三维手术模拟辅助骨软骨瘤患者髁突重建

1、三维手术模拟辅助骨软骨瘤患者髁突重建尹国柱，杨孝勤，白云，张晓辉，刘显，罗恩【摘要】：目的：研究计算机辅助三维手术模拟系统在髁突骨软骨瘤切除后下颌升支后缘上移髁突重建术中的作用，并探讨其临床应用价值。方法：2007年至2009年期间，6例髁突骨软骨瘤患者，利用Surgicase CMF软件行术前设计和三维手术模拟得出相关数据，辅助行病变髁突切除术和升支后缘切开上移髁突重建术。术后行临床、照片、放射检查等对骨瓣愈合情况和颞下颌关节功能进行评价。结果：所有的患者均获得良好的开口度，未见下唇麻木病例。全景片显示下颌升支后缘的上头位于关节窝内，无骨粘连和骨吸收。结论：在骨软骨瘤患者下颌升支后缘上移髁突

2、重建手术中，应用计算机辅助三维手术模拟系统可以使得手术更加精确和方便，避免了对重要结构的损害，提高了患者的满意度。【关键词】：计算机辅助三维手术模拟系统；骨软骨瘤；髁突；重建Computer-assisted three-dimensional surgical planning and simulation for condylar reconstruction in patients with osteochondromaYIN Guozhu, YANG Xiaoqin, BAI Yun, ZHANG Xiaohui, LIU Xian, LUO En Department Of Orth

3、ognathic Surgery, West China College Of Stomatology, Sichuan University, State Key Laboratory Of Oral Diseases Sichuan University, Chengdu (610041)ABSTRACT:Objective: This paper presents the application of computer-assisted 3-D surgical planning in condylar reconstruction by osteotomying ramus for p

4、atients with osteochondroma and the clinical effects of the technique. Method: Six patients with osteochondroma of the mandibular condyle from 2007 to 2009 received 3-D surgical planning and simulation using Surgicase CMF software before surgical treatment which includes condylectomy and condylar re

5、construction by using vertical sliding osteotomy of the mandibular ramus. Clinical examination, radiographs, and photographs were used postoperatively to evaluate the grafts and TMJ function. Result: Satisfactory mouth opening was achieved in all cases. Panoramic radiograph showed that the upper hea

6、d of the posterior ramus border existed in the glenoid fossa, and no nonunion，postoperative numbness of the lower lip or obvious bone resorption was observed. Conclusion: Combined application computer-assisted 3-D surgical planning and simulation with vertical ramus基金：颞下颌关节强直及其继发畸形的综合矫治与功能重建，卫生部部属医院

7、临床学科重点项目作者简介：尹国柱，男，1986年生，汉族，在读硕士研究生，主要研究方向是颌面部缺损与畸形修复重建研究。通讯作者：罗恩，博士，副教授，博士研究生导师，四川大学华西口腔医学院正颌与关节外科，主要从事颌面部缺损与畸形修复重建研究。Email:donow3000osteotomy to reconstruct condyle for patients with osteochondroma after ablative surgery makes the surgery more accurate and more convenient, avoids damage of vital

8、structures and improves patient satisfaction.Keyword: Computer-assisted three-dimensional surgical planning and simulation;Osteochondroma; Condylar process; Reconstruction 髁突骨软骨瘤常引起患者面部畸形，咬合关系紊乱，一般采用手术方式将肿瘤和髁突摘除，同期行颞下颌关节成形术及正颌手术，以恢复面部外形及关节功能。目前临床上髁突重建有许多术式1-4，我科常用的是升支后缘切开上移髁突重建术5。在这个术式中，骨切开的位置和骨瓣在关节

9、窝内的定位是影响手术效果的关键。然而，由于传统影像资料的局限性，在术中很难精确定位带蒂骨瓣在关节窝内的位置，患者在术后常出现咬合紊乱及下颌骨运动异常。此外，升支后缘切开位置的不准确可能损伤下牙槽神经而引发相应的症状。计算机辅助三维手术模拟系统利用Surgicase CMF等软件行术前设计和三维手术模拟，已经在颅颌面外科和齿槽外科得到广泛的应用，如颅面畸形、正颌手术、牙种植手术以及肿瘤术后重建等6-11。然而，在辅助骨软骨瘤患者髁突重建方面罕有报道。因此，该研究尝试应用计算机三维手术模拟技术确定骨切开位置及升支后缘上移方向和距离，在相关数据的指导下行病变髁突切除术和升支后缘切开上移髁突重建术，并

