计算机辅助导航技术在颞下颌关节侧方成形术中的应用

吴锦阳 桂海军 张诗雷 沈国芳 杨成帅 徐兵

计算机辅助导航技术在颞下颌关节侧方成形术中的应用

吴锦阳 桂海军 张诗雷 沈国芳 杨成帅 徐兵

目的利用计算机辅助导航技术，提高颞下颌关节侧方成形术的精确性和安全性。方法7例单侧颞下颌关节强直的患者，在导航辅助下进行颞下颌关节侧方成形术。通过术前手术规划，确定截骨的位置和范围。将术前手术规划的数据输入导航系统，用于术中导航。术中观察导航系统的实时性和精确性。测量和比较术前、术中及术后最大张口度的变化。术后随访观察患者并发症及复发情况。结果术前手术规划能够在导航系统工作站中顺利完成。利用探针或手术工具的实时导航，所有颞下颌关节侧方成形术均顺利完成。术前的平均最大张口度为7.0 mm，术中为37.9 mm，而术后为36.7 mm。术后随访观察，患者的功能和形态都得到了很大的改善，未发现并发症和复发情况。结论对于复杂的颞下颌关节侧方成形术，计算机辅助导航技术的应用将提高其精确性和安全性。

导航颞下颌关节强直侧方成形术

颞下颌关节强直（Temporomandibular joint ankylosis）是关节结构发生骨性或纤维性黏连而引起的关节紊乱疾病，临床上常出现颞下颌关节的功能障碍及下颌骨的发育畸形，包括张口受限、咀嚼困难、小下颌、偏颌畸形，甚至有下颌骨运动丧失症状。颞下颌关节强直的病因主要为创伤或感染[1-3]，而下颌骨髁突矢状向骨折后因治疗延误或治疗不当造成的内侧骨块错位愈合，是颞下颌关节强直最常见的原因。

侧方成形术（Lateral gap arthroplasty）是指将颞下颌关节外侧强直的骨质切除，保留内侧错位愈合的髁突，在防止关节强直复发的同时，促进下颌骨的功能恢复[4]。但是，常规手术对颞下颌关节区域解剖结构的暴露较差，导致该手术的难度较大，轻微的失误可能破坏内侧移位的髁突，损伤颌内动脉而引起大出血，甚至穿破颅底而发生颅脑损伤等。

计算机辅助导航技术（Computer-assisted navigation）因具有精确性、微创性、术中三维可视化等优点，已得到了广泛应用[5-6]。而在颞下颌关节疾病的治疗中，如肿瘤切除术、关节成形术等，计算机辅助导航技术扮演着越来越重要的角色[7-8]。我们在颞下颌关节侧方成形术中应用了计算机辅助导航技术，并对该技术的有效性进行评估。

1 病例与方法

1.1 病例资料

本组共7例，均为我科收治的单侧颞下颌关节强直患者，男2例，女5例，年龄10~36岁，平均年龄24岁。7例患者均为下颌骨髁突发生矢状向骨折后继发的颞下颌关节强直，属于Sawhney分类[3]中的Ⅱ型强直，发生张口困难的时间为6~36个月，最大张口度为5~10 mm，平均7.0 mm。颌面部冠状位CT发现患侧髁突呈Y形，髁突内侧移位的骨折断端已错位愈合（图1）。

图1 颌面部冠状位CTFig.1Coronal CT image of maxillofacial region

1.2 治疗方法

1.2.1 术前手术模拟与规划（Preoperative simulation and planning）

患者术前均拍摄颌面部CT，层厚0.625 mm，并将数据存为DICOM格式。CT数据导入导航系统，用于术前规划和术中导航。采用的导航系统为STN导航系统（Stryker Leibinger，Germany）和AccuNavi-A导航系统（UEG Medical Devices Co Ltd，China）。

