計算機輔助三維重建技術在頜面部外傷診治中的應用研究

趙利等

[摘要]目的：探討計算機輔助三維重建技術在頜面部外傷中的診斷及臨床應用價值。方法：收集70例頜面部外傷患者。對所有頜面部外傷患者均行普通X線片拍攝、螺旋CT二維掃描和三維重建成像，對結果進行對比分析，并總結三維重建技術在頜面部外傷的臨床應用特點。結果：計算機輔助三維成像技術，對70例頜面部外傷患者診斷準確性高，并且能夠立體清晰地顯示了頜面部骨折部位、類型、骨折塊移位情況及頜面部立體形態改變。結論：計算機輔助三維重建技術獲得的圖像彌補了普通X線及二維CT軸位圖像不足，可以全面立體地顯示病變，在頜面部外傷的術前診斷、手術計劃制定及手術后效果評價中具有重要臨床應用價值，可作為常規的影像學檢查方法，也是口腔計算機輔助外科的數據基礎。

[關鍵詞]三維CT； 計算機輔助三維重建；頜面部骨折；三維手術預測模擬

[中圖分類號]R179 G478.2 [文獻標識碼]A [文章編號]1008-6455（2014）12-0974-05

Abstract： Objective The aim of this study is to explore the diagnosis and clinical application value of computer-assisted three-dimensional reconstruction technique in injuries of maxillofacial. Methods 70 patients of maxillofacial trauma patients were included in this study.All trauma patients were performed by X-ray films、2 D spiral CT scan and 3 D reconstruction imaging，and comparing with the results of analysis， and summarize the clinical application of 3D reconstruction technique in maxillofacial trauma. Results The computer- assisted three-dimensional reconstruction technique has the hily accuracy rate to the 70 patients of maxillofacial trauma patients.It's stereoscopical and clearly shows the maxillofacial fracture site，type，displacement of fracture fragments and maxillofacial three-dimensional morphological changes. Conclusion The technique make up for less than ordinary X-ray and 2D CT axial images-display of lesions in the full three-dimension，which has an important clinical value in preoperative diagnosis， surgical planning and post-operative effect evaluation in maxillofacial trauma，and could be used as a conventional imaging methods， Also was the data base of oral computer-aided surgical.

Key words：3-DCT/computer-assisted three-dimensional reconstruction technique/Maxillofacial fracture /three dimensional surgical planning and simulation

對頜面部骨組織器官的三維重建是頜面外科手術治療的基礎。傳統X線檢查和二維CT因其本身的局限性已經不能滿足更高要求的臨床需要，只能作為治療的輔助檢查手段。近年來，隨著多層螺旋CT（MSCT）設備和計算機技術的成熟，計算機輔助三維重建技術形成的三維重建圖像因其能夠準確地提供三維信息、模擬術后效果和指導手術重建，在頜面外科中的應用越來越廣泛[1-3]。隨著數字技術的發展，計算機輔助三維重建技術在頜面部外傷骨折的術前診斷、術前手術方案設計、手術操作過程模擬及術后效果模擬等方面發揮著重要的角色。對于頜面部外傷手術有著重要意義。本研究通過對運用計算機輔助三維重建技術的70例頜面部外傷骨折病例的臨床資料進行分析，探討三維重建技術在頜面部外傷中的診斷及臨床應用價值。

1 材料和方法

1.1 臨床資料：收集2010年12月～2012年12月在安徽醫科大學第一附屬醫院口腔頜面外科診治的頜面部外傷骨折的70例（男58例，女12例）患者資料，年齡6～78歲，平均35歲。臨床檢查均為頜面部損傷，其中交通事故傷41例，墜落傷19例，鈍器擊傷7例，其他意外損傷3例，其中合并顱腦損傷16例。陳舊性骨折26例，平均傷后10天就診；臨床表現最明顯的為骨折處疼痛，咬合關系錯亂和下頜運動障礙等。每位患者術前均進行常規X線平片、二維CT片和三維CT重建。

