李俊　李倩

隨著生活質(zhì)量水平的提高，人們對體貌的要求也越來越高，對于因交通事故、外傷、腫瘤等原因?qū)е碌捏w貌不佳以及美容等原因，選擇整形外科來改善體貌缺陷的人越來越多。整形外科手術(shù)中的設(shè)計及方法受個人習慣、經(jīng)驗等主觀因素影響，效果不具有預(yù)見性，隨意性和盲目性較大，同時還是一個醫(yī)療糾紛高發(fā)的學(xué)科。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，三維模擬與重建技術(shù)在整形外科中的應(yīng)用也越來越廣泛，包括用于人體組織結(jié)構(gòu)的建模、軟組織的模擬和手術(shù)虛擬環(huán)境的建立。現(xiàn)就其應(yīng)用綜述如下。

1三維模擬與重建技術(shù)在顱頜面部整形手術(shù)中的應(yīng)用

三維重建技術(shù)應(yīng)用于顱頜面外科最早見于1983年Hemmy的研究[1]。在顱頜面部外傷后，特別是一些嚴重的、粉碎性外傷，X線片或者CT無法直觀地顯示骨折和骨性碎片的位置，但進行三維重建后能夠使骨性缺損變得可視化，為骨移植物的形態(tài)、數(shù)量、大小等方面提供有用的信息，并能精確定位骨移植物的移植位置[2]。對于顱頜面部腫瘤，三維重建也有較多的應(yīng)用，相鄰骨破壞的程度及腫瘤侵犯情況能有較多反映，輔助設(shè)計手術(shù)計劃。下頜角截骨手術(shù)目前在顱頜面部整形手術(shù)中占絕大多數(shù)，作為下頜角分型及截骨的參考依據(jù)，除了術(shù)前常規(guī)檢查外，還要拍攝面部正側(cè)位照片，以及顱正側(cè)位X線片和下頜曲面體層X線片[3]，檢查下頜角的肥大、外翻的程度，測量上、中、下面部的寬度以及下頜角的角度等[4]。由于二維影像數(shù)據(jù)很難設(shè)計出完全適合患者情況的截骨量和截骨線，具體操作時還主要依靠醫(yī)師的經(jīng)驗[5]，這就會出現(xiàn)數(shù)據(jù)相差較大的問題。應(yīng)用多層螺旋CT后對這一問題有了很大程度的解決[6-7]，通過三維重建，不但有一個直觀立體的三維圖像，而且還可以對三維圖像任意角度、任意平面的拆分。

2三維模擬與重建技術(shù)在軟組織深部血管瘤診療中的應(yīng)用

血管瘤是整形外科的常見病，常規(guī)CT或MRI檢查即能確診，可以顯示瘤體的層次、范圍，但對細小異常血管通道的顯影欠佳[8]。三維重建可以提供瘤體的層次、范圍、異常交通血管及鄰近的重要器官，包括關(guān)節(jié)、眼眶等的情況，指導(dǎo)治療方法的選擇。在三維重建圖像的引導(dǎo)下，可以將銅針準確地留置在血竇內(nèi)，并有目的地栓塞主要營養(yǎng)回流血管，降低血液流量，使后期硬化治療的藥物有效地分布在病灶內(nèi)，防止產(chǎn)生的栓子隨血液流動而產(chǎn)生四肢或近端血管栓塞的嚴重并發(fā)癥。同時，三維圖像也可以提供眼眶及骨關(guān)節(jié)的累及情況，為術(shù)前評估手術(shù)風險，把握好手術(shù)禁忌證及手術(shù)時間提供依據(jù)。

3三維模擬與重建技術(shù)在乳房整形手術(shù)中的應(yīng)用

對于乳房體積的精確測量在部分乳房整形手術(shù)中至關(guān)重要，但是乳房是一個不規(guī)則形狀的組織，彈性及敏感性較大，被按壓后形狀非常容易改變，而且其乳房體積也會發(fā)生相應(yīng)的改變[9-11]，另外乳房上緣的邊界不明顯，無法明確其邊界[11]，同時胸大肌發(fā)育的程度在視覺上會影響乳房體積，以上各因素均影響了對乳房體積的準確測量。三維模擬和重建的方法可以準確測量雙側(cè)乳房的體積及體積差，為乳房假體的挑選提供客觀依據(jù)，同時利用三維重建可以直接測量乳房底面的直徑及高度，為臨床乳房假體形狀及型號的選擇起指導(dǎo)作用。

因胸壁肌肉缺損或胸廓畸形導(dǎo)致的雙側(cè)乳房不對稱患者而言，由于錯覺的原因，術(shù)后患側(cè)乳房會顯得比健側(cè)乳房大許多，采用三維模擬的方法，可以從三維各個角度進行調(diào)整，盡量使兩側(cè)乳房達到視覺上的基本對稱。對于乳房假體置入術(shù)后需要更換乳房假體的患者而言，了解原乳房假體的型號是十分必要的，但由于時隔太長或當時相關(guān)資料不詳盡導(dǎo)致大部分患者都無法提供原有乳房假體的資料，這為再次手術(shù)選擇乳房假體帶來了困難。利用三維重建技術(shù)可以在術(shù)前精確測量出患者已置入乳房假體的大小。另外，對于一些雙側(cè)乳房不對稱的巨乳患者，術(shù)前通過三維重建的方法對患者進行乳房體積測量，對術(shù)中切除的組織量有指導(dǎo)作用，術(shù)后使雙側(cè)乳房盡量對稱。

