单侧颧骨陈旧性骨折患者数字外科技术辅助下切开复位内固定术后软、硬组织对称性研究

单侧颧骨陈旧性骨折患者数字外科技术辅助下切开复位内固定术后软、硬组织对称性研究

王程儀揭璧朦陈硕安金刚张益贺洋

本文来源：《中华整形外科杂志》2023年5月第39卷第5期

DOI:10. 3760 / cma.j.cn114453-20211230-00491

作者单位：北京大学口腔医学院·口腔医院颌面外科国家口腔医学中心国家口腔疾病临床医学研究中心口腔生物材料和数字诊疗装备国家工程研究中心，北京100081

通信作者：贺洋，Email: fridaydust1983@163.com

引用本文

王程儀, 揭璧朦, 陈硕, 等. 单侧颧骨陈旧性骨折患者数字外科技术辅助下切开复位内固定术后软、硬组织对称性研究 [J] . 中华整形外科杂志, 2023, 39(5) : 520-528. DOI: 10.3760/cma.j.cn114453-20211230-00491.

【摘要】

目的评价单侧颧骨陈旧性骨折患者在数字外科技术辅助下行切开复位内固定术后远期软、硬组织的对称性。

方法回顾性分析2017年1月至2019年12月北京大学口腔医院因单侧颧骨复合体陈旧性骨折在数字外科技术辅助下行切开复位内固定术的患者的临床资料。将患者术前及术后1年头面部螺旋CT数据导入ProPlan CMF 3.0软件，通过三维重建分别得到软、硬组织的STL模型，在面中部标记10组硬组织标志点及11组软组织标志点，并建立测量坐标系，测量并计算左、右对称标志点的不对称指数(AI)，数据以x ±s表示，同一组标志点术前与术后1年AI比较采用配对t检验，P<0.05为差异有统计学意义。同时，从正常国人颅颌面三维形态数据库中选取研究对象，使用Microsoft Excel 2017软件绘制正常人AI基线数据图，将患者术前和术后1年软、硬组织标志点AI纳入正常人AI基线图，评估患者软、硬组织对称性。

结果共纳入30例单侧颧骨复合体陈旧性骨折患者，男17例，女13例，年龄18~55岁，平均25.2岁。术前硬组织AI为4.5±4.1，术后1年硬组织AI为2.0±1.7，各标志点AI较术前明显降低(P<0.01或<0.05)；术前软组织AI为4.5±4.0，术后1年软组织AI为2.3±1.9，各标志点AI较术前明显降低(P<0.01或<0.05)。从数据库中纳入正常人50例，男、女各25例，年龄18~57岁，平均23.8岁，硬组织标志点AI为2.1±2.0，软组织标志点AI为2.0±1.9。患者术后1年硬组织标志点AI均位于对称基线值以内，对称性良好；部分软组织标志点AI高于对称基线值，对称性欠佳。

结论单侧颧骨复合体陈旧性骨折患者在数字外科技术辅助下行切开复位内固定术后，其面部软、硬组织三维对称性较术前均有明显改善，而软组织对称性较硬组织相对欠佳。

【关键词】颧骨骨折；数字化外科；面部对称性；不对称指数；正常人数据库

基金项目： 科技冬奥国家重点研发计划基金（2019YFF0302401）

Evaluating the symmetry of soft and hard tissues of patients with unilateral old zygomatic fracture after open reduction and internal fixation assisted by digital surgery

Wang Chengyi, Jie Bimeng, Chen Shuo, An Jingang, Zhang Yi, He Yang

Department of Oral and Maxillofacial Surgery, Peking University School and Hospital of Stomatology, National Stomatological Center, National Clinical Research Center for Oral Diseases, National Engineering Research Center of Oral Biomaterials and Digital Medical Devices, Beijing 100081,China

Corresponding author: He Yang，Email: fridaydust1983 @163.com

【Abstract】

Objective To evaluate the postoperative symmetry of soft and hard tissues in patients with unilateral old zygomatic fractures.

Methods A retrospective analysis of patients who underwent computer-assisted open reduction and internal fixation for unilateral old zygomatic complex fractures. The spiral CT data of the patient before and 1 year after operation was imported into ProPlan CMF 3.0 software to segment the skin and bone STL models. Eleven sets of soft tissue landmarks and 10 sets of hard tissue landmarks in the middle of the face were marked, with a coordinated system for measurement established. The asymmetry index (AI) between each mark point was calculated. The data were expressed by Mean±SD. Paired t-test was used to compare whether there was a statistical difference in the AI of each landmark before and after operation. P<0.05 was considered the difference to be statistically significant. At the same time, the study subjects were selected from the Chinese craniomaxillofacial three-dimensional morphological database. Microsoft Excel 2017 software was used to draw the AI baseline data map of common people. The patients’ soft and hard tissue landmarks AI (before and 1 year after surgery) were included in the AI baseline map of common people, and the patient’s soft and hard tissue symmetry was evaluated.

