CT三维重建技术在颌面整形中的应用(1)
整形外科是一门精细的学科，尤其面部有关美容及功能的颌面手术更是整形外科的难点和重点。除术前精确的诊断及合理的治疗方案外，还需借助于其他的辅助手段以确保手术获得最佳的效果。1983年,Hemmy[1]首先将CT三维重建技术应用于颌面畸形诊断中,随后近20年来随着科学计算机的发展，CT三维重建技术在整形外科的术前手术方案设计、手术操作过程模拟及术后效果模拟等方面发挥着重要的角色。目前,三维重建技术在研究辅助诊断、个性化手术设计及植入材料的个性化制备和方法等多方面的应用日益受到人们的关注,也是整形外科将来发展的亮点[2]。现就螺旋CT三维重建技术颌面整形中的应用做一综述。
1CT三维重建技术
三维重建技术是指利用二维投影恢复生物体组织结构三维信息(形状等)的数字过程和计算技术，基本原理是将计算机扫描完成后的CT二维图像数据信息利用相关软件处理重建完成后，可获得三维立体图像。在人体二维影像信息的获得和处理上，普通X线及二维CT获得的图像都是平面的，无法获得三维的效果，因此不能进行三维重建。MRI虽对软组织有高度的选择性，但其成像的结果易受其他因素的影响而失真，且费用较高。利用计算机将二维图像信息通过逆向工程及相关软件获得的三维图像在外观及结构上可获得较高的真实感，还可任意旋转及切割，从任意角度和方式观察。对于颌面骨折可以直观地了解骨折的断端、部位、范围、程度、骨折端的移位情况及与周围解剖结构的关系等[3-4]。三维重建技术在模型上模拟手术过程，如设计截骨线、安置个性化假体及模拟术后效果发挥重要的作用，还可对手术后的效果进行定量疗效评价[5]。
此外，在三维重建技术基础上结合运用快速成型技术制作的三维模型，为准确了解和掌握病情及制定合理的手术治疗计划提供了极为重要的依据[6]。
2CT三维重建技术在颌面整形中的应用
2.1 鼻美容整形：在亚洲鼻整形手术是最流行的整容手术之一，高挺的鼻子能提升气质，使面部轮廓更有立体感。而鼻整形外科手术成功的必要条件是对鼻部解剖要有精确明了的认识。以往对鼻部解剖的了解大都借助于二维CT平扫，观察鼻部解剖的整体结构，难以看清鼻内部解剖结构及其之间的空间关系。鉴于此，Vartanion等[7]通过采集头颅CT横截面解剖数据，进行三维重建，得到的三维图像能清晰地看到鼻中隔、大翼软骨、小翼软骨、鼻骨及软组织，还能观察到鼻部与周围组织解剖的空间关系，为整形医生术前准备及手术方案的选择提供了依据。此外，三维重建技术还可对鼻翼软骨进行定量分析。Friedman等[8]在鼻翼整形手术的术前分析和手术方法上利用三维重建技术对侧翼软骨进行定量分析，并重建鼻尖三维立体图像，纠正鼻翼畸形，获得良好效果。乌云等[9]研究表明利用三维CT重建技术得到的鼻外形立体图像，可测量鼻假体与鼻高基点、鼻背宽点、鼻尖点、鼻小柱基点、鼻梁长度的起点等美学指标的关系与贴合度，进行手术设计和术后效果的模拟，提高了手术的效果。对于短鼻、鼻根低平的鼻整形手术，硅胶假体置入被认为是最好的整容效果[10]。隆鼻手术的关键是鼻假体的雕刻[11]，假体的雕刻直接影响隆鼻的效果。刘育风等[12]对10例硅胶假体隆鼻术后的就医者采用鼻部断层扫描及三维重建的方法评估隆鼻术后效果评估，结果表明假体的雕刻与术后的美容效果和并发症直接相关。另一方面，由于医师在术前根据患者的面型、气质以及与患者的沟通来选定假体的类型，继而在手术台上进行雕刻，带有较强的主观性，难以达到最佳效果。而在三维模型上模拟手术过程，观察术后效果，有利于术前医患沟通。张路等[13]利用三维重建和RP技术制备具有个性化形态的鼻假体，其各项形态指标均达到设计要求。朱明等[14]利用激光三维扫描和CT扫描技术，获得隆鼻个性化假体所需的三维信息结果并进行拟合，结果显示激光三维扫描可以体现患者面部细微结构，是真正意义上的软组织三维重建。
