数字化技术在颧上颌骨复合体解剖及眶容积测量中的应用

发布时间：2020-06-28 13:03

【摘要】：研究背景颧上颌骨复合体(zygomaticomaxillary complex,ZMC)又称为颧复合体(zygomatic complex)、颧眶复合体(zygomaticoorbital complex)等,位于面中部,由颧骨、颧弓及上颌骨构成,毗邻额骨、颞骨、蝶骨、眼眶等解剖结构,是维持面中部宽度、前突度的重要组成部分,对面部外形和功能起重要作用。颧上颌骨复合体因其解剖位置特殊,使得这个部位骨折占颌面部骨折的18.44%,仅次于下颌骨骨折,当受到外力打击时骨折往往波及相邻的骨组织,并造成外形及功能的障碍,如发生面部塌陷畸形、张口受限、眼球内陷、复视等并发症。因此,骨折后骨折段准确的复位是术后患者恢复正常的面部外形以及原有咀嚼功能的保证,但在临床治疗中由于颧上颌骨复合体骨折后骨折段的移位是三维方向的,借助传统的二维X线片及CT影像片很难对骨折的移位方向及程度做出准确的判断,并且临床缺乏一个可供参考的颧上颌骨复合体正常三维解剖位置作为复位标准,而导致了治疗的差异,造成术后相应并发症的发生。关于颧上颌骨复合体三维解剖形态的研究方法在国内外尚不多见。因此选择何种研究方法既适用于人类解剖学研究,可提供正常的颧上颌骨复合体的解剖形态,又能在临床实践中术前准确定位骨折段移位的距离和方向,术后客观定量的评价骨折的复位情况,成为目前研究重点。传统的定量化研究方法有：直接测量法和X线测量法,但是由于这两种存在适用范围局限、费时、所呈影像不清晰,部分结构重叠,解剖标志点辨识困难等缺点,因此很难对骨折段三维的移位方向及程度做出准确的判断,已远远不能满足实验研究及个体化精确治疗的需求。随着学科的发展,更精密的CT扫描技术和各种逆向工程软件在医学领域的推广应用,选择一套适用于口腔颌面外科准确、方便、快捷的成像及测量软件系统,并可通过不同轴面的旋转,来进行多平面、多角度的测量分析,为颧上颌骨复合体骨折的个体化治疗提供数字化参考依据。研究目的本研究通过将直接测量法与运用数字化技术的三维CT影像测量法之间的测量结果作对比,为科研及临床精确治疗颧上颌骨复合体骨折提供较全面的、有价值的数字化参考数据,为临床工作中颧上颌骨复合体定量化研究及骨折后个体化治疗提供方便快捷的测量手段及数据支持。并在此研究的基础上将数字化测量技术用于颧上颌骨复合体骨折后眶容积改变的定量诊断,总结实验数据,分析健患侧眶容积的统计学差异及眶容积的性别差异,为临床准确恢复患者眼眶容积,降低术后并发症提供参考依据,可广泛应用于颧上颌骨复合体骨折个体化精确治疗中,为临床治疗提供了准确、方便、快捷的治疗手段。材料与方法第一部分数字化技术在颧上颌骨复合体解剖研究中的应用 1、标本选取：选择南方医科大学解剖教研室成人干性头颅标本20例,标本要求无明显的颅颌面部畸形、外伤及手术创伤等。各解剖标志点清晰,无磨损。 2、直接测量法：在头颅实体标本上标记实验所需各标志点,依据实验所选定的测量内容,用游标卡尺(精确度0.01mm)在头颅标本上进行直接测量,并记录测量内容中各项指标的数据结果。 3、标本扫描方式：采用64层CT进行头颅标本的连续水平扫描,CT机为SOMATOM Definition CT,德国SIEMENS公司产品。扫描参数：层厚0.6mm,球管电流200mA,电压120kV。标本正面朝上固定于CT扫描仪台上,以十字定位光束为准,眶耳平面与地平面垂直,扫描基线与眶耳平面平行(图1-1,1-2)。扫描范围由颅顶至上颌牙槽嵴,所得图像数据以DICOM格式保存。 4、三维CT影像测量法：将数据导入Simplant11.04软件(比利时Materialis公司产品),利用阈值设定功能选择实验所要求重建的部分,利用区域增长功能对选定的图像进行图像分割,实现不同结构的图像重建,清楚直观重现颅颌面部骨的形态。依据测量内容进行三维CT影像的测量,软件自动生成实验所选取的标记点之间距离的测量数据结果。 5、数据处理：所有实验数据的测量均由一名观测者完成,直接测量法与三维CT影像测量法的每组实验数据均测量两次,中间间隔一周,每周的所测得实验数据分别记录为T1,T2。 6、统计学分析：用统计分析软件SPSS13.0来分析测量结果,采用配对t检验分析直接测量法与三维CT影像测量法两种实验方法各自T1与T2结果之间的差异,检测两种测量方法各自测量结果的精确性。然后采用配对t检验检测直接测量法与三维CT影像测量法两种实验方法结果的准确性差异。P0.05认为两组数据之间存在统计学差异。第二部分数字化技术在颧上颌骨复合体骨折后眶容积测量中的应用 1、临床病例选择：收集2008年10月-2010年10月期间于我科就诊的18例颧上颌骨复合体骨折伴眼球内陷患者,其中男性9例,女性9例,年龄20-43岁。患者损伤类型：8例单纯的颧眶骨折,7例颧眶骨折伴上颌骨骨折,3例鼻眶筛骨折或者额骨骨折。