馮培勛，李桂軍，趙永紅，程明亮，李立國*

1.鄭州衛(wèi)生健康職業(yè)學(xué)院，鄭州 450199；2.鄭州大學(xué)第五附屬醫(yī)院兒童康復(fù)科，鄭州 450052；3.河南中博生物塑化科技有限公司，鄭州 450001

并指畸形是一種相鄰指間軟組織或/和骨不同程度融合的先天畸形，其總體發(fā)病率為0.03%～0.05%，臨床上兩指并指最為多見，其中以第3、4 指并指居首[1]。為消除并指畸形對患者手部外形和功能的不良影響，臨床多采用手術(shù)矯正治療，在并指分離手術(shù)的全過程中，指蹼成形是并指畸形修復(fù)的關(guān)鍵步驟[2]。傳統(tǒng)的指蹼成形方法需要植皮覆蓋指根側(cè)方的皮膚缺損，如雙三角形皮瓣法和矩形皮瓣法，操作較為簡單，但手術(shù)創(chuàng)面較大，術(shù)后易出現(xiàn)指蹼爬行、瘢痕攣縮等并發(fā)癥。國內(nèi)外學(xué)者又提出雙翼皮瓣法、六邊形皮瓣法、掌背穿支皮瓣法，旨在通過將手背側(cè)指根部的皮瓣轉(zhuǎn)移到指蹼以及指根部區(qū)域，最大限度避免植皮，減少并發(fā)癥，但存在手術(shù)設(shè)計難度大，操作復(fù)雜等問題，推進的皮瓣過短會影響術(shù)后指蹼的生理功能，過長則易導(dǎo)致供區(qū)皮膚沒有得到充分利用，術(shù)后手背側(cè)瘢痕長[3]。因此精確詳細的指蹼間隙測量對手術(shù)的成功及并發(fā)癥的減少具有重要意義。但目前指蹼間隙的重要性常被忽視，少有研究報道指蹼間隙的形態(tài)特征數(shù)據(jù)。本研究采用結(jié)構(gòu)光三維掃描技術(shù)對成人第3 指蹼間隙形態(tài)進行觀察和測量，為臨床醫(yī)生選擇指蹼成形方案以及設(shè)計皮瓣形狀提供詳細的指蹼間隙形態(tài)解剖學(xué)資料。

1 材料和方法

1.1 材料

1.1.1 實驗對象 以鄭州大學(xué)科技園園區(qū)內(nèi)職工（65人）和鄭州衛(wèi)生健康職業(yè)學(xué)院在校大學(xué)生（61 人）為研究對象。在知情同意的前提下，被調(diào)查對象雙手功能正常，排除手足缺陷、畸形和骨損傷。有效調(diào)查對象126 人，年齡18～42 歲，平均（25.07±4.62）歲。

1.1.2 實驗儀器和軟件 惠普Pro S3 結(jié)構(gòu)光3D 掃描儀（上海慶開實驗設(shè)備有限公司）、索尼DSC-RX10M4數(shù)碼相機（深圳市諾視奇科技有限公司）、精密程控三維平移臺（廈門奧爾特光電科技公司）、3D 引擎基于openGL 自主研發(fā)。三維重建軟件Amira 4.32（TGS 公司，美國）；三維測量軟件3-matic Research 11.0（Materialise 公司，比利時）；圖像處理軟件Photoshop 7.0（Adobe 公司，美國）；統(tǒng)計學(xué)分析軟件SPSS 20.0（SPSS 公司，美國）。

1.2 實驗方法

1.2.1 手部標記點和測量指標 根據(jù)人體指蹼測量方法[4]，設(shè)置位于掌指關(guān)節(jié)、近節(jié)指骨和指蹼游離緣的8 個標記點（表1），以及近節(jié)指骨長度、指蹼實際長度、掌骨間寬度等8 項直接測量指標和4 項間接指標（圖1，表2）。

