改良配準(zhǔn)數(shù)字導(dǎo)航在下頜骨三維可視化精準(zhǔn)手術(shù)中的臨床應(yīng)用

王奇民 薛嬌 童磊 周建華 董剛 鄭建金 陳正崗 賈暮云 邱建忠 袁榮濤

(1 青島大學(xué)附屬青島市市立醫(yī)院口腔頜面外科，山東 青島 266071； 2 青島大學(xué)附屬醫(yī)院口腔頜面外科)

下頜骨疾病(如腫瘤、炎癥等)常會(huì)破壞骨質(zhì)，引起患者面部畸形或組織缺損[1]，同時(shí)手術(shù)切除也可致患者外貌缺陷及功能活動(dòng)受限等，影響患者的身心健康[2]。通過(guò)對(duì)下頜骨缺損的精準(zhǔn)修復(fù)重建，可以有效恢復(fù)和改善患者的容貌，提高生活質(zhì)量[3]。手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)(CANS)具有精準(zhǔn)、微創(chuàng)、三維可視化等優(yōu)點(diǎn)，在骨腫瘤切除修復(fù)重建、顱頜面外科手術(shù)矯治、顱頜面骨纖維異常增殖癥治療等方面已得到廣泛應(yīng)用[4-8]。但其中下頜骨參考架的安放是臨床普遍存在的難題[9]，下頜骨參考架會(huì)干擾手術(shù)操作，影響手術(shù)效果。本研究對(duì)下頜骨手術(shù)數(shù)字導(dǎo)航的配準(zhǔn)進(jìn)行改良，探討改良配準(zhǔn)在下頜骨三維可視化手術(shù)數(shù)字導(dǎo)航中的臨床應(yīng)用價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2018年5月—2020年4月就診于青島大學(xué)附屬青島市市立醫(yī)院口腔頜面外科擬行下頜骨良惡性病變手術(shù)的患者26例及下頜骨雙側(cè)下頜升支矢狀劈開(kāi)截骨術(shù)(BSSRO)的患者10例，其中男15例，女21例；年齡18～73歲，中位年齡48.5歲。下頜骨良惡性病變手術(shù)的患者中,下頜骨良性病變18例,其中成釉細(xì)胞瘤7例，頜骨囊腫7例，黏液瘤2例，放射性骨髓炎2例；口腔惡性腫瘤8例，其中牙齦癌5例，頜骨中央性鱗癌2例，口底癌1例。所有病人術(shù)前隨機(jī)分為經(jīng)典配準(zhǔn)下頜骨手術(shù)組(A組)與改良配準(zhǔn)下頜骨手術(shù)組(B組)，每組18例?；颊呒韧葱邢骂M骨缺損修復(fù)手術(shù)。所有的患者術(shù)中一側(cè)牙齒保留并有同側(cè)穩(wěn)定咬合關(guān)系，所有手術(shù)均由同一組醫(yī)師完成。所有的患者以及家屬均簽署知情同意書(shū)。

1.2 下頜骨數(shù)字化三維重建、模擬手術(shù)與3D打印

應(yīng)用AccuNavi-A 2.1手術(shù)規(guī)劃軟件導(dǎo)入DICOM格式數(shù)據(jù)并進(jìn)行圖像三維重建，通過(guò)軟件設(shè)計(jì)病灶區(qū)截骨情況(圖1A)，模擬移植腓骨的切取、塑形和固定(圖1B～C)，設(shè)計(jì)腓骨截開(kāi)的位置、長(zhǎng)度、方向和角度(圖1D)，設(shè)計(jì)下頜骨截骨導(dǎo)板、腓骨截骨導(dǎo)板、腓骨復(fù)位導(dǎo)板及重建后下頜骨，3D打印各導(dǎo)板及模型(圖1E～F，視頻1)。

視頻1

A：數(shù)字化確定腫瘤邊界，設(shè)計(jì)截骨線(xiàn)；B：患側(cè)數(shù)字重建；C：數(shù)字化設(shè)計(jì)腓骨截開(kāi)骨斷；D：設(shè)計(jì)腓骨截骨導(dǎo)板；E：設(shè)計(jì)下頜骨腓骨復(fù)位導(dǎo)板；F：3D打印各導(dǎo)板

