Mimics軟件在顴骨復合體骨折三維CT圖像中的測量與應用

[摘要] 目的 探討單側顴骨復合體骨折移位的CT測量方法并用于指導臨床手術。方法 收集需要手術治療的單側顴骨復合體骨折患者20例，術前攝頜面部三維CT，利用Mimics軟件對雙側顴骨復合體與鄰近骨骼解剖標志點中選取的同樣兩點之間的距離和選取同樣的三點之間的角度進行測量分析，計算患側與健側之間的差值，以此為骨折移位數據指導手術。術后復查CT并測量各段距離和角度，評價復位效果。結果 1）顴骨復合體骨折時，顴骨體骨折塊多向后、向內移位。術后患側與健側比較，骨折段移位距離差值減少至2 mm以內，角度差值減少至1°以內，復位達到三維對稱，開口及咬合功能恢復好，手術效果滿意。2）健側的顴弓突點水平角和顴突點水平角數據呈正態分布，分別為138.50°±1.15°和132.72°±0.89°。結論 三維CT測量可以實現對顴骨復合體空間移位的定量測量，對顴骨復合體骨折的手術復位具有指導意義。

[關鍵詞] 顴骨復合體骨折； 三維CT測量； Mimics軟件； 頭影測量

[中圖分類號] R 782.4 [文獻標志碼] A [doi] 10.3969/j.issn.1000-1182.2012.02.004

Clinical application of Mimics software in three dimensional CT images for treatment of zygomatic complex fracture Zeng Yong， Zhang Gang， Lei Tao， Wu Xiaobo， Tan Yinghui. （Dept. of Stomatology， Xinqiao Hospital， The Third Military Medical University， Chongqing 400037， China）

[Abstract] Objective To study a reliable CT measuring method for quantitative diagnosis of unilateral zygomatic complex fracture and operation guiding. Methods 20 zygomatic complex fracture patients needed operation were col-lected， three dimensional CT images of all patients were measured and analyzed by Mimics software before operation. Standard anatomy points of bilateral zygomatic complex and adjacent bone were selected， then the distance of two same selected points and the angles of three same selected points were measured by Mimics software. Compared to unin-jured side， the different value of the distance and the angle of injured side zygomatic complex were acquired， zygomatic complex fractures were operated based on the different value. All patients were examined by three dimensional CT post-operatively， and the different value of the distance and the angle of both side were measured using same method to

pre-operation. Therapy effects were analyzed based on the data of different value of the distance and the angle. Results 1）The displacement of zygoma of most patients was backward and inward. The different value of the distance between uninjured and injured side was less than 2 mm， and the different value of the angle was less than 1°. All patients reached the three-dimensional symmetric， surgical results were satisfactory in recovery of occlusion and mouth opening. 2）The zygomatic arch protrusion angle was about 138.50°±1.15°， zygomatic prominent angle was about 132.72°±0.89°. The two data were normal distribution. Conclusion Three dimensional CT measurements of zygomatic complex can be achieved for the quantitative measurement of spatial displacement， and have directive significance for the reduction of the zygomatic complex fractures.

[Key words] zygomatic complex fracture； three dimensional CT measurement； Mimics software； cephalometric

隨著現代交通的發展，頭頸部外傷有增多的趨勢。薄斌等[1]對1 693例創傷患者進行調查，發現頜

面部損傷的發生率為34%，而在各類交通事故中，頜面部損傷的發生率可達40%～80%。顴骨位于面中部側方，是決定著面部輪廓的三維立體結構，決定著面部的水平寬度、前突度和面中部垂直高度。顴骨對于維持面部外形特征、肌肉附著、頜力傳導均有重要功能。由于其位置突出，顴骨成為了頭面部創