1.2 檢查設備及技術參數：患者術前均進行常規X線平片、二維CT片和三維CT重建。①常規X線平片攝影：包括頭顱正側位片、上頜骨華氏位片、曲面斷層片；②螺旋CT掃描：應用普通螺旋CT行二維掃描，獲得二維CT圖像；三維掃描使用用西門子64位螺旋CT掃描，掃描時患者仰臥，平行于眶耳線行橫斷位掃描，圖像矩陣753×212，掃描參數：管電壓120kV，管電流350mA，層厚2mm，螺距lmm，掃描時間1.0s，重建間距1.5mm。患者采用仰臥位。掃描完成后用Image work中選3D重建系統獲得立體圖像，根據病變位置分別在X軸、Y軸和Z軸上轉動，常規取前面、后面、左右側面等進行觀察和攝影，左右斜面旋轉角度根據骨折位置確定。

1.3圖像處理及資料分析：患者的常規X線片和二維CT片拍攝后將二維圖像數據傳入計算機內，直接閱片；三維CT重建影像是多層螺旋CT掃描完成后，將獲得的橫斷面影像經Image work工作站進行圖像后處理，獲得立體圖像，根據病變位置分別在X軸、Y軸和Z軸上轉動，常規取前面、后面、左右側面等面進行觀察和攝影，左右斜面旋轉角度根據骨折位置確定。骨折的判斷以二維圖像作為參考標準，將全部病例的3種影像檢查方法分成3組。由2位有經驗的放射診斷醫生和2位口腔頜面外科醫生進行雙盲法評估，要求每位觀察者根據三組圖像分別對每例患者頜面部骨折部位、范圍、骨折線形態及走行、骨折塊數目及移位情況、關節脫位情況、鄰近結構的解剖關系及并發癥作出診斷和分析，三種圖像顯示結果分別與手術結果對照。并將該信息提供給口腔頜面外科醫生，以此作為術前方案設計的依據。

1.4 治療方法的選擇：分為保守治療和手術治療。保守治療方法為頜間牽引固定、石膏頭帽顱頜牽引固定和外牽張支架，適應癥為新鮮并且骨折輕度移位線性骨折、兒童患者（年齡<12周歲）、全身情況不適合手術或不同意手術者；手術治療是指手術顯露骨折部位，新鮮骨折采用器械復位，陳舊性骨折則不按原骨折線打開骨折，而采用骨鋸進行截骨，然后根據恢復咬合關系和面形的要求復位，適應癥為有開放性創口的骨折、閉合性復雜骨折、已錯位愈合的陳舊性骨折且咬合關系錯亂。頜骨骨折的手術入路根據骨折部位選擇，但要兼顧顯露和美觀的要求，因此合適的手術入路非常正常，通常采用冠狀切口、眼緣下切口、耳屏前切口，下頜下切口、局部小切口、口內前庭溝切口及各種聯合切口；根據斷端位置、移位程度及骨折片狀態選擇適宜的內固定方式，包括鋼絲結扎，克氏針固定、堅強內固定鈦板及鈦網等。

1.5 療效評定：術后1～6月進行影像學和臨床檢查相關術后隨訪研究，骨折術后的功能評價指標為：切口一期愈合、開口度>40mm且無疼痛、恢復正常的咬合狀態、下頜有良好的活動度、穩定的顳下頜關節及面部有良好的對稱性，滿足前述5條以上標準為優，滿足3～4條標準為良，不足3條標準為差。

1.6 統計學處理：所有病例資料通過SPSS 11.5統計學軟件錄入計算機，組間比較用χ2檢驗，以P<0.05作為差異顯著性標準。

2 結果

2.1 3種檢查方法的診斷結果分析：70例頜面部骨折患者中，多發復合性骨折56例；發現骨折數212處，平均每例3.1處（見表1）。X線平片、二維CT及三維CT重建成像對70例頜面部骨折的診斷準確率分別為88.1%、97.6% 、97.6%；通過統計學兩兩對照比較差異性，X線平片與二維CT及三維CT比較，χ2=35.58，兩者P<0.05，有統計學差異性 二維CT與三維CT比較，P>0.05，無統計學差異性。分析：二維CT及三維CT檢查方法在頜面部骨折診斷率上優于X線。三維CT圖像對病變表面骨折的診斷價值巨大，確診率達到97.6%，能立體、直觀、清晰、逼真，并可多方位旋轉、切割以充分顯示骨折區。但對5處上頜竇后壁、篩骨等深部骨折未能顯示。各種影像檢查方法對骨折的顯示情況見表2及圖1～3。

