[患者参与的计算机辅助设计在个性化下颌角弧形截骨术中的应用] 下颌角截骨手术

　　[摘要]目的：探讨以患者参与的方式将计算机辅助设计技术应用于下颌角弧形截骨术中的可行性和效果。方法：选择对手术效果要求较高的患者，利用计算机分体重建技术，构建包含下颌神经管的三维虚拟模型，医患双方基于该模型共同设计手术方案，根据该设计方案完成手术，最后运用计算机技术评估手术效果。结果：完成了12例患者的计算机手术设计模拟，所选患者均顺利手术，手术前后相关指标的三维测量值具有统计学意义，计算机客观评估形象直观，患者满意度高。结论：将患者参与的计算机辅助设计技术应用于个性化的下颌角弧形截骨术中，能帮助医患沟通、指导手术操作、评估术后效果，具有临床应用的价值和可行性。
　　[关键词]下颌角弧形截骨术；计算机辅助设计；下颌神经管；数字外科
　　[中图分类号]R782.2 [文献标识码]A [文章编号]1008-6455（2011）07-1075-04
　　
　　Application of patients involved computer-aided design in personalized curved osteotemy of prominent mandibular angle
　　QIU Shuang,CHEN Ying,GUI Lai,WANG Meng,NIU Feng,YU Bing,LIU Jian-feng,LIU Wei,ZHANG Yan-kun
　　(Craniolfacial Surgery Center,Plastic Surgery Hospital,Chinese Academy of Medical Science,Peking Union Medical College,Beijing 100144,China)
　　
　　Abstract:ObjectiveTo explore a new method with patients involved computer-aided design in personalized curved osteotemy of prominent mandibular angle,and to evaluate the feasibility of the method.MethodsPatients with extraordinary surgical expectation were selected.Then the three dimensional virtual skull models with mandibular cannel were reconstructed for 3D measurement and surgical plan making by both doctors and patients themselves.Followed the surgical plan,the personalized curved osteotemy of mandibular angle was conducted.Then the final outcome and effect of operation was evaluated with computer technology.ResultsAll of the 12 patients" personalized surgical plans were laid down, and the patients had high satisfaction after the operations.And there were significant differences between the parameters values of the skulls measurement before and after the operations(P＜0.05). ConclusionThe application of patients involved computer-aided design in personalized curved osteotemy of prominent mandibular angle has high clinical guidance value and feasibility to help doctor-patients communication,real surgical practice and assessment of operation outcome.
　　Key words:curved osteotemy of prominent mandibular angle;computer-aided surgery;personalized;patients involvement;mandibular cannel
