǎn)、顴弓點(diǎn)、頦點(diǎn)于術(shù)前（P）、術(shù)后1個(gè)月（T1）、術(shù)后3個(gè)月（T2）、術(shù)后6個(gè)月（T3）不對稱指數(shù)的情況，并與對照組相應(yīng)點(diǎn)不對稱指數(shù)進(jìn)行比較。結(jié)果顯示，治療組各標(biāo)志點(diǎn)不對稱指數(shù)在各期均與正常對照組存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，且各標(biāo)志點(diǎn)術(shù)后各期與術(shù)前亦都存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，提示治療效果良好（圖6）。

圖6 治療組各標(biāo)志點(diǎn)各期AI值Fig.6 AI value of different points in different stage in therapeutic group

正常對照組體積差的評估結(jié)果顯示：眶顴區(qū)由于軟組織菲薄，其體積差明顯低于其他區(qū)。而顴頰區(qū)、頰區(qū)、下頜區(qū)組織量豐富，體積差亦較大（表2）。

表2 正常對照組各分區(qū)體積差Table2 The volume difference of each subarea in control group

將治療組各期體積差與正常組進(jìn)行方差分析，提示差異明顯。各分區(qū)術(shù)后各期體積差與術(shù)前行配對t檢驗(yàn)，存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，提示手術(shù)效果良好（圖7）。

圖7 治療組各分區(qū)體積差Fig 7 The volume difference of each subarea in the rapeutic group

3 討論

不對稱指數(shù)分析建立坐標(biāo)系和參考平面，選取面部輪廓標(biāo)志點(diǎn)，進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)的分析，能精確反應(yīng)面部不對稱的程度。而體積差分析直觀、全面，并且能直接用于評判手術(shù)的效果。兩者各有所長，綜合運(yùn)用，使得評估結(jié)果更具說服力。這種不對稱指數(shù)結(jié)合體積差的評估模式，相較于既往主觀、粗略的外形評估，更加客觀、精確，進(jìn)而使面部不對稱手術(shù)治療能取得更理想的效果。

不對稱指數(shù)和體積差結(jié)合的評估模式主要針對半面萎縮患者，和部分半面短小、外傷患者。因?yàn)檫@類患者治療和評估的核心便是通過精確的數(shù)字化評估和合理的手術(shù)方案設(shè)計(jì)，修復(fù)組織量的缺損。但對于PruzanskyⅡ類及以上的半面短小患者，由于其下頜骨發(fā)育不良，出現(xiàn)不同程度的偏頜、開頜等畸形，眼耳平面及正中矢狀面偏斜，無法建立標(biāo)準(zhǔn)的參考體系，數(shù)字化評估便無從著手。對于這類常規(guī)參考體系不適用的患者，如何進(jìn)行精確的數(shù)字化評估以提高療效，是今后進(jìn)一步深化的方向之一。

得益于精確的數(shù)字化評估以及合理的手術(shù)方案，各分區(qū)術(shù)后一期都能達(dá)到良好的治療效果。但由于自體充填材料的吸收，T2和T3期，治療效果有所降低。這種變化趨勢在軟組織充填需求量高的下頜區(qū)、頰區(qū)比較明顯，而在軟組織菲薄的眶顴區(qū)沒有出現(xiàn)。因此，探究各種充填材料的吸收率，并在術(shù)前設(shè)計(jì)中進(jìn)行精確預(yù)估，以防止術(shù)后出現(xiàn)上述“反彈”現(xiàn)象，也是研究中值得深入探討的。

本研究著重于面部不對稱患者的療效評估，選用激光掃描數(shù)據(jù)作為評估進(jìn)行的依據(jù)，而CT掃描圖像用于術(shù)前設(shè)計(jì)，故文中未進(jìn)行論述。與CT掃描圖像相比，激光掃描用于面部不對稱評估具有以下優(yōu)勢：①面部不對稱的評估是外形評估，而CT掃描主要針對骨組織；相較之下，激光掃描的圖像能更全面地反映患者面部不對稱的程度；②激光掃描操作簡便，放射量??；③利用骨性標(biāo)志點(diǎn)進(jìn)行分區(qū)，僅能指導(dǎo)骨組織的修復(fù)，不夠全面。因此，我們在本研究中未對CT掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行研究。

4 結(jié)論

不對稱指數(shù)和體積差結(jié)合的評估模式，對面部不對稱患者的手術(shù)效果進(jìn)行了由點(diǎn)及面的數(shù)字化評估；相較于傳統(tǒng)的主觀、粗略的外形評估，該方法精確、直觀而全面，使得面部不對稱手術(shù)療效的評估結(jié)果更具說服力，為手術(shù)方案的設(shè)計(jì)和改進(jìn)提供了良好的參考，有效地提高了手術(shù)效果和患者滿意度。

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Digital Evaluation for Facial Asymmetry Patients after Surgical Treatment

HUANG Xiaoxiang，XU Liang，LI Dong，YUAN Jie，YU Zheyuan，WEI Min.Department of Plastic and Reconstructive Surgery，Shanghai Ninth People's Hospital，Shanghai Jiaotong University School of Medicine，Shanghai 200011，China.Corresponding author：WEI Min
（E-mail：drweimin@126.com）.

Objective To establish an evaluation system combining asymmetry index and volume difference aiming at the surgical effect of facial asymmetry patients.And to evaluate previous surgical treatment of facial asymmetry.Methods Thirty facial asymmetry patients were selected and their laser scan data were acquired.Coordinate was set up based on the data，mark points were picked，and asymmetry index （AI）for each point was calculated.Then volume difference was figured out with mirror flip technique.The acquired data was analyzed with statistical approach，then a conclusion was drawn.Results For facial asymmetry patients，the AI decreased with different levels for each mark point postoperatively，and the volume difference reduced markedly as well，indicating a significant treatment effect.Conclusion The evaluation system combining AI and volume difference can evaluate the surgical effect for facial asymmetry precisely，concisely and thoroughly，which offers a reliable guidance for the improvement of surgical treatment.

Facial asymmetry；Digital evaluation；Asymmetry index

R622

A

1673－0364（2016）04－0238－05

10.3969/j.issn.1673-0364.2016.04.008

200011 上海市 上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院整復(fù)外科。

韋敏（E-mail：drweimin@126.com）。

（2016年4月9日；

2016年5月20日）