表1 第3 指蹼間隙標記點Tab.1 Mark point of the third finger web

表2 第3 指蹼間隙測量指標Tab.2 Measurement index of the third finger web

圖1 第3 指蹼間隙解剖測量示意圖a：標識3、4 指近節(jié)指骨長度及掌骨間寬度 b：標識3、4 指蹼游離緣長度、指蹼水平長度、指掌骨間寬度及指蹼外展角 c：標識3、4 指蹼實際長度、指蹼深度比及掌骨間寬度PPL.近節(jié)指骨長度MD.掌骨間寬度WW.指蹼游離緣長度WHL.指蹼水平長度AA.指蹼外展角WHR.指蹼深度WL.指蹼實際長度Fig.1 Anatomical measurement of the third finger weba: marked the PPL3,PPL4 and MD3; b: marked the MD3,WHL,WW,AA; c: marked the MD3,WL,WHRPPL,proximal phalangeal length；MD,metacarpals distance；WW, web width；WHL,web horizontal length；AA, abduction angle; WHR,web height; WL,web length

1.2.2 結(jié)構(gòu)光三維掃描系統(tǒng)工作原理 本研究應(yīng)用的結(jié)構(gòu)光三維掃描系統(tǒng)主要由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成。硬件系統(tǒng)主要由工業(yè)相機、鏡頭、投射光柵儀、安裝支架、計算機、工作臺及其輔助配件等組成。軟件系統(tǒng)由攝像機標定、光平面標定和工件的掃描測量3 部分組成。首先，計算機通過控制視覺傳感器（相機和投射光柵儀）采集圖像，通過軟件處理獲取結(jié)構(gòu)光線中心圖像坐標。將標定獲得的模型參數(shù)代入傳感器數(shù)學(xué)模型，計算被測物表面點的空間坐標。最后，結(jié)合測量模型和輸入的運動參數(shù)，運用設(shè)計的數(shù)據(jù)處理算法，對測量點坐標進行計算處理即得到精確三維模型和被測物體的真實尺寸。

1.2.3 第3 指蹼間隙三維模型數(shù)據(jù)采集和重建 志愿者將手平放于結(jié)構(gòu)光三維掃描儀托物架上，保持第3、4 指最大指蹼外展角，在掃描儀頂部和對面底部兩側(cè)安置3 個攝像頭，同時采集和檢測指蹼間隙外形幾何信息和紋理信息，為獲得最佳掃描效果，將Pro S3 3D 的掃描參數(shù)設(shè)定為：對比度0.3～0.4，解析度1.0～2.0 mm，投影光柵大小4096×6096，掃描獲得的三維點云數(shù)據(jù)，以VRML 格式文件保存。用Amira 4.32 軟件對三維點云數(shù)據(jù)中的離群噪聲點進行去噪，設(shè)定閥值δ 進行三維點云重采樣和配準后，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入Matlab 中進行點云的Delaunay 四面體網(wǎng)格剖分，對于網(wǎng)格模型修復(fù)中的孔洞區(qū)域，采用三角網(wǎng)格修復(fù)算法和Geomagic Studio 軟件中基于曲率的孔洞修補功能進行孔洞填補。同時，數(shù)碼相機采集到的紋理信息使用Geomagic Studio 軟件進行紋理修復(fù)，即得到第3 指蹼間隙的三維重建模型，按照指蹼間隙測量指標使用3-matic Research 軟件對三維模型進行測量。

1.3 統(tǒng)計學(xué)方法

運用Excel 2013 和SPSS20.0 統(tǒng)計學(xué)軟件進行數(shù)據(jù)分析，所有結(jié)果以均值±標準差（）表示，不同形態(tài)指蹼的測量參數(shù)采用單因素方差分析，若有差異組與組之間采用LSD 法進行多重比較檢驗，P＜0.05 為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 第3 指蹼間隙解剖學(xué)形態(tài)分型

依據(jù)指蹼斜坡的傾斜程度、隆起的形狀、位置以及下降程度，將第3 指蹼間隙解剖學(xué)形態(tài)分為5 種類型：①陡坡型45.24%（57 例），指蹼自兩掌指骨關(guān)節(jié)間至近節(jié)指骨近1/4 平面處傾斜約30°，第2 個坡至指蹼游離緣幾乎垂直下降；②微弧型20.63%（26 例），指蹼坡度下降緩和，第1 個坡在掌指骨關(guān)節(jié)間至近節(jié)指骨近1/4 平面處約為30°，第2 個坡與指蹼游離緣約成45°；③直線型15.08%（19 例），指蹼自背側(cè)遠端兩掌骨頭間向遠端掌側(cè)傾斜呈直線型，只形成1 個指蹼斜坡約45°；④圓弧型14.29%（18 例），指蹼側(cè)面形狀更接近扇形，指蹼自遠端至近端的弧相連續(xù)，難以明確標識點進行指蹼坡度的測量；⑤前凸型4.76%（6 例），指蹼坡度介于微弧型和直線型之間，但在靠近指蹼游離緣時向前下方急劇下降，形成1個微凸的陡坡（圖2）。