4三維模擬與重建技術(shù)在皮瓣移植中的應(yīng)用

皮瓣移植是整形外科對人體組織、器官的缺損、畸形進行修復(fù)和重建的最主要方法之一，是修復(fù)各種先天性、創(chuàng)傷性及感染性的缺損和畸形以及人體組織、器官功能重建的最基本手段之一。利用血管三維重建技術(shù)獲取不同部位組織瓣及相關(guān)術(shù)區(qū)重要血管解剖信息，為創(chuàng)面修復(fù)與器官再造手術(shù)方案的設(shè)計提供了一種的新的輔助檢查手段。如今，通過專業(yè)計算機，對組織瓣營養(yǎng)血管三維信息進行分析和圖像重建，使得手術(shù)醫(yī)師在術(shù)前就掌握了重要而準確的皮瓣源血管和穿支血管的解剖特征。如：通過計算穿支血管穿出深筋膜的位置與軀體標志物的距離來精確定位血管穿出點，通過軟件測量血管直徑，重建血管明確血管走形等，為組織瓣的設(shè)計、術(shù)中解剖、術(shù)后存活判定提供了客觀而準確的依據(jù)。

目前臨床中廣泛應(yīng)用的組織瓣，如：胸背動脈及其穿支、腹壁下動脈及其穿支、旋股外動脈降支及其穿支，其穿支血管的類型、解剖位置、數(shù)量、血管口徑、分支分布范圍及血管蒂長度等要素均不恒定[12-13]，術(shù)中易出現(xiàn)血管識別錯誤而造成穿支血管和周圍組織的損傷[14]，術(shù)后皮瓣血供不佳，變薄、纖維化，甚至部分缺血壞死[15]，極大地影響了手術(shù)操作和術(shù)后效果。對于有先天性發(fā)育畸形、手術(shù)、外傷等可能導(dǎo)致血管解剖特征異常病史的患者，術(shù)前受區(qū)血管的評估尤其重要。

5三維模擬與重建技術(shù)在唇腭裂治療中的應(yīng)用

先天性唇腭裂是頜面部畸形中常見的一類疾病，對兒童正常的心理成長起到很大的影響，隨著治療觀念的不斷進展，正畸與矯形已經(jīng)成為唇腭裂治療中一個重要的環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的矯形外科是在二維空間上進行分析的，但人的頜面結(jié)構(gòu)并非左右完全對稱，因此預(yù)測精度會受到限制。利用三維圖像重建技術(shù)，可以立體、直觀、細致地顯示三維解剖結(jié)構(gòu)，進行體積重建、表面重建，精確測量選型區(qū)域的面積和體積，可以準確模擬正頜手術(shù)并能對術(shù)后效果進行評價[16]。

6三維模擬與重建技術(shù)在陰莖整形手術(shù)中的應(yīng)用

陰莖是男性重要的器官，因先天畸形、外傷、手術(shù)等原因?qū)е缕渫耆虿糠秩笔?，會造成男性生理上及心理上的障礙，因此，從形態(tài)及功能上恢復(fù)正常對于患者的生活及心理恢復(fù)起重大作用。因涉及到術(shù)后功能及外觀的雙重要求，手術(shù)的難度較高，三維模擬與重建技術(shù)的參與使得陰莖整形手術(shù)的設(shè)計方案、治療效果更具有預(yù)見性。陳華等[17]利用三維軟件，重建成人陰莖及其毗鄰結(jié)構(gòu)的三維模型，虛擬陰莖的一些整形手術(shù)，指導(dǎo)臨床醫(yī)生選擇創(chuàng)傷最小、效果最好的治療方案。

三維重建技術(shù)是將獲取的患者數(shù)據(jù)用圖形工作站進行處理后，達到可視化，并能將重建的組織進行動態(tài)觀察及分析。隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，因三維模擬與重建技術(shù)的可重復(fù)性、準確性及操作便捷性，使其在整形外科中得到越來越廣泛的應(yīng)用。計算機輔助外科手術(shù)計劃和結(jié)果預(yù)測系統(tǒng)，可以通過對醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)的收集，輔助手術(shù)方案的制定，幫助進行術(shù)中監(jiān)護，對于選擇最佳的手術(shù)途徑、減少對臨近組織的損害、提高手術(shù)定位的精確度、減小手術(shù)的損傷和提高手術(shù)的成功率等均具有指導(dǎo)作用，并起到降低手術(shù)費用、改善治療效果等作用，符合衛(wèi)生經(jīng)濟學(xué)的要求及發(fā)展。但是在實際應(yīng)用中，仍存在一些亟待解決的問題：①對三維掃描儀器設(shè)備的要求較高，目前只能在一些大型醫(yī)院內(nèi)開展，不利用醫(yī)學(xué)資源的共享；②對相關(guān)從業(yè)人員有一定專業(yè)技術(shù)要求及操作技能上的條件限制，具有相關(guān)資質(zhì)的人員較少，同時可能因操作者的失誤導(dǎo)致三維成像不良，從而不能準確反映手術(shù)區(qū)域，無法起到指導(dǎo)手術(shù)的作用；③手術(shù)效果的預(yù)估與模擬在最終達成的結(jié)果之間不可避免地存在一些差別，手術(shù)醫(yī)師若過分依賴，使得患者術(shù)前期望值過高，術(shù)后可能會導(dǎo)致患者失望?？傊S模擬與重建技術(shù)應(yīng)用于整形外科作為一門新興發(fā)展學(xué)科，促進了整形外科的發(fā)展，同時也存在一些問題需要解決，相信隨著計算機技術(shù)與整形外科技術(shù)的不斷發(fā)展，這些問題將會得到良好的解決。

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[收稿日期]2012-05-22[修回日期]2012-07-30

編輯/李陽利