2.2 患者術后療效評定分析：70例頜面部外傷骨折病例中，術后療效優良者50例（占71.4%）；術后效果良好者15例（占21.5%）；術后效果較差者5例（占7.1%）。

3 討論

近年來口腔頜面部外傷骨折的發生率呈逐漸上升趨勢，由于頜面部暴露于人體表面，且位置突出，在受傷時易發生骨折，頜面部骨折約占全身骨折的3.2%～3.8%，占頜面部創傷的80%[4]。從頜面創傷的性別構成來看，男女比率為4.8：1，這與國內外的文獻統計中報到的男女比例相當[5-6]，隨著社會在發展，女性與男性一樣越來越多的參與各種社會活動，因此女性患者比例有所上升。頜面部骨折的另一大特點是多發性骨折。在所有骨折病例中，多發骨折患者為56例，所占總數比例為80%，單發骨折的患者數量為14例，占總骨折人數的20%，兩者之比為4：1。70例頜面部骨折患者總共擁有骨折數量約為212個，平均約為3.1個/人。總結其原因，主要有以下幾方面[7-8]：①交通事故外傷的患者比例大，事故損傷較大易致使頜面部骨折多發且復雜；②新型影像設備和技術在頜面部外傷的應用，提高頜面部骨折的診斷率，對頜面部骨折手術具有巨大的輔助作用。

頜面部解剖結構及其毗鄰關系復雜，頜面部骨折特別是多發復合性骨折常造成頜面部變形，影響器官功能及患者容貌，因此及時準確地診斷骨折部位和了解骨折移位情況對頜面部外傷的治療起重要作用。傳統X線只能簡單診斷有無骨折；因影像重疊影響，難以清楚顯示深層次結構的骨折，也不能顯示細微骨折及骨折周圍軟組織的損傷情況，在具體的診斷中有很大的局限性；本研究中二維CT對70例患者212處骨折的確診率高達97.6%，說明二維CT平掃可準確顯示頜面部骨折部位，且能顯示骨折周圍軟組織情況，對頜面部骨折的診斷價值大；但因為二維CT掃描為斷層掃描，圖像為二維圖像，受限于層厚，雖能顯示絕大部分骨折線，對于平行或近乎平行于掃描平面的骨折線顯示較差，對多發和粉碎性骨折顯示不理想，且無法顯示和其他掃描層位的相互關系，同時不能直接顯示骨折線的全程、粉碎骨折的移位情況及復雜的三維解剖關系。頜面部螺旋CT三維重建圖像立體、直觀、清晰、準確，能夠從多個方向和角度以及所需的層面顯示出各種部位的骨折，包括骨折類型、范圍、骨折段的移位方向和移位距離以及與骨折段周圍組織的空間關系，尤其是在對掃描平面上的線性骨折和嚴重的粉碎性骨折具有特別的診斷價值。容積再現（volume rendering，VR）技術是廣泛應用于頜面部三維重建的后處理方法，三維重建技術對骨折的確診率為96.1%，確診率很高。研究表明，VR重組圖像能逼真地顯示骨折的部位、范圍、程度及骨折的移位情況，利于手術切口的設計和決定骨折的固定方式，從而獲得良好的手術效果[9-11]。但VR圖像由于各組織透明度的不同，易造成影像重疊，影響影像觀察效果[12]。因此深部結構的一些骨折，如鼻中隔、眶底、篩骨不易立體顯示，需應用切割技術，暴露病變部位。近年來，利用三維影像結合快速原型技術制造患者個體性三維頭顱模型，并在三維頭顱模型上進行模型外科，進行更加真實和可重復的手術模擬與演示，既精確了設計手術方案，又有利于醫患交流，使患者更加全面了解手術的復雜性，同時大大縮短手術時間，降低手術風，提高了手術的可預測性。王國云等[13]研究的頭顱模型在復雜頜骨骨折手術中的應用表明頭顱模型的應用改進了外科手術的模式，并能完成復雜型骨折的復位和個體化解剖重建，具有非常實用的臨床價值。計算機輔助設計與制作（computer-assisted design/manufacture，CAD/CAM）技術及導航系統（computer-assisted navigation system，CANS）的開發和應用。為復雜頜面部骨折的治療提供了極大的幫助，通過計算機輔助制作技術，生成患者的個體性三維仿真頭顱模型，在模型上制作骨折復位模板、彎制鈦板和鈦網，再結合計算機輔助導航系統，醫師可以隨時了解手術器械、錯位骨塊位置及與患者解剖結構的關系.提高骨折復位的準確性，達到滿意的手術效果。何冬梅等[14]研究表明計算機輔助導航系統和個體化三維鈦網結合可提高陳舊性眶顴骨折伴眼球內陷畸形的治療效果，且鈦網聯合Medpor是治療嚴重眼球內陷畸形的良好方法。