在我科初诊的时间为外伤后1-12个月。 2、病例纳入标准：(1)单侧颧上颌骨复合体骨折,对侧正常眼眶可作为对照组；(2)眼球内陷≥2mm,且眼球完整无损伤,视力无明显下降者。 3、眼眶结构的三维影像重建：18例颧上颌骨复合体骨折伴眼球内陷的患者分别于术前进行64排三维螺旋CT扫描。患者仰卧位于CT扫描仪台上,头部固定,以十字定位光束为准,眶耳平面与地平面垂直,扫描基线与眶耳平面平行；扫描层厚1mm。获取CT影像数据后,将扫描的断层序列图像以DICOM格式保存,将数据导入Simplant11.04软件(比利时Materialis公司产品),进行眼眶内部结构重建。界定骨性眼眶结构的范围：上方至眶上缘,下方为眶下缘,后界至视神经孔前缘,前方平齐骨性眶缘。描记完成后,软件将自动生成骨性眼眶的三维重建模型。 4、眶容积计算：对CT影像资料的逐层描记完成后,Simplant11.04软件会依据描记的范围自动生成骨性眼眶的三维重建模型并进行眶容积的三维运算,得出患者健侧与患侧的眶容积。 5、统计学处理：18例颧上颌骨复合体骨折伴眼球内陷的患者,双侧骨性眶容积均在Simplant11.04软件上进行容积计算,分别计算出18例患者各自的健侧与患侧眶容积,以及9例男性患者与9例女性患者的健侧眶容积。所测得的数据采用SPSS13.0软件分别进行配对t检验和两独立样本t检验分析,P0.05可认为两组数据之间有统计学差异。结果 1、通过对成人干性头颅标本经过精密的CT扫描,利用三维重建软件Simplant11.04建立的颧上颌骨复合体三维立体生物模型,经过对实验结果的检测与验证,该模型有较好的几何相似性。 2、直接测量法的精确性检验：19项测量项目中,oz-mp的测量结果T1与T2做统计学检验,结果t=-2.741,P=0.013,P0.05；其余18项测量指标的T1与T2做统计学检验,结果均为P0.05,因此可认为直接测量法T1与T2结果无统计学差异,本实验所采用的直接测量法的精确性较高。 3、三维CT影像测量法的精确性检验：19项测量项目中,n-pr的测量结果T1与T2做统计学检验,结果t=-2.276,P=0.035,P0.05：其余18项测量指标中的T1与T2做统计学检验,结果均为P0.05,因此可认为三维CT影像测量法T1与T2结果之间无统计学差异,本实验所采用的三维CT影像测量法的精确性较高。 4、直接测量法与三维CT影像测量法准确性检验：二组数据经过检验得出P0.05,二者之间无统计学差异,可认为直接测量法结果与三维CT影像测量结果之间准确性较高。 5、对颧骨外形高点的(颧突点)测量可以得出：颧骨的外形高点在水平方向上位于颧骨的中线上,在垂直方向上位于眶下缘中外1／3交界处下方约1.5-1.8cm处,即颧骨外形高点的位置大约在颧骨的中下1／3交界处。 6、18例患者患侧眶容积均存在不同程度增大,健侧与患侧眶容积差值的平均值为(1.831±0.749)cm3,双侧眶容积存在显著统计学差异(t=-10.376,P=0.000)。9例男性健侧眶容积的平均值为(28.496±1.154)cm3,9例女性为(23.567±1.308)cm3,不同性别患者健侧眶容积之间也存在统计学差异(t=-8.478,P=0.000)。结论 1、颧骨外形高点在水平方向上位于颧骨的中线上,在垂直方向上位于眶下缘中外1／3交界处下方1.5-1.8cm处,即颧骨外形高点位置大约在颧骨的下1／3处,可作为颧上颌骨复合体骨折整复术中寻找颧骨最突点的参考。 2、本实验所采用的利用三维螺旋CT扫描及Simplant11.04软件辅助设计的颅颌面部三维重建模型具有极好的几何相似性,可以准确的显示颧上颌骨复合体三维解剖结构,并且可在不同轴面之间转换和旋转。经过统计学检验,利用Simplant软件的三维CT影像测量法测量结果精确可靠。在临床工作中可以用三维CT影像测量法精确、快速的测量出颧上颌骨复合体骨折的部位、范围以及骨折段的位移方向和距离等。该方法可用于不仅可用于人体解剖学的定量化研究,而且对于口腔颌面外科领域骨折创伤及缺损的个体化修复,以及正畸、正颌外科的畸形整复的进一步应用也奠定了良好的基础。 3、在本研究第二部分中应用三维重建技术和计算机软件辅助测量技术,测量颧上颌骨复合体骨折伴眼球内陷患者眶容积的改变量。经过实验研究得出：颧上颌骨复合体骨折使眶容积增加,与眼球内陷的发生存在相关性,并且眶容积存在性别差异。临床手术医师可根据颧上颌骨复合体骨折后眶容积的改变量,在早期手术中进行眶周骨折段的复位及眶内填充物的植入,从而在临床治疗中针对不同患者采取个体化的修复方式,进一步提高眶周修复及眼球复位手术的疗效。
【学位授予单位】：南方医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：R782

【参考文献】