下面部骨性轮廓改善手术的相关解剖学研究与数字化设计

发布时间：2018-01-03 20:09

本文关键词：下面部骨性轮廓改善手术的相关解剖学研究与数字化设计　出处：《南方医科大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：研究背景：下面部骨性轮廓,即受下颌骨体外形所影响的面部轮廓。东方人近些年来对面部外形越来越注重,获得一张瓜子脸或鹅蛋脸是这个年代女性对美的共同取向。此轮廓的改善是通过一系列整形手术来完成的。其中整形美容手术术式主要包括下颌角肥大截骨术及颏截骨成形术。下颌角肥大是一种东方人常见的面部下颌骨骨骼外形,因此东方人也通常希望通过手术来改善其宽大的面部外形。目前公认的纠正其下颌角肥大外形的手术为下颌角截骨术,该手术由于术区视野、视角狭小等原因,术者的立体视觉受到很大程度的限制,往往使术者对截骨线的判断出现偏差甚至失误,因此该手术难度较大。其截骨术不仅要求达到改善下面部过宽外形的目的,而且术后要得到美观效果。尽可能大的截除下颌角骨质,不损伤血管、神经,又要完成术后对称的下颌骨外形,在术中视野不足的前提下完成是十分困难的。整形外科医生需要设计手术入路,尽量减少术中损伤程度,保证满意的术后外观,而且还要考虑到患者自身的个性化需求。因此,更为有效及精确化的个性化手术的呼声越来越高。下颏短小畸形是造成下面部线条不流畅,轮廓不柔美的主要原因。不满意的颏部形态对面部下1/3的轮廓影响非常明显,如再伴有下颌角肥大,则更加突出地显示了下面部形态和轮廓上的不足。目前改善其下颏外观的常用的手术方法为假体隆颏术及颏截骨成形术,但无论何种术式,均采用口内切口入路,以避免形成面部瘢痕。假体隆颏术及颏截骨成形术各有其优缺点,但越来越多的患者不希望体内植入假体,往往会选择颏截骨成形术,通过自身骨骼前移来实现较为优美的颏部外形。此手术的入路为口内齿龈沟舌侧水平切口,该切口所造成的术后感觉方面并发症主要为下唇麻木及颏部皮肤麻木。造成这一症状的主要原因为切口损伤了颏神经的下唇支及颏支。目前的手术在做此切口时往往会损伤该神经,因此如何改良手术切口成为十分必要问题。传统的下颌角肥大截骨手术,医生在术前主要依靠个人经验制定手术计划,而且在手术中医生也是在半盲视下凭经验进行截骨,风险较大。在我国绝大多数的基层医院或是民营医疗美容医院,医生依旧是停留在术前靠人脑空想设计手术方案的状况,通过X线、CT等二维图像的观察来进行术前的手术方案构思,虽然对患者的术前骨骼外形有了一定的了解,但实际手术时依然需要凭借医生的手术经验,无法做到术前的虚拟设计与术中的实际操作保持一致。缺乏下颌骨周围血管、神经解剖结构解剖测量描述,实现个性化、精确的进行手术设计方案的实施相对较难。同样很难确定适合具体病例的最优化的手术方案,也很难预测手术当中所遇到的问题。手术医生往往凭借自己的经验在大脑中勾勒术中的三维场景,其构思和手术操作经验也很难同手术组助手所共享,手术操作更难以达成默契,而且手术效果往往依赖于医生个人的外科临床经验与技能,经验与手术熟练程度决定了手术的成败。近10多年来,数字医学技术发展迅速,尤其是多种数字医学图像处理软件的开发应用。利用计算机辅助技术,进行人体CT数据的三维重建,并进行虚拟手术等操作。面部骨骼轮廓手术模式也在发生转变,通过利用数字医学软件重建患者个性化的数字化三维立体模型,利用数字医学软件上的各种模块功能进行观察、测量三维模型,能够对手术部位的内部或细微部分进行观测,精确设计截骨手术截骨线和范围,使手术更加精确、安全、微创,提升手术的完成质量。也正是由于上述优点,数字医学技术已广泛应用于整形颌面外科领域。