數(shù)字化技術(shù)在顴上頜骨復(fù)合體解剖及眶容積測(cè)量中的應(yīng)用.pdf

1、研究背景:
　　 顴上頜骨復(fù)合體（zygomaticomaxillary complex，ZMC）又稱為顴復(fù)合體(zygomatic complex)、顴眶復(fù)合體（zygomaticoorbital complex）等，位于面中部，由顴骨、顴弓及上頜骨構(gòu)成，毗鄰額骨、顳骨、蝶骨、眼眶等解剖結(jié)構(gòu)，是維持面中部寬度、前突度的重要組成部分，對(duì)面部外形和功能起重要作用。顴上頜骨復(fù)合體因其解剖位置特殊，使得這個(gè)部位骨折占頜面部骨折的18.

2、44％，僅次于下頜骨骨折，當(dāng)受到外力打擊時(shí)骨折往往波及相鄰的骨組織，并造成外形及功能的障礙，如發(fā)生面部塌陷畸形、張口受限、眼球內(nèi)陷、復(fù)視等并發(fā)癥。因此，骨折后骨折段準(zhǔn)確的復(fù)位是術(shù)后患者恢復(fù)正常的面部外形以及原有咀嚼功能的保證，但在臨床治療中由于顴上頜骨復(fù)合體骨折后骨折段的移位是三維方向的，借助傳統(tǒng)的二維X線片及CT影像片很難對(duì)骨折的移位方向及程度做出準(zhǔn)確的判斷，并且臨床缺乏一個(gè)可供參考的顴上頜骨復(fù)合體正常三維解剖位置作為復(fù)位標(biāo)準(zhǔn)，而導(dǎo)致

3、了治療的差異，造成術(shù)后相應(yīng)并發(fā)癥的發(fā)生。關(guān)于顴上頜骨復(fù)合體三維解剖形態(tài)的研究方法在國(guó)內(nèi)外尚不多見。因此選擇何種研究方法既適用于人類解剖學(xué)研究，可提供正常的顴上頜骨復(fù)合體的解剖形態(tài)，又能在臨床實(shí)踐中術(shù)前準(zhǔn)確定位骨折段移位的距離和方向，術(shù)后客觀定量的評(píng)價(jià)骨折的復(fù)位情況，成為目前研究重點(diǎn)。
　　 傳統(tǒng)的定量化研究方法有:直接測(cè)量法和X線測(cè)量法，但是由于這兩種存在適用范圍局限、費(fèi)時(shí)、所呈影像不清晰，部分結(jié)構(gòu)重疊，解剖標(biāo)志點(diǎn)辨識(shí)困難等缺點(diǎn)

4、，因此很難對(duì)骨折段三維的移位方向及程度做出準(zhǔn)確的判斷，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)驗(yàn)研究及個(gè)體化精確治療的需求。隨著學(xué)科的發(fā)展，更精密的CT掃描技術(shù)和各種逆向工程軟件在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的推廣應(yīng)用，選擇一套適用于口腔頜面外科準(zhǔn)確、方便、快捷的成像及測(cè)量軟件系統(tǒng)，并可通過不同軸面的旋轉(zhuǎn)，來進(jìn)行多平面、多角度的測(cè)量分析，為顴上頜骨復(fù)合體骨折的個(gè)體化治療提供數(shù)字化參考依據(jù)。
　　 研究目的:
　　 本研究通過將直接測(cè)量法與運(yùn)用數(shù)字化技術(shù)的三維CT影

5、像測(cè)量法之間的測(cè)量結(jié)果作對(duì)比，為科研及臨床精確治療顴上頜骨復(fù)合體骨折提供較全面的、有價(jià)值的數(shù)字化參考數(shù)據(jù)，為臨床工作中顴上頜骨復(fù)合體定量化研究及骨折后個(gè)體化治療提供方便快捷的測(cè)量手段及數(shù)據(jù)支持。并在此研究的基礎(chǔ)上將數(shù)字化測(cè)量技術(shù)用于顴上頜骨復(fù)合體骨折后眶容積改變的定量診斷，總結(jié)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析健患側(cè)眶容積的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異及眶容積的性別差異，為臨床準(zhǔn)確恢復(fù)患者眼眶容積，降低術(shù)后并發(fā)癥提供參考依據(jù)，可廣泛應(yīng)用于顴上頜骨復(fù)合體骨折個(gè)體化精確治療中，