Results A total of 30 patients were included in the study, including 17 males and 13 females, age range from 18 to 55 years old, with an average age of 25.2 years. The preoperative hard tissue AI was 4.5±4.1, and the hard tissue AI was 2.0±1.7 one year after surgery, and the difference in the AI of each hard tissue landmark before and 1 year after operation was statistically significant(P<0.01 or <0.05). The preoperative soft tissue AI was 4.5±4.0, and the soft tissue AI was 2.3±1.9 one year after surgery, and the difference in the AI of each soft tissue landmark before and 1 year after operation was statistically significant(P<0.01 or <0.05). 50 common people were selected from the total database, including 25 men and 25 women, aged from 18 to 57 years old, with an average of 23.8 years old. The hard tissue landmark AI was 2.1±2.0, and the soft tissue landmark AI was 2.0±1.9. The hard tissue landmarks AI of patients 1 year after operation were all within the symmetrical baseline value, with good symmetry. The AI values of some soft tissue landmarks were higher than the symmetrical baseline value, indicating poor symmetry.

Conclusion The three-dimensional symmetry of the soft and hard tissues of patients with unilateral old zygomatic complex fractures after surgery was significantly improved compared with that before surgery. Compared with the normal range of the database, the postoperative hard tissue has better symmetry, but the postoperative soft tissue has poor symmetry.

【Key words】Zygomatic fractures; Digital surgery; Facial symmetry; Asymmetry index; Normal database

Fund program: Science and Technology Winter Olympics National Key R&D Plan Fund (2019YFF0302401)

Disclosure of Conflicts of Interest: The authors have no financial interest to declare in relation to the content of this article.

Ethical Approval: Ethical approval was given by the Medical Ethics Committee of the Peking University School and Hospital of Stomatology（PKUSSIRB-202059180）.

颧骨复合体位于面中部1/3，对维持面中部宽度、前突度起重要作用[1]。颧骨复合体骨折约占颌面部骨折的18%~40%，会引起面部不对称畸形和功能障碍。陈旧性颧骨复合体骨折因颧骨轮廓不规则、缺乏复位标志等原因，成为临床治疗的难题，术后仍有10%~15%的不对称畸形存在[2]。对于颧骨复合体骨折的治疗，传统治疗思路是以骨骼的对称性作为参考，而对面部软组织的协调和美观重视不足。已有多项研究表明，数字外科技术可辅助颧骨复合体精确复位，术后硬组织对称性较佳[3,4,5]，而有关术后软组织对称性的定量研究比较缺乏。本研究旨在通过螺旋CT三维测量的方法，评估单侧颧骨复合体陈旧性骨折患者术后软、硬组织的对称性，为以软组织为导向的面中部骨折数字外科手术设计提供数据参考。

资料与方法

一、资料选择

回顾性分析2017年1月至2019年12月于北京大学口腔医院行单侧颧骨陈旧性骨折切开复位内固定术的患者的临床资料。纳入标准：(1)年龄≥18岁；(2)单侧陈旧性面中部骨折患者，受伤时间≥21 d；(3)在数字外科技术辅助下行切开复位内固定术；(4)术前及术后1年的螺旋CT数据资料完整。排除标准：(1)具有先天性软组织畸形；(2)受伤时伴有软组织开放性损伤；(3)颧骨复合体粉碎性骨折；(4)术后1年内存在颅颌面二次手术史。

本研究经北京大学口腔医院生物医学伦理委员会批准(PKUSSIRB-202059180)，所有患者均知晓研究内容，并签署知情同意书，同意将其资料用于本研究。

二、方法

(一)治疗方法

1．术前数字外科设计(图1)

将患者术前螺旋CT的DICOM格式数据导入ProPlan CMF 3.0软件(比利时Materialise公司)，对骨折块进行三维重建及分割，并以STL格式保存。将螺旋CT数据及分割后的骨折块数据导入iPlan CMF 19.0软件(德国BrainLAB公司)，调节正中矢状面及眶耳平面，将健侧骨骼镜像至患侧，根据镜像结果进行骨折块虚拟复位，设计颧骨表面标志点用于术中骨块复位的精确度验证，并获得术中导航文件，以DICOM格式保存。