圖2 結(jié)構(gòu)光三維重建下第3 指蹼間隙解剖學(xué)形態(tài) a：陡坡型b：微弧型c：直線型d：圓弧型e：前凸型Fig.2 Morphological classification of the third finger web under 3D surface structured light scanner a:steep slope-type; b: micro arcuate-type; c:straight line-type; d:circular arc-type; e:convex-type

2.2 第3 指蹼間隙指標測量

研究結(jié)果顯示，第3 指蹼間隙的各項數(shù)據(jù)左右側(cè)差異無統(tǒng)計學(xué)意義（表3）。在5 種指蹼形態(tài)類型中，微弧型的PPL3和PPL4最長，分別為（57.96±5.41）mm、（57.38±6.08）mm，前凸型的PPL3和PPL4最短，分別為（46.69±0.07）mm、（46.49±0.42）mm，圓弧型次短之。圓弧型、前凸型的PPL3和PPL4均小于微弧型，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。圓弧型和前凸型的PPL3小于陡坡型，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。前凸型的WH 小于陡坡型，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。微弧型的WHR 小于圓弧型和陡坡型，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。其余各項測量指標無顯著性差異（P＞0.05）（表4）。

表3 左右側(cè)第3 指蹼間隙各指標測量結(jié)果（，mm）Tab.3 Mean and standard deviation of index in the third finger web of left and right morphological structure youths (Mean±SD,mm)

表3 左右側(cè)第3 指蹼間隙各指標測量結(jié)果（，mm）Tab.3 Mean and standard deviation of index in the third finger web of left and right morphological structure youths (Mean±SD,mm)

表4 第3 指蹼間隙不同形態(tài)指蹼的各指標測量結(jié)果（，mm）Tab.4 Results and comparison of the different types of the third finger web (Mean±SD,mm)

表4 第3 指蹼間隙不同形態(tài)指蹼的各指標測量結(jié)果（，mm）Tab.4 Results and comparison of the different types of the third finger web (Mean±SD,mm)

注：a P＜0.05，與圓弧型比較 b P＜0.05，與微弧型比較 c P＜0.05，與直線型比較 d P＜0.05，與前凸型比較Note: aP＜0.05 vs circular arc type,bP＜0.05 vs micro arc type,cP＜0.05 vs straight line type,dP＜0.05 vs convex type

3 討論

3.1 國內(nèi)外指蹼間隙解剖形態(tài)學(xué)研究

國內(nèi)外對于指蹼間隙的解剖形態(tài)學(xué)特征研究較少。宋修軍等[5]觀察40 例正常人的指蹼結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)正常第2～5 指的指蹼自背側(cè)向遠端掌側(cè)傾斜形成一定弧度的指蹼斜坡，指蹼位置約占近節(jié)指骨的1/2。王斌等[6]認為正常的第2、3、4 指蹼由手掌背側(cè)掌骨頭向掌側(cè)整體傾斜呈45°漏斗樣結(jié)構(gòu)，至近節(jié)指骨中點水平，加入近側(cè)指橫紋。Pobe 等[7]對18 名成年人的右手進行測量發(fā)現(xiàn)指蹼自兩掌指骨關(guān)節(jié)間向下的傾斜角約為25°，近節(jié)指骨的長度可以作為重建指蹼皮瓣面積的參考。

3.2 結(jié)構(gòu)光三維重建第3 指蹼間隙測量數(shù)據(jù)

