外科導航技術在顴骨顴弓骨折治療中的應用

葉蘭峰 李愷得 劉磊

口腔疾病研究國家重點實驗室 華西口腔醫院創傷整形外科（四川大學），成都 610041

顴骨顴弓骨折是最常見的面中部骨折之一，在頜面部骨折高居第二位[1]。顴骨顴弓骨折常引起患者張口、咀嚼等功能障礙，并伴有嚴重的顴面部畸形，進而造成患者心理和生理的雙重問題。隨著堅固內固定技術的發展，手術已經成為顴骨顴弓骨折的理想治療方法[2]。外科導航技術（surgical navigation technology）的出現為顴骨顴弓骨折提供了一種新的輔助治療方法。本文就外科導航技術在顴骨顴弓骨折治療方面的應用作一綜述。

1 顴骨顴弓骨折及其傳統治療

1.1 顴骨顴弓骨折

顴骨顴弓是面側部最突出的部分，易受外力撞擊而發生骨折。顴骨與上頜骨、顳骨、額骨及蝶骨相連接，其中與上頜骨的連接面積最大。顴骨骨體堅硬，本身不易發生骨折，骨折主要發生于相鄰骨連接處，并常伴有鄰近骨的損傷[3]。臨床上常表現為顴面部塌陷畸形、張口受限、復視、神經癥狀等。一般可根據病史、臨床特點及影像學檢查而明確診斷。

1.2 顴骨顴弓骨折的手術治療及其難點

顴骨顴弓所處的位置極其顯要，因而常引起面部容貌的嚴重破壞。顴骨顴弓骨折的復位對面容恢復具有重要意義。隨著堅固內固定技術的發展，手術已經成為顴骨顴弓骨折的首選治療方式。在手術中，術者需認真檢查骨塊位置，實施精確復位，方可獲得理想的治療效果。為實現精確復位，在臨床實踐中提出了顴骨顴弓骨折的原則，如：保證眶外緣、顴牙槽嵴、顴弓和眶下緣4點中至少3點獲得解剖復位；復雜骨折可考慮實施蝶骨大翼區復位固定等[4]。臨床實踐表明，遵循上述原則，對簡單的新鮮顴骨顴弓骨折多可獲得理想的復位效果。然而，對于嚴重的粉碎性骨折或陳舊性骨折，由于復位參考點多已喪失，難以獲得復位依據，復位過程又缺乏咬合引導，骨折斷端的精確復位難度極大，此時只能依靠術者的臨床經驗實施手術，治療效果常不理想，術后常出現顴面部不對稱畸形，進而帶來心理障礙等一系列問題。這已成為顴骨顴弓骨折的臨床難題之一，也是國內外學者的研究熱點。

2 外科導航技術的發展及系統組成

2.1 外科導航技術的發展

手術導航的概念最早起源于“立體定向神經外科技術”（stereotactic neurosurgery），后者是利用解剖影像和定向儀將手術工具導入腦內特定靶點提取組織標本，損毀病灶和去除病灶的技術[5]。第一臺真正意義上的手術導航系統在1986年由美國Robesrt提出，將CT圖像和手術顯微鏡結合起來運用超聲定位來引導手術，并在臨床上獲得成功。1992年，使用紅外線跟蹤技術的影像導航系統在美國開始應用于臨床。迄今為止，導航系統已發展為主動或被動的光學、超聲或電磁定位三維動態導航[6]，并在臨床上獲得廣泛應用。在口腔頜面外科，外科導航技術也被廣泛地用于創傷、腫瘤、整形等多個領域，并取得了較好的治療效果。Ewers等[7]將外科導航技術用于顱頜面部創傷后的修復等方面，獲得了良好的預后。Sch?n等[8]報道了2例患者在外科導航技術指導下施行顳下頜關節成形術，發現手術可精確按照預先設計好的安全切口路線進行，治療效果良好。Juergens等[9]應用外科導航技術對12例頜面部先天畸形的患者輔助進行正頜手術，發現可以明顯提高矯正的效率和準確性。

