儿童髁突骨折数字模拟的临床应用

巫遂燕 夏一如 骆一帆 李洪远 严 浩 孙仁义 徐兴侨 肖 进▲

1.温州医学院口腔医学院，温州 325035；2.温州医学院附属口腔医院口腔颌面外科，浙江温州 325027

儿童髁突骨折数字模拟的临床应用

巫遂燕1夏一如1骆一帆1李洪远1严 浩1孙仁义2徐兴侨2肖 进2▲

1.温州医学院口腔医学院，温州 325035；2.温州医学院附属口腔医院口腔颌面外科，浙江温州 325027

目的 建立儿童期髁突骨折数字化三维影像，探讨其在临床中的应用。 方法 采用CT获得儿童髁突骨折影像资料，利用Mimics 10.1软件进行髁突及骨折游离段的三维重建，建立下颌骨、髁突及游离段的三维数字模型。根据此模型分析诊断并设计治疗方案或手术计划、模拟手术。 结果 在三维方向上真实再现了髁突及骨折游离段的解剖形态，精确显示骨折类型及游离段与髁突的位置关系，为髁突骨折的诊断与治疗、治疗设计及具体的手术过程等提供准确依据。 结论 采用软件重建方法获得的三维数字影像，为儿童期髁突骨折的影像诊断及手术设计等提供了依据，具有一定的临床应用前景。

髁突；骨折；数字化模拟

髁突骨折是口腔颌面外科的常见病和多发病，尤其对于儿童期的髁突骨折，保守治疗或手术治疗的选择是临床的难点之一，需要根据患者的年龄、临床表现和具体影像学特征等综合分析判断。目前三维CT因能够提供立体结构信息，在颞下颌关节创伤的诊断中得到广泛应用，但影像学检查的更为重要的意义在于不仅能够提供骨折的术前精确评价，包括骨折线的位置、走行以及游离段的精确信息，如成角、重叠、移位、旋转等形态学特征，而且能够据此帮助完成术前计划，甚至是手术细节的模拟和预测[1-3]。计算机数字技术的发展即为达到此目的提供了一种全新的方法[4-7]。本研究采用CT获得儿童髁突骨折影像资料，利用Mimics 10.1软件进行髁突及骨折游离段的三维重建，建立下颌骨、髁突及骨折游离段的三维模型，在三维方向上真实再现髁突及游离段的解剖形态，精确显示骨折具体类型、骨折游离段与髁突的位置关系等，为髁突骨折的诊断、治疗设计及具体的手术过程等提供准确依据，探讨数字重建技术在儿童期髁突骨折诊治中的临床应用。

1 材料与方法

1.1 一般资料

所有资料来源于2008年11月～2011年6月本院口腔颌面外科住院患者，共17例，其中，男性10例，女性7例，平均年龄9.6岁。本研究病例中17例全部行颌面X线全景片和CT检查。X线平片诊断骨折者16例，可疑者1例；CT诊断骨折者17例，其中双侧髁突骨折6例，单侧髁突骨折11例。

1.2 扫描与重建方法

全部病例采用GE Lightspeed 16-PRO CT无间隙容积扫描，扫描时取仰卧位，眶耳平面与水平面垂直，扫描平面平行于眶耳平面。下颌于牙尖交错位（intercruspal position，ICP）时对双侧颞下颌关节、下颌骨和上颌骨、部分颅骨进行扫描，扫描范围自颞下颌关节窝顶上方到下颌骨最下缘。层厚4～5 mm，电压120 kV，电流250 mA，采用ADW 4.2-03软件进行编辑分析。扫描数据以Dicom格式存储，导入Mimics 12.0软件（Materialise公司，比利时）进行图像处理。对于患者双侧髁突应用勾画删除技术对图像进行切割删除处理，利用Mimics人工手动分割功能，得到其包括下颌骨、双侧髁突以及骨折游离段的数字化三维影像，并以不同颜色显示。此影像可任意拆分、旋转、切割或拼接等。

1.3 诊断与模拟手术

全部17例病例入院前后已行颌面X线全景片和CT检查，Mimics 10.1软件进行图像处理（图1）后再次得到其包括下颌骨、双侧髁突以及骨折游离段的数字化三维影像，将普通二维或三维CT影像与后期加工所得数字化三维影像比对、分析，可以直观显示髁突骨折的部位、具体类型以及游离段的方向、移位、旋转、重叠、成角等细节情况，从而做出精确的诊断。

