面部不对称患者术后效果的数字化评估

黄晓翔 徐梁 李东 袁捷 俞哲元 韦敏

·论著·

面部不对称患者术后效果的数字化评估

黄晓翔 徐梁 李东 袁捷 俞哲元 韦敏

目的 建立“不对称指数”结合体积差的评估模式，并用于验证既往面部不对称患者的手术效果。方法 选取面部不对称患者30例行激光扫描，在扫描所得图像上建立坐标系，并选取标志点，计算出各标志点面部不对称指数（AI）；并利用镜面翻转技术计算体积差。对所得数据进行统计学分析，并得出最终结论。结果 面部不对称患者术后各个标志点的AI均有不同程度的降低，体积差亦明显改善，提示治疗效果良好。结论 AI结合体积差的评估模式，能精确、直观、全面地评估面部不对称患者的手术效果，为手术方案的改进提供了可靠的参数。

面部不对称 数字化评估 不对称指数

面部不对称是整复外科常见的一类疾病的总称，包括半面短小、半面萎缩、斜颈、髁状突增生、肿瘤、外伤等，其中以半面短小及半面萎缩最为常见。这类患者因面部畸形，严重影响外观，求治意愿强烈。目前主要采用材料充填的治疗方案。Onesti等［1］应用多聚左旋乳酸来治疗轻中度半面萎缩患者，取得了一定的疗效；Hu等［2］应用大腿前外侧筋膜瓣，修复了1例重症半面萎缩患者。由于缺乏有效的数字化手段，这类患者的手术效果评估多采用主观、粗略的主观评估，使得结果欠精确，难以为手术方案的改进提供参考，患者满意度低，再次手术率高（图1）。

图1 常见面部不对称病因Fig.1 Causes of facial asymmetry

面部不对称的评估主要包括①术前评估，用于术前设计，对手术进行指导；②疗效评估，通过获取术前及术后各期面部轮廓数据，进行数据处理，结合统计学分析，以评价手术效果。为了对面部不对称患者的手术效果进行直观、精确、全面的评估，我们建立了“不对称指数”（Asymmetry Index，AI）［3-4］与体积差结合的评估模式，并对既往30例面部不对称患者的手术效果进行评估。

1 材料与方法

1.1 研究对象

本研究选取100例正常人作为对照组，入选条件为：①年龄16～38岁；②无面部轮廓外伤及手术史；③无明显面部轮廓畸形。

选取30例（16例女性，14例男性）面部不对称患者作为治疗组。入选条件：①年龄16～38岁；②无面部轮廓外伤及手术史；③眼耳平面在垂直向上无明显偏斜，且正中矢状面无明显偏斜。面部不对称患者双侧受累时，缺乏正常对照，评估无法进行，故排除于研究对象外。

入选的面部不对称患者中，半面萎缩20例，半面短小8例，其他病因所致面部不对称2例。疾病的诊断根据患者发病年龄、病程进展、临床表现及CT检查结果完成。

1.2 激光扫描图像的获取

Moss等［5］认为，激光扫描对面部轮廓的测量是行之有效的研究手段。Bush等［6］研究表明，在激光扫描前，对扫描点进行提前标记，使头部位于扫描中心部位，并使眼耳平面与水平面成角10°，在这种条件下扫描结果才有较高的精确度。但有研究表明，用直接测量法行激光扫描，除下颌角点、颧弓点测量结果可重复性较低外，其余扫描结果精确性仍较高［7-8］。

本研究应用Konica Minolta Vivid 910三维激光扫描机，可使用狭缝状激光对输入对象进行扫描，以CCD相机接受其反射光。根据三角测距原理获得与拍摄物体之间的距离，进行三维数据化处理。在高精度电流镜像上进行激光扫描，每次扫描时实施640×480点的测量。这种高精度的软组织图像完全能满足本研究数据分析的需要。受试者预先标记下颌角点及颧弓点，束发端坐，头部位于扫描中心部位，平视前方，使眼耳平面与水平面成10°角。镜头选用14 mm面部扫描镜头，焦距根据受试者面部情况于1 000～1 200 mm间调整，采取正位，双侧80°角位置扫描获取数据［9］。

1.3 坐标系的建立

图像获取后，首先需要建立坐标系。我们以右侧外耳门最高点为坐标原点，双侧外耳门最高点连线为X轴方向；以经右侧眶下点垂直于X轴方向为Z轴；Y轴方向则根据上述X、Z轴方向自动形成（图2）。坐标系的建立将用于评判面部不对称程度的面部标记点转化成了三维坐标系中的一个个坐标，为数字化的数据分析奠定了基础［10-12］。