2.2 鼻骨骨折整形：颌面部鼻骨骨质菲薄，外伤时最容易发生骨折及继发畸形等。鼻部外伤后不仅影响面容,而且患者在生理、心理上都受到较大的压力，一旦发生骨折,都希望尽可能地恢复其原有的外貌[15]。鼻骨骨折时早期若能得到及时正确的治疗，能有效降低鼻骨骨折引起的继发鼻畸形[16]。因此，要求医生除了有扎实的解剖基础和丰富的临床经验外，还需借助于X线诊断及CT等辅助诊断及治疗。由于外伤后软组织肿胀使X线片骨折影像模糊，影响诊断结果的准确性。Ashoor等[17]分析了86例鼻骨骨折患者的X线片，结果发现30%的结果为阴性。孟繁杰等[18]分析回顾了32例鼻骨骨折患者的临床资料，表明利用三维重建技术重建鼻骨骨折图像，能清楚地观察到鼻骨骨折的情况及邻近骨结构骨折征，及时复位治疗，结果全部患者复位成功，获得满意效果。对于复合性骨折及骨折端移位、成角、甚至相互重叠,CT三维重建能清晰、直观地显示骨折的全貌及空间结构[19]。Vanner等[20]运用三维CT对鼻骨及上颌骨额突等骨折部位及脱位情况进行重建，得到图像可进行任意方向旋转观察，有丰富的立体感，对手术方案的制定可提供很重要的帮助。王佩华等[21]对鼻外伤引起的畸形术前利用三维重建技术获得鼻骨三维图像，能直观和客观地反映畸形程度，以制订手术方案，术后鼻外形改善满意。
2.3 下颌骨整形：对于外伤引起的下颌骨骨折，三维CT重建能立体、多方位地显示骨折部位、范围、移位情况及缺损范围，为选择合理有效的治疗方案提供良好的依据。下颌角肥大整形术是经典的面部改型手术，术中截骨线的设计和截骨量的测定是手术成功的关键。通过CT重建下颌骨的三维模型，并模拟截骨手术过程和术后效果[22-23]，为下颌角截骨整形的术前设计及术中截骨地位提供依据[24]。Metzger等[25]证实计算机辅助外科术前模拟与术后实际的差别在0.89～1.784mm，所有患者对其术后结果表示满意。薛惠玲等[26]通过对5例下颌角肥大患者进行CT三维重建表明，建立的立体空间的实际关系通过三维空间的距离角度测量，精确地划出需要切除的下颌角肥大部分，帮助临床医生精确地设计手术切割位置，提高手术成功率，有推广价值。刘昕等[27]运用三维CT重建技术对患者头面部骨性及软组织重建，比较患者截骨前与截骨后半年的面部几何特征指标，并精确计算出面部几何特征指标的差值，结果表明术后患者骨性与软组织下颌角间宽减少，双侧下颌角角度均增加，手术的精度得到提高，降低了手术风险并且提高了美学效果。在三维重建技术基础上结合快速成型技术运用与三维头模的制作，可仿制出颅骨的细微形态和中空结构，较磨制出的头模更具真实感[28]。曹川等[29]根据术前CT测定的下颌骨三维图像结合激光快速原型技术，采用选区激光粉末材料浇铸加工生成下颌骨的三维模型，结果患者下颌骨的快速成型技术模型直观反映了下颌角肥大的形态和程度，取得了良好的手术效果。焦培峰等[30]根据CT数据构建术前、术后及模拟手术的下颌角三维模型，通过测量各模型下颌角的多项参数，来评价手术模拟的效果。结果显示：模拟手术在下颌角角度、下颌支宽度和截骨量等的测量值上与实际测量值基本相符。面部软组织对面部轮廓起支持作用，是构成面部特征的直接因素。