医学数字化技术可以精确设计手术方案,使整形外科手术更加个性化,提升手术质量和可靠性。但这些技术手段依旧还只是在数字化医学软件中的虚拟空间中实现。如何通过虚拟的手术方案设计来完成实际手术实施,如何缩小虚拟与现实之间的差距是数字化技术应用的重要问题。3D打印技术的发展,尤其是医学3D打印技术的应用,可以将任何形状的虚拟模型打印成实体模型,而且打印成本的降低、打印模型精度与速度的提高以及打印模型力学强度的增加,都为解决上述难题提供了难得的契机。通过完善的计算机辅助技术完成术前评估、规划和手术方案设计,应用3D打印技术将手术方案精确地付诸于实际手术当中,在虚拟手术设计与现实手术操作中铺平了道路。目的：1.通过测量下颌后静脉走行与下颌体升支后缘3个点的距离,研究术中在下颌体升支后缘手术器械安全操作范围；2.通过对颏神经下唇支与面正中线的相对位置角度测量,进行颏截骨成形术切口线的改良设计研究；3.通过设计下颌角截骨术优化设计导航模板,并结合3D打印技术指导实施下颌骨标本与新鲜尸体标本的下颌角截骨手术,实现下颌角精确化、个性化截骨手术。方法：1.下颌后静脉走行与下颌体升支后缘3个点的距离测量：首先确定下颌体升支后缘的3个固定点,分别为截骨线在下颌体升支后缘的起点、下颌角点以及这两点之间在下颌升支后缘上的中点。测量的数据为4种,分别为截骨线在下颌升支后缘起点在咬合水平方向与下颌后静脉的距离：截骨线在下颌升支后缘起点在截骨线上极延长线方向与下颌后静脉的距离；下颌角点在咬合水平方向与下颌后静脉的距离：以上两点在下颌升支后缘上的中点在咬合水平方向与下颌后静脉的距离。共计测量标本数据90组,将其导入SPSS20.0软件进行统计分析,得到下颌后静脉与下颌体升支的位置关系。根据其位置关系特点,对摆动锯的摆出范围做出指导,确定相对安全范围,同时对剥离子的剥离幅度提供安全参考范围。2.颏神经下唇支与面部正中线的相对位置角度测量：采集尸体标本共30例,显微解剖各下唇支,分别测量其在唇颏角水平与前正中线的角度,共计127组数据。将测量数据导入SPSS20.0进行统计分析,得到颏神经下唇支在唇颏角水平与前正中线的角度位置关系,进而分析改良颏截骨成形术的切口线设计。3.下颌角截骨手术数字化优化设计的下颌骨标本实验验证：采用正常人带牙下颌骨标本10例,进行薄层CT扫描,将扫描获得的DICOM格式数据导入Mimics 14.0中进行三维重建。得到完整下颌骨三维重建模型后,运用软件中的虚拟手术模块进行下颌角虚拟截骨手术。在三维重建模型导入3-Matic7.0进行化优化导航导板的设计,再将设计完成的3D打印导航模板通过FDM方法制作成型,按照数字化手术方案在导航模板的引导下实施下颌骨标本的下颌角截骨手术。术后再次进行薄层CT扫描以及三维重建,测量及比较分析术前虚拟手术及术后实际效果的一致性,评价在导航模板辅助下的下颌角截骨精确化、个性化手术的可行性及准确性。4.下颌角截骨手术数字化优化设计的新鲜标本实验验证：采用正常人带牙新鲜头颅标本10例,进行薄层CT扫描,将扫描获得的DICOM格式数据导入Mimics14.0中进行三维重建。得到完整下颌骨三维重建模型后,运用软件中的虚拟手术模块进行下颌角虚拟截骨手术。在三维重建模型导入3-Matic7.0进行化优化导航导板的设计,再将设计完成的3D打印导航模板通过采用光敏树脂材料3D打印机打印成型,按照数字化手术方案在导航模板的引导下实施口内切口的下颌角截骨手术。术后再次进行薄层CT扫描以及三维重建,测量及比较分析术前虚拟手术及术后实际效果的一致性,在与实际手术相同的手术条件下,评价在导航模板辅助下的下颌角截骨精确化、个性化手术的可行性、准确性及安全性。