李偉忠　張美超　齊向東　李少萍　張磊濤　黃　宇

[摘要]目的：探討計算機輔助設計快速成型三維頭顱模型在陳舊性顴骨顴弓骨折畸形治療中的應用價值。方法：針對2例顴-眶-上頜骨骨折患者，將CT掃描信息，輸入三維圖像重建工作站并進行三維重建，采用激光快速自動成形機進行模型成型，然后通過三維重建軟件及模型進行復位，根據復位的結果指引手術。結果：三維重建模型可精確反映相應顴骨骨標志點的移位情況，根據模型設計進行手術，可準確地達到預定的復位效果。 結論：針對顴-眶-上頜骨骨折采用計算機輔助設計快速成型三維頭顱模型進行術前模擬手術，可前瞻性了解手術效果，具有非常實用的價值。

[關鍵詞]影像，三維；模型；快速成型；顴骨骨折

[中圖分類號]R782.2 [文獻標識碼]A [文章編號]1008-6455（2009）01-0040-03

Treatment of zygomatico-maxillary fracture with 3-dimensional skull model and rapid prototyping technique

LI Wei-zhong1, ZHANG Mei-chao2, QI Xiang-dong3, LI Shao-ping1, ZHANG Lei-tao1, HUANG Yu1

（1. Department of Stomatology, Nanfang Hospital, Nanfang Medical University, Guangzhou 510515,Guangdong, China；2. Biomechanics Laboratory, Southern Medical University；3. Department of Plastic Surgery,General Hospital of Guangzhou Military Command)

Abstract:ObjectiveTo explore application of three-dimensional computer-aided design rapid prototyping technique in treatment of zygomatico-maxillary fracture. Methods CT scanning information of two patients with zygomatico-maxillary fracture was imputed into the three-dimensional image workstations to form a three-dimensional reconstruction image. A skull model was made using rapid prototyping technique to guide the surgery in skull model through the three-dimensional reconstruction software. The semi-coronal incision was taken for reduction and fixation of zygomatico-maxillary fracture. Results Three-dimensional reconstruction in the model can accurately reflect the changes of corresponding marks of zygoma. Based on model designs, the target reset can be accurately achieved. Conclusions The CAD and RP technique was a relatively useful tool that can assist surgeons with reconstruction of the maxillofacial skeleton, especially in repairs of complicated zygomatico-maxillary fracture.

Key words: imaging；three-dimensional；model; rapid prototyping; zygomatic fractures

由于受到術野、面部器官、神經等的限制，眶、顴、上頜骨及顴弓骨折錯位愈合導致的畸形的矯正，歷來是臨床處理的難題。近年來，由于三維螺旋 CT 重建技術的應用，以及將 CT 掃描信息的進行計算機處理，通過快速成型技術（rapid prototyping，RP）重建三維頭顱模型，并通過三維頭顱模型模擬手術，為復雜的眶、顴、上頜骨及顴弓骨折的矯正治療，提供了前瞻性研究的手段[1-2]。

本研究，通過上述技術，對眶、顴、上頜骨及顴弓骨折進行術前模擬設計、分析，為手術治療，提供了非常有用的參考依據。

1材料和方法

1.1 CT 掃描：采用GE Light speed 16排螺旋CT機，對患者行自顱頂至上頜骨部分水平位薄層掃描，層厚1.25 mm，共計136層橫斷面圖像，以Dicom格式輸出至三維圖像重建工作站。

1.2 三維重建及模型成型：以Dicom格式導入三維重建軟件Mimics10.0（Simpleware 公司），定義好三維坐標順序后，利用區(qū)域增長功能從原始Dicom文件中分割出骨性重建部分，并根據需要選擇模型自眶上緣上5cm致咬合平面，去掉后方頸椎部分和下頜骨髁突和冠突部分，定義好待重建部分后，對選擇部分進行計算機三維重建。模型成型采用AFS激光快速自動成形機(AFS Laser Rapid Prototyping)，其主要由機械主體部分、光學系統(tǒng)及控制系統(tǒng)三部分組成，所用材料為精鑄粉。將工作室升溫，保持在精鑄粉粉末的熔點以下，送料后，激光束在計算機控制下按照截面輪廓對實心部分所在的粉末進行燒結，使粉末溶化繼而形成一層固體輪廓，多層燒結，形成三維原型，經清粉、烘烤、浸蠟制成模型。

1.3 手術方案的設計與模擬：根據Mimics10.0軟件計算的截骨部位及需要復位的程度，在仿真三維頭顱模型進行術方案的設計、手術模擬及最終效果評估。

1.4 典型病例

1.4.1 病例1，某男，36 歲。患者入院前因車禍導致左側顴骨、顴弓、眶外側壁、鼻骨及上頜骨多發(fā)骨折，致右側顴面部塌陷，張口度1.5cm，咬合關系正常（圖1～5）。

1.4.2 病例2，某男，21 歲?；颊呷朐?年前因車禍導致鼻骨、左側上頜骨、顴骨、顴弓及眶外側壁粉碎性骨折，當地醫(yī)院救治后因骨折端錯位愈合導致左側顴面部塌陷，顴弓高拱畸形，張口度正常，咬合關系正常。

