3D 测量辅助个性化全鼻再造

王苹苹 郑万玲 殷雅婷 王浩 魏韩笑 沈才齐 金培生

1徐州医科大学研究生学院（江苏徐州221004）；2徐州医科大学附属医院整形外科（江苏徐州221000）

外鼻呈三棱锥状位于面部中心，既是美学结构又是功能器官［1］。外伤、肿瘤切除术后、先天性畸形等原因造成鼻缺损患者日渐增多，且鼻为面部单一器官，缺损修复无对侧健康形态做参考，因此全鼻再造术格外受到临床医生的重视［2-3］。传统手术主要以术者主观判断和评估为主，缺乏有参考价值的可靠测量数据，存在个体解剖形态差异性及个人喜好等原因，术后效果可能与术前沟通有差异，导致术后可能达不到令人满意的效果［4］。3D 扫描测量可以立体、快速、直观、精确地获取人体鼻面部数据，极大地丰富了人体测量学数据库［5］。研究［6］表明鼻面部数据存在性别、地区、民族及种族差异，本研究通过3D 扫描测量正常成年男女鼻面部，建立淮海地区鼻面部数据库，术者参考外鼻数据库及缺损前资料等为患者定制个性化外鼻，辅助其进行全鼻再造手术［7］。

1 材料与方法

1.1 材料 扫描仪：Artec Eva 3D 扫描仪（蓝蛙科技有限公司，南京）；Artec 扫描仪分辨率为0.5 mm，数据精度0.1 mm，扫描时间平均15 s，工作距离范围0.4 ～1 m。3D 测量软件：Unigraphics 8.5（Siemens PLM Software 公司）。

1.2 标记点［8］选择 鼻根点（n）：鼻根部在正中矢状面上的最凹；鼻尖点（prn）：正中矢状面鼻尖向前最突出点；鼻下点（sn）：正中矢状面上鼻小柱下缘与上唇皮肤部组成角的顶点；鼻翼基底点（acl、acr）：两侧鼻翼外角最低点；鼻翼点（all、alr）：正面观两侧鼻翼最外侧点；垂直鼻翼交点（vwl、vwr）：鼻尖点向两侧鼻翼基底点做辅助线，做一条垂直平分辅助线的直线，此直线与两侧鼻翼的交点；上唇垂直点（lvl、lvr）：垂直鼻翼交点垂直于鼻基底部的交点；颧点（zyl、zyr）：颧弓上最向外侧突出的点；口角点（chl、chr）：在口裂两侧外角上，上下唇移行部在外侧端相接之点；内眦点（enl、enr）：内眼角上下睑缘相接点；发缘心点（tr）：前额发缘与正中矢状面的交点；软组织颏下点（mes）：头部固定于法兰克福平面时，颏部在正中矢状面上的最低点（图1、2）。

图1 鼻部底面观标志点示意图Fig.1 Nasal bottom view mark point diagram

1.3 研究对象 获得本院伦理委员会批准，选取于徐州医科大学附属医院整形科门诊与病房就诊的患者及其家属，男女各200 例。纳入标准：（1）年龄18 ～30 岁，汉族，淮海经济区；（2）自愿参加本试验并知情同意；（3）面部协调对称，无口腔颌面外科正畸史及手术史；（4）鼻部各亚单位发育良好；（5）正面观鼻孔外露，侧面观鼻尖向头端旋转。排除标准：（1）鼻部有感染性或过敏性疾病；（2）外界因素如长期配戴眼镜导致眼、鼻有明显变形者；（3）眼、耳、口、鼻、唇明显不对称者。

图2 鼻部正面观标志点示意图Fig.2 Sign point map of nasal frontal view

1.4 方法

1.4.1 面部扫描 患者保持静止坐位，素颜、去除眼镜耳环等饰品、头发置于耳后露出全面部、眶耳平面平行于地面，眼睛自然闭合，唇微闭，面部表情放松。启动扫描程序，激光束照射在患者面部，扫描仪通过扫描患者正面、左右斜面45°角获取面部数据。扫描完成程序自动合成完整面部三维图像，以stl 格式存档［9］。