　　
　　口内入路的下颌角弧形截骨术[1-2]历经十余年的实践，现已成为矫正下颌角肥大畸形的首选术式，在国内外均已广泛开展。随着社会的发展，前来要求行下颌角整形手术的求美者，数量日益增多。他们来自于全国各地、各行各业，其中部分求美者自主性非常强，审美追求个性，对手术效果要求高，而且还不尽相同，就医过程中存有各种各样的不信任，这都给临床工作的顺利开展带来了很多的困难。与此同时，计算机辅助设计在医学中有了长足的发展，能为手术方案的具体制定等带来帮助。因此，我科室一直尝试将计算机辅助设计技术进行相对简单化，单纯针对下颌角截骨整形手术，同时通过医患交流方式的调整，让患者参与到具体的手术设计中，将此运用于的临床实践中，现报道如下。
　　1资料和方法
　　1.1 临床资料：选取我科自2009年3月～2010年10月因“自觉面下部宽大”，要求行下颌角截骨手术的12例（男2例，女10例）患者，年龄22～39岁，平均28岁。排除颅颌面其他畸形、疾病，本次单纯行口内入路下颌角弧形截骨术。本组所选患者还具有的如下特征：受教育程度相对较高（全部为大学及以上学历），自主性较强，求美主观愿望强烈，对手术效果的要求较一般患者明显较高，表示希望通过目前“先进技术”辅助手术，达到“完美”效果。
　　1.2方法
　　1.2.1医患沟通：术前医师与患者进行深入、耐心的沟通，倾听患者的对自身外形的认知，对手术效果的要求、目前存在的疑虑、是否存在家庭生活、工作学习等方面的特殊情况。针对患者的具体情况，医师为其解答关于手术的相关问题、告知手术风险等。在交流过程中取得患者的信任，通过观察患者的言谈举动，初步判断患者心理状态，从而决定是否为其施行手术、是否将其纳入本组研究对象。
　　1.2.2 三维重建：采集患者术前螺旋CT影像（层厚0.75mm），以DICOM格式数据保存，再将其导入医学重建软件MIMICS中，根据需要调整到骨窗，运用阈值分辨的方法（阈值207～3021HU），提取骨组织进行三维重建，构建出患者术前的三维头颅模型，以STL格式输出保存。
　　1.2.3 三维测量：运用软件中的三维测量工具，分别对三维头颅模型进行面中宽（Zy-Zy）：双侧颧弓最外突点间的距离、面下宽（Go-Go）：双侧下颌角间距、双侧的下颌角角度（Cdp-Go-Me）：双侧髁突后点、下颌角点、颏下点之间夹角(如图1)。对术前术后数据进行配对t检验。
　　
　　1.2.4 下颌神经管分体重建：在二维CT扫描影像界面中，调节合适的对比度，使得下颌神经管较为清晰的显示，运用神经构建工具，在二维的横断面、冠状面和矢状面上的每一层影像上，用手动描取的方式标注出下颌神经管的断层影像。当完成了整个下颌管的二维标定后，运用三维分体重建功能，得到下颌管神经管的三维重建走形。通过更改三维头颅模型的透明度，使重建出的下颌神经管三维走形和整个头颅都同时得以清晰显示。此时即可对下颌神经管走行过程进行仔细的观察和测量（如图2）。
　　1.2.5 医患再沟通：通过计算机重建技术，得到了包含下颌神经管的患者三维头颅模型。此时，就可以和患者进行更深入的沟通。向其展示该头颅三维虚拟模型，解释手术原理，可能出现的风险和并发症，手术设计的注意事项等，强调其本身的生理解剖情况与其主观的手术预期效果是否存在差距，以及差距存在的原因。
　　1.2.6 患者参与的手术设计：在上述充分沟通的基础上，让患者参与到术前设计中来。在计算机上模拟双侧下颌角弧形截骨术的截骨线，从而形象的展示出术后可能的效果。通过与患者的共同商榷，最终得到既不违背手术安全性，又在医师有把握的可操作范围内，同时又符合患者与医师共同审美标准的手术截骨设计方案。保存该手术方案的设计图（如图3）。
　　1.2.7手术操作：对患者完善常规检查和准备后，在鼻腔插管全麻下，取下颌骨升支前缘至第一前磨牙区的龈颊沟为手术切口，局部注射0.25%利多卡因与肾上腺素(1：200 000)混合液后，切开粘骨膜，将骨膜及咬肌、翼内肌从下颌骨剥离，完整显露下颌升支中下缘、角区及颏神经后方的下颌骨体部骨质，根据术前所定下的设计方案，用小圆钻做截骨标记，摆锯截透标记的下颌骨外板，用骨凿将与内板粘连的骨质截断，完整取出。残余骨创面予以骨蜡封闭止血，下颌骨下缘用磨球打磨至光滑。
　　1.2.8 术后测量与评估：术后第10天，患者进行头颅CT的复查。将CT扫描的影像学数据根据上述术前的三维重建步骤，进行重建，构建出患者术前的三维头颅模型，同样以STL格式保存。
　　1.2.8.1术后三维测量：测量指标及方法同术前三维测量。