6、為臨床治療提供了準(zhǔn)確、方便、快捷的治療手段。
　　 材料與方法:
　　 第一部分?jǐn)?shù)字化技術(shù)在顴上頜骨復(fù)合體解剖研究中的應(yīng)用
　　 1、標(biāo)本選取:選擇南方醫(yī)科大學(xué)解剖教研室成人干性頭顱標(biāo)本20例，標(biāo)本要求無明顯的顱頜面部畸形、外傷及手術(shù)創(chuàng)傷等。各解剖標(biāo)志點(diǎn)清晰，無磨損。
　　 2、直接測(cè)量法:在頭顱實(shí)體標(biāo)本上標(biāo)記實(shí)驗(yàn)所需各標(biāo)志點(diǎn)，依據(jù)實(shí)驗(yàn)所選定的測(cè)量?jī)?nèi)容，用游標(biāo)卡尺（精確度0.01mm）在頭顱標(biāo)本上進(jìn)行直接

7、測(cè)量，并記錄測(cè)量?jī)?nèi)容中各項(xiàng)指標(biāo)的數(shù)據(jù)結(jié)果。
　　 3、標(biāo)本掃描方式:采用64層CT進(jìn)行頭顱標(biāo)本的連續(xù)水平掃描，CT機(jī)為SOMATOM Definition CT，德國(guó)SIEMENS公司產(chǎn)品。掃描參數(shù):層厚0.6mm，球管電流200mA，電壓120kV。標(biāo)本正面朝上固定于CT掃描儀臺(tái)上，以十字定位光束為準(zhǔn)，眶耳平面與地平面垂直，掃描基線與眶耳平面平行（圖1-1，1-2）。掃描范圍由顱項(xiàng)至上頜牙槽嵴，所得圖像數(shù)據(jù)以DICOM格式保存

8、。
　　 4、三維CT影像測(cè)量法:將數(shù)據(jù)導(dǎo)入Simplant11.04軟件（比利時(shí)Materialis公司產(chǎn)品），利用閾值設(shè)定功能選擇實(shí)驗(yàn)所要求重建的部分，利用區(qū)域增長(zhǎng)功能對(duì)選定的圖像進(jìn)行圖像分割，實(shí)現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)的圖像重建，清楚直觀重現(xiàn)顱頜面部骨的形態(tài)。依據(jù)測(cè)量?jī)?nèi)容進(jìn)行三維CT影像的測(cè)量，軟件自動(dòng)生成實(shí)驗(yàn)所選取的標(biāo)記點(diǎn)之間距離的測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)果。
　　 5、數(shù)據(jù)處理:所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)量均由一名觀測(cè)者完成，直接測(cè)量法與三維CT影

9、像測(cè)量法的每組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均測(cè)量?jī)纱?，中間間隔一周，每周的所測(cè)得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別記錄為T1，T2。
　　 6、統(tǒng)計(jì)學(xué)分析:用統(tǒng)計(jì)分析軟件SPSS13.0來分析測(cè)量結(jié)果，采用配對(duì)t檢驗(yàn)分析直接測(cè)量法與三維CT影像測(cè)量法兩種實(shí)驗(yàn)方法各自T1與T2結(jié)果之間的差異，檢測(cè)兩種測(cè)量方法各自測(cè)量結(jié)果的精確性。然后采用配對(duì)t檢驗(yàn)檢測(cè)直接測(cè)量法與三維CT影像測(cè)量法兩種實(shí)驗(yàn)方法結(jié)果的準(zhǔn)確性差異。P＜0.05認(rèn)為兩組數(shù)據(jù)之間存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。
　　 第