兩患者入院后進行三維螺旋CT掃描，將CT掃描信息輸入三維圖像重建工作站，通過三維重建軟件進行三維重建，根據 Mimics10.0軟件模擬設計的方案，在仿真三維頭顱模型上進行截骨及復位固定。并通過 AFS 激光快速自動成型機復制仿真三維頭顱模型，根據仿真三維頭顱模型上進行截骨及復位固定的設計，在仿真三維頭顱模型進行截骨及鈦板固定，并且判斷術中能夠達到的修復效果及存在的不足（圖6～10）。

手術方法：頭皮半冠狀切口徑路，在發(fā)際后2～3cm處，自頭頂中部至耳屏前畫線。在帽狀腱膜下層分離頭皮瓣，自顳肌淺面向眶外側、顴骨和顴弓剝離，徹底顯露眶外側緣、眶下緣以及骨折后錯位愈合的顴上頜突、顴突和顴弓。其中患者2同時眶下瞼緣下作長約2cm的切口暴露錯位愈合的顴頜縫，然后按照頭顱模型切開復位的部位，采用微動力系統(tǒng)，將顴額縫、顴頜縫鋸開，顴骨構成眶外側壁的部分，在眶外側緣、眶下緣內側大約1cm的眶外側壁，由內向外鋸開，將顴骨完全游離松動，將顴弓按照設計，分割成三段，按照模型成型顴弓，再次與頭顱模型比較后，小鈦板（OsteoMed,USA）固定。

2結果

2患者均術后10天拆線，傷口愈合良好，患側顴面部塌陷畸形較術前明顯改善，張口度及咬頜關系未因手術影響（圖11～15）。

術后2周至1月復診，行螺旋CT機檢查，將CT掃描信息輸入三維圖像重建工作站，通過三維重建軟件進行三維重建，通過三維重建圖像顯示，患者顴骨、顴弓骨折塌陷畸形較術前明顯改善。

3討論

復雜的眶、顴、上頜骨及顴弓骨折錯位愈合造成的顴面部畸形的整復及修復較為困難。目前針對這類骨折的整復主要采用頭皮冠狀切口及眶下瞼緣附加切口進行復位及鈦板固定術，這種切口可以充分暴露眶外側、顴骨及顴弓，對于尚未完全骨性愈合的患者，可以達到解剖復位。但對于完全骨性愈合的骨折，由于不易辨別錯位愈合的部位以及操作上的限制，再加上眶內容的影響，手術復位的效果、顴部外形的改善往往不滿意。隨著計算機輔助設計（computer aided design，CAD）/計算機輔助制造(computer aided manufacture，CAM)、數控技術、激光技術及材料科學的進步，RP技術在臨床骨創(chuàng)傷及修復重建領域的應用，為眶、顴、上頜骨及顴弓骨折的整復及治療提供了前瞻性手術設計及整復效果評估的手段[3-5]。

CAD/CAM軟件通過CT數據庫進行術前的模擬操作，將患者的創(chuàng)傷部位及骨標志點的移位程度等進行數字化處理，并通過與健側骨骼鏡像比較，計算創(chuàng)傷骨骼移位及需要復位的數據，通過計算機上模擬骨切開和骨復位，為臨床醫(yī)師提供了理想的治療指導。由于頜面部骨折，特別是多發(fā)骨折錯位愈合后，相鄰器官如眼、鼻等制約了復位手術，CAD/CAM模擬的手術效果與臨床實際操作有一定差距。但CT技術與RP技術結合進行三維頭顱模型的制作及模型手術復位，為虛擬手術到臨床操作起到了非常適應的橋梁作用。通過頭顱模型，可以前瞻性的確定理想手術效果與實際操作中的差距，并且將手術后的效果通過頭顱模型與患者進行溝通。同時，由于象陳舊性錯位愈合的顴骨、顴弓、眶周多發(fā)骨折，骨折線不明顯，完全達到解剖復位困難較大，通過CAD/CAM軟件及在頭顱模型上確定鋸骨的部位及復位方向，然后在手術過程中，完全按照模型進行操作，達到與頭顱模型模擬一致的手術效果。

本文報告的病例，在手術前，先在三維頭顱模型上進行模擬復位，根據模擬手術的效果，前瞻性的了解術后效果及可能存在的不足，對手術治療順利的開展及與患者相互溝通、減少誤解，具有非常大的幫助

[參考文獻]

[1]Fernandes R,DiPasquale J. Computer-aided surgery using 3D rendering of maxillofacial pathology and trauma[J].Int J Med Robot,2007,3(3):203-206.

[2]Pham AM,Rafii AA, Metzger MC, et al. Computer modeling and intraoperative navigation in maxillofacial surgery[J].Otolaryngol Head Neck Surg,2007,137(4):624-631.

[3]Scolozzi P,Jaques B. Computer-aided volume measurement of posttraumatic orbits reconstructed with AO titanium mesh plates: accuracy and reliability[J]. Ophthal Plast Reconstr Surg,2008,24(5):383-389.

[4]Metzger MC, Hohlweg-Majert B, Sch?n R, et al. Verification of clinical precision after computer-aided reconstruction in craniomaxillofacial surgery[J]. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod,2007,104(4):e1-10.

[5]曹川,李世榮,畢勝,等．應用快速原型技術輔助矯正下頜骨不對稱畸形[J].中國美容醫(yī)學，2008,17(4):507-510.

[收稿日期]2008-10-15 [修回日期]2008-12-11

編輯/張惠娟