10、评价其效果。1患者和方法：1.1临床资料2007年到2009年之间，四川大学华西口腔医院6名髁突骨软骨瘤患者（3名男性，3名女性）行病变髁突切除术和升支后缘切开上移髁突重建术。术前，利用Surgicase CMF软件行三维手术模拟。术前记录所有患者均有咬合紊乱和面型不对称，健侧反合，下颌偏向健侧。1.2检查方法术前术后应用全景片和颌骨前后位片对患者术前术后情况进行评估。检查还包括术前术后记录患者的咬合和颞下颌关节疼痛情况，下唇麻木，开口度和最大前伸运动等。1.3三维手术模拟所有患者接受CT检查(Siemens Sensation 16, Siemens, Germany),将扫描结果运用Sur

11、giCase CMF 软件 (Surgicase CMF on Windows, Materialise, Belgium)转化为三维模型。如图1。在对肿瘤常规检查后，用SurgiCase CMF 软件进行虚拟切除术，如图2-A-D。然后以健侧髁突为中心将下颌骨向上旋转，使其与上颌牙列建立最大牙尖交错位。图2-E-F。将下颌三维模型半透明化，以避免在升支垂直切开术中损伤下颌骨深部重要组织结构（如下颌管）。如图2-G。然后在病变侧模拟上移骨瓣并准确的定位在关节窝内。通过三维手术模拟，我们选择出最佳切开上移方案，通过软件自带分析工具，测量出在下颌孔平面垂直切骨线到升支后缘之间的距离，如图2-G 。

12、通过测量上移后骨瓣最低点和切骨线最低点之间的距离得到精确的骨瓣上移距离。如图2-H。并同时进行术后面部软组织效果预测。图1 一个58岁女性患者的左侧下颌髁突的三维CT重建图像 A 前位 B 左侧位Fig. 1. The 3-D computed tomography reconstruction of a 58-year-old female patient with osteochondroma of the left mandibular condyle. A, Frontal view. B, Left lateral view.图2三维手术模拟A-B左侧髁突肿瘤 C-D肿瘤切除后患测模

13、型 E-F以健侧髁突为中心旋转下颌骨，建立最大牙尖交错位 G半透明三维模型，确定骨切开位置 H确定骨瓣上移距离Fig. 2. Preoperative planning and simulation.A-B, Osteochondroma of the left mandibular condyle. C-D, Frontal and left lateral view of defect area after virtual resection of osteochondroma. E-F, Frontal and left lateral view of defect area after

14、 upward rotation .G, The 3-D model was turned semitransparent so as to perform vertical ramus osteotomy. H, the determining of bone graft moving distance. 1.4手术操作通过术前设计和三维手术模拟，确定骨切开位置及骨瓣上移方向和距离。患者经鼻插管全麻成功后常规消毒铺巾。在患侧耳前及颌下切口，直视下行病变髁突切除术。在手术中所有患者的关节盘予以保留。图3-A-C 。根据测定位置，用来复锯准确行升支后缘垂直骨切开术，形成带有部分翼内肌的骨瓣；根据

15、测定的上移方向和距离将骨瓣精确的定位在关节窝内。两个小型钛板行坚强内固定。图3-D-E .颌间结扎固定一周。图3 手术实际过程A-C手术切除病变髁突 D-E用两个钛板进行坚强内固定Fig. 3. Real surgery course. AC:The condylectomy with osteochondroma. D-E, Rigid fixation was used with 2 titanium miniplates .2 结果 术后肿瘤无复发。术后3名患者关节疼痛症状消失。患者开口度均明显改善，下唇无麻木不适。全景片显示升支后缘上头位于关节窝内，无骨粘连和骨吸收。患者面型不对称有不

16、同程度的改善，与软件预测结果相吻合。咬合关系得到一定的矫正，且在观察期间保持稳定。详见图4、5及表1。表1 患者术前术后相关记录Tab.1 Preoperative and postoperative data of patients with 3-D simulation 患者编号性别/年龄患侧位置术前术后开口度mm术前术后最大前伸度mm术前术后颞下颌关节疼痛术后下唇麻木1男/36右33/385/7是/否否2女/24右41/454/7否/否否3男/22左42/455/7是/否否4男/36右40/456/7否/否否5女/62左26/385/6是/否否6女/48左34/405/8是/否否图4 A