傷中最易發生骨折的部位之一。統計資料表明，顴骨復合體骨折（zygomatic complex fracture）的發生率占面中部骨折的18%～43.9%[2]，居于首位。顴骨復合體骨折后會造成面側方塌陷、張口受限、眼球陷沒、復視及視神經損傷等功能障礙，嚴重者甚至出現繼發性心理障礙。提高顴骨復合體骨折的治療效果，對于改善該類患者的生活質量具有重要意義。

CT平掃和三維頜骨重建是準確診斷顴骨復合體骨折必不可少的手段。隨著計算機科學技術的迅猛發展，產生了各種測量軟件和模擬手術的虛擬現實技術，從而可以達到骨折畸形的定量或半定量診斷，并能預測手術效果。本研究利用計算機輔助手術技術和Mimics軟件對雙側顴骨復合體與鄰近骨骼解剖標志點的距離及角度進行分析比較，并根據測量數據預成型微型接骨板和指導單側顴骨復合體骨折的手術，以提高復位的準確性，減少不對稱畸形的發生。

1 材料和方法

1.1 研究對象

收集2008年1月—2011年9月第三軍醫大學新橋醫院口腔頜面外科病房收治的需要手術治療的單側顴骨復合體骨折患者20例。其中，男性17例，女性3例，平均年齡39.56歲；車禍傷14例（70%），跌落傷

3例（15%），擊打傷2例（10%），刀砍傷1例（5%）。

1.2 顴骨復合體骨折的三維測量

1.2.1 數據導入與分析 采用Lightspeed 16層螺旋CT（GE公司，美國）對20例患者頜面部進行薄層橫斷面、冠狀面及矢狀面掃描，層厚0.625 mm，將獲得的CT數據以DICOM格式導入Mimics軟件（Materialise公司，比利時），進行三維建模。利用Mimics軟件對雙側顴骨復合體與鄰近骨骼解剖標志點中選取的同樣兩點之間的距離和選取同樣的三點之間的角度進行測量分析，計算患側與健側之間的差值，以此為骨折移位數據指導手術。

1.2.2 測量項目 測量標志點共11個（圖1）。1）眶額

顴點（fmo）：顴額縫與眶外側緣交點。2）顴頜縫眶下

緣點（oz）：顴頜縫與眶下緣交點。3）顴頜縫點（zm）：顴頜縫最低點。4）顴突點（mp）：顴骨外形高點。5）顴骨點（ju）：顴骨額突后緣垂直緣與顴突上面的水平緣所形成交角的頂點。6）乳突點（Ms）：乳突尖點。

7）顴骨體幾何中心點（A）：顴骨體的幾何中心點。8）顴弓突點（zy）：顴弓最突點。9）顳骨根點（tp）：顳骨顴突與顳骨體的相交點。10）顴顳縫中點（B）：顴顳縫的中點。11）顴頜縫中點（C）：顴頜縫的中點。

測量5個線距（圖2）：1）zm-mp：顴頜縫最低點

至顴突點的距離，反映顴骨在上下方向的移動距離。

2）fmo-mp：眶額顴點至顴突點的距離，反映顴骨在上下方向的移動距離。3）oz-mp：顴頜縫眶下緣點至顴突點的距離，反映顴骨在內外方向的移動距離。4）tp-mp：顳骨根點至顴突點的距離，反映顴突點后縮或前突的程度。5）Ms-zm：乳突點至顴頜縫點的距離，反映顴頜縫下緣后縮或前突的程度。

測量3個角度（圖3）：1）顴弓突點水平角：A、zy、tp點所形成的角度。2）顴突點水平角：B、mp、C點所形成的角度。3）顴骨額突下角：顴骨額突后緣垂直緣與顴突上面的水平緣所形成的交角。