1.4.2 测量项目 右根翼距（n-alr）：鼻根点至右侧鼻翼点之间的直线距离；左根翼距（n-all）：鼻根点至左侧鼻翼点之间的直线距离；鼻长（n-prn）：鼻根点至鼻尖点的直线距离；鼻基底宽（acl-acr）：两侧鼻翼基底点之间的直线距离；鼻宽（all-alr）：左右侧鼻翼点之间的直线距离；鼻深（prn-sn）：鼻尖点至鼻小柱与上唇皮肤交界的距离；鼻高（n-sn）：鼻根点至鼻下点的直线距离；内眦间距（enl-enr）：两侧内眦点之间的直线距离；面高（tr-mes）：从发缘心点到软组织颏下点的直线距离；面宽（zylzyr）：左右侧颧点之间的直线距离；口裂宽（chlchr）：左右侧口角之间的直线距离。为增加外鼻底面观弧度流畅行，故拱形图上增加了垂直鼻翼交点。为保证外鼻结构的精确性，故加测线性距离左侧垂直平分鼻唇线（vertically split the nasolabial line on the left side）：左侧垂直鼻翼交点与左侧上唇垂直点的直线距离；右侧垂直平分鼻唇线（vertically split the nasolabial line on the right side）：右侧垂直鼻翼交点至右侧上唇垂直点的直线距离。

1.4.3 鼻面部比例指数 鼻面宽指数：鼻宽×100∕面宽；鼻口宽指数：鼻宽× 100∕口裂宽；眶间鼻宽指数：内眦间距× 100∕鼻宽；鼻面高指数：鼻高×100∕面高。

1.4.4 建立数据库 有文献［10-11］已证实3D 测量和直接测量误差＜1.2 mm，可以满足测量需求。为避免误差所有激光扫描、标记点识别及参数测量均由同一人完成，该操作者需经严格标记点定位及测量培训。对每位正常人的三维图像需间隔两天重新定点，计算每次各标记点与原标记点之间的距离，若同一标记点两次测量距离＞0.5 mm 需间隔2 d 重新定位标记点，直至连续3 次同一标记点距离＜0.5 mm 为止，取最近一次标记点为测量标记点，以确保标记点准确性与一致性［12］。将3D 测量的400 人（男200 人，女200 人）采用SPSS 19.0 分析计算出外鼻各项指标的，建立数据库（表1）。

表1 3D 测量鼻部数据库Tab.1 3D measurement of nose database ±s

表1 3D 测量鼻部数据库Tab.1 3D measurement of nose database ±s

右根翼距（mm）左根翼距（mm）鼻长（mm）鼻基底宽（mm）鼻宽（mm）鼻深（mm）右垂直平分鼻唇线（mm）左垂直平分鼻唇线（mm）鼻高（mm）内眦间距（mm）面宽（mm）口裂宽（mm）面高（mm）鼻面宽指数鼻口宽指数眶间鼻宽指数鼻面高指数男49.471±3.418 48.946±3.420 42.637±4.059 33.963±2.770 34.803±3.248 17.856±2.113 15.879±1.258 15.833±1.189 49.714±3.413 32.407±3.074 102.946±5.843 48.773±3.746 178.420±10.284 0.339±0.034 0.716±0.069 0.938±0.114 0.278±0.021女47.837±3.100 47.279±3.053 41.046±3.334 31.325±2.167 33.170±2.573 16.563±1.972 15.123±1.946 15.193±1.082 48.052±3.185 32.754±2.923 100.516±5.390 47.247±3.593 173.731±10.173 0.331±0.029 0.706±0.071 0.992±0.106 0.278±0.022

