郭松松，張 平，程 杰，江宏兵

Stomatology,2022,42(1):36-41

人類的發(fā)展史，也是一部戰(zhàn)爭史，創(chuàng)傷常伴隨戰(zhàn)爭而來。最早公元前2000年就有創(chuàng)傷治療的文字記載，描述的病例多以四肢、軀干等對生命、生活影響較大的創(chuàng)傷部位為主。頜面部的創(chuàng)傷直至近代才有較為系統(tǒng)的文獻(xiàn)記錄。在16世紀(jì)隨著火藥武器的發(fā)明使用，使得戰(zhàn)爭中的頜面部創(chuàng)傷數(shù)量大大增加，Ambroise Pare 提出“干燥縫合”的原則，使用沖洗以及油脂涂抹來處理傷口，這一傷口處理原則對頜面部創(chuàng)傷的治療影響深遠(yuǎn)。1780年，Chopart與Desault提出了“牙弓夾板”雛形和新的治療理念，通過鐵制凹槽內(nèi)襯軟木，加上金屬桿及金屬螺釘固定下頜，從而限制骨折斷端的活動(dòng)。此后，“牙弓夾板”技術(shù)不斷發(fā)展，1887年，Gilmer一度放棄夾板采用牙直接結(jié)扎術(shù)，同期，當(dāng)代正畸學(xué)創(chuàng)始人Angle，從正畸的個(gè)性化帶環(huán)粘結(jié)得到啟發(fā)，由此產(chǎn)生了現(xiàn)代牙弓夾板技術(shù)并沿用至今。

二戰(zhàn)時(shí)期，頜面部傷員急劇增多，各國醫(yī)生從大量實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)骨折斷端的穩(wěn)定能夠加速愈合。最初，人們采用骨內(nèi)鋼絲結(jié)扎固定術(shù)即骨縫合術(shù)，后期，從長骨固定的理念中發(fā)展出髓內(nèi)釘固定法。解放初期，口腔醫(yī)生在救治傷員過程中勇于創(chuàng)新，運(yùn)用整復(fù)外科和重建外科技術(shù)，促進(jìn)了中國特色口腔頜面外科的快速發(fā)展。二十世紀(jì)六七十年代人們開始嘗試小型鋼板加螺釘?shù)姆绞焦潭ü钦蹟喽耍?976年，鈦板作為主流骨折固定材料被廣泛應(yīng)用于臨床。近三十年來，堅(jiān)固內(nèi)固定技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，已成為頜骨骨折治療的首選方法。近十年來，隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展及其在醫(yī)學(xué)臨床中的應(yīng)用，采用數(shù)字化醫(yī)學(xué)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)功能與外形統(tǒng)一的頜面部創(chuàng)傷精準(zhǔn)治療已成為當(dāng)前的重要研究方向。

1 數(shù)字化技術(shù)在頜面部創(chuàng)傷治療中的優(yōu)勢

隨著技術(shù)的發(fā)展，頜面部創(chuàng)傷的治療已不僅滿足于初期愈合，術(shù)后的功能、咬合、面容外形的恢復(fù)等多維評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)也被用作治療效果的評(píng)判。骨折的治療目標(biāo)是恢復(fù)患者原有的軟硬組織結(jié)構(gòu)、還原牙齒咬合關(guān)系，達(dá)到功能與外形倶佳。然而，頜面部骨骼形態(tài)不規(guī)則，相互連接成為整體，參與組成眼眶、鼻、上下頜及呼吸道、消化道開口；牙齒咬合和口腔咀嚼功能則依賴上述骨性結(jié)構(gòu)的完整和協(xié)調(diào)。這些解剖特點(diǎn)凸顯了頜面部骨骼的形態(tài)復(fù)雜性和功能重要性，一旦損傷其臨床治療常較肢體長骨等更為復(fù)雜[1-3]。另外，面部容貌、重要血管和神經(jīng)分布及眼球、鼻腔和口腔功能的維持等因素也制約著手術(shù)設(shè)計(jì)與方案的精準(zhǔn)實(shí)施，從而使得復(fù)雜頜面外傷后骨性結(jié)構(gòu)的精確復(fù)位和重建更為困難[4]。

既往在嚴(yán)重頜面外傷綜合救治方面，由于治療不及時(shí)和不規(guī)范，救治缺乏術(shù)前科學(xué)設(shè)計(jì)與評(píng)估、術(shù)中精確指引以及術(shù)后治療結(jié)果的客觀評(píng)價(jià)，治療技術(shù)手段較為單一、骨折段復(fù)位與重建過度依賴于術(shù)者臨床經(jīng)驗(yàn)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力且無法獲得理想的治療效果[5]。這些不足和技術(shù)缺陷嚴(yán)重妨礙復(fù)雜頜面創(chuàng)傷救治水平與能力的提升，無法滿足患者治療的要求與期望。

