基于数字化技术的改良牵引成骨术整复半侧颜面短小畸形及疗效评估

杨 斌, 李秉航, 丁榆德, 倪 健, 黄庆华



论著-颧面部整形专题

基于数字化技术的改良牵引成骨术整复半侧颜面短小畸形及疗效评估

杨 斌, 李秉航, 丁榆德, 倪 健, 黄庆华

目的 探讨在数字化技术的支持下，应用结合下颌升支矢状劈开截骨术的改良内置式牵引成骨技术，治疗半侧颜面短小畸形的方法及临床效果。方法 术前进行数字化手术模拟，明确下颌神经管与恒牙胚的位置，设计截骨线及牵引器固定位置。术中根据方案，采用改良的截骨术式进行截骨，即刻进行牵引，术后进行快速牵引，直至达到预期的延长效果。术后复查CT，进行面部三维重建和软组织三维扫描，测量健、患侧骨组织及软组织数据，并对手术前后各测量数据进行比较。结果 10例患者术后面部垂直方向的对称性得到较大程度的改善，牙牙合平面较术前趋于水平，未发生神经及牙胚损伤等并发症；外观及咬牙合功能基本正常，术后患侧下颌升支长度及厚度比术前明显增加，骨组织及软组织对称性改善明显。结论 应用下颌升支矢状劈开截骨行牵引成骨的方法，能提高手术安全性，避免损伤神经及牙胚，并且能加快牵引速率，缩短疗程，并发症较少，能够安全有效地矫治半侧颜面短小畸形的颌骨不对称。

半侧颜面短小畸形； 矢状劈开截骨术； 牵引成骨； 计算机辅助设计； 数字化3D打印

半侧颜面短小畸形(hemifacial microsomia, HFM)主要累及起源于第一、二腮弓的组织结构而导致面部不对称畸形(JM Converse, 1973年)，以散发为主，是继唇裂之后颌面部常见的先天性畸形综合征(R Rahbar, 2001年)。自2013年1月至2015年10月，中国医学科学院整形外科医院颌面整形外科中心将矢状劈开截骨术应用于牵引成骨，结合数字化三维图像处理和测量技术，术前进行精确的手术模拟设计，将改良的内置式牵引成骨技术应用于10例半侧颜面短小畸形患者的精准治疗，逐步完善其手术疗效及安全性。

1 临床资料

本组患儿共10例。男性7例，女性3例；年龄2～11岁，平均7.8岁。畸形部位：左侧3例，右侧7例。按Pruzansky-Kaban分型：Ⅱ A型9例，Ⅱ B型1例。

2 方法

2.1 数字化手术模拟设计

患儿拍头颅正侧定位X线片及下颌全面断层片，CT扫描(Philips, Brilliance 64, 荷兰)及三维CT重建，全面部软组织三维照相(3-Shape, FaceScan, 德国)，将CT数据导入ProPlan CMF 1.4(Materialise, Leuven, 比利时)。研究患者各项三维数据，全面了解其畸形状况，根据三维重建确定的下牙槽神经管以及恒牙牙胚的位置，测量其与升支颊侧骨皮质之间的距离(图1)。结合其健侧骨组织以及正中矢状面的情况，兼顾考虑患者的咬牙合变化，患侧髁突位移情况、两侧颞下颌关节的不对称情况以及术后复发因素，设计合理的截骨线及延长方案，包括牵引延长的长度及方向，并进行模拟验证(图2)。

2.2 3D打印颌骨三维模型

根据CT扫描数据重建下颌骨，导出三维立体数据，输入Z Print软件(3D system，美国)进行编辑后，利用Z Printer 350(3D system，美国)3D打印机制作颌骨三维实体模型，层厚为0.875 mm，对其进行实际操作演练，并对牵引器进行预塑形(图3)。