结果：1.通过测量下颌后静脉走行与下颌体升支后缘3个点的距离的90组标本数据并将结果导入SPSS20.0软件中进行统计分析显示：截骨线在下颌体升支后缘的起点截骨线上极延长线方向与下颌后静脉的距离为8.58±1.85mm；截骨线在下颌体升支后缘起点在咬合水平方向与下颌后静脉的距离为8.70±1.86mm；下颌角点在咬合水平方向与下颌后静脉的距离为11.82±2.10mm：以上两点在下颌升支后缘上的中点在咬合水平方向与下颌后静脉的距离为12.15±2.41mm。2.通过测量颏神经下唇支与面部正中线的相对位置角度的127组数据并将结果导入SPSS20.0软件中进行统计分析显示：颏神经下唇支在唇颏角水平与前正中线的角度为62.07±16.27。。3.在数字化优化设计及3D打印技术指导下行下颌角截骨手术,下颌骨标本的手术效果与数字化优化手术方案的手术效果高度一致。虚拟手术后与实际手术后,分别测量并统计分析七项数据：左侧虚拟与实际术后下颌角角度、右侧虚拟与实际术后下颌角角度、左侧虚拟与实际术后下颌角点移位距离、右侧虚拟与实际术后下颌角点移位距离、左侧虚拟与实际术后下颌体升支长度、右侧虚拟与实际术后下颌体升支长度、虚拟与实际术后下颌骨宽度偏差分别为0.16±0.31°、0.30±0.43°、0.21±0.31mm、0.13±0.21mm、0.17±0.44mm、0.05 ±0.69mm、0.03±0.21mm,结果显示均无明显差异(P0.05)。4.运用同样的数字化优化设计及3D打印技术,在新鲜尸体标本中行下颌角截骨手术,虚拟手术后与实际手术后,分别测量并统计分析七项数据：左侧虚拟与实际术后下颌角角度、右侧虚拟与实际术后下颌角角度、左侧虚拟与实际术后下颌角点移位距离、右侧虚拟与实际术后下颌角点移位距离、左侧虚拟与实际术后下颌体升支长度、右侧虚拟与实际术后下颌体升支长度、虚拟与实际术后下颌骨宽度偏差分别为0.16±0.57°、0.59±0.98。、0.27±0.48mm、0.25±0.40mm、0.04±0.54mm.0.22±0.45mm、0.26±0.70mm,结果显示均无明显差异(P0.05)。结论：下面部轮廓整形手术由于其手术入路方式及个人差异,其个性化的手术方案以及安全、准确的手术方式是主要通过解剖学测量结果、完善的术前数字化优化设计及术中3D打印技术来实现的。通过测量下颌后静脉与下颌体升支后缘的位置关系,当截骨线起点锯片的摆出幅度以及在下颌角点及中点进行剥离时剥离子的剥离幅度控制在统计分析范围以内,则大大降低行下颌角截骨手术时触碰损伤下颌后静脉的几率。在颏成形手术中,可通过设计改良倒“V”型切口,将有效降低损伤颏神经下唇支的几率,大大减少术后下唇及颏部皮肤麻木并发症的发生。通过数字化技术结合3D打印技术能够实现优化以及个性化的术前手术方案的制定,通过3D打印导航模板的来精确引导截骨的手术操作,能够完成精确化的下颌角截骨手术。在3D打印导航模板及手术方案术前数字化设计的辅助下,在下颌骨标本及新鲜尸体标本上实现了精确及优化的下颌角截骨手术,获得了与术前设计的手术效果一致的下颌骨部位轮廓,验证了3D打印导航模板指导下的精确化及个性化手术的可行性,初步验证了在3D打印技术辅助下行下颌角截骨个性化手术的应用价值。
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【学位授予单位】：南方医科大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R687;R322.8

【参考文献】