外科导航技术在颧骨颧弓骨折治疗中的应用

叶兰峰 李恺得 刘磊

口腔疾病研究国家重点实验室 华西口腔医院创伤整形外科（四川大学），成都 610041

颧骨颧弓骨折是最常见的面中部骨折之一，在颌面部骨折高居第二位[1]。颧骨颧弓骨折常引起患者张口、咀嚼等功能障碍，并伴有严重的颧面部畸形，进而造成患者心理和生理的双重问题。随着坚固内固定技术的发展，手术已经成为颧骨颧弓骨折的理想治疗方法[2]。外科导航技术（surgical navigation technology）的出现为颧骨颧弓骨折提供了一种新的辅助治疗方法。本文就外科导航技术在颧骨颧弓骨折治疗方面的应用作一综述。

1 颧骨颧弓骨折及其传统治疗

1.1 颧骨颧弓骨折

颧骨颧弓是面侧部最突出的部分，易受外力撞击而发生骨折。颧骨与上颌骨、颞骨、额骨及蝶骨相连接，其中与上颌骨的连接面积最大。颧骨骨体坚硬，本身不易发生骨折，骨折主要发生于相邻骨连接处，并常伴有邻近骨的损伤[3]。临床上常表现为颧面部塌陷畸形、张口受限、复视、神经症状等。一般可根据病史、临床特点及影像学检查而明确诊断。

1.2 颧骨颧弓骨折的手术治疗及其难点

颧骨颧弓所处的位置极其显要，因而常引起面部容貌的严重破坏。颧骨颧弓骨折的复位对面容恢复具有重要意义。随着坚固内固定技术的发展，手术已经成为颧骨颧弓骨折的首选治疗方式。在手术中，术者需认真检查骨块位置，实施精确复位，方可获得理想的治疗效果。为实现精确复位，在临床实践中提出了颧骨颧弓骨折的原则，如：保证眶外缘、颧牙槽嵴、颧弓和眶下缘4点中至少3点获得解剖复位；复杂骨折可考虑实施蝶骨大翼区复位固定等[4]。临床实践表明，遵循上述原则，对简单的新鲜颧骨颧弓骨折多可获得理想的复位效果。然而，对于严重的粉碎性骨折或陈旧性骨折，由于复位参考点多已丧失，难以获得复位依据，复位过程又缺乏咬合引导，骨折断端的精确复位难度极大，此时只能依靠术者的临床经验实施手术，治疗效果常不理想，术后常出现颧面部不对称畸形，进而带来心理障碍等一系列问题。这已成为颧骨颧弓骨折的临床难题之一，也是国内外学者的研究热点。

2 外科导航技术的发展及系统组成

2.1 外科导航技术的发展

手术导航的概念最早起源于“立体定向神经外科技术”（stereotactic neurosurgery），后者是利用解剖影像和定向仪将手术工具导入脑内特定靶点提取组织标本，损毁病灶和去除病灶的技术[5]。第一台真正意义上的手术导航系统在1986年由美国Robesrt提出，将CT图像和手术显微镜结合起来运用超声定位来引导手术，并在临床上获得成功。1992年，使用红外线跟踪技术的影像导航系统在美国开始应用于临床。迄今为止，导航系统已发展为主动或被动的光学、超声或电磁定位三维动态导航[6]，并在临床上获得广泛应用。在口腔颌面外科，外科导航技术也被广泛地用于创伤、肿瘤、整形等多个领域，并取得了较好的治疗效果。Ewers等[7]将外科导航技术用于颅颌面部创伤后的修复等方面，获得了良好的预后。Schön等[8]报道了2例患者在外科导航技术指导下施行颞下颌关节成形术，发现手术可精确按照预先设计好的安全切口路线进行，治疗效果良好。Juergens等[9]应用外科导航技术对12例颌面部先天畸形的患者辅助进行正颌手术，发现可以明显提高矫正的效率和准确性。