2.2 外科導航技術的原理及系統組成

手術導航系統是在獲取CT、MRI、PET等醫學影像數據后，運用虛擬現實技術，借助光學定位儀跟蹤，在計算機中創建一個虛擬環境，顯示手術器械相對于病變組織的位置關系，從而實現對手術全過程的實時引導，輔助醫生高質量地完成手術規劃及整個操作過程的醫療系統。在實際手術過程中，紅外線定位技術動態追蹤手術器械，并將手術器械的位置在三維虛擬影像上以虛擬探針的形式顯示出來進行實時導航。醫生通過導航顯示屏，從三維各個角度觀察術區情況，準確地判斷出手術器械與病變組織、正常解剖結構之間的動態三維空間位置關系，以及手術過程和結果與術前模擬是否一致，從而實現實時術中導航[10]。

導航系統一般由主機（導航以及三維處理軟件）、患者示蹤器、位置傳感器及手術工具組成。患者示蹤器用于建立計算機虛擬三維圖像和患者實際位置兩個參考系統之間的聯系；而位置傳感器則是接受示蹤器及手術工具反射的紅外線信號；手術工具主要是反射位置傳感器發射出的紅外線，經注冊后可以被導航系統識別并顯示在虛擬圖像上，將虛擬圖像與真實圖像通過計算匹配，從而進行實時導航[11]。

3 外科導航技術在顴骨顴弓骨折治療中的應用

3.1 應用范圍

針對顴骨顴弓骨折的患者，導航手術的應用與否目前尚無統一標準，Lübbers等[12]認為復雜的單側面中部骨折時具有明顯的導航手術適應證。對于單側顴骨顴弓骨折的患者，首先要考慮到患者的病情需要，對其病情進行評估，制定個性化的治療方案。根據筆者的臨床經驗，在顴骨顴弓骨折治療過程中，導航技術主要用于以下3種情況：1）對顴骨顴弓骨折塊復位效果進行實時驗證，指導進行必要的調整；2）眶壁及眶緣重建時，可用于明確手術器械所到的具體位置，避免損傷視神經等重要解剖結構，并對重建的位置進行精確指導；3）有異物存在時，用于對異物進行精確定位，指導異物取出。

3.2 基本流程

3.2.1 術前輔助影像資料的獲取 術前采集患者近期頜面部影像數據，包括CT、MRI等。根據具體情況選擇不同層厚的影像學數據，一般認為，層厚越薄，所獲得的數據越有利于導航指導效果的精確性。

3.2.2 數據的分析、手術的設計和模擬 將準備用于計算機輔助設備的患者數據，用圖形工作站進行可視化處理，在患者虛擬可視化三維顱頜骨CT模型上進行模擬手術設計。對于單側的顴骨顴弓骨折和眼眶重建的患者，多采用鏡像（mirroring）技術[13]，將健側組織結構及形態對稱到患側，可明確患側正常的解剖結構及輪廓，并以此為模板進行骨折段的模擬復位，增加真實手術時的安全性和可預測性[14]。

3.2.3 術中導航 術中首先進行示蹤器、手術工具、顴骨顴弓及周圍解剖標志參考點注冊。安裝患者示蹤器后，采用注冊手術探針在患者顏面、眶周顴骨顴弓等處進行多點注冊，導航儀接收到位置數據并與患者影像數據融合，生成三維立體虛擬影像，導航系統自動測算誤差范圍，若誤差可接受，則可在導航系統引導下進行導航手術操作。

術中將顴骨顴弓骨折塊復位后，即可采用導航探針對骨折復位效果進行多點檢測，術者可實時檢測骨折塊是否精確復位，如復位不理想，可根據導航結果對骨塊位置進行調整，待精確復位后再行固定。如需重建眶壁及眶緣，術中將手術工具注冊后，即可實時觀察手術工具所在位置，避免損傷視神經等重要解剖結構，眶壁重建后，也可采用探針實時檢測復位效果，并予以調整。如伴有異物，可將手術工具注冊后，探查異物位置并予以取出。