綜上所述，計算機輔助三維重建技術相對于傳統的影像檢查具有無可比擬優勢，提供的三維影像對臨床醫生在術前診斷、選擇、設計手術程式及手術過程提供了重要的信息及參照物， 三維重建技術在頜面外傷中可做為常規且必須檢查，對于臨床制定手術方案，縮短手術時間和評估手術效果具有重要指導意義。三維重建技術的無創性及三維圖像的直觀、準確、和定量的特性使之在顱頜面外科的應用方面有著廣闊的發展前景[15]。然而，計算機輔助三維重建技術在臨床應用中仍有其局限性，這需要醫療工作者在今后的研究工作中需不斷改進。

[參考文獻]

[1]Husmann L，Alkadhi H，Boehm T，et a1.Influence of cardiachemodynamic parameters on coronar artery opacification with 64-slice computed tomography[J].Eur Radiol，2006，16（5）：1111-1116.

[2]Leschka S，Husmann L，Desbiolles LM，et a1.Optimal image reconstruction intervals for noninvasive coronary angiography with 64-slice CT[J].Eur Radiol，2006，16（9）：1964-1972.

[3]Flohr T，Stierstorfer K，Raupach R，et a1.Performance evaluation of a 64-slice CT system with z-flying focal spot[J].Rofo，2004，176（12）；1803-1810.

[4]李逸松，田衛東，李聲偉，等.頜面創傷3 958例臨床回顧[J].中華口腔醫學雜志，2006，41（7）：385-287.

[5]Ogundare BO，Bonnick A，Bayley N.Pattern of mandibular fractures in an urbanmajor trauma center[J].J Oral Maxillofac Surg，2003，61（6）：713-718.

[6]張偉，黃訓，于子瑩，等.頜面部骨折1097例臨床分析[J].吉林醫學，2006，27（9）：1061-1062.

[7]Hackl W，Hausberger K，Sailer R，et al.Prevalence of cervical spine injuries in patients with facial trauma[J].Oral Surg Oral Med Oral Pathol OralRadiol Endod， 2001， 92（4）：370-376.

[8]Hogg NJ，Stewart TC，Armstrong JE，etal.Epidemiology of maxilla of acial injuries at trauma hospitals in Ontario，Canada，between 1992 and1997[J].J Trauma，2000，49 （3）：425-432.

[9]鄧春富，徐中飛，譚學新，等.領面骨骨折的臨床回顧分析[J].口腔領面外科雜志，2005，15（l）：77-78.

[10]朱形好，高磊明，丁熙，等.8%例領面部骨折住院患者回顧性分析[J].中華急診醫學雜志，2005，14（3）：256-267.

[11]張清彬，東耀峻，李祖兵，等.全面部骨折治療的臨床研究[J].實用口腔醫學雜志，2008，24（l）：423-424.

[12]Heath GD，Soyer P，Kuszyk BS，el a1.Three-dimensional spiralCT during arterial portography comparison of three rendering techniques[J].Radiographics，1995，15（4）：1001-1011.

[13]王國云.頭顱模型在復雜頜骨骨折手術中的應用[J].第三軍醫大學學報，2010，32（18）：2035-2036.

[14]何冬梅，李政康，范先群，等.計算機輔助導航系統和個體化三維鈦網在陳舊性眶顴骨折治療中的應用[J].中國口腔頜面外科雜志，2011，9（2）：143-150.

[15]李祖兵，張益，劉彥普，等.口腔頜面創傷外科學[M].北京：人民衛生出版社，2011：537.

[收稿日期]2013-11-11 [修回日期]2014-02-10

編輯/何志斌