計算機輔助導航技術在顳下頜關節側方成形術中的應用

吳錦陽 桂海軍 張詩雷 沈國芳 楊成帥 徐兵

計算機輔助導航技術在顳下頜關節側方成形術中的應用

吳錦陽 桂海軍 張詩雷 沈國芳 楊成帥 徐兵

目的利用計算機輔助導航技術，提高顳下頜關節側方成形術的精確性和安全性。方法7例單側顳下頜關節強直的患者，在導航輔助下進行顳下頜關節側方成形術。通過術前手術規劃，確定截骨的位置和范圍。將術前手術規劃的數據輸入導航系統，用于術中導航。術中觀察導航系統的實時性和精確性。測量和比較術前、術中及術后最大張口度的變化。術后隨訪觀察患者并發癥及復發情況。結果術前手術規劃能夠在導航系統工作站中順利完成。利用探針或手術工具的實時導航，所有顳下頜關節側方成形術均順利完成。術前的平均最大張口度為7.0 mm，術中為37.9 mm，而術后為36.7 mm。術后隨訪觀察，患者的功能和形態都得到了很大的改善，未發現并發癥和復發情況。結論對于復雜的顳下頜關節側方成形術，計算機輔助導航技術的應用將提高其精確性和安全性。

導航顳下頜關節強直側方成形術

顳下頜關節強直（Temporomandibular joint ankylosis）是關節結構發生骨性或纖維性黏連而引起的關節紊亂疾病，臨床上常出現顳下頜關節的功能障礙及下頜骨的發育畸形，包括張口受限、咀嚼困難、小下頜、偏頜畸形，甚至有下頜骨運動喪失癥狀。顳下頜關節強直的病因主要為創傷或感染[1-3]，而下頜骨髁突矢狀向骨折后因治療延誤或治療不當造成的內側骨塊錯位愈合，是顳下頜關節強直最常見的原因。

側方成形術（Lateral gap arthroplasty）是指將顳下頜關節外側強直的骨質切除，保留內側錯位愈合的髁突，在防止關節強直復發的同時，促進下頜骨的功能恢復[4]。但是，常規手術對顳下頜關節區域解剖結構的暴露較差，導致該手術的難度較大，輕微的失誤可能破壞內側移位的髁突，損傷頜內動脈而引起大出血，甚至穿破顱底而發生顱腦損傷等。

計算機輔助導航技術（Computer-assisted navigation）因具有精確性、微創性、術中三維可視化等優點，已得到了廣泛應用[5-6]。而在顳下頜關節疾病的治療中，如腫瘤切除術、關節成形術等，計算機輔助導航技術扮演著越來越重要的角色[7-8]。我們在顳下頜關節側方成形術中應用了計算機輔助導航技術，并對該技術的有效性進行評估。

1 病例與方法

1.1 病例資料

本組共7例，均為我科收治的單側顳下頜關節強直患者，男2例，女5例，年齡10~36歲，平均年齡24歲。7例患者均為下頜骨髁突發生矢狀向骨折后繼發的顳下頜關節強直，屬于Sawhney分類[3]中的Ⅱ型強直，發生張口困難的時間為6~36個月，最大張口度為5~10 mm，平均7.0 mm。頜面部冠狀位CT發現患側髁突呈Y形，髁突內側移位的骨折斷端已錯位愈合（圖1）。

圖1 頜面部冠狀位CTFig.1Coronal CT image of maxillofacial region

1.2 治療方法

1.2.1 術前手術模擬與規劃（Preoperative simulation and planning）

患者術前均拍攝頜面部CT，層厚0.625 mm，并將數據存為DICOM格式。CT數據導入導航系統，用于術前規劃和術中導航。采用的導航系統為STN導航系統（Stryker Leibinger，Germany）和AccuNavi-A導航系統（UEG Medical Devices Co Ltd，China）。

在導航系統的工作站中，對強直的顳下頜關節進行虛擬手術，確定截骨線的位置并設計新的關節窩（圖2）。因為所有患者均為單側強直，在制定手術規劃時，可將形態正常的健側髁突和關節窩鏡像并重疊到患側，作為顳下頜關節重建的參照。截骨的位置和范圍用不同的顏色或輪廓線在手術規劃中進行標識。完善后的術前手術規劃數據導入導航系統中，用于術中實時的三維可視化導航。