在导航系统的工作站中，对强直的颞下颌关节进行虚拟手术，确定截骨线的位置并设计新的关节窝（图2）。因为所有患者均为单侧强直，在制定手术规划时，可将形态正常的健侧髁突和关节窝镜像并重叠到患侧，作为颞下颌关节重建的参照。截骨的位置和范围用不同的颜色或轮廓线在手术规划中进行标识。完善后的术前手术规划数据导入导航系统中，用于术中实时的三维可视化导航。

图2 术前模拟与规划Fig.2Preoperative simulation and planning

1.2.2 术中导航（Intraoperative navigation）

所有患者均在全麻及导航辅助下进行颞下颌关节侧方成形术，采用向颞部延伸的耳前切口，暴露关节的外侧骨面。在患者的额部安置参考架（Digital referenceframe，DRF），然后配准（图3），将术前影像数据的空间坐标系与患者头颅的空间坐标系进行精确匹配，建立映射关系。根据术前规划，通过探针定位确定截骨线的位置和方向（图4）后再去骨，或者通过导航系统注册后的锯片或磨头直接进行去骨，实现规划中对外侧异常增生骨组织的去除（图5），形成新的关节，并保证髁突与关节窝之间至少有大于10 mm的间隙；同时，利用导航系统的多窗口三维可视化显示，追踪并保护内侧错位愈合的髁突。术中最大的张口度至少要达到35 mm。在缝合手术创口前，寻找并复位关节盘，否则需要转移颞肌筋膜瓣或植入人工材料，隔离骨面，以防复发。

1.2.3 术后评价（Postoperative evaluation）

术后的早期功能锻炼是治疗颞下颌关节强直的重要步骤，应指导患者尽早进行张口训练，最好在术后7~10 d即开始，以获得理想的最大张口度。所有患者术后随访6~24个月，记录张口度及下颌骨的运动功能。

术后拍摄全景片和颌面部CT，并将CT数据导入导航系统工作站，与术前的手术规划进行对比。

图3 利用牙解剖标志点进行配准Fig.3Registration according to anatomic landmark of teeth

图4 导航系统中显示的导航探针Fig.4Navigation probe in navigation system

图5 利用导航探针确定是否达到术前规划的截骨位置Fig.5To ensure the osteotomy line using navigation probe in navigation system

2 结果

术中采用STN导航系统和AccuNavi-A导航系统，配准后的系统误差和手术器械的注册误差均小于1 mm。7例颞下颌关节强直的患者均在导航辅助下顺利地完成了侧方成形术，形成了新的关节窝和髁突残端，并在两者间建立了大于10 mm的间隙。而内侧错位愈合的髁突都得到了完整的保留。术中最大的张口度均达到了35 mm以上。

术后随访6个月，7例患者的最大张口度能维持在35~40 mm，平均36.7 mm，未发现关节强直复发的迹象，也未发现其他术后并发症。所有患者对术后的下颌骨运动功能表示满意。

术后全景片显示下颌骨升支的高度与术前保持一致。术后的颌面部CT影像（图6）与术前的手术规划进行重叠匹配后，得出实际截骨位置与虚拟截骨位置的误差均小于0.8 mm。

图6 术后颌面部冠状位CTFig.6Coronal CT image of maxillofacial region after operation

3 讨论

颞下颌关节强直主要采取手术治疗，有3种主要术式，分别是重建关节间隙的颞下颌关节成形术（Gap arthroplasty）、植入隔离材料的颞下颌关节成形术（Interpositionalarthroplasty）及移植自体或异体材料的全关节重建术（Total joint reconstruction）[2，3，9-11]。在颞下颌关节强直的治疗中，需要实现的目标包括增加张口度，恢复下颌骨的运动功能，减轻下颌骨畸形的程度，减小患区疼痛，防止复发；针对青少年患者，还需要保存下颌骨的生长发育潜能[2，12]。