長久以來，手部外形數(shù)據(jù)的獲取大多采用傳統(tǒng)測量或灌注模型CT 掃描的方法[8]，因指蹼間隙區(qū)域狹小，存在軟組織在觸碰測量時易受壓變形或輻射大可重復(fù)性較差等問題，導(dǎo)致缺少完整準確的指蹼間隙解剖形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)，指蹼重建術(shù)的皮瓣設(shè)計和減脂覆皮修復(fù)缺乏形態(tài)學(xué)依據(jù)。隨著光機電集合技術(shù)的發(fā)展，用于物體表面整體輪廓三維信息獲取的結(jié)構(gòu)光三維掃描技術(shù)應(yīng)用于口腔牙科、整形外科等領(lǐng)域[9,10]，結(jié)構(gòu)光三維掃描技術(shù)以其快速精準，對人體無損害等優(yōu)點，迅速成為人體器官組織三維建模測量研究的趨勢。

為有效減少并指分離手術(shù)的并發(fā)癥，使臨床醫(yī)生在設(shè)計皮瓣及手術(shù)方式時有據(jù)可依，本研究利用結(jié)構(gòu)光三維掃描技術(shù)對第3 指蹼間隙的三維形態(tài)學(xué)特征進行觀察測量，結(jié)果表明，第3 指蹼間隙的解剖學(xué)形態(tài)變化是一種常見現(xiàn)象。本組126 人（252）例第3 指蹼間隙，按照解剖學(xué)形態(tài)特點分為5 型，最常見的類型為陡坡型（45.24%,114 例），微弧型（20.63%,52 例），其次為直線型（15.08%,38 例），圓弧型（14.29%,36例），最為少見的為前凸型（4.76%,12 例)。在以往研究 中[8,11]，MD 平均為（19.58±2.82）mm、WL 平均為（34.36±4.27）mm，與本研究結(jié)果MD（19.92±2.11）mm、WL（33.62±3.18）mm 基本相同，但PPL3（54.78±4.56）mm 和PPL4（50.85±4.79）mm 的測量，較Pobe 等[7]測量的PPL3（65.56±4.96）mm、PPL4（60.92±4.09）mm短，推測第3、4 近節(jié)指骨的長度可能與地域、種族的差異有關(guān)。既往研究推薦手部指蹼重建都以近節(jié)指骨長度和掌骨間寬度為參考點，設(shè)計皮瓣的長度約為近節(jié)指骨的1/2～2/3，寬度限于掌骨間寬度以內(nèi)，作為一個足夠的皮瓣區(qū)域，可以覆蓋成人的整個指蹼間隙[7]。本研究顯示，第3 指蹼間隙的指蹼指骨比：圓弧型為（0.65±2.18）、微弧型為（0.61±1.43）、直線型為（0.63±2.65）、前凸型為（0.63±3.68）、陡坡型為（0.62±0.51）；第3 指蹼間隙的指蹼寬度比：圓弧型為（0.58±0.06）、微弧型為（0.54±0.12）、直線型為（0.61±0.04）、前凸型為（0.57±0.01）、陡坡型為（0.60±0.08），本結(jié)果與上述結(jié)論類似，提示在皮瓣設(shè)計時長度應(yīng)至少為近節(jié)指骨長度的62%，寬度應(yīng)至少為掌骨間寬度的58%，才能獲得較好的皮瓣覆蓋面積。在這5 種類型的指蹼間隙中，圓弧型指蹼的深度與指蹼的水平長度基本相等，其指蹼深度比為（1.04±1.05），而其余4 種類型的指蹼深度比陡坡型為（1.11±0.54）、微弧型為（0.86±0.28）、直線型為（0.88±0.86）、前凸型為（0.84±0.83），據(jù)此推測指蹼的形狀可能與指蹼的水平長度和指蹼深度的變化有關(guān)，有待進一步的研究。