圖2 術前模擬與規劃Fig.2Preoperative simulation and planning

1.2.2 術中導航（Intraoperative navigation）

所有患者均在全麻及導航輔助下進行顳下頜關節側方成形術，采用向顳部延伸的耳前切口，暴露關節的外側骨面。在患者的額部安置參考架（Digital referenceframe，DRF），然后配準（圖3），將術前影像數據的空間坐標系與患者頭顱的空間坐標系進行精確匹配，建立映射關系。根據術前規劃，通過探針定位確定截骨線的位置和方向（圖4）后再去骨，或者通過導航系統注冊后的鋸片或磨頭直接進行去骨，實現規劃中對外側異常增生骨組織的去除（圖5），形成新的關節，并保證髁突與關節窩之間至少有大于10 mm的間隙；同時，利用導航系統的多窗口三維可視化顯示，追蹤并保護內側錯位愈合的髁突。術中最大的張口度至少要達到35 mm。在縫合手術創口前，尋找并復位關節盤，否則需要轉移顳肌筋膜瓣或植入人工材料，隔離骨面，以防復發。

1.2.3 術后評價（Postoperative evaluation）

術后的早期功能鍛煉是治療顳下頜關節強直的重要步驟，應指導患者盡早進行張口訓練，最好在術后7~10 d即開始，以獲得理想的最大張口度。所有患者術后隨訪6~24個月，記錄張口度及下頜骨的運動功能。

術后拍攝全景片和頜面部CT，并將CT數據導入導航系統工作站，與術前的手術規劃進行對比。

圖3 利用牙解剖標志點進行配準Fig.3Registration according to anatomic landmark of teeth

圖4 導航系統中顯示的導航探針Fig.4Navigation probe in navigation system

圖5 利用導航探針確定是否達到術前規劃的截骨位置Fig.5To ensure the osteotomy line using navigation probe in navigation system

2 結果

術中采用STN導航系統和AccuNavi-A導航系統，配準后的系統誤差和手術器械的注冊誤差均小于1 mm。7例顳下頜關節強直的患者均在導航輔助下順利地完成了側方成形術，形成了新的關節窩和髁突殘端，并在兩者間建立了大于10 mm的間隙。而內側錯位愈合的髁突都得到了完整的保留。術中最大的張口度均達到了35 mm以上。

術后隨訪6個月，7例患者的最大張口度能維持在35~40 mm，平均36.7 mm，未發現關節強直復發的跡象，也未發現其他術后并發癥。所有患者對術后的下頜骨運動功能表示滿意。

術后全景片顯示下頜骨升支的高度與術前保持一致。術后的頜面部CT影像（圖6）與術前的手術規劃進行重疊匹配后，得出實際截骨位置與虛擬截骨位置的誤差均小于0.8 mm。

圖6 術后頜面部冠狀位CTFig.6Coronal CT image of maxillofacial region after operation

3 討論

顳下頜關節強直主要采取手術治療，有3種主要術式，分別是重建關節間隙的顳下頜關節成形術（Gap arthroplasty）、植入隔離材料的顳下頜關節成形術（Interpositionalarthroplasty）及移植自體或異體材料的全關節重建術（Total joint reconstruction）[2，3，9-11]。在顳下頜關節強直的治療中，需要實現的目標包括增加張口度，恢復下頜骨的運動功能，減輕下頜骨畸形的程度，減小患區疼痛，防止復發；針對青少年患者，還需要保存下頜骨的生長發育潛能[2，12]。

然而，顳下頜關節的解剖比較復雜，且臨近顱底，手術極為復雜。顳下頜關節成形術最早用于治療關節強直，但是術后會出現患側下頜骨升支高度降低，引起咬牙合關系紊亂，加重小下頜畸形或者偏頜畸形。另外，該術式的術后復發率高于50%[13-14]。

保存下頜骨內側髁突骨折斷端和關節盤的顳下頜關節側方成形術，可以最大程度地保護顳下頜關節的正常結構，也可以防止關節強直的復發。Ferretti等[15]發現，大部分的創傷性顳下頜關節患者在術中均可找到近中移位的髁突骨折斷端和關節盤，說明了矢狀向髁突骨折比其他類型的髁突骨折更容易出現關節強直。本組7例患者在術前CT中發現髁突骨折呈Y形裂開，術中能找到關節盤，而且大部分的關節盤結構都是完整的。術后全景片和頜面部CT顯示患側的下頜骨升支高度與術前基本一致，而新形成的髁突和關節窩形態良好。平均的最大張口度從術前的7.0 mm改善至術后的36.7 mm。所有患者術后均未出現復發跡象。

但是，顳下頜關節側方成形術不適合Ⅲ型和Ⅳ型關節強直的病例，因為內側移位髁突骨折斷端的橫徑小于正常髁突的1/3，不足以承受下頜骨運動時產生的壓力，會導致進一步移位、骨質吸收、咬牙合關系紊亂及下頜骨升支高度降低等現象。