2.3 手术技术及术后牵引方法

根据我们改进的截骨方法进行手术[1]。全身麻醉下，采用口内入路龈颊沟切口显露下颌骨升支及下颌角区，根据术前设计，于下颌小舌上方标记舌侧水平截骨线，于升支颊侧标记平行于牙牙合平面的颊侧水平截骨线，确定牵引器安放的位置及牵引方向，于骨面打孔标记术后固定位置，沿升支前缘将两水平截骨线相连后，根据术前测量的下颌神经及牙胚走向，用骨凿紧贴升支颊侧骨板将患侧剩余骨连接矢状劈开，置入牵引器(Medicon，20 mm Right，德国)，以钛钉固定，术中即刻调节延长2.00～4.00 mm，见图4。术后3 d行牵引延长治疗。牵引器调节频率为每天1、2次，延长距离为1.00～2.50 mm/d。牵引期结束后固定3～6个月，X线检查确认骨愈合良好后，沿原口内切口取出牵引器，术中直视下确定牵开的两骨段之间骨质愈合。

2.4 颌骨不对称率

将患侧与健侧升支长度的差与健侧升支长度的比例作为下颌骨的不对称率，用来反映颌骨的对称情况。颌骨不对称率为Q，健侧颌骨下颌升支长度为G，患侧颌骨下颌升支长度为K。其不对称率的计算公式为：

2.5 统计学处理

统计数据经SPSS 12.0统计软件进行处理，分别进行配对t检验，P<0.05为差异有统计学意义。

3 结果

3.1 治疗结果

治疗过程中，全部患儿均未出现任何并发症，无损伤下颌神经、血管及牙胚的情况发生，术后随访期间无下唇感觉麻木症状发生。下颌骨牵引7.00～20.00 mm，平均15.40 mm，其中1例患儿因无法耐受牵引过程中产生的咬牙合疼痛及不适，家属强行中断牵引过程，牵引总长度仅为7.00 mm，其余患儿均牵引延长15.00～20.00 mm。术后面部对称性明显改善，咬牙合关系趋向正常，咬牙合平面趋于水平，获得较为满意的效果。观察分析术前及牵引器取出后CT资料，分析其成骨改建情况。本组所有患者延长治疗有效，成骨情况良好，达到预期效果(图5)。

图1 三维重建下牙槽神经管及牙胚的位置 图2 模拟设计截骨方案及牵引方案(a～e) 图3 3D打印制作1∶1颌骨模型，演练手术并预塑形牵引器(a～d) 图4 截骨方式，牵引器形态及术后即刻固定位置(a～c) 图5 右侧半侧颜面短小畸形手术前后对比 a. 术前正位 b. 术后1年正位 c. 术前咬牙合平面 d. 术后1年咬牙合平面

Fig 1 Three dimensional reconstruction of the alveolar nerve canal and the location of tooth germ. Fig 2 Simulation of design osteotomy and distraction osteogenesis(a-e). Fig 3 Making 1∶1 jaw models by 3D printer, practice operation and pre shaping traction device(a-d).

Fig 4 Osteotomy method, traction device configuration and postoperative immediate fixation position(a-c). Fig 5 Comparison of the hemifacial microsomia of the right side face before and after operation. a. frontal preview. b. frontal postview at 1 year. c. bite (occlusal) plane preview. d. bite (occlusal) plane postview at 1 year.

3.2 数字化疗效评估

术后复查CT、面部三维立体照相，并对健患侧下颌升支长度、宽度、厚度以及软组织情况进行三维测量，与术前进行对比分析，评估治疗效果。

3.2.1 下颌升支长度变化 10例患者下颌升支长度：术前患侧平均35.90 mm，健侧平均51.34 mm，不对称率为(30.30%±4.80%)；术后患侧平均44.86 mm，健侧平均51.75 mm，不对称率为(13.27%±5.60%)。对手术前后患侧下颌升支长度对比，差异具有统计学意义(P=0)；手术前后健侧下颌升支长度对比，差异无统计学意义(P=0.11)；手术前后不对称率改善情况对比，差异具有统计学意义(P=0)，表明下颌骨对称性得到了明显改善。