3.3 操作要點

3.3.1 對稱平面的確立 對顴骨顴弓骨折來說，常需采用鏡像技術將健側鏡像至患側。在這一過程中，對稱平面的建立是其關鍵環節，如果對稱平面不準確，治療效果則無從談起。然而，對稱平面的確立目前尚無統一標準。沈國芳等[15]以通過雞冠的矢狀面作為對稱平面，但是該法對部分患者并不適用，如伴發顱腦外傷時，會導致雞冠解剖位置移位，或是雞冠解剖形態受損。Feng等[16]先行確定選擇雙側髁突中心點（A、B點）以及鼻尖點（C點），進而將過A、B連線中點（D點）與線段AB垂直的平面確定為矢狀面。但是此種方法存在一定的局限性，當患者合并有下頜骨髁突骨折，或伴有關節移位、下頜骨骨折斷端移位明顯時則不能使用。另外，臨床實踐證實雙側顴骨顴弓并非絕對的鏡像對稱，如機械地照搬鏡像結果，治療效果并不理想。因此，筆者主張，可根據上述方法初步建立對稱平面，在此基礎上，對鏡像后解剖結構與鄰近解剖結構進行數據配準，參考患側骨折斷端解剖標志點與健側相應的解剖標志點進行三維空間的微調，以輔助對稱平面的最終確立，方可獲得理想的治療效果。

3.3.2 注冊（registration）注冊是指將患者的三維影像數據和患者實際解剖位置所產生的三維空間位置相匹配[17]。注冊技術是外科導航技術中的重要環節，注冊的精確度直接關系到手術導航的精確度。顴骨顴弓常用注冊部位為雙側顴骨顴弓及眶周區域，眼膜的使用及全麻鼻腔插管導致鼻外形改變等均會影響注冊的準確性。為保證注冊成功，應注意以下環節：1）避免應用眼膜；2）對術中不需要恢復咬合關系的患者首選口腔插管，避免鼻外形改變對注冊的影響；3）安裝示蹤器時，盡量使其朝向位置傳感器，同時保證示蹤器安裝牢固，避免移位；4）在鋪巾前進行注冊，避免鋪巾對注冊的干擾。

3.3.3 術中導航 導航技術的缺點之一為在單一時間只能進行單個點位置的定位。因此，術中導航時，術者應針對骨折塊復位或重建要求，有目的地對多個點進行比較，方能明確復位或重建效果，為精確復位及重建提供參考依據。

3.4 優點和缺點

術中在導航系統的引導下進行顴骨顴弓骨折手術，精確復位骨折斷端，可有效地避免損傷鄰近重要的組織，同時，可實時監測顴骨顴弓位置、突度，特別是陳舊性或復雜的顴骨顴弓骨折，術后效果更滿意。對合并有同側眶周骨折、缺損的患者，在提前設計好的情況下，在導航系統引導下植入、填充植入材料，恢復眶底高度、眶壁位置，導航系統實時監測植入材料的位置及深度，避免壓迫損傷視神經，并使用導航系統監測術眼的眼球突出度[11]，進而提高手術的安全性及精確性。手術導航的精度主要取決于定位系統和醫生的技術水準[18]。

外科導航技術也有缺點，術中安裝參考架、手術器械注冊配準均需耗費一定的時間，導致手術時間延長，但隨著術者經驗的提高以及對導航系統的熟悉，此過程可明顯縮短。此外，導航技術會增加患者的治療費用，如固定參考架鈦釘的費用及導航儀使用費等。

4 總結和展望

對顴骨顴弓骨折患者的治療，由于精確度及美容方面的要求較高，僅靠術者臨床經驗難以獲得理想的治療效果，而外科導航技術實現了患者影像與人體解剖結構的實時吻合，實現了術中患者三維重建圖像的交互、實時應用[19]。臨床實踐證明，外科導航技術可以指導術中骨折塊的復位及進行顴骨三維方向位置的校準，使移位骨塊得到精確復位，為獲得理想外形提供了新的技術保障。

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