数字化外科技术在颧眶复合体骨折治疗中的临床应用研究

王燕，张力

(锦州医科大学北部战区总医院研究生培养基地·北部战区总医院口腔颌面外科 辽宁 沈阳 110016）

[摘要] 目的：探讨和总结数字化外科技术在颧眶复合体骨折治疗中的临床应用价值。方法：选取2016年9月-2018年11月30例单侧颧眶复合体骨折的患者行头颅CT扫描，获取DICOM数据，将数据导入Materialise3-matic软件进行三维重建及镜像处理，在镜像后的模型上模拟手术并设计复位导板，通过3D打印机打印三维头颅模型和实体导板，于术前进行钛板、钛网预塑形并演示其手术过程，于手术过程中指导骨折段复位。结果：数字化外科技术的应用缩短了手术时间，减少了创伤，明显改善了患者面形，且良好恢复了眼眶容积并矫治了眼球内陷。结论：数字化外科技术能够为颧眶骨折提供重要参考，使手术复位固定更加精确、个性化，良好恢复了患者的眼颌功能。

[关键词]  数字化技术 ； 颧眶复合体骨折 ；眼眶容积  ；眼球突度

Digital Technique in Treatment of Zygomatic-orbital Complex Fracture. WANG Yan,ZHANG Li.Jinzhou Medical University,Oral and Maxillofacial surgery Northern Theater Command general hospital ,Liaoning Shenyang 110016,china.

[Abstract] objective To explore and summarize the clinical application value of digital surgical technique in the treatment zygomatic-orbital complex fracture. Methods The digital imaging and communications in medicine (DICOM) data of 30 patients with zygomatic-orbital complex fracture during September 2016  and  October 2018  were obtained by preoperative CT scanning, and the data was put into the Materialise3-matic software to reconstruct the 3D skull models and make mirror image processing. Simulate surgery and design a reduction guide plate on the mirrored model and to print the three-dimensional model and digital plate through 3D printer.The titanium plate and titanium mesh were premolded on the three-dimensional skull model before operationand the procedure of operation was demonstrated. In the process of surgery,we used the plate to guide the reduction of maxillofacial fracture. Results The application of digital surgical technique can shorten the operation time, reduce the trauma, improve the facial shape of the patients, recover the orbital volume and correct the enophthalmos.Conclusions Digital surgical technology can provide important reference for zygomatic and orbital fractures, make surgical reduction and fixation more accurate, personalized, and restore the patient's eye and jaw function.

 [Key words] digital technique; zygomatic-orbital complex fracture; orbital volume ; proptosis

颧眶复合体(zygomatic- orbital complex, ZOC) 又称为颧—上颌—眼眶复合体（zygoma-maxilla-orbital complex，ZMOC）, 或颧骨复合体(zygomatic complex),据文献报道，该部位骨折的发生率占面中部骨折的30%～45%^[1,2]。颧眶复合体为面中部最突出的部位，其解剖关系极其复杂,且颧眶复合体在面部美学中占有重要的地位，它的骨折将导致严重的美学和功能性后遗症。因此，颧眶复合体骨折的精确解剖复位以及恢复其外形和生理功能是骨折治疗的重中之重。随着计算机技术的不断发展和创新以及各种工程软件在医学领域的应用，使得现代医学模式发生了巨大的变化。21世纪以来，数字化外科技术已逐步应用于颌面部创伤修复、牙颌面畸形、种植外科等多个领域^[3-5]。本研究基于数字化技术的基础，利用数字化导板引导骨折复位，利用三维头颅实体模型于术前制定详细的手术计划，进行钛板、钛网的预塑形，大大减少了手术操作时间，降低了术中损伤，提高了骨折复位的精度，取得了满意的临床效果。

材料与方法

1.临床资料  选取北部战区总医院2016年9月至2018年10月确诊为单侧颧眶复合体骨折的患者30例，男性26例 ，女性4例，年龄14～67岁，平均 37.2 岁，临床表现为患侧有明显的颧面部、眶下区塌陷畸形，眶外侧缘及眶下缘可触及明显的台阶感，具有眼球运动受限、眶下区麻木等临床症状。致伤原因 ：交通事故伤、高空坠落伤、摔伤、工伤、拳击伤等。