1.3 Mimics軟件在顴骨復合體骨折中的應用

術前預成型微型接骨板：術前1 d根據健側顴弓突點水平角、顴突點水平角、顴骨額突下角的三維

CT數據彎制微型接骨板，以備術中復位顴骨、顴弓的突度。

采用頭皮冠狀切口、瞼緣下切口、口內前庭溝切口暴露顴骨顴弓骨折線，按照先復位顴骨、后復位顴弓的順序復位骨折。

顴骨的前后移動：根據術前測量已知的健患側tp-mp距離的差值前后移動顴骨。當顴骨后縮時，復位后的tp-mp距離為術前所測tp-mp距離加上健患側tp-mp差值；顴骨前突時，復位后的tp-mp距離為術前所測tp-mp距離減去健患側tp-mp差值。顴骨前后移動時，同時還要參考Ms-zm的數據進行移動復位。

顴骨的上下移動：根據術前測量已知的健患側fmo-mp距的差值上下移動顴骨。顴骨上移時，復位后的fmo-mp距離為術前所測fmo-mp距離加上健患側fmo-mp差值；顴骨下移時，復位后的fmo-mp距離為術前所測fmo-mp距離減去健患側fmo-mp差值。顴骨上下移動時，同時還要參考zm-mp的數據進行移動復位。

顴骨的內外移動：根據術前測量已知健患側oz-mp距離的差值內外移動顴骨。顴骨內移時，復位后的oz-mp距離為術前所測oz-mp距離加上健患側oz-mp差值；顴骨外移時，復位后的oz-mp距離為術前所測oz-mp距離減去健患側oz-mp差值。

顴弓復位：參照顴額縫、眶下緣弧度對顴骨體進行旋轉調整后暫時固定，再根據術前預成型微型接骨板的弧形，復位顴骨、顴弓的突度。最后固定顴額縫、眶下緣、顴顳縫、顴上頜縫。當骨缺損大于5 mm時，同時進行植骨。

1.4 效果評價

術后1周復查患者頜面部三維CT，測量各段距離和角度，評價復位效果。復位的評價標準[3-4]：健側和患側的顴骨前后向突度、水平向突度差異均小于2 mm為三維對稱；一個方向差異大于2 mm、另一個方向差異小于2 mm為三維基本對稱；兩個方向差異都大于2 mm為三維不對稱。

術后3個月拍攝仰頭位照片，觀察軟組織復位即面部外形情況。

2 結果

2.1 復位效果評價

20例患者術前術后測量項目的比較見表1、2。從表1可見，顴骨復合體骨折時，顴骨體骨折塊多向后、向內移位。從表2可見，所測角度中，顴弓突點水平角骨折時變化最大，顴骨額突下角變化最小。術后患側與健側比較，骨折段移位距離差值減少至2 mm以內，角度差值減少至1°以內。20例患者的復位均達到三維對稱，開口及咬合功能恢復好，手術效果滿意。

健側的顴弓突點水平角和顴突點水平角數據呈正態分布，分別為138.50°±1.15°和132.72°±0.89°；但是顴骨額突下角變異大，手術指導意義不如前兩者。

2.2 術后面部外形

術后3個月復查，19例患者面部兩側對稱，1例患者患側面中份稍寬，考慮為軟組織增厚所致。

3 討論

3.1 測量定點的選擇

顴骨復合體骨折畸形的主要原因是顴骨外形高點移位、顴弓弧度改變導致的顴骨、顴弓外形突度喪失。手術是對顴骨、顴弓外形突點進行恢復的過程，因此本研究在三維圖像上，選擇oz、fmo、zm與mp的距離反映顴骨內外、上下移位的情況，tp與mp的距離、Ms與zm的距離反映顴骨和顴骨下緣前后移位的情況，顴弓突點水平角、顴突點水平角反映面部水平寬度改變情況，顴骨額突下角反映顴骨顴弓的空間位置關系。這種測量方式近似于解剖測量，具有準確、直觀的優點。目前尚未見到關于顴骨復合體角度測量的相關報道。在本研究中健側顴弓突點水平角和顴突點水平角的數據呈正態分布，分別為138.50°±1.15°和132.72°±0.89°，但是顴骨額突下角變異大。距離加上角度的測量更符合人體解剖測量，本實驗所得數據結果進一步豐富了顴骨復合體骨折的三維測量數據庫。

