牽引成骨術在面中份畸形治療中的應用

牽引成骨(distraction osteogensis，DO)指在保留軟組織附著及血供的前提下，在骨縫處或截開骨段，用牽引裝置按一定的速度和頻率牽開，因此產生骨間隙形成新骨，以達到使骨延長或增寬的目的。骨牽引術起源于歐洲，1905年意大利學者Alessandro Codivilla將股骨干截斷，跟骨牽引進行股骨延長，他的研究開創了牽引成骨術的先河。20世紀50年代，俄羅斯學者Gavril lizarov創造性地設計出環形固定器，并通過實驗提出促進骨再生和軟組織適應反應的原則，后來的Ilizarov延長技術成為20世紀矯形外科的里程碑。Snyder等(1973)首先將牽引成骨原理引入顱頜面外科并進行了動物實驗，以期尋找矯治顱面畸形的新方法。1992年，McCarthy等率先將DO技術用于臨床牽引延長下頜骨，取得了理想效果，是真正意義上的頜骨牽引成骨技術臨床應用的開始，使顱頜面畸形的治療翻開了歷史性的一頁。

由于面中份復雜的解剖結構及其與長骨形態結構上的差異，使之在上頜骨的應用受到了較大的限制。1993年，Rachmiel等采用牽引成骨技術狀矢向成功地延長了成年羊面中份。隨后他們對羊上頜骨行LeFort Ⅱ截骨術及眶部的環形骨切開術后作多向同時牽引，使羊面中份向前延長的同時兩側眼眶分別向不同方向延長，實驗結果論證了在上頜骨同期多方向的牽引成骨以矯正復雜面中份畸形的可行性。1995年，Stafferberg等報道面中份不截骨牽引前移的實驗研究。Cohen等(1995)首次報道用正畸擴弓器改制的牽引器對一半側顏面發育不全的患兒行牽成骨治療。1997年，Polley、Figueroa首次報道臨床應用外置式牽引器牽引前移多個年齡組患者的上頜骨，均取得了較好效果。近年來牽引成骨技術在面中份已常用于矯治顱面綜合征、唇腭裂、外傷、手術等引起的面中份或上頜骨缺損，偏頜畸形、半側顏面發育不全及其他不對稱牙頜面畸形以及各種原因造成面中份后縮引起的阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征(obstructive sleepapneasyndrome，OSAS)，取得了較好的效果。

1 面中份牽引術的特點、技術及操作

1．1 面中份牽引術的特點：與下頜骨牽引術不同，面中份的骨骼包括額骨、顴骨、上頜骨及鼻篩眶骨，目前可牽引的是上頜骨、顴骨以及眶骨。在面中份牽引中，四肢骨牽引的理想條件仍然適用，包括穩定的固定、近于骺端低速鉆截骨、適當的延遲期(5～7天)及合適的牽引速度和頻率(1mm/天，2～4次/天)。口腔頜面部血供豐富，以上條件可適當調整。但顱面骨的解剖與生物學顯然與肢體骨不同。肢體長骨是由骺端成骨的方式生成，而上、下頜骨則由膜內成骨方式生成，前者為管狀骨，后者為扁狀骨且骨內多有神經穿越，骨的血供方式也不盡相同。而顱面骨中面中份骨又與下頜骨不同。上頜骨是一不規則骨，缺乏類似下頜骨相對規則的形態結構，并且由于上頜竇的存在，上頜骨骨壁常較菲薄。同時上頜骨、顴骨也是正常容貌結構的基本支架。累及上頜骨的各種疾患不僅影響正常口頜系統的生理功能，如呼吸、吞咽、語言、咀嚼等，而且破壞正常的容貌結構，造成嚴重的容貌畸形。由于面中份復雜的解剖結構及其與長骨、下頜骨形態結構上的差異，使牽引成骨術在面中份骨骼的應用受到了較大的限制。為了解面中份牽引成骨的可能性和機理，學者們進行了大量的動物實驗研究。