2．导航引导下外科手术

将DICOM格式的导航文件输入术中导航工作平台Vector-Vision(德国BrainLAB公司)，全麻成功后于患者顶骨部位安装导航参考头架，完成表面注册。选择冠状切口、口内前庭沟、结膜内切口联合入路，充分暴露颧骨颧弓区骨折线，在导航引导下确定陈旧性骨折区域的截骨线，将错位愈合的骨折块截骨后，松解移位的骨折段，依次复位颧额缝、眶下缘、颧弓处骨折块，利用术前设计的颧骨表面标志点验证颧骨高度、突度、宽度满意后，使用钛板钛钉将骨断端行坚固内固定。

(二)评估术前及术后软、硬组织对称性

1．三维形态数据预处理

将患者术前及术后1年平扫螺旋CT数据(层厚1.25 mm、16排螺旋CT，美国通用公司)，以DICOM格式导入ProPlan CMF 3.0软件中，采用骨骼阈值(226~3 071 Hu)提取硬组织，采用软组织阈值(－700~225 Hu)提取软组织，去除颈椎及其下方数据后，通过三维重建分别得到软、硬组织的STL模型。

2．标记软、硬组织标志点

按照Farkas[6]提出的经典面部解剖标志点定义，在轴位CT图像中选取10组硬组织标志点，包括：(1)鼻根点(N)，上颌骨额突与鼻额缝交点；(2)鼻尖点(Prn)，鼻骨最前点；(3)鼻脊点(ANS)，前鼻脊尖部；(4)梨状孔点(Pa)，梨状孔最下最外侧点；(5)眶内点(D)，鼻额缝与眶内侧缘交点；(6)眶外点(Fmo)，颧额缝与眶外侧缘交点；(7)颧点(Zm)，颧骨最凸点；(8)下颌角点(Go)，下颌角后下点，下颌下缘连线与升支后缘连线角分线与下颌角的交点；(9)颧弓根点(Zr)，颧颞缝最上缘点；(10)颧弓凸点(Zy)，颧弓上缘最凸点。在软组织STL模型上选取11组软组织标志点，包括：(1)鼻根点(N’)，N点在体表的投影点；(2)鼻尖点(Pn)，鼻部最凸点；(3)鼻底点(Sn)，鼻小柱与上唇交线中心点；(4)鼻翼基点(Ac)，鼻翼外角最低点；(5)鼻翼点(Ala)，鼻翼最外侧点；(6)内眦点(FT)，上下睑缘于内侧的交点；(7)口角点(Ch)，上下唇黏膜缘在外侧端的交点；(8)外眦点(Can)，上下睑缘于外侧的交点；(9)颊部顶点(Ck)，颊部最凸点，与Zm点对应；(10)耳屏点(Tr)，耳轮脚基部向颅侧皮肤过渡点；(11)软组织下颌角点(Go’)，Go点在体表的投影点(图2)。由1位经过培训的高年资颌面外科医师独立完成21组标志点的标记，在同一天内将每组标志点重复标记3次，取3次测量结果的平均值作为标志点最终定位。

3．建立测量坐标系

在ProPlan CMF 3.0软件中以硬组织N点、S点、Ba点建立正中矢状面(X)，过N、S点做垂直于正中矢状面的水平面(Z)，过Ba点作垂直于X、Z平面的冠状面(Y)，建立空间直角坐标系(图3)。

4．测量并计算不对称指数(asymmetry index，AI)

测量各个标志点到X、Y、Z平面的距离dx、dy、dz，根据公式计算左、右对称标志点的AI。

对于左右对称的标志点，R代表右侧点，L代表左侧点；对于中间点，由于dy及dz没有差异，将dx对应的数值定义为该点的AI。

5．建立正常人AI基线数据

本课题组前期已成功构建了正常国人颅颌面三维形态数据库，数据库内包含500例(男241例、女259例)正常国人颅颌面螺旋CT数据，男、女间人数差异无统计学意义(P>0.05)[7]。从该数据库中选择对象纳入本研究中，根据前述方法测量并计算正常人软、硬组织各个标志点AI，并参考文献[8]的方法，使用Microsoft Excel 2017软件绘制正常人AI基线图。

6．单侧颧骨陈旧性骨折患者软、硬组织对称性评估

将单侧颧骨陈旧性骨折患者术前和术后1年各软、硬组织标志点AI纳入正常人AI基线图，评估患者软、硬组织对称性。

三、统计学分析

采用SPSS 24.0软件进行统计分析。计算同一医师3次标记各个标志点组内相关系数(intra-class correlation coefficient，ICC)，评价该操作者重复定点的一致性，ICC>0.75表示一致性较好，0.40<icc<0.75表示一致性一般，icc<0.40表示一致性较差；计量资料经检验符合正态分布，以x±s表示，术前与术后1年软、硬组织AI比较采用配对t检验，P<0.05表示差异有统计学意义。

结果

一、一般资料

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