數(shù)字化外科(digital surgery)是基于CT三維重建技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助制作、快速成形技術(shù)、反求技術(shù)和外科導(dǎo)航技術(shù)(surgical navigation)發(fā)展而成的，以虛擬手術(shù)、數(shù)字導(dǎo)航為代表的現(xiàn)代化臨床診療新技術(shù)[6]。它涉及圖像處理、數(shù)碼編程、精密制造、材料學(xué)、放射學(xué)、醫(yī)學(xué)工程學(xué)和外科學(xué)等多種學(xué)科技術(shù)，可以通過三維成像技術(shù)和三維打印技術(shù)，為臨床提供局部結(jié)構(gòu)的三維影像和實(shí)物模型，精確地恢復(fù)各軟硬組織的結(jié)構(gòu)，用于手術(shù)設(shè)計(jì)和模擬，以協(xié)助制定手術(shù)方案和臨床醫(yī)患溝通，還可用于后期對比驗(yàn)證手術(shù)效果。數(shù)字化外科技術(shù)已逐步開始應(yīng)用于口腔頜面外科的臨床診療工作，該技術(shù)突破了傳統(tǒng)外科以臨床經(jīng)驗(yàn)為主的治療理念，極大地提高了手術(shù)的精確性、安全性，甚至可以提供必要的個(gè)性化定制，已成為現(xiàn)代口腔頜面外科發(fā)展的優(yōu)先方向[2,5,7-8]。

2 數(shù)字化技術(shù)在頜面部創(chuàng)傷治療中的應(yīng)用

傳統(tǒng)頜面外傷治療方式主要依靠經(jīng)驗(yàn)和影像學(xué)檢查，無法在術(shù)前明確判斷骨折可能的復(fù)位結(jié)果；而在手術(shù)時(shí)由于術(shù)區(qū)暴露局限、缺少骨折復(fù)位標(biāo)記點(diǎn)以及手術(shù)經(jīng)驗(yàn)缺乏等因素導(dǎo)致手術(shù)存在盲目性。數(shù)字化技術(shù)有效解決了上述技術(shù)難題，使得手術(shù)更加精確化，其技術(shù)優(yōu)勢逐步凸顯[9-12]。結(jié)合我們的臨床案例，作如下介紹。

2.1 三維立體導(dǎo)航輔助下頜面復(fù)雜骨折的精準(zhǔn)復(fù)位固定

顱頜面三維立體導(dǎo)航系統(tǒng)是最早為大家所青睞的先進(jìn)技術(shù)，能在術(shù)中提供精確的手術(shù)指導(dǎo)，提高手術(shù)安全性和精準(zhǔn)度。頜面部骨折移位常導(dǎo)致面部外形改變，精準(zhǔn)的骨折復(fù)位及面部對稱協(xié)調(diào)是骨折治療成功的關(guān)鍵，也是患者術(shù)后較高生存質(zhì)量的基本保證[13-15]。當(dāng)術(shù)區(qū)累及顱底等重要解剖結(jié)構(gòu)時(shí)需要導(dǎo)航輔助定位手術(shù)區(qū)域與其位置關(guān)系，避免術(shù)中損傷，在需要重建與體積相關(guān)的解剖位置例如鈦網(wǎng)重建眼眶等結(jié)構(gòu)時(shí)，導(dǎo)航的應(yīng)用也可以確保鈦網(wǎng)的擺放處于正確的位置[16-17]，精準(zhǔn)性和可操作性使得導(dǎo)航系統(tǒng)越來越被醫(yī)生所接受。

顱頜面三維立體導(dǎo)航輔助手術(shù)步驟主要包括：①術(shù)前CBCT數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)航軟件(圖1)，三維重建頭顱及骨折塊模型，分離需要復(fù)位的骨折塊，根據(jù)缺損邊緣外形(單側(cè)骨折可依據(jù)鏡像使面部左右對稱)復(fù)位骨塊完成虛擬手術(shù)設(shè)計(jì)(圖2)；②術(shù)中通過牙尖及非活動(dòng)骨塊邊緣明確的解剖點(diǎn)進(jìn)行導(dǎo)航配準(zhǔn)，根據(jù)復(fù)位骨塊移動(dòng)導(dǎo)航探針，檢驗(yàn)骨塊是否與術(shù)前設(shè)計(jì)相一致(圖3)；③術(shù)后隨訪拍攝CBCT，數(shù)據(jù)導(dǎo)入軟件重建模型，并與術(shù)前設(shè)計(jì)匹配比較，驗(yàn)證手術(shù)效果(圖4)。