1.3 手術(shù)實(shí)施

根據(jù)術(shù)前規(guī)劃及數(shù)字模擬手術(shù)實(shí)施手術(shù)，惡性腫瘤同期行頸淋巴清掃術(shù)，術(shù)中將打印的原發(fā)灶的截骨導(dǎo)板固定于下頜骨上(圖2A)，按設(shè)計(jì)完整切除病變。按腓骨截骨導(dǎo)板制備腓骨瓣(圖2B)，根據(jù)口內(nèi)黏膜缺損情況，制備小腿外側(cè)皮瓣。將復(fù)位導(dǎo)板固定于下頜骨上(圖2C)，將制備好的腓骨瓣放置于下頜骨缺損區(qū)(圖2D)，小鈦板固定，根據(jù)缺損的情況行雙層重建(圖2E)，顯微吻合腓動(dòng)靜脈與受區(qū)血管(視頻2)。最后通過(guò)數(shù)字導(dǎo)航系統(tǒng)驗(yàn)證移植骨位置，A組采用經(jīng)典導(dǎo)航配準(zhǔn)的方法[10-11]：行上頜骨手術(shù)時(shí)，將上頜骨定位參考架安置于顱骨(圖2F)，采用上頜骨牙齒進(jìn)行點(diǎn)配準(zhǔn)，完成上頜骨手術(shù)的術(shù)中實(shí)時(shí)導(dǎo)航；行下頜骨手術(shù)時(shí)下頜骨定位參考架常規(guī)安置于頦部或下頜骨下緣(圖2G)，采用下頜骨牙齒及解剖點(diǎn)進(jìn)行點(diǎn)配準(zhǔn)，完成下頜骨手術(shù)的術(shù)中實(shí)時(shí)導(dǎo)航(圖2H)。B組采用改良導(dǎo)航配準(zhǔn)的方法：術(shù)前取硅橡膠咬合記錄(圖2I)，獲取硅橡膠咬合記錄狀態(tài)下的顱頜面CT數(shù)據(jù)，并于下頜骨手術(shù)中戴入硅橡膠咬合記錄，根據(jù)咬合記錄將下頜骨固定于上頜骨，將定位參考架安裝于顱骨(圖2J～K)，利用上頜解剖位點(diǎn)進(jìn)行點(diǎn)配準(zhǔn)，提供顱頜面(包括下頜骨)的空間參考坐標(biāo)，完成上、下頜骨手術(shù)的術(shù)中實(shí)時(shí)導(dǎo)航(圖2L，視頻3)。術(shù)中三維可視下比較腓骨重建的下頜骨形態(tài)與術(shù)前鏡像重建的下頜骨外形是否吻合，選取測(cè)量位點(diǎn)進(jìn)行吻合度測(cè)量，比較術(shù)中導(dǎo)航下移植腓骨位置與術(shù)前規(guī)劃的差異，比較正頜術(shù)中骨移動(dòng)后位置與術(shù)前規(guī)劃的差異，以吻合度距離小于2 mm作為吻合度無(wú)誤差的判斷標(biāo)準(zhǔn)[12]。如果術(shù)中實(shí)時(shí)導(dǎo)航發(fā)現(xiàn)吻合度距離大于2 mm將對(duì)復(fù)位骨位置進(jìn)行調(diào)整，直至實(shí)時(shí)導(dǎo)航吻合度小于2 mm。下頜骨BSSRO手術(shù)時(shí)，通過(guò)術(shù)中導(dǎo)航實(shí)時(shí)驗(yàn)證下頜骨移動(dòng)的位置。