3.2.2 下颌升支宽度及厚度变化 患侧下颌升支宽度：术前平均为24.47mm，术后平均为24.49mm。手术前后未发生明显变化；患侧下颌升支厚度：术前平均为8.39mm，术后平均为10.08mm。差异具有统计学意义(P=0.01)，表明患侧下颌升支厚度术后明显增加。

3.2.3 颏部偏移程度变化 术前颏下点至面中线的距离为13.19mm，术后颏点至面中线的距离为5.61mm，颏点至中线的距离手术前后对比(P=0)，差异具有统计学意义，表明颏部的偏斜程度经过改良式牵引成骨治疗后得到了明显矫正。

3.2.4 软组织情况变化 10例患者术前患侧软组织外眦口角之间距离平均62.93mm，健侧平均67.04mm；术后患侧外眦口角之间距离平均65.92mm，健侧平均67.89mm。患侧软组织外眦口角之间距离手术前后对比(P=0.008)，差异具有统计学意义；健侧软术前术后对比(P=0.134)，差异无统计学意义。

软组织耳屏口角之间距离：术前患侧平均77.58mm，健侧平均96.01mm；术后患侧平均82.22mm，健侧平均96.83mm。患侧手术前后对比，差异具有统计学意义(P=0.008)；健侧术前术后对比差异无统计学意义(P=0.121)。表明患侧软组织得到了同步延长。

半侧颜面短小畸形患儿患侧下颌骨的长度在改良式牵引成骨术后得到了明显增加，改善了下颌骨的对称性，厚度也得到了明显增加，宽度未见明显缩窄，同时矫正了颏部的偏斜，患侧口角点至外眦点和耳屏点的距离也都获得了明显增加，软组织不对称的情况获得相应的改善。

4 讨论

4.1 改良式牵引成骨术的优点

本组患者均为非Pruzansky Ⅲ型患儿。在替牙期牵引，下颌的牵引下移为上颌提供生长空间，上颌牙槽骨的代偿性生长，有利于牙牙合平面的矫治[2]，减小了成年后上颌畸形需正颌手术的概率，也是为可能的后期手术提供了骨量。下颌骨牵引延长的同时，其相应的软组织及神经也有一定程度的延展，更好地为面部对称性的矫正提供了一定程度的基础。

相较于传统的下颌骨牵引延长截骨，矢状劈开截骨结合牵引成骨术式有以下优点：⑴减少了术中截骨时牙胚及神经的损伤；能使截骨线尽可能地避开神经[3-4]以及牵引过程中的神经受骨段牵拉问题[5-6]，也较传统截骨方式要小。⑵增大了截骨面的接触面积，有利于截骨段的愈合；同时可提早牵引时间，适应增加牵引速率，缩短治疗疗程。Schendel与Choi等[7-8]曾经在牵引成骨截骨术中尝试用矢状劈开的术式。

4.2 改良式牵引成骨术的矫治效果

从对测量的结果进行统计分析可知，改良式牵引成骨术对于半侧颜面短小畸形的治疗效果明显，面部骨组织的对称性获得了明显改善，颏部的偏斜得到矫正。同时，由于改良式牵引成骨术存在垂直截骨面，随着牵引的过程内外板之间逐渐产生腔隙并成骨，使得患侧下颌升支的厚度获得明显增加，颌骨强度及形态均与正常情况更为接近，这是传统牵引成骨无法实现的。骨组织三维测量的数据也验证了这一结果。此外，面部软组织在骨组织的牵引也获得了同步延长，改善了面部软组织的对称性。以往的对牵引成骨的研究多局限于骨组织，我们利用三维立体照相技术对软组织变化进行分析，评估范围更为全面，也为其他颅面部软硬组织的畸形分析及疗效评估提供了可靠的手段。