2.数字化导板和三维模型的制做  CT扫描：所有患者行头颅螺旋CT扫描，CT型号GE64层宝石能谱CT,GE Discovery750HD，层厚0.625mm，获取DICOM格式数据，将数据输入Mimics15.0软件进行三维重建成像及镜像处理，利用其切除工具以正中矢状面将患侧切除，再利用镜像工具将健侧以中线为轴翻转至患侧，得到双侧均为正常的颅骨图像（图1）。然后利用Materialise3-matic（比利时）软件的人工手动分割擦除功能，获得游离骨折段的数字化三维图像，然后将其任意拆分、旋转、切割、拼接、分离，移动骨折断端，模拟骨折复位，生成STL格式文件。最后再将该文件输入Geomagic软件进行处理，根据镜像前后图像数据，在计算机虚拟三维头颅图像上设计导板。最后连接3D打印机分别打印出数字化导板和三维头颅模型（图2、图3）^[6]。

图1                     图2                     图3

3.术前准备及手术模拟  根据打印出的三维头颅模型进行术前准备和模拟操作。首先将复位导板放置骨折处，模拟术中引导复位，提前预计固定骨折断端所需要的钛板样式及数目，并在模型上模拟钛板固定的位置，提前将选择的钛板（AO）进行预弯。然后将植入的钛网进行塑形、弯制和精确修剪，以确定钛网植入的准确位置，优化手术方案，提高预植入钛网与骨折缺损部位的契合度（图4）。

                                     图4

4.手术方法   手术采用冠状切口+口内前庭沟切口+睑缘下切口。首先设计冠状切口，依次切开皮肤、皮下至帽状腱膜，切开颞筋膜浅层，保护关节囊，剥离子剥离骨膜后暴露颧骨、颧弓及眶外侧壁的骨折断端，去除错位愈合的骨痂和纤维结缔组织，将骨折块充分松解，按术前设计将已消毒的个性化导板置入引导复位，按顺序分段截开复位导板，依次替换成于术前已预弯的钛板固定于颧额缝、颧弓及颧骨体。然后采用口内前庭沟切口，暴露上颌窦前壁及颧颌缝处骨折线，按照同样的方法利用复位导板引导复位。最后采用睑缘下切口，切开皮肤、皮下至骨膜，暴露眶下缘处骨折线，将眶底疝入上颌窦和筛窦的脂肪组织复位，保护眶下神经血管束，将术前预成型的钛网置于眶底给予固定，恢复其眶腔容积，矫治眼球内陷（图5、图6）。

               图5                                     图6

5.疗效评价方式及标准

5.1.面突度和面宽度的测量

5.1.1 Mp-通过Tp点冠状面：颞骨根点至颧突点的距离，反映颧突点在前后方向移位距离，该距离代表面部突度。

5.1.2 Mp-通过面中线的矢状面：反映颧骨在内外方向移位距离，该距离代表面宽度。

眶额颧点(fmo)：眶外侧缘与颧额缝的交点、颧颌缝眶下缘点（oz）：颧额缝与眶下缘的交点、颧颌缝点（zm）：颧颌缝最低点、颧突点（mp）颧骨外形轮廓线的最高点：代表颧骨整体最高点，以眶外壁内侧缘的垂线与眶下缘最低点的垂线相交获得^[7]、乳突点（ms）：乳突尖端，最向下外侧方突出的一点、颞骨根点（tp）：颞骨颧突与颞骨体的相交点^[8]（图7 ）。

图7

6.2 眶容积和眼球突度的测量

6.2.1 眶容积测量方法：将DICOM格式的CT数据导入到Mimics软件，于轴位图像进行眼眶边界的描绘。前界:眶外壁前缘至眶内壁前缘连线，然后沿眼眶骨性边界向后至视神经孔。所有层面边界描绘完成后，自动生成三维重建模型，并计算出眶容积(图8、图9  )。