2.2 外科导航技术的原理及系统组成

手术导航系统是在获取CT、MRI、PET等医学影像数据后，运用虚拟现实技术，借助光学定位仪跟踪，在计算机中创建一个虚拟环境，显示手术器械相对于病变组织的位置关系，从而实现对手术全过程的实时引导，辅助医生高质量地完成手术规划及整个操作过程的医疗系统。在实际手术过程中，红外线定位技术动态追踪手术器械，并将手术器械的位置在三维虚拟影像上以虚拟探针的形式显示出来进行实时导航。医生通过导航显示屏，从三维各个角度观察术区情况，准确地判断出手术器械与病变组织、正常解剖结构之间的动态三维空间位置关系，以及手术过程和结果与术前模拟是否一致，从而实现实时术中导航[10]。

导航系统一般由主机（导航以及三维处理软件）、患者示踪器、位置传感器及手术工具组成。患者示踪器用于建立计算机虚拟三维图像和患者实际位置两个参考系统之间的联系；而位置传感器则是接受示踪器及手术工具反射的红外线信号；手术工具主要是反射位置传感器发射出的红外线，经注册后可以被导航系统识别并显示在虚拟图像上，将虚拟图像与真实图像通过计算匹配，从而进行实时导航[11]。

3 外科导航技术在颧骨颧弓骨折治疗中的应用

3.1 应用范围

针对颧骨颧弓骨折的患者，导航手术的应用与否目前尚无统一标准，Lübbers等[12]认为复杂的单侧面中部骨折时具有明显的导航手术适应证。对于单侧颧骨颧弓骨折的患者，首先要考虑到患者的病情需要，对其病情进行评估，制定个性化的治疗方案。根据笔者的临床经验，在颧骨颧弓骨折治疗过程中，导航技术主要用于以下3种情况：1）对颧骨颧弓骨折块复位效果进行实时验证，指导进行必要的调整；2）眶壁及眶缘重建时，可用于明确手术器械所到的具体位置，避免损伤视神经等重要解剖结构，并对重建的位置进行精确指导；3）有异物存在时，用于对异物进行精确定位，指导异物取出。

3.2 基本流程

3.2.1 术前辅助影像资料的获取 术前采集患者近期颌面部影像数据，包括CT、MRI等。根据具体情况选择不同层厚的影像学数据，一般认为，层厚越薄，所获得的数据越有利于导航指导效果的精确性。

3.2.2 数据的分析、手术的设计和模拟 将准备用于计算机辅助设备的患者数据，用图形工作站进行可视化处理，在患者虚拟可视化三维颅颌骨CT模型上进行模拟手术设计。对于单侧的颧骨颧弓骨折和眼眶重建的患者，多采用镜像（mirroring）技术[13]，将健侧组织结构及形态对称到患侧，可明确患侧正常的解剖结构及轮廓，并以此为模板进行骨折段的模拟复位，增加真实手术时的安全性和可预测性[14]。

3.2.3 术中导航 术中首先进行示踪器、手术工具、颧骨颧弓及周围解剖标志参考点注册。安装患者示踪器后，采用注册手术探针在患者颜面、眶周颧骨颧弓等处进行多点注册，导航仪接收到位置数据并与患者影像数据融合，生成三维立体虚拟影像，导航系统自动测算误差范围，若误差可接受，则可在导航系统引导下进行导航手术操作。

术中将颧骨颧弓骨折块复位后，即可采用导航探针对骨折复位效果进行多点检测，术者可实时检测骨折块是否精确复位，如复位不理想，可根据导航结果对骨块位置进行调整，待精确复位后再行固定。如需重建眶壁及眶缘，术中将手术工具注册后，即可实时观察手术工具所在位置，避免损伤视神经等重要解剖结构，眶壁重建后，也可采用探针实时检测复位效果，并予以调整。如伴有异物，可将手术工具注册后，探查异物位置并予以取出。