1.4 参考平面的确立

本研究中水平面根据国际人体测量学通用的眼耳平面（法兰克福平面）确立；为了数据分析所需，选取了过鼻根点，前鼻棘点并垂直于水平面的平面为矢状面［13-14］（图2）。

图2 以双侧外耳门上点及右侧眶下点为基准点，建立坐标系（A），并确立眼耳平面、正中矢状面、冠状面3个参考平面（B、C）Fig.2 Based on bilateral porion and right infraorbital point，to establish coordinate（A）and reference plane（B，C），including FH plane，median sagittal plane and coronal plane

1.5 标志点的选取

选取了口角点 （Ch）、颊点 （Che）、下颌角点（Go）、颧弓点（Zyg）、颏点（Me）共5个点作为面部不对称程度评估的标记点［15-17］（图3）。其中，颊点、颏点是为了满足评估所需的新定义点。标记点具体定义为①口角点：在口裂的两侧外角上，上下唇移行部在外侧端相接之点；②颊点：头颅定位于眼耳平面，正位观时，口角点水平线与同侧外眦点（Exc）垂直线交点于面部的投影点；③下颌角点：下颌角于外、下、后方最突出点；④颏点：正面观时，下颌骨下缘最低点；⑤颧弓点：正面观时，颧弓上最向外突出点。

图3 面部标志点的选取Fig.3 Facial mark points

在选取标志点时，为减小人工误差，每个标志点的选取均进行3次定点，并最终取3次不对称指数均值为最终值。另外，由于颧弓点及下颌角点在激光扫描图像上定位困难，行激光扫描前会对这两个标志点提前标记，以便定位。

1.6 不对称指数（AI）

在完成坐标系的建立及定面、定点后，为了以更直观、便捷的方式评估面部不对称的情况，我们选用了Maeda M等［18］提出的不对称指数。其计算公式为：其中L、R分别表示左右侧，dx为标志点至正中矢状面距离，dy和dz为标记点至眼耳平面的距离和至冠状面距离（图4）。5个测量点中，颏点较特殊，为单点，其AI值等于dx值。我们认为AI公式将双侧标志点在3个坐标轴方向上的不对称程度都涵盖在内，比较精确地描述了面部标志点不对称的程度。

图4 不对称指数的测量图示Fig.4 The measure of asymmetry index

1.7 体积差分析

标志点不对称指数的分析局限于点，虽有代表性，却难以对整个面部的不对称程度进行评估。因此，我们选用了体积差分析与不对称指数相互补充。运用Rapidform软件，在获取的激光扫描图像上进行镜面翻转配对，配对后对重叠部分进行体积分析，即得出体积差结果（图5）。为了使体积差分析更精确并具有临床指导意义，我们按照标志点将面部分成眶颧区（O）、颧颊区（Z）、颊区（C）、下颌区（M）四个区域，并进行分区的体积差分析。分区理由：眶颧区我们采用Medpor及人工骨等硬组织材料充填；颧颊区及下颌区采用软组织和硬组织材料的复合式充填；颊区采用软组织充填。

1.8 随访设置

我们分别于术后1个月（T1），术后3个月（T2）及术后6个月（T3）对患者进行随访，行术后激光扫描。随访时间段设置的依据为：术后1个月为术后肿胀基本消退期，行术后初评；术后3个月为肿胀完全消退，而充填材料，如脂肪、真皮脂肪等出现吸收高峰时［19］，行二期评估；术后6个月充填材料吸收完全，面部轮廓稳定，行最终评估。

图5 体积差的测定Fig.5 The measure of volume difference

1.9 统计学分析

运用SPSS10.0软件，以（x±s）描述正常组、治疗组不对称指数及体积差数据。治疗组术前及术后各期不对称指数及体积差数据与正常组行非配对t检验；治疗组术前及术后各期之间数据行配对t检验。P＜0.05即认为存在统计学差异。

2 结果

100位正常者经激光扫描及数据分析，其结果与对照组30例样本比较，各标志点存在不同程度的不对称，以单点颏点不对称指数最低（1.30 mm），其次为口角点；不对称指数较高的为颊点、颧弓点及下颌角点，分别为4.52 mm、4.68 mm及4.78 mm（表1）。