 图8   轴状位描画图像                图 9 冠状位描画图像

6.2.2 眼球突度测量方法：将DICOM格式的CT数据导入Mimics软件，在轴位图像上显示眼球最大径，由眶外侧缘最突点B向中线作垂线作为测量基线，然后应用距离测量工具，由角膜最突点A向基线作垂线，那么角膜最突点至基线的垂直距离(A-C)即为眼球突度值（图10、图11  ）。

                图10                                   图11

6.统计学分析  使用SPSS17.0统计软件进行统计数据分析，将测量数据采用配对t检验进行比较，P<0.05为差异具有统计学意义。

结　果

测量术前术后患侧面突度值为67.20±4.38 ，71.33±3.50 ，并进行配对t检验，t=9.481﹥t_0.001/2,29 =2.756，P﹤0.01；面宽度值为56.97±4.34，54.25±3.95  ，进行配对t检验，t=6.621﹥t_0.001/2,29 =2.756，P﹤0.01；眶容积为30.16±2.12，27.69±2.01，进行配对t检验， t=13.632﹥t_0.001/2,29 =2.756，P﹤0.01；眼球突度为22.16±2.83，19.05±1.65，进行配对t检验，t=6.383﹥t_0.001/2,29 =2.756，P﹤0.01，差异具有统计学意义。

图12   术前仰面观                      图13   术后仰面观

讨　论

颧眶复合体位于面中1／3，为面中部最突出的部位，颧骨因其解剖位置显著而经常受伤，导致明显的颧面部塌陷畸形，张口受限，面部宽度、凸度不对称以及眼眶的不对称畸形等。而眼眶位置突出且结构复杂，由额骨、颧骨、蝶骨、上颌骨、泪骨、筛骨和腭骨七块骨组成，与其他邻近组织紧密相连。本研究的颧眶复合体骨折就是由于颧骨骨折移位后所导致的眶底的骨折，而出现复视、眼球内陷、眼球运动受限、眶下区麻木等一系列严重并发症，严重影响功能和外观，文献报道其发生率为46%--60%^[9]。因此对颧眶骨折的患者应注意有无眶底骨折的可能。

对面中部骨折的前瞻性研究和回顾性研究均表明，多达40％的患者可能存在严重的眼部损伤 ^[10,11]。颧眶骨折导致眼眶的尺寸改变，从而改变眶内容物的功能并导致严重的并发症。眶壁骨折可导致眼眶容积增加，组织疝入上颌窦，脂肪萎缩，韧带支持丧失，瘢痕挛缩，随后导致眼球内陷和复视。眼眶容积的测量是评价眼眶骨折重建成功的标准之一。恢复眼球正确的位置是眶底重建的“金标准”^[12]。有研究表明，每1ml眼眶容积的增加约有0.9mm的眼球内陷^[13]。因此，眶容积的增加是创伤后眼球内陷的主要原因。重建缺损的目的是恢复原有的眼眶容积，如果眶容积不能恢复，眼球内陷会不可避免地发生，即使5％的容积增加都会使眶内软组织位置发生变化，而导致眼球内陷的发生^[14]。眼眶轮廓的恢复对于功能和面部外形都是非常重要的，眼眶不对称会导致眼球运动障碍和不协调的面部外观。所以眼眶骨折治疗的关键挑战就在于必须恢复原有的眼眶容积并精确矫正眼眶轮廓，不正确的眶底重建，无论是欠矫还是过度矫正，都可能导致严重的创伤后眼眶畸形^[15]。