4.3 数字化手术模拟设计

1983年，DC Hemmy等首次将三维重建技术运用于颅颌面外科。在半侧颜面短小畸形的牵引延长中，较高发的并发症是下颌神经及术区牙胚的损伤。利用数字化手术模拟技术，能够在术前明确下牙槽神经管和牙胚的位置，设计最佳最安全的截骨方案，保障手术效果及安全。3D打印技术制作颌骨三维实体模型，可更好地展现出颌骨的解剖形态，对于手术规划、治疗组内沟通、医患沟通等都有积极作用。术前进行详尽的数字化模拟设计，能够对手术进行指导，明确治疗方案，降低手术风险，通过精确有效的牵引，以达到最好的临床效果，对半侧颜面短小畸形的牵引成骨精准治疗具有重要作用。

5 结论

基于数字化技术的矢装劈开截骨改良内置式牵引成骨术，对于先天性半侧颜面短小畸形的整复效果显著，延长了患侧下颌骨，改善了颌骨的对称性，增加了下颌升支的厚度，矫正了颏部的偏斜，同时改善了面部软组织的对称性。在提高安全性、减小神经损伤等相应并发症的同时，获得了更好的牵引成骨治疗效果，值得临床推广及使用。

[1] 丁榆德, 杨 斌, 倪 健, 等. 下颌升支矢状劈开截骨牵引成骨术矫治半侧颜面短小畸形[J]. 中华整形外科杂志, 2016,32(3):161-165.

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Reconstructive plastic surgery of hemifacial microsomia by using modified distraction osteogenesis and appraisal of the surgical outcome based on digital techniques

YANGBin,LIBing-hang,DINGYu-de,NIJian,HUANGQing-hua.

(TheMaxillofacialSurgeryDepartment,DigitalPlasticCenter,PlasticSurgeryHospital,PekingUnionMedicalCollege,ChineseAcademyofMedicalScience,Beijing100144,China)

Objective To explore the method and clinical effect of modified internal fixation osteotomy combined with sagittal split ramus osteotomy of mandibular ramus in the treatment of hemifacial malformation with digital technique to improve the surgical outcome. Methods 10 cases with hemifacial microsomia were included in this study. Preoperatively, we designed the osteotomy line and marked the location of the mandibular canal and the tooth germ in a three-dimensional reconstrucion model. Sagittal split osteotomy was combined with intraoral distraction osteogenesis in surgery, in order to avoid the damage of inferior alveolar nerve and artery, as well as permanent tooth germ. When the distractor was placed in the right position, we extended 2 to 4 mm during the operation. The distraction started 3 to 5 days after the operation with a rate of 1 to 2 mm a day, until the mandibular ramus reached the expected length. The 10 cases were followed up by CT scan and three-dimensional reconstruction. Lastly, we measured the length of the mandibular ramus of both the healthy and affected sides and compared the preoperation data to postoperative data quantitatively. Results All 10 patients underwent rapid distraction after surgery. The longest was 20 mm and the shortest was 7 mm. Facial symmetry of all patients was obviously improved in the vertical direction and the occlusal plane tended to be normal without severe complications. Appearance and dental occlusion in all patients became basically normal within 1 to 2 years follow-up and there was statistical difference (P<0.05)inthemandibularramuslengthoftheaffectedsidebetweenpreoperationandpostoperation. Conclusion Using sagittal split osteotomy in mandibular distraction osteogenesis based on digital technique can accelerate the distraction rate, shorten the course of treatment and extend the mandible, both in width and thickness, which can reduce the incidence of complications usually caused by traditional distraction osteogenesis, improve the treatment effect and correct the asymmetry deformity of hemifacial microsomia.

Hemifacial microsomia; Sagittal spilt rumas osteotomy; Distraction osteogenesis; Digital computer-aided design; Digital 3D print

国家卫生和计划生育委员会公益性行业科研专项(201502016)；北京市科技计划首都临床特色应用研究(Z151100004015056) 作者单位：100144 北京,中国医学科学院北京协和医学院整形外科医院 颌面整形外科中心 数字化整形中心 共同第一作者：杨 斌(1963-)，男，广东人，主任医师，博士研究生导师; 李秉航(1990-)，男，山西人，医师，硕士.

10.3969/j.issn.1673-7040.2016.12.002

R782.2

A

1673-7040(2016)12-0708-05

2016-10-12)