3.3 操作要点

3.3.1 对称平面的确立 对颧骨颧弓骨折来说，常需采用镜像技术将健侧镜像至患侧。在这一过程中，对称平面的建立是其关键环节，如果对称平面不准确，治疗效果则无从谈起。然而，对称平面的确立目前尚无统一标准。沈国芳等[15]以通过鸡冠的矢状面作为对称平面，但是该法对部分患者并不适用，如伴发颅脑外伤时，会导致鸡冠解剖位置移位，或是鸡冠解剖形态受损。Feng等[16]先行确定选择双侧髁突中心点（A、B点）以及鼻尖点（C点），进而将过A、B连线中点（D点）与线段AB垂直的平面确定为矢状面。但是此种方法存在一定的局限性，当患者合并有下颌骨髁突骨折，或伴有关节移位、下颌骨骨折断端移位明显时则不能使用。另外，临床实践证实双侧颧骨颧弓并非绝对的镜像对称，如机械地照搬镜像结果，治疗效果并不理想。因此，笔者主张，可根据上述方法初步建立对称平面，在此基础上，对镜像后解剖结构与邻近解剖结构进行数据配准，参考患侧骨折断端解剖标志点与健侧相应的解剖标志点进行三维空间的微调，以辅助对称平面的最终确立，方可获得理想的治疗效果。

3.3.2 注册（registration）注册是指将患者的三维影像数据和患者实际解剖位置所产生的三维空间位置相匹配[17]。注册技术是外科导航技术中的重要环节，注册的精确度直接关系到手术导航的精确度。颧骨颧弓常用注册部位为双侧颧骨颧弓及眶周区域，眼膜的使用及全麻鼻腔插管导致鼻外形改变等均会影响注册的准确性。为保证注册成功，应注意以下环节：1）避免应用眼膜；2）对术中不需要恢复咬合关系的患者首选口腔插管，避免鼻外形改变对注册的影响；3）安装示踪器时，尽量使其朝向位置传感器，同时保证示踪器安装牢固，避免移位；4）在铺巾前进行注册，避免铺巾对注册的干扰。

3.3.3 术中导航 导航技术的缺点之一为在单一时间只能进行单个点位置的定位。因此，术中导航时，术者应针对骨折块复位或重建要求，有目的地对多个点进行比较，方能明确复位或重建效果，为精确复位及重建提供参考依据。

3.4 优点和缺点

术中在导航系统的引导下进行颧骨颧弓骨折手术，精确复位骨折断端，可有效地避免损伤邻近重要的组织，同时，可实时监测颧骨颧弓位置、突度，特别是陈旧性或复杂的颧骨颧弓骨折，术后效果更满意。对合并有同侧眶周骨折、缺损的患者，在提前设计好的情况下，在导航系统引导下植入、填充植入材料，恢复眶底高度、眶壁位置，导航系统实时监测植入材料的位置及深度，避免压迫损伤视神经，并使用导航系统监测术眼的眼球突出度[11]，进而提高手术的安全性及精确性。手术导航的精度主要取决于定位系统和医生的技术水准[18]。

外科导航技术也有缺点，术中安装参考架、手术器械注册配准均需耗费一定的时间，导致手术时间延长，但随着术者经验的提高以及对导航系统的熟悉，此过程可明显缩短。此外，导航技术会增加患者的治疗费用，如固定参考架钛钉的费用及导航仪使用费等。

4 总结和展望

对颧骨颧弓骨折患者的治疗，由于精确度及美容方面的要求较高，仅靠术者临床经验难以获得理想的治疗效果，而外科导航技术实现了患者影像与人体解剖结构的实时吻合，实现了术中患者三维重建图像的交互、实时应用[19]。临床实践证明，外科导航技术可以指导术中骨折块的复位及进行颧骨三维方向位置的校准，使移位骨块得到精确复位，为获得理想外形提供了新的技术保障。

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