图1 Mimics软件操作过程

精确诊断的同时，对髁突骨折的部位、具体类型等准确观察，尤其是精确分析骨折游离段的方向、游离段长轴与髁突长轴所形成的夹角、移位、旋转、游离段与髁突近心端相互重叠的多少等细节，结合患者的年龄、颅颌面发育情况、咬合关系的变化、张口度张口型的改变等，综合设计其具体治疗计划，选择保守治疗或开放式手术。

对于计划手术的，如为单侧髁突骨折，则通过数字三维影像，测量得到其健侧髁突高度、位置等，利用此影像可以自由旋转、拆分、组合的特性，进行简单的模拟手术，按照健侧数据将骨折游离段旋转、移位，复位于骨折近心端，从而初步明确手术中游离段的具体复位过程。初步分析内固定微型钛板放置位置，内固定钛钉选择长度和具体位置等。如为双侧骨折，则对两侧进行以上模拟过程，尽可能做到两侧高度、角度等的一致。

1.4 治疗方法

通过以上分析、模拟等，全部17例患者中，有2例选择保守治疗，同时行颌间牵引固定5～7 d。3例单纯保守治疗。1例行髁突高位粉碎性骨折游离骨段摘除术加关节盘复位术。11例选择行手术切开复位，AO公司颌面部2.0或1.3颌面微型钛板固定。

2 结果

在全部病例中，三维数字影像均可以清楚直观地显示下颌骨包括双侧髁突骨折的部位，骨折游离段的方向、旋转、移位、重叠、成角等及其与周围解剖结构的空间关系，其图像立体直观，能提供细节信息，并且可以进行简单的模拟手术，从而为患者的精确诊断、治疗方法的选择、手术方案的确定提供了充分的依据（图2、3）。

图2 颅面部数字三维影像

图3 下颌骨及髁突单独影像

本研究中根据数字三维影像的分析，5例 （9侧）诊断为高位囊内骨折，髁突颈部骨折10例（11侧），矢状骨折1例（1侧），高位粉碎性骨折1例（1侧），有效地避免了误诊的发生。

本研究中11例（15侧）选择了手术切开复位内固定进行治疗，手术前均进行简单的模拟手术，提供了良好的参考价值，使医师准确制订合理的手术方案。手术中基于术前模拟复位游离段、放置内固定钛板钛钉，从而使两侧髁突、下颌升支的高度、角度等获得一致。术后患者面容和咬合关系恢复满意。其次由于对髁突骨折的部位、骨折线的走行、游离段移位等精确掌握，加之术前模拟了内固定钛板钛钉的长度、位置等，极大地缩短了手术时间。

3 讨论

髁突骨折逐渐成为口腔颌面外科的常见病和多发病之一，不同的致伤力、方向、性质导致髁突骨折的严重程度、方向、部位、移位程度等差异较大。髁突骨折应根据其具体情况选用不同的治疗方法，故明确骨折部位、方向、移位程度等细节对于选择治疗方案有重要参考意义。髁突为重要的下颌骨生发中心，儿童期髁突骨折后可能会对下颌骨的生长发育产生极大的影响，因此对其治疗，是选择保守治疗亦或手术切开复位内固定需要更加慎重。目前，临床上对髁突骨折主要采用后前位头颅平片、曲面断层全景片、CT等检查方法，由于髁突处于领近骨结构如外耳道、乳突、颈椎、茎突的包围中，X线片和体层检查难以避开髁突周围的骨结构的重叠影像，不太容易清楚显示髁突骨折碎骨片的位置、方向、旋转，容易出现漏诊和误诊。目前多数医院已可进行螺旋CT三维重建检查，其在诊断准确性上高于全景片，基本上可以清晰直观地观察髁突[8]，但利用Mimics等软件形成个体化数字三维影像相较于螺旋CT具有巨大的优势。Mimics使用并不复杂，对患者干扰小，只需要其普通二维CT、MRI等资料即可。其次可以生成3D图像及编辑处理，然后输出通用的CAD计算机辅助设计、FEA有限元分析，RP快速成型格式，可以在电脑上进行大规模数据的转换处理，进行相应分析、研究。因此在临床和科研中均逐渐得到重视[9-10]。