1.4.5 个性化定制 全鼻再造时需参考鼻部数据库、缺损前资料、颜面部美学标准及患者本人意愿等多种因素，恢复患者鼻部形态及呼吸屏障功能提高患者生存质量［13］。先天性鼻缺损或后天缺损但缺损前照片资料不全等原因使得参考鼻部数据库测量计算数据更有意义。2017-2018年共有20例（男17 例，女3 例）鼻缺损患者于我科就诊，由于女性鼻缺损患者样本量少，代表性差，故此次主要对男性患者展开讨论，所有患者及其家属均知情同意并得到本院伦理委员会的批准，3D 扫描鼻缺损患者面部，清楚鼻部残留及缺损部分与周围组织情况［14］，测量残存鼻可测指标数据，缺失指标数据参考正常人外鼻数据库按比例关系计算得出，兼顾颜面部美学标准、缺损前资料及患者本人意愿进行适当调整［15］。将数字化的鼻部数据按照1∶1 的比例转化为鼻部模型，为患者进行各种角度演示，增进医患沟通［16］。

1.4.6 辅助手术及术后评估 术者参考外鼻模型各项指标测量数据，将三维模型转化为二维平面，修剪合适的铝箔纸覆盖于扩张皮瓣上，用美蓝标记切取皮瓣轮廓［2，17］。患者术后病情平稳，只有轻微肿胀，术后皮瓣回缩半年鼻部各数据趋于稳定［18］。

1.5 统计学方法 运用SPSS 19.0 软件进行统计学分析，计数资料用表示，术前、术后差异采用配对t检验，P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

术后6 个月重新扫描患者全面部，术前、术后结果见图3和表2。右根翼距、左根翼距、鼻长、鼻基底宽、鼻宽、右垂直平分鼻唇线、左垂直平分鼻唇线、鼻高、内眦间距、面宽、口裂宽、面高、鼻面宽指数、鼻口宽指数、眶间鼻宽指数、鼻面高指数术后与术前对比差异无统计学意义（P＞0.05），鼻深术后与术前对比差异有统计学意义（P＜0.05），患者及其家属对手术效果非常满意。

3 讨论

全鼻再造包括鼻衬里再造、鼻支架结构再造及外鼻软组织再造，手术内容极为复杂，且对术者技术及经验要求较高［19］。鼻为面部单一器官，预估外覆盖皮瓣面积无参考数据，扩张皮瓣面积不足则会导致再造鼻外覆盖不全，扩张皮瓣面积过大则会导致供区缝合张力过高增加术后瘢痕。通过术前3D 扫描患者鼻面部数据，清楚鼻部残留及缺损部分与周围组织情况，参考正常人鼻面部数据库，兼顾颜面部美学标准、缺损前资料及患者本人意愿进行适当调整，打印出个性化定制模型，术中利用锡箔纸覆盖扩张皮瓣上描绘轮廓，达到术前设计效果，便于术者把握修复的程度，指导手术进行。通过术前术后数据对比进行客观评价可将手术效果量化［20］，将17 例鼻缺损患者术后实际数据与术前个性化定制数据对比结果显示：鼻深数据差异有统计学意义（P＜0.05），其余线性距离及比例指数差异无统计学意义（P＞0.05），患者术后满意。笔者考虑鼻深差异可能与患者原有鼻基底残存组织有关，每例患者鼻基底残存组织有限，故全鼻再造时外鼻深度增加有限，总体来说术后鼻面部整体协调性可达到预期效果，因此以3D 测量建立正常人数据库可有效指导全鼻再造手术［21］。由以上研究分析及讨论可知，全鼻再造手术需要明确以下内容：（1）术前应参考正常人鼻面部数据库数、兼顾颜面部美学标准及患者缺损前资料等为患者制定个性化外鼻，告知其自身病理解剖结构、手术过程及可能出现的手术结果，并达成共识，使患者明确、直观三维地看到术后效果［22］。（2）术中术者应按照参考正常人鼻面部数据库的个性化定制数据进行切取转移皮瓣，确保手术达到理想效果，防止外覆盖面积不足或供区张力过大等情况。（3）在参考正常人鼻面部数据库定制个性化外鼻基础上，术前与术后进行对比评估手术效果，这对提高患者满意度具有重要意义。

图3 全鼻再造术前与术后对比Fig.3 Preoperative and postoperative comparison of total nasal reconstruction