1．2 面中份牽引術的相關動物實驗研究：1993年，Rachmiel等采用牽引成骨技術矢狀向成功地延長了成年羊面中份并對牽引過程、影像學及組織學檢查及術后復發等問題作了相關的研究。由于牽引成骨的理論來自對長骨延長的研究，實驗首次將牽引成骨引入上頜骨并證實了DO應用于上頜骨這一不規則骨的可行性。隨后他們對羊上頜骨行LeFort Ⅱ截骨術及眶部的環形骨切開術后作多向同時牽引，使羊面中份向前延長的同時兩側眼眶分別向不同方向延長，實驗結果論證了在上頜骨同期多方向的牽引成骨以矯正復雜面中份畸形的可行性。由于上頜骨三維立體結構的特殊性和復雜性，實驗對于將該技術使用于臨床具有重要的意義。Staffenberg等在狗模型上證實了骨縫融合前于鼻額縫及顴顳縫處前移面中份是可行的。這一結果提示我們面中份不截骨牽引成骨可望用于治療兒童面中份發育不良，例如Apert綜合征。Glat等向一側牽引狗的顴骨，使顴區變寬，顴骨增厚。Henkel等在豬牙槽突裂模型上通過牽引方式關閉裂隙并應用于臨床。Zhang等報道了利用轉移盤牽引成骨重建上頜骨后部缺損的動物實驗，通過手術制作猴上頜骨后部缺損，再通過缺損前部同時制作轉移盤后安裝牽引器向后牽引重建上頜后部缺損，通過三維CT、組織學檢查等觀察成骨質量良好。Rachmiel等通過面中份多骨段牽引，在成年羊模型上實現了多向延長：面中份前移30mm，左眶側移20mm，右眶前移20mm。為在成年人中實現三維可控地矯正復雜面部畸形打下基礎。

1．3 面中份牽引術一外置式牽引和內置式牽引各自的優缺點：面中份牽引成骨裝置(distractionosteogenesis device，DOD)可以是外置式也可以是內置式。

1．3．1 外置式DOD：通過固定在顱骨的支架將上頜骨前拉，可分為口腔外的外置式DOD和口腔內的外置式DOD，最早用于實驗(1973年)和臨床(1992年)的DOD均是外置式單向的，它只能沿螺旋牽引桿的方向成骨。Molina和Ortiz(1995年)使用外置式雙向DOD，通過雙向切口(升支水平向、體部垂直向)，可同時向兩個方向延長下頜骨。最近應用的ACE/Normed是一種外置式多向調節DOD，打開鉸鏈螺絲后，可在雙向牽引骨的同時行多向調節。具有多方向同時牽引能力的外置式上頜牽引器可用于上頜骨橫向、垂直向及前后向的同時牽引且可根據需要做旋轉，依靠不同部件之間的關節連接及不同部件的組合可滿足LeFort Ⅰ或LeFort Ⅱ、Ⅲ型牽引及多向牽引的需要。另外，外置式DOD的牽引力通過牙弓夾板和穿經皮膚的固定柱分別同時作用于上頜骨和顴骨，從而減輕了顴上頜縫的扭力。外置式DOD因設計簡單、固位穩定、去除方便、牽引距離長，可向多個方向牽引等優勢被許多學者改進和應用。如墨西哥學者用外置單向或雙向DOD使167例患者的下頜骨平均延長31mm。外置式DOD的缺點也較突出，有體積大、面部遺留瘢痕、易損傷面神經及患者需要戴2～3個月的笨重裝置等。為了解決這些問題，學者們把外置式DOD經過改進由口外轉到口內。口腔內的外置式DOD按其固位方式分牙固位型和牙骨聯合固位型，后者能更好地使牙和骨同步移動。隨著技術的發展，外置式DOD就不斷向體積更小、固位更牢和兼做正畸矯正裝置等方向發展。