通过对患者的影像进行三维重建，可以得到患者的个体化解剖数据，为临床诊断和治疗提供立体、直观的解剖学依据。利用三维骨建模系统为临床膝关节手术制订手术方案，提高手术疗效。此方法在髁突骨折的治疗中尚未见应用，但在其他部位国内已有相关报道[11-12]。

髁突骨折具有解剖尺寸小、周围毗邻结构多等特点，因此，在髁突骨折诊治过程中明确骨折线类型、走行、骨折游离段移位方向、重叠、成角等细节是否必要[13]。儿童期其颅颌面尚未完全发育完成，髁突作为下颌骨重要的生发中心之一在其生长发育过程中起着十分重要的作用。髁突骨折后其生发中心是否破坏、保守治疗能否出现必要的改建、开放式手术会否影响其生长发育、如何复位并进行有效的固定等都是治疗前需要考虑的问题[14]。治疗方式的选择、手术过程的精细程度都将产生不可逆的影响[15-17]，因此治疗前期对儿童期髁突骨折的细节的精确掌握，甚至是必要的模拟手术等显得更加必要[17]。本研究的结果显示，基于二维普通CT得到的数字三维影像能够清晰地显示髁突骨折的部位、方向、重叠、成角、移位等细节情况及其与周围解剖结构的毗邻关系，尤其是复杂的髁突骨折，如矢状骨折、粉碎性骨折、囊内骨折等，对治疗方法和手术方案的确定具有重要的参考意义和指导价值。

本研究利用Mimics 12.0对儿童期髁突骨折数字化三维影像进行初步探讨，在三维方向上真实再现了髁突及骨折游离段的解剖形态，精确显示骨折类型及游离段与髁突的位置关系，为髁突骨折的诊断与治疗、治疗设计及具体的手术过程等提供准确依据，具有一定的临床应用前景。利用此数字三维影像对儿童期髁突骨折及手术后生物力学等的分析以及手术的模拟、预测等可能是其最大优势之一，可以明确复位固定后或保守治疗的可能结果，从而选择最优的治疗方案。未来将在此方面继续深化研究。

髁突骨折后常伴有关节盘的损伤、移位等。关节盘在颞颌关节中发挥着极其重要的功能，损伤或移位后可能造成颞颌关节功能障碍，如张口受限、疼痛、张口时发生弹响等，严重的可能由于失去关节盘对应力的缓冲、保护等逐渐导致髁突软骨、软骨下骨的退行性变，最终导致髁突的破坏[18]。因此，在髁突骨折的治疗中，必须注意对受损、移位关节盘的修复、复位等[19]。对颞下颌关节盘MRI应用Mimics软件编辑后建立三维可视化模型已有初步研究[20]，但如何将儿童期髁突骨折后骨组织CT影像与关节盘MRI影像资料同时分析、建立包括软硬组织均在内的更加细致的三维数字影像，并在此基础上进行精细的分析、预测及模拟手术等也是值得研究的内容之一。

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Clinical application of digitized simulation of condylar fractures of children

WU Sui-yan1XIA Yi-ru1LUO Yi-fan1LI Hong-yuan1YAN Hao1SUN Ren-yi2XU Xing-qiao2XIAO Jin2▲
1.Stomatology of Wenzhou Medical College,Wenzhou 325035,China;2.Department of Oral and Maxillofacial Surgery, Stomatological Hospital Affiliated to Wenzhou Medical College,Wenzhou 325027,China

ObjectiveTo establish digital three-dimensional models of childhood condylar fractures,investigate its application in clinic.MethodsCT was used to get children condylar fracture image data,then the Mimics 10.1 software was used for three-dimensional reconstruction models of the mandible,the condylar and free segment of the fractures. According to this model,a treatment program or surgical planning was diagnosed and designed.ResultsIn three dimensions,the models displayed the anatomy of condylar fracture accurately,showed the type of fracture and the relationship between free segment and condylar position,provided accurate basis for the diagnosis and treatment of condylar fracture.ConclusionUsing the software reconstruction method can obtain three-dimensional digital models,the model has a potential significance in diagnosis and treatment for clinical application.

Condyle;Fracture;Digitized simulation

R726

A

1674-4721（2014）03（c）-0026-04

2014-01-13本文编辑：郭静娟）

浙江省大学生新苗计划资助项目（2010R413014）▲

肖进，博士，主治医师