表2 男性鼻缺损患者术前与术后对比分析（n=17）Tab.2 Preoperative and postoperative analysis of male nasal defects（n=17） ±s

表2 男性鼻缺损患者术前与术后对比分析（n=17）Tab.2 Preoperative and postoperative analysis of male nasal defects（n=17） ±s

右根翼距（mm）左根翼距（mm）鼻长（mm）鼻基底宽（mm）鼻宽（mm）鼻深（mm）右垂直平分鼻唇线（mm）左垂直平分鼻唇线（mm）鼻高（mm）内眦间距（mm）面宽（mm）口裂宽（mm）面高（mm）鼻面宽指数鼻口宽指数眶间鼻宽指数鼻面高指数术前47.265±1.775 47.194±1.596 42.353±2.245 32.294±2.156 31.841±2.235 24.071±1.810 16.641±1.173 16.041±1.206 48.563±2.287 32.794±2.728 106.006±5.361 49.413±2.850 177.300±7.913 0.326±0.027 0.698±0.535 0.953±0.072 0.274±0.018术后47.053±1.5551 46.941±1.359 41.147±1.261 31.200±1.772 31.241±1.502 22.418±1.847 16.118±1.630 16.006±1.420 46.838±3.296 32.794±2.728 106.006±5.361 49.413±2.850 177.300±7.913 0.307±0.028 0.659±0.059 1.010±0.053 0.265±0.022 t 值0.370 0.497 1.931 1.616 0.919 2.635 1.075 0.718 1.722 0.000 0.000 0.000 0.000 1.912 1.952-2.214 1.242 P 值0.713 0.622 0.065 0.116 0.366 0.013 1.290 0.093 0.096 1.000 1.000 1.000 1.000 0.066 0.061 0.065 0.225

与国内外部分学者［19，23-24］主观判断与评估全鼻再造对比，本研究创新之处在于建立正常人鼻面部数据库，为患者提供有参考价值的可靠测量数据。本研究参考正常人鼻面部数据库、缺损前资料及个人意愿为患者定制个性化外鼻，术者根据个性化定制外鼻进行切取转移皮瓣，避免术者以主观判断和评估为主为患者定制个性化外鼻，导致术后效果可能与术前沟通有差异达不到令人满意的效果。与手工测量及二维测量［7］对比，本研究采用3D 扫描测量正常人鼻面部数据，其原理是应用激光发射点、接收点与被测物反射点这三点之间的三角关系以及这三点之间的角度构成的几何关系，获得被测物体与扫描仪之间的距离，弥补了二维测量及手工测量的缺陷，其优点是获取数据速度快、精度高、无损伤、被测物无变形、无致病性、可重复性好、非直接接触等。此外，在提高外鼻骨架结构精确性方面，笔者首次提出垂直鼻翼交点（鼻尖点向两侧鼻翼基底点做辅助线，做一条垂直平分辅助线的直线，此直线与两侧鼻翼的交点）、上唇垂直点（垂直鼻翼交点垂直于鼻基底部的交点）与垂直平分鼻唇线（垂直鼻翼交点至上唇垂直点的直线距离），最大程度还原患者鼻部原始数据。

本研究不足之处：（1）正常人鼻面部数据需要进一步扩展，以增加数据库数据的客观合理性，故在今后研究中应扩大数据库，补充研究内容，建立扩充国内各地区、各民族的鼻面部数据库，建立外鼻数据库有利于制定更精确的鼻部整形标准。（2）通过术前术后对比可将手术量化进而评价手术效果，17 例患者术后达到预期效果，本研究样本含量少，课题后期进一步扩大患者数量，逐渐普及该技术的临床应用。

综上所述，3D 测量建立正常人鼻面部数据库，参考正常人数据库、缺损前资料、患者意愿及兼顾颜面部美学标准为患者定制个性化外鼻，辅助术者进行全鼻再造手术，并进行术后评估，比较术前与术后预期效果，术后患者非常满意，本研究表明3D 测量建立正常人数据库可有效指导全鼻再造手术。