1．3．2 內置式DOD：面中份內置式DOD通過一端固定在顳骨上將顴骨體前推，主要部件被埋入頜面皮膚或口腔粘膜下，分為頜面部皮下DOD和口內粘膜下DOD，應用稍晚于外置式，多只能完成單一方向牽引，不能滿足上頜骨多需要在三維方向牽引的要求，牽引的幅度也受到牽引器規格的限制。如Cohen使用的埋入面部皮下的DOD，以鈦釘穩定固位于骨表面，小而扁平，減小皮下死腔以降低感染機會，加力桿穿出皮膚的部位在發際隱蔽處。內置式DOD適于顱骨、面中份骨及下頜骨的牽引，牽開距離15～30 mm；缺點是外部切口對美觀有一定影響。相比之下，埋于口內粘膜下的內置式DOD，因無外部切口使患者更易于接受，如最初McCarthy等設計的DOD，只是骨延長不超過20mm。學者們的不斷改進使口內內置式DOD日趨完善，成為近年DOD的研究熱點之一。Holmes采用內牽引器對7例顱面綜合征患者進行了LeFort Ⅲ牽引成骨，使面中份在三個方向均獲得了不同程度的延長，說明用內牽引裝置使面中份向多方向的同時牽引延長是可行的。具有多方向牽引功能、易于拆除，小型化的內置式牽引成骨器是目前發展的主流。

面中份使用內置式牽引器的缺點在于牽引的著力點位于顴骨，在牽引的過程中，上頜骨遭遇的組織阻力最大，由于這種反向力作用于顴上頜縫，即LeFort Ⅲ型骨段最薄弱的部位易發生骨折或移位，從而導致上頜骨前移不足，顴骨前移過度。目前，可降解(吸收)材料制作的DOD，經過形狀記憶處理的鈦鎳合金(TiNi-SMA)器械，磁力驅動的DOD等新型DOD出現，以各自的優點適應不同的需要，是研究的另一熱點。

1．4 與傳統即時截骨前移相比，面中份牽引術的主要優點：牽引成骨術矯治嚴重面中份發育不良是效果確切、應用前景廣闊的方法，與傳統的截骨、植骨術相比具有以下優點：

①在牽引過程中，骨通過自生再生進行組織重建，生成的新骨，與正常骨組織結構一致，避免了自體骨移植成活率不一、骨吸收等骨移植術的風險和并發癥；②骨周圍的軟組織可同期逐步擴張，且少有生物學改變，因而骨相對移動量大且效果穩定，不易復發。而在傳統的截骨術中，軟組織通常限制骨延長或移動的距離，不但前移幅度受限制，術后也較容易復發；③手術簡單，創傷小，并發癥少，兒童成人均可使用，必要時還可重復應用。

2 面中份牽引術的臨床應用

2．1 先天性綜合征性面中份后縮畸形：如Crouzon綜合征、Apert綜合征、Marfan綜合征、Pfeiffer's綜合征等。

此類患者常伴隨顱面綜合征，顴眶上頜骨體積小，骨質薄弱，在年幼者顴上頜連接處更為明顯。臨床表現面中份明顯后縮、突眼、鼻部塌陷短小、顴上頜骨后縮、嚴重反頜、伴不同程度的呼吸梗阻等。傳統的治療面中份畸形方法需做多個手術；需取自身骨進行移植，可能造成供區并發癥；需行頜間結扎固定，恢復期較長；由于軟組織牽拉，導致骨移動距離越大，復發率越高。C1in和Gosain都將LeFort Ⅲ型截骨后牽引成骨運用于先天性面中份發育不良的矯正，并取得顯著的效果。Matsumoto等對一例Crouzon綜合征采用面中份分段截骨(LeFort Ⅰ-Ⅱ和LeFort Ⅲ)，不同程度地牽引前移各骨段，改善了治療效果。Takashima亦采用分段截骨的方法治療一例Apert綜合征，取得較好效果。然而這種分段截骨技術對面中份骨的創傷大，需要較強壯的骨質支持牽引，適合較大年齡患者。Cohen研制了一種小型、多方向口內牽引器，并在1例Pfeiffer's綜合征患者成功應用。Polley設計了一種特殊的外部牽引器。對1例患Pfeiffer's綜合征的新生兒行上頜骨牽引取得成功。之后他將牽引器進行改進，使之可精確控制上頜骨塊，對嚴重上頜骨發育不足患者可在垂直、水平、橫向三個平面上進行精確、持續牽引，并可同時牽引下頜骨，他對16例上頜骨發育不良口面裂患者施行高位LeFort Ⅰ骨切開術，使上頜向前水平牽引距離大于10mm，一年后隨訪骨及牙牙合關系均穩定無復發。