A：術(shù)中放置下頜骨截骨導(dǎo)板；B：術(shù)中放置腓骨截骨導(dǎo)板；C：術(shù)中放置下頜骨復(fù)位導(dǎo)板；D：腓骨瓣塑形固定；E：雙層腓骨修復(fù)下頜骨缺損；F：參考架固定于顱骨，行上頜骨導(dǎo)航；G：參考架固定于頦部，下頜骨導(dǎo)航；H：A組經(jīng)典配準(zhǔn)實(shí)時(shí)導(dǎo)航驗(yàn)證；I：術(shù)前取硅橡膠咬合記錄；J：術(shù)中放置咬合記錄，參考架固定于顱骨，行下頜骨導(dǎo)航；K：術(shù)中戴入硅橡膠膠合記錄；L：B組采用改良配準(zhǔn)實(shí)時(shí)導(dǎo)航驗(yàn)證

1.4 術(shù)前與術(shù)后滿(mǎn)意度調(diào)查

患者及家屬填寫(xiě)開(kāi)放式調(diào)查問(wèn)卷。術(shù)前調(diào)查問(wèn)卷包括4個(gè)問(wèn)題：①您對(duì)這次術(shù)前談話(huà)的總體評(píng)價(jià)；②對(duì)3D打印模型聯(lián)合手術(shù)導(dǎo)航進(jìn)行講解對(duì)了解病情是否有用；③對(duì)3D打印模型聯(lián)合手術(shù)導(dǎo)航進(jìn)行講解對(duì)理解手術(shù)是否有用；④您是否希望醫(yī)生使用3D打印模型聯(lián)合手術(shù)導(dǎo)航相關(guān)知識(shí)與您交流病情。評(píng)分從高到低依次為1～10分，1分為根本沒(méi)用，10分為非常有用。術(shù)后隨訪(fǎng)評(píng)估患者的容貌、咬合關(guān)系及功能恢復(fù)情況，包括咀嚼、吞咽、語(yǔ)音等，并對(duì)患者滿(mǎn)意度進(jìn)行調(diào)查，評(píng)分從低到高依次為1～10分，1分為很不滿(mǎn)意，10分為非常滿(mǎn)意。

2 結(jié) 果

2.1 手術(shù)過(guò)程及數(shù)字導(dǎo)航情況

所有手術(shù)均按照模擬手術(shù)設(shè)計(jì)成功完成。A組、B組兩組順利完成手術(shù)實(shí)時(shí)導(dǎo)航驗(yàn)證。通過(guò)測(cè)量位點(diǎn)與術(shù)前設(shè)計(jì)位置的術(shù)中導(dǎo)航驗(yàn)證，比較術(shù)中導(dǎo)航下移植腓骨位置與術(shù)前規(guī)劃的差異，比較正頜術(shù)中骨移動(dòng)后位置與術(shù)前規(guī)劃的差異，兩組均與術(shù)前設(shè)計(jì)位置基本吻合，兩組比較差異無(wú)顯著性(P>0.1)。見(jiàn)表1、2。但B組導(dǎo)航配準(zhǔn)中去除了參考架對(duì)下頜術(shù)區(qū)的遮擋，術(shù)野清晰；在雙頜手術(shù)中，減少了手術(shù)步驟及對(duì)患者的創(chuàng)傷。

表1 兩組術(shù)中導(dǎo)航下移植腓骨位置與術(shù)前規(guī)劃位置差異比較(n=18,l/mm)

2.2 術(shù)后隨訪(fǎng)結(jié)果

A組與B組患者術(shù)后治療效果一致，面型均恢復(fù)良好，下頜骨外形、髁突位置恢復(fù)良好，咬合關(guān)系、開(kāi)口度良好，軟組織愈合好，吞咽、言語(yǔ)功能良好。兩組患者下頜骨CT掃描及數(shù)字三維重建顯示腓骨骨段的位置以及高度與術(shù)前設(shè)計(jì)相吻合(圖3A～C)。腓骨移植患者術(shù)后雙層腓骨移植修復(fù)術(shù)后6～9個(gè)月，應(yīng)用種植導(dǎo)板在移植骨上行種植牙修復(fù)，咬合關(guān)系穩(wěn)定，咀嚼功能恢復(fù)良好(圖4A～H)。