對于顳下頜關節強直患者的治療，應早期手術干預，利用內側移位的髁突骨折斷端作為新的關節頭，維持下頜骨升支高度，尋找并復位關節盤，或轉移顳肌筋膜瓣作為骨面間的隔離材料，以防骨黏連復發。此外，術后早期有效的張口訓練也是關鍵環節。密切的隨訪可以觀察患者恢復情況，并指導患者功能鍛煉，還可盡早發現是否存在復發的跡象。

然而，傳統的顳下頜關節側方成形術時，深部解剖結構的視野較差，易破壞內側已錯位愈合的髁突，或損傷血管出現大出血，或損傷中、外耳道出現術后耳道積液感染，甚至穿破顱底引起顱腦損傷等。

計算機輔助導航技術已得到了廣泛應用。該技術可提供精確的術前模擬和實時的術中三維可視化顯示，輔助提高手術治療質量[7－8，16-19]。STN導航系統和AccuNavi-A導航系統在顱頜面部手術的導航精度均小于1 mm[10-11]。另外，在顱底手術中應用該技術可提高手術安全性和減少術后并發癥[20-22]。

為了提高顳下頜關節側方成形術的精確性和安全性，7例顳下頜關節強直患者均采用了計算機輔助導航技術。術前模擬時，利用鏡像和重疊技術，以健側關節為參照，確定患側異常增生骨質的截骨位置和范圍，以獲得理想的顳下頜關節形態。術中，在導航系統輔助下，所有操作步驟均順利完成，術中出血少，手術時間短。術后影像學檢查發現，新的顳下頜關節形態良好。所以，計算機輔助導航技術在顳下頜關節側方成形術時提高了去骨的精度，識別安全的截骨邊界，保護了重要的解剖結構，擴大了術區視野。

綜上所述，計算機輔助導航技術應用于顳下頜關節側方成形術，通過精確的術前規劃和實時的術中三維可視化導航，可有效地保護內側錯位愈合的髁突和周圍重要的解剖結構，維持下頜骨升支的高度，重建顳下頜關節，提高了手術的精確性和安全性。

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Application of Computer-assisted Navigation in Lateral Gap Arthroplasty of Temporomandibular Joint

ObjectiveTo improve the accuracy and safety of lateral gap arthroplasty of temporomandibular joint by applying computer-assisted navigation.MethodsSeven patients with unilateral temporomandibular joint ankylosis underwent the navigation-guided lateral gap arthroplasty.Presoperative planning was performed to determine the osteotomy line and extent of ankylosed bone to be resected.The data of presoperative planning were inputted into the navigation system.During the operation,the real-time and accuracy of navigation system were observed.Maximum mouth opening was measured and compared preoperatively,intraoperatively and postoperatively.Patients were monitored for complications and signs of recurrence in the follow-ups.ResultsPreoperative planning was performed successfully at the workstation of navigation system.All navigation-guided lateral gap arthroplasty were completed by using real-time pointer-based or instrument-based navigation.Measurements illustrated that the mean of maximum mouth opening was 7.0 mm preoperatively, 37.9 mm intraoperatively and remained 36.7 mm postoperatively.Follow-up evaluation showed remarkable improvement in function and esthetics,and no complications and signs of recurrence were observed.ConclusionComputer-assisted navigation in lateral gap arthroplasty of temporomandibular joint could improve the accuracy and safety.

Navigation;Temporomandibular joint ankylosis;Lateral gap arthroplasty

R319

A

1673－0364（2014）01－0043－04

WU Jinyang,GUI Haijun,ZHANG Shilei,SHEN Guofang,YANG Chengshuai,XU Bing.
Department of Oral and Craniomaxillofacial Science,Shanghai Ninth People’s Hospital,Shanghai Jiao Tong University School of Medicine,Shanghai Key Laboratory of Stomatology,Shanghai 200011,China.Corresponding author:ZHANG Shilei(E-mail:leinnymd@hotmail.com).

2013年12月14日；

2014年1月23日）

10.3969/j.issn.1673-0364.2014.01.013

國家自然科學資金（81371193）；上海市科委重點項目（11441902200）；上海交通大學醫工交叉研究基金（YG2011MS06）。

200011上海市上海交通大學醫學院附屬第九人民醫院口腔顱頜面科，上海市口腔醫學重點實驗室。

張詩雷（E-mail：leinnymd@hotmail.com）。

注：吳錦陽，桂海軍為共同第一作者。