利用三位重建技术重建的整个头部三维图像清晰，除眼球位置不能显示外，鼻、眼、耳廓轮廓及面、颊、颧部形态清晰，正常的耳廓区及缺损区解剖形态清晰，皮肤表面及皮纹质地清晰光滑，自然连续，台阶不十分明显[31]。三维重建同样也可以对颌面部软组织的缺损进行重建，对患者面型的恢复更有积极的作用。Teschner 等[32]利用断层扫描在头面非线性骨折中的应用，以三维图像技术对面部外伤缺损的患者进行骨折的虚拟复位并对软组织进行修复。对于由颌骨先天发育不全或颌骨肿瘤及骨折引起的牙颌面畸形整形，通过三维重建可清晰显示牙颌关系的变化。张雅萍等[33]在探讨多层螺旋CT不同重建技术在口腔颌面正畸的应用，研究结果表明CT三维重建技术能更清楚地显现出牙齿之间的立体关系，可以更生动、更直观的牙列畸形，进行三维立体测量，有利于正畸方案的制定，提高正畸效果。张小为等[34]将CT三维重建技术与快速成型技术相结合治疗偏颌畸形，在模型上进行设计及模拟手术过程，使手术到达精准、安全的效果。
共3页, http://www.100md.com(姚玉婷 文辉才 付建华)
1CT三维重建技术
三维重建技术是指利用二维投影恢复生物体组织结构三维信息(形状等)的数字过程和计算技术，基本原理是将计算机扫描完成后的CT二维图像数据信息利用相关软件处理重建完成后，可获得三维立体图像。在人体二维影像信息的获得和处理上，普通X线及二维CT获得的图像都是平面的，无法获得三维的效果，因此不能进行三维重建。MRI虽对软组织有高度的选择性，但其成像的结果易受其他因素的影响而失真，且费用较高。利用计算机将二维图像信息通过逆向工程及相关软件获得的三维图像在外观及结构上可获得较高的真实感，还可任意旋转及切割，从任意角度和方式观察。对于颌面骨折可以直观地了解骨折的断端、部位、范围、程度、骨折端的移位情况及与周围解剖结构的关系等[3-4]。三维重建技术在模型上模拟手术过程，如设计截骨线、安置个性化假体及模拟术后效果发挥重要的作用，还可对手术后的效果进行定量疗效评价[5]。
此外，在三维重建技术基础上结合运用快速成型技术制作的三维模型，为准确了解和掌握病情及制定合理的手术治疗计划提供了极为重要的依据[6]。
2CT三维重建技术在颌面整形中的应用
2.1 鼻美容整形：在亚洲鼻整形手术是最流行的整容手术之一，高挺的鼻子能提升气质，使面部轮廓更有立体感。而鼻整形外科手术成功的必要条件是对鼻部解剖要有精确明了的认识。以往对鼻部解剖的了解大都借助于二维CT平扫，观察鼻部解剖的整体结构，难以看清鼻内部解剖结构及其之间的空间关系。鉴于此，Vartanion等[7]通过采集头颅CT横截面解剖数据，进行三维重建，得到的三维图像能清晰地看到鼻中隔、大翼软骨、小翼软骨、鼻骨及软组织，还能观察到鼻部与周围组织解剖的空间关系，为整形医生术前准备及手术方案的选择提供了依据。此外，三维重建技术还可对鼻翼软骨进行定量分析。Friedman等[8]在鼻翼整形手术的术前分析和手术方法上利用三维重建技术对侧翼软骨进行定量分析，并重建鼻尖三维立体图像，纠正鼻翼畸形，获得良好效果。乌云等[9]研究表明利用三维CT重建技术得到的鼻外形立体图像，可测量鼻假体与鼻高基点、鼻背宽点、鼻尖点、鼻小柱基点、鼻梁长度的起点等美学指标的关系与贴合度，进行手术设计和术后效果的模拟，提高了手术的效果。对于短鼻、鼻根低平的鼻整形手术，硅胶假体置入被认为是最好的整容效果[10]。隆鼻手术的关键是鼻假体的雕刻[11]，假体的雕刻直接影响隆鼻的效果。刘育风等[12]对10例硅胶假体隆鼻术后的就医者采用鼻部断层扫描及三维重建的方法评估隆鼻术后效果评估，结果表明假体的雕刻与术后的美容效果和并发症直接相关。