A：下頜骨成釉細(xì)胞瘤術(shù)前全景片；B：腓骨重建下頜骨術(shù)后全景片；C：腓骨重建下頜骨術(shù)后數(shù)字三維重建

A：下頜骨黏液瘤切除腓骨重建術(shù)后全景片；B～C：腓骨重建下頜骨術(shù)后8個(gè)月口內(nèi)照；D：二期種植術(shù)中應(yīng)用3D打印種植導(dǎo)板；E：拆除鈦板后種植體植入；F：種植體植入術(shù)后8個(gè)月全景片；G～H：種植體上部烤瓷冠橋修復(fù)，恢復(fù)咬合關(guān)系

2.3 患者滿(mǎn)意度調(diào)查

A組、B組患者及其家屬術(shù)前對(duì)病情、手術(shù)方案理解度和滿(mǎn)意度均較高，術(shù)后對(duì)于容貌、功能恢復(fù)滿(mǎn)意度均較高，兩組比較差異無(wú)顯著性。見(jiàn)表3、4。

表2 兩組正頜術(shù)中骨移動(dòng)后位置與術(shù)前規(guī)劃差異比較(n=18,l/mm)

表3 患者術(shù)前滿(mǎn)意度調(diào)查

表4 患者術(shù)后滿(mǎn)意度調(diào)查

3 討 論

頜骨在顏面容貌及生理功能維持中起著重要作用[13]，下頜骨病變引起大面積組織缺損及畸形的精準(zhǔn)修復(fù)重建是頭頸重建領(lǐng)域的重點(diǎn)與難點(diǎn)[14]。腓骨允許多段截骨和塑形，是修復(fù)大型下頜骨缺損的首選方法[15]，結(jié)合小腿外側(cè)皮瓣構(gòu)成復(fù)合骨肌皮瓣也用于修復(fù)口內(nèi)軟組織缺損。近年來(lái)，3D打印技術(shù)廣泛應(yīng)用于下頜骨重建、正頜外科測(cè)量及評(píng)估、頜面部創(chuàng)傷和顳下頜關(guān)節(jié)重建等諸多領(lǐng)域[16-18]，應(yīng)用3D打印技術(shù)，手術(shù)時(shí)間縮短17.63%[19]。

數(shù)字導(dǎo)航系統(tǒng)涉及多個(gè)學(xué)科范疇，如虛擬現(xiàn)實(shí)、鏡像、匹配、傳感器遙感等技術(shù)[20]。術(shù)前進(jìn)行手術(shù)模擬和手術(shù)效果預(yù)測(cè)，可針對(duì)不同個(gè)體具體情況制定最佳的手術(shù)方案，減少手術(shù)的盲目性。手術(shù)過(guò)程中根據(jù)實(shí)時(shí)顯示，可嚴(yán)格按照術(shù)前手術(shù)規(guī)劃執(zhí)行手術(shù)，實(shí)現(xiàn)原本不可見(jiàn)解剖位置的可視化，使外科手術(shù)操作方式發(fā)生革命性的變革，從而使手術(shù)更加安全、微創(chuàng)[21]。術(shù)中利用導(dǎo)航系統(tǒng)記錄的數(shù)據(jù)，結(jié)合術(shù)前規(guī)劃和術(shù)后影像學(xué)資料，可以對(duì)手術(shù)效果進(jìn)行客觀(guān)的評(píng)價(jià)[22]。利用該系統(tǒng)，治療組成員間也可以溝通交流，進(jìn)行臨床教學(xué)及手術(shù)操作訓(xùn)練。

目前口腔頜面導(dǎo)航技術(shù)已在多種臨床操作中得到廣泛應(yīng)用，包括上/下頜骨缺損修復(fù)重建手術(shù)、顱腦外科、顱頜面部骨折手術(shù)復(fù)位、顱頜面部與頸部深部穿刺或異物取出、頜面部畸形矯正手術(shù)、種植外科手術(shù)、頜骨復(fù)雜骨性埋伏牙的拔除手術(shù)等[23]。