然而，颞下颌关节的解剖比较复杂，且临近颅底，手术极为复杂。颞下颌关节成形术最早用于治疗关节强直，但是术后会出现患侧下颌骨升支高度降低，引起咬牙合关系紊乱，加重小下颌畸形或者偏颌畸形。另外，该术式的术后复发率高于50%[13-14]。

保存下颌骨内侧髁突骨折断端和关节盘的颞下颌关节侧方成形术，可以最大程度地保护颞下颌关节的正常结构，也可以防止关节强直的复发。Ferretti等[15]发现，大部分的创伤性颞下颌关节患者在术中均可找到近中移位的髁突骨折断端和关节盘，说明了矢状向髁突骨折比其他类型的髁突骨折更容易出现关节强直。本组7例患者在术前CT中发现髁突骨折呈Y形裂开，术中能找到关节盘，而且大部分的关节盘结构都是完整的。术后全景片和颌面部CT显示患侧的下颌骨升支高度与术前基本一致，而新形成的髁突和关节窝形态良好。平均的最大张口度从术前的7.0 mm改善至术后的36.7 mm。所有患者术后均未出现复发迹象。

但是，颞下颌关节侧方成形术不适合Ⅲ型和Ⅳ型关节强直的病例，因为内侧移位髁突骨折断端的横径小于正常髁突的1/3，不足以承受下颌骨运动时产生的压力，会导致进一步移位、骨质吸收、咬牙合关系紊乱及下颌骨升支高度降低等现象。

对于颞下颌关节强直患者的治疗，应早期手术干预，利用内侧移位的髁突骨折断端作为新的关节头，维持下颌骨升支高度，寻找并复位关节盘，或转移颞肌筋膜瓣作为骨面间的隔离材料，以防骨黏连复发。此外，术后早期有效的张口训练也是关键环节。密切的随访可以观察患者恢复情况，并指导患者功能锻炼，还可尽早发现是否存在复发的迹象。

然而，传统的颞下颌关节侧方成形术时，深部解剖结构的视野较差，易破坏内侧已错位愈合的髁突，或损伤血管出现大出血，或损伤中、外耳道出现术后耳道积液感染，甚至穿破颅底引起颅脑损伤等。

计算机辅助导航技术已得到了广泛应用。该技术可提供精确的术前模拟和实时的术中三维可视化显示，辅助提高手术治疗质量[7－8，16-19]。STN导航系统和AccuNavi-A导航系统在颅颌面部手术的导航精度均小于1 mm[10-11]。另外，在颅底手术中应用该技术可提高手术安全性和减少术后并发症[20-22]。

为了提高颞下颌关节侧方成形术的精确性和安全性，7例颞下颌关节强直患者均采用了计算机辅助导航技术。术前模拟时，利用镜像和重叠技术，以健侧关节为参照，确定患侧异常增生骨质的截骨位置和范围，以获得理想的颞下颌关节形态。术中，在导航系统辅助下，所有操作步骤均顺利完成，术中出血少，手术时间短。术后影像学检查发现，新的颞下颌关节形态良好。所以，计算机辅助导航技术在颞下颌关节侧方成形术时提高了去骨的精度，识别安全的截骨边界，保护了重要的解剖结构，扩大了术区视野。

综上所述，计算机辅助导航技术应用于颞下颌关节侧方成形术，通过精确的术前规划和实时的术中三维可视化导航，可有效地保护内侧错位愈合的髁突和周围重要的解剖结构，维持下颌骨升支的高度，重建颞下颌关节，提高了手术的精确性和安全性。

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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

国家自然科学资金（81371193）；上海市科委重点项目（11441902200）；上海交通大学医工交叉研究基金（YG2011MS06）。

200011上海市上海交通大学医学院附属第九人民医院口腔颅颌面科，上海市口腔医学重点实验室。

张诗雷（E-mail：leinnymd@hotmail.com）。

注：吴锦阳，桂海军为共同第一作者。