表1 正常组各标志点不对称指数Table1 AI of each mark point in control group

记录不对称组30例患者口角点、颊点、下颌角点、颧弓点、颏点于术前（P）、术后1个月（T1）、术后3个月（T2）、术后6个月（T3）不对称指数的情况，并与对照组相应点不对称指数进行比较。结果显示，治疗组各标志点不对称指数在各期均与正常对照组存在统计学差异，且各标志点术后各期与术前亦都存在统计学差异，提示治疗效果良好（图6）。

图6 治疗组各标志点各期AI值Fig.6 AI value of different points in different stage in therapeutic group

正常对照组体积差的评估结果显示：眶颧区由于软组织菲薄，其体积差明显低于其他区。而颧颊区、颊区、下颌区组织量丰富，体积差亦较大（表2）。

表2 正常对照组各分区体积差Table2 The volume difference of each subarea in control group

将治疗组各期体积差与正常组进行方差分析，提示差异明显。各分区术后各期体积差与术前行配对t检验，存在统计学差异，提示手术效果良好（图7）。

图7 治疗组各分区体积差Fig 7 The volume difference of each subarea in the rapeutic group

3 讨论

不对称指数分析建立坐标系和参考平面，选取面部轮廓标志点，进行点对点的分析，能精确反应面部不对称的程度。而体积差分析直观、全面，并且能直接用于评判手术的效果。两者各有所长，综合运用，使得评估结果更具说服力。这种不对称指数结合体积差的评估模式，相较于既往主观、粗略的外形评估，更加客观、精确，进而使面部不对称手术治疗能取得更理想的效果。

不对称指数和体积差结合的评估模式主要针对半面萎缩患者，和部分半面短小、外伤患者。因为这类患者治疗和评估的核心便是通过精确的数字化评估和合理的手术方案设计，修复组织量的缺损。但对于PruzanskyⅡ类及以上的半面短小患者，由于其下颌骨发育不良，出现不同程度的偏颌、开颌等畸形，眼耳平面及正中矢状面偏斜，无法建立标准的参考体系，数字化评估便无从着手。对于这类常规参考体系不适用的患者，如何进行精确的数字化评估以提高疗效，是今后进一步深化的方向之一。

得益于精确的数字化评估以及合理的手术方案，各分区术后一期都能达到良好的治疗效果。但由于自体充填材料的吸收，T2和T3期，治疗效果有所降低。这种变化趋势在软组织充填需求量高的下颌区、颊区比较明显，而在软组织菲薄的眶颧区没有出现。因此，探究各种充填材料的吸收率，并在术前设计中进行精确预估，以防止术后出现上述“反弹”现象，也是研究中值得深入探讨的。

本研究着重于面部不对称患者的疗效评估，选用激光扫描数据作为评估进行的依据，而CT扫描图像用于术前设计，故文中未进行论述。与CT扫描图像相比，激光扫描用于面部不对称评估具有以下优势：①面部不对称的评估是外形评估，而CT扫描主要针对骨组织；相较之下，激光扫描的图像能更全面地反映患者面部不对称的程度；②激光扫描操作简便，放射量小；③利用骨性标志点进行分区，仅能指导骨组织的修复，不够全面。因此，我们在本研究中未对CT扫描数据进行研究。

4 结论

不对称指数和体积差结合的评估模式，对面部不对称患者的手术效果进行了由点及面的数字化评估；相较于传统的主观、粗略的外形评估，该方法精确、直观而全面，使得面部不对称手术疗效的评估结果更具说服力，为手术方案的设计和改进提供了良好的参考，有效地提高了手术效果和患者满意度。

［1］ Onesti MG，Troccola A，Scuderi N.Volumetric correction usingpoly-L-lactic acid in facial asymmetry，Parry Romberg syndrome and scleroderma［J］.Dermatol Surg，2009，35（9）：1368-1375.

［2］ Hu J，Yin L，Gui L，et al.Combined skeletal and soft tissue reconstruction for severe Parry-Romberg syndrome［J］.J Craniofac Surg，2011，22（3）：937-941.

［3］ Katsumata A，Fujishita M，Maeda M，et al.3D-CT evaluation of facial asymmetry［J］.Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod，2005，99（2）：212-220.

［4］ Hajeer MY，Ayoub AF，Millett DT.Three-dimensional assessment of facial soft-tissue asymmetry before and after orthognathic surgery［J］.Br J Oral Maxillofac Surg，2004，42（42）：396-404.

［5］ Moss JP，Linney AD，Grindrod SR，et al.A laser scanning system for the measurement of facial surface morphology［J］.Opt Lasers Eng，1989，10（3）：179-190.