17、 术前软组织三维重建 B预测术后软组织效果C 术前面型 D术后面型 E术后咬合关系Fig. 4. 3-D CT reconstruction of preoperative soft tissue (A) and postoperative soft tissue prediction (B). Preoperative (C) and postoperative (D). E, Postoperative intraoral occlusal photography .图5 图1患者全景片 A术前 B术后Fig. 5. Panoramic radiographs of the same pa

18、tient as in Fig. 1. A, Preoperative. B, Postoperative. 3 讨论骨软骨瘤来源于中胚叶组织，是良性肿瘤，生长缓慢。在颌面部多发于上颌前部，发生于下颌骨者多见于髁突。髁突骨软骨瘤常引起下颌运动障碍及面型改变。病变髁突切除后关节重建，恢复下颌骨的运动及促进下颌骨的继续生长是治疗该疾病的主要目标。目前该病的治疗方案仍有争议。Loftus等人1描述了3个患者在切除下颌髁突肿瘤后通过垂直骨切开术形成带有翼内肌的骨瓣来重建颞下颌关节功能。在过去的临床治疗中，我科也较多采用这种方法。该方法避免了二次手术和供区缺损，易于坚强内固定，骨坏死和骨吸收的发生率低，

19、给手术带来很大的便利4。然而，这种术式由于传统影像资料的局限性，骨瓣在关节窝内准确定位较为困难，且在升支垂直切开时可能损伤下牙槽神经，术后常出现咬合紊乱、下颌运动异常或是下唇麻木等并发症。计算机辅助三维手术系统已在颅颌面手术中大量应用。但由于费时费力且相对昂贵，在病变髁突切除后利用三维手术模拟辅助髁突重建的报道较少12，13。有研究报道12利用类似软件在颅颌面手术和正颌手术前行三维手术模拟以及预测术后软组织面型，得出相关数据辅助人工髁突植入治疗颞下颌关节强直。在本研究中，我们将髁突骨软骨瘤切除术及升支后缘垂直切开上移髁突重建术与计算机三维模拟技术结合起来。利用SurgiCase CMF 软件在

20、术前设计出最优的手术方案，确定病变髁突的切除位置及升支垂直切开位置，确定带蒂骨瓣在关节窝内的准确位置。这避免了术中切口的不确定性及内部重要结构的损伤，提高了手术的精确性。目前，计算机手术模拟技术仍然存在明显缺点，它不能准确反馈手术过程中的变化。尽管电脑模拟是从不同视角测量形成的三维模型，但最终依然是二维呈现，与外科医生习惯利用的真实三维物理模型相比，如立体解剖模型，该技术尚不够成熟14。此外，计算机辅助三维手术模拟均存在一定的术前模型非常理想，与临床实际操作后有差距的问题，其原因主要是手术过程中的不精确和不可预知性。但相对于传统手术而言，计算机辅助三维手术模拟已大大降低了手术过程中的不精确和不

21、可预知性。通过制作精确的定位模板，方便术者操作，同时结合传统手术的经验，建立更加完备的手术程序，可以减少术前模型与用临床实际操作后的差距。同时，虽然本研究中大多数髁突骨软骨瘤患者的症状在治疗后得到了较大改善。但由于倾斜的颌平面及牙弓高低不平，想要得到正常的面部外形和咬合关系仍然不是一期手术能解决的，需要通过进一步的正颌手术和正畸治疗来解决。综上所述，在下颌髁突骨软骨瘤患者切除病变髁突后，利用下颌升支后缘上移髁突重建手术中，应用计算机辅助三维手术模拟可以使得手术更加精确和方便，重建髁突的高度与位置更为准确，显著降低了术后咬合紊乱、运动障碍和下牙槽神经损伤的风险。避免了对重要解剖结构的损害，提高患

22、者的满意度。致谢：感谢Materialise（Belgium）公司对本研究提供的的技术支持。参考文献1. Loftus MJ, Bennett JA, Fantasia JE. Osteochondroma of the mandibular condyles. Report of three cases and review of the literatureJ. Oral Surg Oral Med Oral Pathol 1986,61（2）:21-26.2. Holmlund AB, Gynther GW, Reinholt FP. Surgical treatment of oste

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