10、二部分?jǐn)?shù)字化技術(shù)在顴上頜骨復(fù)合體骨折后眶容積測(cè)量中的應(yīng)用
　　 1、臨床病例選擇:收集2008年10月-2010年10月期間于我科就診的18例顴上頜骨復(fù)合體骨折伴眼球內(nèi)陷患者，其中男性9例，女性9例，年齡20-43歲?；颊邠p傷類型:8例單純的顴眶骨折，7例顴眶骨折伴上頜骨骨折，3例鼻眶篩骨折或者額骨骨折。在我科初診的時(shí)間為外傷后1-12個(gè)月。
　　 2、病例納入標(biāo)準(zhǔn):
　　 (1)單側(cè)顴上頜骨復(fù)合體骨折，對(duì)側(cè)正常

11、眼眶可作為對(duì)照組;
　　 (2)眼球內(nèi)陷≥2mm，且眼球完整無損傷，視力無明顯下降者。
　　 3、眼眶結(jié)構(gòu)的三維影像重建:18例顴上頜骨復(fù)合體骨折伴眼球內(nèi)陷的患者分別于術(shù)前進(jìn)行64排三維螺旋CT掃描?；颊哐雠P位于CT掃描儀臺(tái)上，頭部固定，以十字定位光束為準(zhǔn)，眶耳平面與地平面垂直，掃描基線與眶耳平面平行;掃描層厚1mm。獲取CT影像數(shù)據(jù)后，將掃描的斷層序列圖像以DICOM格式保存，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入Simplant11.04軟件（

12、比利時(shí)Materialis公司產(chǎn)品），進(jìn)行眼眶內(nèi)部結(jié)構(gòu)重建。界定骨性眼眶結(jié)構(gòu)的范圍:上方至眶上緣，下方為眶下緣，后界至視神經(jīng)孔前緣，前方平齊骨性眶緣。描記完成后，軟件將自動(dòng)生成骨性眼眶的三維重建模型。
　　 4、眶容積計(jì)算:對(duì)CT影像資料的逐層描記完成后，Simplant11.04軟件會(huì)依據(jù)描記的范圍自動(dòng)生成骨性眼眶的三維重建模型并進(jìn)行眶容積的三維運(yùn)算，得出患者健側(cè)與患側(cè)的眶容積。
　　 5、統(tǒng)計(jì)學(xué)處理:18例顴上頜骨復(fù)

13、合體骨折伴眼球內(nèi)陷的患者，雙側(cè)骨性眶容積均在Simplant11.04軟件上進(jìn)行容積計(jì)算，分別計(jì)算出18例患者各自的健側(cè)與患側(cè)眶容積，以及9例男性患者與9例女性患者的健側(cè)眶容積。所測(cè)得的數(shù)據(jù)采用SPSS13.0軟件分別進(jìn)行配對(duì)t檢驗(yàn)和兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)分析，P＜0.05可認(rèn)為兩組數(shù)據(jù)之間有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。
　　 結(jié)果:
　　 1、通過對(duì)成人干性頭顱標(biāo)本經(jīng)過精密的CT掃描，利用三維重建軟件Simplant11.04建立的顴上頜骨

14、復(fù)合體三維立體生物模型，經(jīng)過對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的檢測(cè)與驗(yàn)證，該模型有較好的幾何相似性。
　　 2、直接測(cè)量法的精確性檢驗(yàn):19項(xiàng)測(cè)量項(xiàng)目中，oz-mp的測(cè)量結(jié)果T1與T2做統(tǒng)計(jì)學(xué)檢驗(yàn)，結(jié)果t=-2.741，P=0.013，P＜0.05;其余18項(xiàng)測(cè)量指標(biāo)的T1與T2做統(tǒng)計(jì)學(xué)檢驗(yàn)，結(jié)果均為P＞0.05，因此可認(rèn)為直接測(cè)量法T1與T2結(jié)果無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，本實(shí)驗(yàn)所采用的直接測(cè)量法的精確性較高。
　　 3、三維CT影像測(cè)量法的精確性檢驗(yàn):