圖1 術(shù)前患者面像和CBCT圖像

圖2 術(shù)前虛擬手術(shù)設(shè)計(jì)

圖3 術(shù)中導(dǎo)航

圖4 術(shù)后隨訪面像、CBCT和三維攝影

2.2 虛擬手術(shù)及三維打印技術(shù)在骨折術(shù)后組織缺損中的應(yīng)用

嚴(yán)重頜面部骨折尤其是粉碎性骨折或伴有骨缺損者，術(shù)后常出現(xiàn)牙列缺損和頜骨缺損，嚴(yán)重影響患者顏面外貌和咬合功能。針對這一臨床難題，應(yīng)用虛擬手術(shù)技術(shù)及三維打印技術(shù)對手術(shù)入路和技術(shù)方案進(jìn)行術(shù)前虛擬設(shè)計(jì)、模擬手術(shù)路徑與相關(guān)手術(shù)操作。

主要治療流程為：①患者CBCT及供區(qū)血管造影數(shù)據(jù)導(dǎo)入Proplan軟件，并進(jìn)行三維重建，明確血管穿支位置以及頸部血管口徑及走形(圖5)；②根據(jù)缺損區(qū)域及面部外形截取相應(yīng)骨質(zhì)，并塑形使其與原缺損骨質(zhì)相一致，恢復(fù)面部外形輪廓，并根據(jù)截骨模型制作塑形導(dǎo)板及咬合導(dǎo)板(圖6)；③術(shù)中通過導(dǎo)板制取腓骨，并在未截?cái)嘌艽┲У那闆r下塑形，根據(jù)術(shù)前設(shè)計(jì)的咬合位置，咬合導(dǎo)板重新定位下頜骨，移植腓骨吻合血管并固定(圖7)；④術(shù)后拍攝CBCT及三維照片，導(dǎo)入Proplan軟件，重建模型驗(yàn)證與術(shù)前設(shè)計(jì)是否一致，觀察隨訪(圖8)。

圖5 外傷頜面和供區(qū)腓骨的三維重建及相關(guān)血管分布走形

圖6 虛擬手術(shù)重建骨缺損

圖7 術(shù)中腓骨塑形及固定過程

圖8 術(shù)后隨訪

2.3 應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)重建頜面創(chuàng)傷繼發(fā)牙頜功能

頜面外傷、頜骨骨折或繼發(fā)頜骨缺損等均可導(dǎo)致牙齒、牙列缺損、缺失的情況。這些牙齒、牙列缺損或缺失的患者通常咀嚼功能下降，影響進(jìn)食發(fā)音，生活質(zhì)量降低。一般外傷導(dǎo)致單個(gè)或少數(shù)牙缺失可進(jìn)行常規(guī)牙種植術(shù)，而復(fù)雜骨折尤其是合并頜骨缺損時(shí)，需要進(jìn)行頜骨修復(fù)重建為牙種植奠定基礎(chǔ)，此類骨移植修復(fù)技術(shù)要求高，手術(shù)難度大，常合并軟組織不足等問題。我們在血管化骨瓣移植基礎(chǔ)上進(jìn)行全程數(shù)字化種植修復(fù)，恢復(fù)患者術(shù)后牙列和咬合，重建咀嚼功能，獲得了較好的治療效果。

合并頜骨缺損患者的牙頜功能重建主要流程為：①數(shù)字化設(shè)計(jì)、游離骨瓣移植修復(fù)下頜骨骨折術(shù)后的骨缺損(圖9)；②頜骨重建術(shù)后1年行種植修復(fù)。CBCT數(shù)據(jù)導(dǎo)入種植設(shè)計(jì)軟件，測量骨高度、寬度，設(shè)計(jì)種植體型號(hào)及位置，制作種植導(dǎo)板(圖10)；③根據(jù)種植導(dǎo)板植入種植體，同期行前庭溝加深術(shù)(圖11)；Ⅱ期手術(shù)視情況是否需要行牙齦移植，最終完成種植義齒修復(fù)(圖12)。

a～b:骨折術(shù)后頜骨缺損影像資料；c～f:數(shù)字化設(shè)計(jì)虛擬手術(shù)；g～i:術(shù)中圖片；j～k:術(shù)后1年復(fù)查結(jié)果

圖10 種植方案及導(dǎo)板設(shè)計(jì)

圖11 種植導(dǎo)板使用過程

圖12 種植術(shù)后修復(fù)