［6］ Bush K，Antonyshyn O.Three-dimensional facial anthropometry using a laser surface scanner：validation of the technique［J］.Plast Reconstr Surg，1996，98（2）：226-235.

［7］ Aung SC，Ngim RC，Lee ST.Evaluation of the laser scanner as a surface measuring tool and its accuracy compared with direct facial anthropometric measurements［J］.Br J Plast Surg，1995，48 （8）：551-558.

［8］ Karsidag S，Ozcan A，Ugurlu K，et al.Single-stage ala nasi reconstruction：lateral nasal artery perforator flap［J］.J Craniofac Surg，2010，21（6）：1887-1889.

［9］ 俞哲元，穆雄铮，戴传昌，等.三维激光扫描量化评估面部不对称畸形的初步研究［J］.组织工程与重建外科，2007，3（5）：257-259.

［10］ Cavalcanti MG，Vannier MW.Quantitative analysis of spiral computed tomography for craniofacial clinical applications［J］.Dentomaxillofac Radiol，1998，27（6）：344-350.

［11］ Ariji Y，Kawamata A，Yoshida K，et al.Three-dimensional morphology of the masseter muscle in patients with mandibular prognathism［J］.Dentomaxillofac Radiol，2000，29（2）：113-118.

［12］ Kusnoto B，Figueroa AA，Polley JW.A longitudinal threedimensional evaluation of the growth pattern in hemifacial microsomia treated by mandibular distraction osteogenesis：a preliminary report［J］.J Craniofac Surg，1999，10（6）：480-486.

［13］Matteson SR，Bechtold W，Phillips C，et al.A method for threedimensional image reformation for quantitative cephalometric analysis［J］.J Oral Maxillofac Surg，1989，47（10）：1053-1061.

［14］Haraguchi S，Takada K，Yasuda Y.Facial asymmetry in subjects

with skeletal class III deformity［J］.Angle Orthod，2002，72（1）：28-35.

［15］Troulis MJ，Everett P，Seldin EB，et al.Development of a threedimensionaltreatmentplanningsystem based on computed tomographic data［J］.Int J Oral Maxillofac Surg，2002，31（4）：349-357.

［16］ Hajeer MY，Ayoub AF，Millett DT，et al.Three-dimensional imaging in orthognathic surgery：the clinical application of a new method［J］.Int J Adult Orthodon Orthognath Surg，2002，17（4）：318-330.

［17］ Farkas LG.Anthropometry of the head and face［M］.New York：Raven Press，1994：3-56.

［18］ Maeda M，Katsumata A，Ariji Y，et al.3D-CT evaluation of facial asymmetry in patients with maxillofacial deformities［J］.Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod，2006，102（3）：382-390.

［19］ Pinski KS，Roenigk HH.Autologous fat transplantation.Longterm follow-up［J］.J Dermatol Surg Oncol，1992，18（3）：179-184.

Digital Evaluation for Facial Asymmetry Patients after Surgical Treatment

HUANG Xiaoxiang，XU Liang，LI Dong，YUAN Jie，YU Zheyuan，WEI Min.Department of Plastic and Reconstructive Surgery，Shanghai Ninth People's Hospital，Shanghai Jiaotong University School of Medicine，Shanghai 200011，China.Corresponding author：WEI Min
（E-mail：drweimin@126.com）.

Objective To establish an evaluation system combining asymmetry index and volume difference aiming at the surgical effect of facial asymmetry patients.And to evaluate previous surgical treatment of facial asymmetry.Methods Thirty facial asymmetry patients were selected and their laser scan data were acquired.Coordinate was set up based on the data，mark points were picked，and asymmetry index （AI）for each point was calculated.Then volume difference was figured out with mirror flip technique.The acquired data was analyzed with statistical approach，then a conclusion was drawn.Results For facial asymmetry patients，the AI decreased with different levels for each mark point postoperatively，and the volume difference reduced markedly as well，indicating a significant treatment effect.Conclusion The evaluation system combining AI and volume difference can evaluate the surgical effect for facial asymmetry precisely，concisely and thoroughly，which offers a reliable guidance for the improvement of surgical treatment.

Facial asymmetry；Digital evaluation；Asymmetry index

R622

A

1673－0364（2016）04－0238－05

10.3969/j.issn.1673-0364.2016.04.008

200011 上海市 上海交通大学医学院附属第九人民医院整复外科。

韦敏（E-mail：drweimin@126.com）。

（2016年4月9日；

2016年5月20日）