15、19項(xiàng)測(cè)量項(xiàng)目中，n-pr的測(cè)量結(jié)果T1與T2做統(tǒng)計(jì)學(xué)檢驗(yàn)，結(jié)果t=-2.276，P=0.035，P＜0.05;其余18項(xiàng)測(cè)量指標(biāo)中的T1與T2做統(tǒng)計(jì)學(xué)檢驗(yàn)，結(jié)果均為P＞0.05，因此可認(rèn)為三維CT影像測(cè)量法T1與T2結(jié)果之間無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，本實(shí)驗(yàn)所采用的三維CT影像測(cè)量法的精確性較高。
　　 4、直接測(cè)量法與三維CT影像測(cè)量法準(zhǔn)確性檢驗(yàn):二組數(shù)據(jù)經(jīng)過檢驗(yàn)得出P＞0.05，二者之間無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，可認(rèn)為直接測(cè)量法結(jié)果與三維CT影像測(cè)

16、量結(jié)果之間準(zhǔn)確性較高。
　　 5、對(duì)顴骨外形高點(diǎn)的（顴突點(diǎn)）測(cè)量可以得出:顴骨的外形高點(diǎn)在水平方向上位于顴骨的中線上，在垂直方向上位于眶下緣中外1/3交界處下方約1.5-1.8cm處，即顴骨外形高點(diǎn)的位置大約在顴骨的中下1/3交界處。
　　 6、18例患者患側(cè)眶容積均存在不同程度增大，健側(cè)與患側(cè)眶容積差值的平均值為（1.831±0.749）cm3，雙側(cè)眶容積存在顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(t=-10.376，P=0.000)。9例男

17、性健側(cè)眶容積的平均值為（28.496±1.154）cm3，9例女性為（23.567±1.308）cm3，不同性別患者健側(cè)眶容積之間也存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(t=8.478，P=0.000)。
　　 結(jié)論:
　　 1、顴骨外形高點(diǎn)在水平方向上位于顴骨的中線上，在垂直方向上位于眶下緣中外1/3交界處下方1.5-1.8cm處，即顴骨外形高點(diǎn)位置大約在顴骨的下1/3處，可作為顴上頜骨復(fù)合體骨折整復(fù)術(shù)中尋找顴骨最突點(diǎn)的參考。
　　

18、 2、本實(shí)驗(yàn)所采用的利用三維螺旋CT掃描及Simplant11.04軟件輔助設(shè)計(jì)的顱頜面部三維重建模型具有極好的幾何相似性，可以準(zhǔn)確的顯示顴上頜骨復(fù)合體三維解剖結(jié)構(gòu)，并且可在不同軸面之間轉(zhuǎn)換和旋轉(zhuǎn)。經(jīng)過統(tǒng)計(jì)學(xué)檢驗(yàn)，利用Simplant軟件的三維CT影像測(cè)量法測(cè)量結(jié)果精確可靠。在臨床工作中可以用三維CT影像測(cè)量法精確、快速的測(cè)量出顴上頜骨復(fù)合體骨折的部位、范圍以及骨折段的位移方向和距離等。該方法可用于不僅可用于人體解剖學(xué)的定量化研究，而且

19、對(duì)于口腔頜面外科領(lǐng)域骨折創(chuàng)傷及缺損的個(gè)體化修復(fù)，以及正畸、正頜外科的畸形整復(fù)的進(jìn)一步應(yīng)用也奠定了良好的基礎(chǔ)。
　　 3、在本研究第二部分中應(yīng)用三維重建技術(shù)和計(jì)算機(jī)軟件輔助測(cè)量技術(shù)，測(cè)量顴上頜骨復(fù)合體骨折伴眼球內(nèi)陷患者眶容積的改變量。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)研究得出:顴上頜骨復(fù)合體骨折使眶容積增加，與眼球內(nèi)陷的發(fā)生存在相關(guān)性，并且眶容積存在性別差異。臨床手術(shù)醫(yī)師可根據(jù)顴上頜骨復(fù)合體骨折后眶容積的改變量，在早期手術(shù)中進(jìn)行眶周骨折段的復(fù)位及眶內(nèi)填充物