3.3 第3 指蹼間隙形態(tài)學(xué)分型臨床意義

國內(nèi)外學(xué)者在探索并指矯正手術(shù)方法時發(fā)現(xiàn)正常人雙手第2～5 指指蹼間位置、弧度及坡度差別不大，但個體間存在差異，由于長期缺乏對指蹼間隙解剖形態(tài)學(xué)的系統(tǒng)研究，臨床醫(yī)生在進行皮瓣設(shè)計和外形修復(fù)時大多根據(jù)患者健側(cè)指蹼外形觀察和自己的經(jīng)驗習(xí)慣，較難保證數(shù)據(jù)的客觀性和手術(shù)的臨床效果。近年來學(xué)者致力于研究指蹼重建的方法，旨在降低并發(fā)癥的同時最大程度恢復(fù)指蹼的外形和功能，成德亮等[11]對30 例先天性并趾畸形患者進行雙翼皮瓣指蹼重建時發(fā)現(xiàn)，以近節(jié)指骨長度和掌骨間寬度為參考點，設(shè)計出的皮瓣基本可以覆蓋成人的整個指蹼間隙，但指蹼的坡度存在變化，需要根據(jù)坡度的變化適當調(diào)整皮瓣與指蹼掌側(cè)緣的縫合位置，并適當去除并指畸形處多余的脂肪組織，方可達到術(shù)后指蹼外觀自然，深度、寬度和坡度正常率較高的效果。Sahin 等[12]對15 例患者進行術(shù)前健側(cè)指蹼間隙觀察分析，選取其中的9 例14 個指蹼采用雙翼皮瓣法，通過旋轉(zhuǎn)兩個分葉狀矩形皮瓣與掌側(cè)三角皮瓣對合，解決指蹼間隙存在兩個約為45°坡度的問題，取得較好的臨床療效。雖然他們在臨床實踐中發(fā)現(xiàn)指蹼間隙在形態(tài)上存在個體化差異，但未進一步從解剖學(xué)的角度闡述清晰其整形的機理，對比Sahin 等[12]測量的數(shù)據(jù)與本研究中最常見的陡坡型（45.24%例）和微弧型（20.63%例）兩種類型的測量結(jié)果相近，指蹼自兩掌指骨關(guān)節(jié)間向掌面傾斜時都會形成兩個明顯的坡面，雖然圓弧型（14.29%例）是連續(xù)的弧度但在外型上與陡坡型相近，因此在重建這幾種類型的指蹼時，可選擇V-Y 聯(lián)合矩形皮瓣法、雙翼皮瓣法等能靈活調(diào)整指蹼側(cè)緣和指蹼掌側(cè)緣的縫合位置，方便構(gòu)建坡度變化復(fù)雜的指蹼間隙方法。與正常指蹼外觀進行比較是評估指蹼重建術(shù)效果的有效方法，Pobe 等[7]對正常人手部和足部指（趾）蹼進行解剖學(xué)研究，推薦使用矩形皮瓣法重建只有一個指蹼斜坡的直線型指蹼間隙，其優(yōu)點是設(shè)計簡單，術(shù)中以約45°角推進皮瓣下降至遠端指蹼掌側(cè)緣，獲得接近正常的指蹼外觀及坡度。丁健等[13]測量患者健側(cè)指蹼形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)，選擇五邊形皮瓣法重建45°傾斜角的指蹼間隙，術(shù)后根據(jù)指蹼的功能、外觀、深度、坡度以及主觀滿意度評價手術(shù)效果，獲得滿意療效。由此可見，直線型（15.08%）和前凸型（4.76%）這兩類只存在一個明顯坡度的指蹼間隙，傳統(tǒng)的矩形皮瓣法、五邊形皮瓣法等加以延伸就可以獲得相對正常的指蹼外觀。綜上所述，細致的指蹼間隙解剖形態(tài)學(xué)研究，有助于臨床醫(yī)生術(shù)前指蹼重建方案個性化的選擇和設(shè)計，術(shù)中皮瓣與指蹼掌側(cè)緣縫合位置的精確調(diào)整，保持指蹼的生理性傾斜，從根源上減少并發(fā)癥的發(fā)生，在外形數(shù)據(jù)比例上接近原指蹼間隙。

本研究通過對成人第3 指蹼間隙進行解剖形態(tài)學(xué)分型及相關(guān)測量分析，對指蹼間隙解剖學(xué)資料是一個良好的補充，可為臨床醫(yī)生進行指蹼重建手術(shù)方案的制定提供更詳細的解剖學(xué)依據(jù)。但存在一些不足，本研究樣本數(shù)量有限，所測人群均來自河南省，存在地域局限性，在指蹼形態(tài)功能研究方面還需要生物力學(xué)的支持，后續(xù)將繼續(xù)收集更多的樣本開展更全面的研究。