计算机辅助外科技术的进步使外科医生能够大大提高眼眶重建的解剖精度，计算机辅助术前规划和3D打印技术的最新进展为外科医生提供了新的工具来提高这些复杂病例的准确性。计算机软件的发展更是允许外科医生在手术之前模拟手术计划。本研究中所使用的Mimics、Materialise3-matic（比利时）和Geomagic软件正是基于此基础治疗颧眶复合体骨折的患者，从而实现了数字化、精确化、个性化的治疗方案，优化了以往根据医师临床经验进行骨折复位的传统方法，减少了术中经验依赖的盲目性。在颧眶复合体骨折的治疗中，术前打印出个性化复位导板和镜像后的三维头颅模型。在打印出的三维头颅模型上进行模拟操作，提前预计所需要的钛板样式及数目，并对钛板、钛网进行预塑形，对钛网进行弯制和精确修剪，从而制作特定的眼眶植入物，确定钛网植入位置，确保重建后球体的前后位置，否则可能会导致术后眼球突出的发生。从而更好地恢复精确的眼眶轮廓，改善手术方案，提高预植入钛网与骨折缺损部位的契合度，最大程度恢复患眼生理解剖结构，恢复眼眶容积并矫治眼球内陷。这样既缩短了手术时间、提高了手术的精确性，而且还减少了术中对周围组织的损伤，从而能更好地恢复患者的眼颌功能，达到精确治疗的目的。而我们所使用的术中个性化复位导板是在计算机软件中精心设计和制作的，与手工制作的自凝塑料复位导板相比，减少了人为因素的误差，增加了导板的吻合度，使导板更加精准和贴合，进而在术中使骨折复位更加准确、快速。医生还可利用头颅模型对患者讲解手术的相关细节，增加医生和患者之间的沟通，有利于患者更加清楚地认识和了解手术过程从而可以积极地配合。

 [参考文献]

[1] Vegter F, Hage J J, de Groot P J. Assessment of zygomatico-orbital complex fractures using ultrasonography.[J]. British Journal of Oral & Maxillofacial Surgery, 2000, 38(5):525.

[2] Carr RM, Mathog RH. Early and delayed repair of orbitozygomatic complex fracture. J Oral Maxillofacial Surg, 1997, 55: 253 - 258.

[3] Bagariaa V, Rasalkar D D, Kuthe A, et al. Use of rapid prototyping and three-dimensional reconstruction modeling in the management of complex fractures[J]. European Journal of Radiology, 2011, 80(3):814-20.

[4] Cevidanes L H, Tucker S, Styner M, et al. Three-dimensional surgical simulation.[J]. American Journal of Orthodontics & Dentofacial Orthopedics, 2010, 138(3):361.

[5]  Pascual D, Vaysse J. [Guided and computer-assisted implant surgery and prosthetic: The continuous digital workflow][J]. Revue de stomatologie, de chirurgie maxillo-faciale et de chirurgie orale, 2016, 117(1):28.

[6] 陈春艳, 鲍海宏, 曹志强, et al. 3D打印技术在颌面部复杂骨折治疗中的应用[J]. 解放军医药杂志, 2015(11):10-12.

[7] 昊健有,刘静明,陈志远,等.个体化数字导板在颧眶复合体骨折中的应用. 北京口腔医学杂志,2011,19(1):261-265

[8] 曾勇,张萍,李鹏飞,等.颧骨复合体骨折手术复位标志点三维测量的临床应用.口腔颌面外科杂志,2013,23(4):261-265.

[9] Carr R M, Mathog R H. Early and delayed repair of orbitozygomatic complex fractures[J]. Journal of Oral & Maxillofacial Surgery Official Journal of the American Association of Oral & Maxillofacial Surgeons, 1997, 55(3):253-258.

[10] Schön R, Metzger MC, Zizelmann C, Weyer N, Schmelzeisen R. Individually preformed titanium mesh implants for a true-to-original repair of orbital fractures. Int J Oral Maxillofac Surg. 2006;35:990–999.

[11] Metzger MC, Schön R, Schulze D, et al. Individual preformed titanium meshes for orbital fractures. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod. 2006;102:442–447.

[12] Lichtenstein J T, Zeller A N, Lemound J, et al. 3D-Printed Simulation Device for Orbital Surgery[J]. Journal of Surgical Education, 2017, 74(1):2-8.

[13] Pedemonte C, Sáez F, Vargas I, González LE, Canales M, Salazar K. Can customized implants correct enophthalmos and delayed diplopia in posttraumatic orbital deformities? A volumetric analysis. Int J Oral Maxillofac Surg. 2016;45:1086–1094.

[14] Kontio R (2004) Treatment of orbital fractures the case for reconstruction with autogenous bone. J Oral Maxillofac Surg 62:863–868

[15] Kim Y C, Jeong W S, Park T K, et al. The accuracy of patient specific implant prebented with 3D-printed rapid prototype model for orbital wall reconstruction[J]. Journal of Cranio-Maxillofacial Surgery, 2017, 45(6):928–936.