2．2 發育性面中份發育不良：有半側顏面發育不良，半側顏面萎縮和唇腭裂術后繼發等。半側顏面發育不良不僅主要累及病變側的下頜骨，亦常累及同側上頜骨、顴骨、顳骨等多個顱面骨骼結構，是常規手術矯治的一大難題，半側顏面萎縮也有同樣的情況，這類患者往往有穩定的咬合關系，單純下頜骨延長雖然對面形有較大改善，但同時也破壞原咬合關系，采用LeFort Ⅰ型截骨術的同時行頜間結扎與頜間彈力牽引可使上頜骨與下頜骨同步牽引延長。Monasterio等則對半側顏面發育不良患者行LeFort Ⅰ截骨術及下頜升支截骨術后行上、下頜骨同時牽引，通過頜間結扎固定上、下頜骨后整體牽引以保持原有的咬合關系，獲得了良好的治療效果。Scolozzi對半側顏面發育不良患者用兩個牽引器實施上下頜同時牽引，避免了頜間結扎和較長的恢復期，并獲得較好面部外觀和咬合關系。

先天性唇腭裂由于局部軟硬組織結構發育異常，且在腭裂修復術后因軟組織阻力加重了上頜骨的發育障礙而導致畸形。Ross長期的積累分析研究表明，約25％的唇腭裂患者遠期伴上頜骨發育不良，且單純依賴正畸治療難以矯正。Cohen在2例存在Ⅲ類錯牙合及面中份發育不足的唇腭裂患者應用牽引成骨技術成功前移上頜骨。Molina以口內固位系統作為支抗，在牙胚上方施行上頜骨水平不全截骨術，外置面罩施以彈性牽引力，將38例唇腭裂患者的上頜骨平均前移4～12mm。另外，唇腭裂患者Ⅰ期腭裂修補術后腭咽閉合不全發生率為4.5％～39％，傳統方法治療效果不夠滿意。CarlsEZn對狗模型進行了研究，發現在較薄的硬腭骨板行牽引成骨是可行的。而Figueroa發現牽引成骨也可在術前將較寬腭裂間隙變窄或消除，以創造出腭裂修補所需的充足的軟硬組織。

2．3 上頜骨寬度不足，上頜牙弓狹窄：上下頜骨寬度不足常伴前牙擁擠、開(牙合)、后牙反(牙合)、上下頜咬合關系不良，并有鼻通道阻力增大。處于生長發育期的(13～15歲以下1患者可通過上頜快速腭擴展(rapidmaxillary expansion，RME)進行治療。成年患者通常應用正畸治療(包括拔牙和牙代償)，或上頜LeFort Ⅰ型分塊截骨術，擴大上頜牙弓，術后穩定性均較差。打開上頜骨縫并牽引成骨，可不拔牙而治療多種錯(牙合)畸形，從而保持或增加功能性咬合平面，稱為手術輔助上頜快速腭擴展(surgically as—sistedrapid maxillary expansion，SA-RME)。周彥恒等在上頜牙弓狹窄患者術前戴入快速擴弓的正畸矯治器裝置，通過上頜LeFort Ⅰ型截骨，并分開腭中縫，消除上頜骨的阻力，擴大了上頜牙弓，而且在中線和兩側截骨線處有新骨形成，既減少了牙齒的頰向傾斜移動，也增加了術后穩定性。