3.2 三維CT測量的準確性

關于三維CT測量的準確性，本研究所采用的三維立體測量是在象素水平進行的，測量值誤差在0.1 mm以下，所有的定點精確。螺旋CT掃描的數據在計算機中是通過三維矩陣表達的，每一點的三維坐標是唯一的；三維影像以外的空間點計算機沒有三維坐標編碼，是無法定點的。三維影像內部的點必須“切開”三維結構才能定點，因此所有定點均在三維影像表面，每一點都有唯一性，所測線距均在顱面骨骼表面進行，結果可以重復而唯一。任意兩點在三維空間中相對位置都是恒定的，無論影像如何旋轉或縮放，與位置關系無關，無需確定定位平面[5]。

3.3 提高顴骨復合體骨折復位精確性的方法

有關提高顴骨復合體骨折復位精確性的方法很多，但其治療效果卻不令人滿意。顴骨顴弓骨折因其自身解剖特點，沒有牙齒作為參照點，不像上下頜骨骨折那樣有咬合關系作為復位標準[6-7]。雖然使用高清晰CT進行診斷和顱頜面外科技術可以進行解剖復位，但是手術后仍然存在不同程度的顴面部畸形。其原因是骨折斷端吸收改建或粉碎性骨折引起的骨缺損導致斷面對位出現誤差，顴骨復位缺乏確

切標準，瘢痕引起變形等[8-9]。不恰當的復位術，可以發生在任何一個具有豐富臨床經驗的醫生手術過程中。為了保證術中對位的精確性，在進行顴骨復合體手術時，將可移動X線掃描儀器放在手術室，術中可及時糾正復位，達到較好的復位。但是其缺點也較多，首先對于顴骨復合體粉碎性骨折手術反復對位，時間過長；其次醫生缺乏很好防護，長時間暴露在射線中，對身體造成很大傷害[10]。也有學者通過超聲技術輔助手術復位顴骨骨折，術后可以立即復查。但是超聲用于顴骨復合體骨折也有不足之處，面中部獨特的解剖結構限制了超聲技術的使用，如在顴弓骨折、鼻骨骨折、眼眶骨折中超聲技術就不能使用。隨著科學技術的發展，顱頜面測量技術也在不斷進步，從最早的二維測量技術，發展到現在的三維面弓測量技術、三維影像重建技術、摩爾云紋照相技術、三維頭影測量技術等[11]。目前三維重

建技術在臨床上應用廣泛，可同時測量軟、硬組織，用于臨床診斷、治療及手術前后評估[12-15]。還有學者

通過三維模型、快速成形術、激光點焊技術等制作顱面骨模型，首先在模型上完成手術，并預成型接骨板，大大節約了手術時間。其缺點是整個制作過程非常繁瑣，價格昂貴，而且每個環節需較高的技術保證，否則制作出的模型和實體會出現較大的誤差，不能用于指導手術，且間接加重患者經濟負擔[16-17]。

本研究中采用三維CT立體測量系統，在術前測量比較健患側顴骨顴弓標志點的距離及角度差值，實現了對顴骨復合體空間移位的定量測量，準確性高，對顴骨復合體骨折的手術復位具有指導意義。同時操作方便，簡單易行。但本方法對于嚴重的或雙側的顴骨復合體骨折進行定量診斷仍然非常困難，其原因有以下幾個方面：1）顴骨外形呈菱形，與其他骨骼緊密相連，其邊界不易確定；2）患側顴骨體及顴弓骨折粉碎片各部分向不同方向移動，其骨骼標志點不能精確定位；3）顴骨復合體骨折常伴發對側顴骨顴弓骨折或其他面骨骨折，從而使測量失去參考點。因而對于復雜顴骨復合體骨折，由于顴骨顴弓的外形高點喪失，多個骨折片移位，立體測量困難，仍需要使用三維頭模及植骨等技術修復畸形。

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（本文編輯 李彩）