3 數(shù)字化技術(shù)進(jìn)一步應(yīng)用的展望

數(shù)字化技術(shù)遠(yuǎn)不止于此，在虛擬/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(VR/AR)、機(jī)器人手術(shù)以及遠(yuǎn)程手術(shù)等領(lǐng)域中的應(yīng)用也是未來的趨勢。如今VR/AR產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，其三維可視化、人機(jī)交互的優(yōu)勢可以做到與醫(yī)療中的影像分析、三維重建、手術(shù)規(guī)劃等概念高度吻合。計(jì)算機(jī)或投影儀等二維顯示設(shè)備呈現(xiàn)的三維立體影像尚存在交互功能弱、三維結(jié)構(gòu)信息不夠直觀等劣勢，這也是三維可視化技術(shù)的瓶頸。而“VR/AR+醫(yī)學(xué)”的模式在教學(xué)與技能培訓(xùn)、手術(shù)規(guī)劃與手術(shù)模擬、手術(shù)直播與示教、遠(yuǎn)程會(huì)診等大量醫(yī)學(xué)相關(guān)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

VR技術(shù)可以真正做到沉浸式教學(xué)，極大提高學(xué)生的參與度、交互性和積極性。同時(shí)在手術(shù)模擬訓(xùn)練方面，虛擬手術(shù)不直接接觸患者，這也降低以病患作為手術(shù)練習(xí)對象所存在的風(fēng)險(xiǎn)，減少了醫(yī)患矛盾。此外虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)可以創(chuàng)建學(xué)習(xí)管理、模擬練習(xí)以及手術(shù)測評(píng)等多種功能模式?？梢灶A(yù)見，虛擬手術(shù)系統(tǒng)在醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)上將會(huì)發(fā)揮重要作用。

在外傷手術(shù)方面，現(xiàn)有的導(dǎo)航系統(tǒng)大部分還是需要術(shù)者觀看顯示屏的二維視覺系統(tǒng)，而AR輔助外科手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)相關(guān)研發(fā)和臨床應(yīng)用也已初有成效，其主要實(shí)施流程包括手術(shù)規(guī)劃、精準(zhǔn)定位、混合跟蹤、融合顯示。通過CT掃描獲得二維圖像，利用數(shù)據(jù)分析軟件重建目標(biāo)區(qū)域，并將重建模型3D打印，便于直觀地進(jìn)行手術(shù)規(guī)劃。同時(shí)使用圖像發(fā)送軟件將手術(shù)涉及區(qū)域三維信息傳輸至AR設(shè)備，在進(jìn)行手術(shù)前，使用追蹤器、攝像頭等器械，配合相關(guān)標(biāo)志點(diǎn)進(jìn)行三維配準(zhǔn)，明確參考系的位置坐標(biāo)換算實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)定位，并將三維模型與患者實(shí)部位疊加、配準(zhǔn)。在手術(shù)過程中， 通過虛擬的三維模型與真實(shí)患者的精準(zhǔn)配準(zhǔn)，手術(shù)醫(yī)生可以借助AR設(shè)備實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)交互的手術(shù)導(dǎo)航，免去了常規(guī)導(dǎo)航需要的骨折固定后再行探針指示確定位置的操作，從而高效地完成手術(shù)。

機(jī)器人技術(shù)已在部分醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有所應(yīng)用，但仍需要術(shù)者在現(xiàn)場實(shí)時(shí)操作，結(jié)合AR設(shè)備以及5G遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)高速實(shí)時(shí)傳輸，可以做到遠(yuǎn)程操控機(jī)器人手術(shù)。我國十四五規(guī)劃明確提出“加快數(shù)字化發(fā)展，建設(shè)數(shù)字中國”戰(zhàn)略，在醫(yī)療領(lǐng)域加強(qiáng)建設(shè)數(shù)字化共享服務(wù)體系，有望為遠(yuǎn)程醫(yī)療、智慧醫(yī)療奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。5G通訊技術(shù)迅速推廣應(yīng)用也使得實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療、智慧醫(yī)院及醫(yī)學(xué)數(shù)字設(shè)計(jì)加工成為現(xiàn)實(shí)，突破時(shí)空限制，擴(kuò)大了優(yōu)質(zhì)公共服務(wù)資源輻射范圍。相信隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，不久的將來可以真正實(shí)現(xiàn)頜面部創(chuàng)傷救治的精確復(fù)位、精確修復(fù)、遠(yuǎn)程評(píng)估以及遠(yuǎn)程手術(shù)，進(jìn)一步提高頜面創(chuàng)傷救治的成功率和綜合療效。