2．4 上頜骨缺損重建：外傷、腫瘤、感染等是造成的上頜骨缺損的常見原因，贗復體修復和骨移植術是目前較多采用的方法。但贗復體修復的上頜骨形態和功能都不盡如人意，而骨移植術技術復雜、創傷大，骨源有限，且自體骨移植成活率、骨吸收率不一、供區繼發畸形。目前牽引成骨已成為重建下頜骨缺損較為理想的方式之一。由于上頜骨形態欠規則，結構復雜，利用牽引成骨技術治療上頜骨缺損還局限于較小范圍的上頜骨缺損如牙槽突缺損等的治療。Henkel等在豬牙槽突裂模型上通過牽引方式關閉裂隙并應用于臨床，Cheung等報道了利用轉移盤牽引成骨重建上頜骨后部缺損的動物實驗，通過手術制作猴上頜骨后部缺損，再通過缺損前部同時制作轉移盤后安裝牽引器向后牽引重建上頜后部缺損，通過三維CT、組織學檢查等觀察成骨質量良好。對較大范圍的上頜骨缺損尚未見報道。

2．5 在種植外科的應用：重度牙槽突垂直向骨缺損，會嚴重影響種植體的植入和長期效果。采用牽引垂直骨技術矯治牙槽骨垂直高度不足為牙種植體植入創造條件。Jensen等對牙槽嵴缺損的患者通過牽引方式增加垂直高度以滿足種植需要。林野等對19例因腫瘤切除術或外傷等原因造成重度牙槽突垂直向骨缺損(缺損均大于10mm)患者行垂直骨牽引術，均形成理想新骨，平均新生骨的高度為13mm。植入的65枚骨內種植體3個月后僅有2枚種植體因術后感染取出，無種植體脫落。

3 存在的問題及展望

頜骨在結構、血供、生長方式與長骨存在較大的差異，有學者提出在頜骨牽引成骨生物機制、牽引前速率等方面與長骨牽引成骨的差異，如：是否需要牽引前固定期(延遲期)，Chin等對2例Crouzon綜合征患者分別行LeFort Ⅲ、Ⅰ截骨牽引時，在術后48h內即使頜骨牽引延長達20mm并省去了骨切開術后的牽引前固定期，術后隨訪3天，通過X線檢查可見成骨良好。緩慢的牽張刺激可增強骨痂中各種生長因子(TGF-Bs，BMPs，IGF-1，FGF-2，VEGF)的表達和細胞外基質(膠原蛋白Ⅰ、骨鈣素、骨橋接素和骨連接素等)的生成，然后再通過這些生長因子的調控作用和細胞外基質的累積可進一步促進牽張間隙內骨的再生。目前對于牽引成骨術的生物學機制有了一定的了解，但研究仍局限于蛋白水平，其基因調控及信號傳遞途徑尚不清楚。另外如何應用外源性生長因子促進牽引成骨術中的骨組織再生并避免生長因子的副作用也有待進一步研究新生骨的力學特性，是否與正常骨一樣，牽引后多久可以達到正常范圍，需要進一步研究揭示。

內置自動彈力牽引是否優于傳統牽引?近年來利用自動牽引器所作的研究進一步發現持續牽引可以降低加力強度、提高成骨速度及減少固定時間。早在1989年，lizarov的報道中即提出牽引頻率越高，每次移動距離越小，再生骨形成的速度和質量越好。因此記憶合金內置自動彈力牽引裝置顯示了實際應用的可行性和優越性，但相比現有的較為成熟的牽引成骨技術，在牽引器的設計和牽引力的控制等方面還需要更為大量和細致的工作。