　　1.2.8.2客观评估：将术前、术后的三维头颅模型STL格式文件加载到Geomagic软件中，通过手动方式将术前与术后的三维影像进行配准，得到两者在同一坐标下的重叠图像。Geomagic软件能够用不同颜色表示术前后影像的差异情况。从而既形象又精确的显示出手术的效果，完成后将此结果向患者展示。
　　1.2.8.3主观评估：在患者完全消肿后（术后3～6个月）通过复诊或电话调查其满意度。
　　
　　2结果
　　2.1 本研究运用计算机辅助设计的技术，为12例患者建立了同时包含了下颌神经管的头颅三维数字化模型，可供医师观察、测量，进行手术设计用。所选患者均手术顺利，术后恢复良好，未观察到特殊并发症，术后下颌部形态协调自然，曲线流畅，面下部宽度得到不同程度的减小，医患双方均较满意。患者术后满意度调查结果（复诊或电话随访）：除1例男性患者因担心弧形截骨线略失男性阳刚美，表示较为满意外，其余11例患者均表示非常满意（见表1）。
　　2.2 手术前后三维测量的比较：术后面下部宽度减小，面颌宽比增大，双侧下颌角度均明显增大。手术前后比较，有统计学意义（见表2）。
　　2.3 术后评估：对术前与术后的影像进行三维配准分析，清楚的显示了手术效果，显示出下颌骨截骨量，可见这与术前设计的方案有较高的吻合度。图像中通过颜色标尺表示术前后的差异，绿色为完全重合部位，红色为术后相对于术前增加、突出的部分，蓝色为术后相对于术前减少、消减的部分，灰色为较术前完全消失的部分（如图5）。
　　
　　3讨论
　　3.1 三维重建与手术：目前口内入路的下颌角弧形截骨术已成为临床上矫治下颌角肥大的首选术式。如何运用计算机的技术更有效、更简便的服务于临床是本研究的目的。张宇[3]等曾将三维重建技术用于研究虚拟人下颌骨的解剖结构；李宁毅[4]等在此基础上以尸体标本为研究对象，通过解剖包埋后切片并拍摄，合成三维图像，得到三维的下颌骨模犁。传统的下颌骨研究不能提供准确精细的结构，尤其是下颌神经管的详细资料；只能得到一个大概的规律性总结。王吉昌[5]等人曾利用CT工作站将三维图像切割成二维，对下颌神经管进行测量。柴岗[6]等应用三维软件重建出下颌神经管，并单纯模拟了下颌角直线型的劈除术，但仅停留在虚拟层面，而尚未运用于临床。罗奇[7]等利用CT工作站重建头颅，在没有分体重建下颌神经管的基础上直接进行了手术设计。而本课题采用了相对简便的方法运用医学三维重建软件对患者的头颅三维虚拟模型进行了重建，并且运用二维断层与三维立体的空间位置上的一一对应关系分体重建出下颌神经管，让其同时形象的显示在半透明化的下颌骨中，其走形和结构清晰而准确。这为手术具体方案的设计提供了重要参考，比如截骨线的高低和长度、弧形截骨线的走形等，从而能避免下颌神经管的损伤，提高手术的安全性和精确性。笔者将该三维虚拟模型用于手术设计和模拟，指导手术的具体操作，顺利完成，取得了较好的术后效果，患者满意程度高。
　　3.2 医患沟通：术前充分的医患沟通是非常重要的。在沟通过程中，计算机建立的包含下颌神经管的头颅三维虚拟模型具有重要作用。它使得患者更清楚的理解了关于手术的设计和操作上的限制，术中的风险、术后的并发症等，这更促使患者理智的思考，从而放弃了不切实际效果。这就使得医患双方的沟通更加有效，减少了患者的疑虑，避免了由于患者缺乏医学知识而产生的误会，也在一定程度上减少了医患纠纷和矛盾，能促进双方关系的和谐发展[8]。
　　3.3 患者参与：由于公众医学医师和参与意识的的增强，医患关系正由被动接受向主动参与过渡。这在整形美容外科中表现得更突出，求美者表现的更为主动[9]。笔者倡导注重以患者为中心的新医学模式。在手术设计中，医师应该耐心的听取患者的意见，因为他们的审美标准与最终的疗效标准息息相关[10]。在本研究中，笔者引入了“患者参与手术具体方案的设计”的理念，正是出于这样的原因。辅助于计算机画面的呈现，医患双方就手术方案、术后效果、手术并发症等进行耐心的沟通，患者参与到具体手术方案的制定中来，让他们感受到医疗过程中的主动权，并且将直接体现在最终术后效果上。
　　3.4 术后评估：本研究中应用了客观评价法和主观评价法进行双重的术后评估。客观评估是将患者术前术后的三维虚拟模型进行统一坐标系下的比对，形象直观的全方位显示出下颌骨的截骨量、截骨部位、双侧对称性、下颌神经管的完整性等，这让患者和医师都能清楚的观察到手术的客观效果。主观评价主要是由患者本人在术后完全消肿后对自己的面下部的形态进行评估。通过这双重评估，笔者确信该研究对临床工作具有指导性，值得推广。
　　3.5 同时本研究因软组织的术后效果模拟目前尚不准确，故手术设计与模拟仅局限在骨组织上，笔者将在下一步的研究中探索软硬组织的术后变化的对应关系。
　　
　　[参考文献]
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　　[收稿日期]2011-05-16[修回日期]2011-06-17
　　编辑/何志斌