經(jīng)典的配準(zhǔn)方式是將上頜的參考架放置于顱骨，優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)固，對(duì)手術(shù)的影響小，但在顱頜面手術(shù)中不能完成對(duì)下頜骨的空間定位，下頜骨的參考架需要放置于頦部或者下頜骨下緣，下頜骨實(shí)時(shí)手術(shù)導(dǎo)航時(shí)限制了下頜骨手術(shù)的操作空間，難以操作，并發(fā)癥多[24-25]。本研究采用改良的配準(zhǔn)方式，術(shù)前下頜骨利用硅橡膠咬合記錄可以獲得相對(duì)于顱頜面諸骨唯一穩(wěn)定固定的位置，以此獲得三維CT數(shù)據(jù)，下頜骨手術(shù)導(dǎo)航時(shí)將參考架仍然置于顱骨，利用咬合記錄將下頜骨固定于上頜骨，固定一次參考架、完成一次配準(zhǔn)，就可進(jìn)行上、下頜骨手術(shù)術(shù)中實(shí)時(shí)導(dǎo)航。從而簡(jiǎn)化了配準(zhǔn)流程，降低了參考架的安放難度，解除了下頜骨參考架放置位置對(duì)于下頜骨實(shí)時(shí)手術(shù)導(dǎo)航的干擾，成功實(shí)施了術(shù)中導(dǎo)航。在正頜的雙頜手術(shù)中，改變了以往上頜骨手術(shù)、下頜骨手術(shù)分別進(jìn)行參考架固定的復(fù)雜流程，雙頜手術(shù)時(shí)只需安置一次參考架于顱骨就可以實(shí)現(xiàn)上頜骨與下頜骨的導(dǎo)航，減少了手術(shù)創(chuàng)傷。本研究中兩種配準(zhǔn)方式均可以順利完成實(shí)時(shí)手術(shù)導(dǎo)航，術(shù)后手術(shù)效果、滿(mǎn)意度調(diào)查等無(wú)差異，改良配準(zhǔn)較經(jīng)典配準(zhǔn)具有更明顯的操作簡(jiǎn)便性、手術(shù)舒適性、創(chuàng)傷微創(chuàng)性。

本研究中數(shù)字三維重建聯(lián)合3D打印技術(shù)的應(yīng)用，使術(shù)者術(shù)前根據(jù)計(jì)算機(jī)模擬手術(shù)，設(shè)計(jì)病灶區(qū)截骨線(xiàn)、供體骨術(shù)區(qū)截骨塑形線(xiàn)，并打印手術(shù)截骨導(dǎo)板、塑形導(dǎo)板，術(shù)中根據(jù)手術(shù)規(guī)劃進(jìn)行精準(zhǔn)、微創(chuàng)病變骨段截骨，有效避免時(shí)間浪費(fèi)[26]。通過(guò)腓骨截骨導(dǎo)板的應(yīng)用可精確制備腓骨瓣，減少了打磨移植腓骨的次數(shù)，降低了對(duì)骨血運(yùn)的破壞，提高了骨移植的成功率。復(fù)位導(dǎo)板的應(yīng)用保證了移植骨就位于理想位置，移植腓骨與下頜骨斷端精密接合，患者骨愈合良好，面型恢復(fù)良好。術(shù)中采用雙層移植腓骨，恢復(fù)下頜骨高度，為后期種植義齒的固位創(chuàng)造了有利條件。二期植入種植體后，種植體與腓骨結(jié)合良好，咬合關(guān)系恢復(fù)正常，既美觀(guān)又恢復(fù)了良好的咀嚼功能。

在與患者及家屬進(jìn)行術(shù)前談話(huà)中，使用數(shù)字技術(shù)進(jìn)行講解，使患者和家屬對(duì)病情及手術(shù)治療有深入認(rèn)識(shí)，增加醫(yī)患信任，減少醫(yī)療糾紛的發(fā)生。

總之，改良配準(zhǔn)數(shù)字導(dǎo)航，解決了下頜骨配準(zhǔn)導(dǎo)航的難點(diǎn)，獲得與經(jīng)典配準(zhǔn)無(wú)差異的手術(shù)效果，具有極大的臨床應(yīng)用價(jià)值，引領(lǐng)顱頜面外科真正進(jìn)入數(shù)字精準(zhǔn)治療時(shí)代。