另一方面，由于医师在术前根据患者的面型、气质以及与患者的沟通来选定假体的类型，继而在手术台上进行雕刻，带有较强的主观性，难以达到最佳效果。而在三维模型上模拟手术过程，观察术后效果，有利于术前医患沟通。张路等[13]利用三维重建和RP技术制备具有个性化形态的鼻假体，其各项形态指标均达到设计要求。朱明等[14]利用激光三维扫描和CT扫描技术，获得隆鼻个性化假体所需的三维信息结果并进行拟合，结果显示激光三维扫描可以体现患者面部细微结构，是真正意义上的软组织三维重建。
2.2 鼻骨骨折整形：颌面部鼻骨骨质菲薄，外伤时最容易发生骨折及继发畸形等。鼻部外伤后不仅影响面容,而且患者在生理、心理上都受到较大的压力，一旦发生骨折,都希望尽可能地恢复其原有的外貌[15]。鼻骨骨折时早期若能得到及时正确的治疗，能有效降低鼻骨骨折引起的继发鼻畸形[16]。因此，要求医生除了有扎实的解剖基础和丰富的临床经验外，还需借助于X线诊断及CT等辅助诊断及治疗。由于外伤后软组织肿胀使X线片骨折影像模糊，影响诊断结果的准确性。Ashoor等[17]分析了86例鼻骨骨折患者的X线片，结果发现30%的结果为阴性。孟繁杰等[18]分析回顾了32例鼻骨骨折患者的临床资料，表明利用三维重建技术重建鼻骨骨折图像，能清楚地观察到鼻骨骨折的情况及邻近骨结构骨折征，及时复位治疗，结果全部患者复位成功，获得满意效果。对于复合性骨折及骨折端移位、成角、甚至相互重叠,CT三维重建能清晰、直观地显示骨折的全貌及空间结构[19]。Vanner等[20]运用三维CT对鼻骨及上颌骨额突等骨折部位及脱位情况进行重建，得到图像可进行任意方向旋转观察，有丰富的立体感，对手术方案的制定可提供很重要的帮助。王佩华等[21]对鼻外伤引起的畸形术前利用三维重建技术获得鼻骨三维图像，能直观和客观地反映畸形程度，以制订手术方案，术后鼻外形改善满意。
2.3 下颌骨整形：对于外伤引起的下颌骨骨折，三维CT重建能立体、多方位地显示骨折部位、范围、移位情况及缺损范围，为选择合理有效的治疗方案提供良好的依据。下颌角肥大整形术是经典的面部改型手术，术中截骨线的设计和截骨量的测定是手术成功的关键。通过CT重建下颌骨的三维模型，并模拟截骨手术过程和术后效果[22-23]，为下颌角截骨整形的术前设计及术中截骨地位提供依据[24]。Metzger等[25]证实计算机辅助外科术前模拟与术后实际的差别在0.89～1.784mm，所有患者对其术后结果表示满意。薛惠玲等[26]通过对5例下颌角肥大患者进行CT三维重建表明，建立的立体空间的实际关系通过三维空间的距离角度测量，精确地划出需要切除的下颌角肥大部分，帮助临床医生精确地设计手术切割位置，提高手术成功率，有推广价值。刘昕等[27]运用三维CT重建技术对患者头面部骨性及软组织重建，比较患者截骨前与截骨后半年的面部几何特征指标，并精确计算出面部几何特征指标的差值，结果表明术后患者骨性与软组织下颌角间宽减少，双侧下颌角角度均增加，手术的精度得到提高，降低了手术风险并且提高了美学效果。在三维重建技术基础上结合快速成型技术运用与三维头模的制作，可仿制出颅骨的细微形态和中空结构，较磨制出的头模更具真实感[28]。曹川等[29]根据术前CT测定的下颌骨三维图像结合激光快速原型技术，采用选区激光粉末材料浇铸加工生成下颌骨的三维模型，结果患者下颌骨的快速成型技术模型直观反映了下颌角肥大的形态和程度，取得了良好的手术效果。焦培峰等[30]根据CT数据构建术前、术后及模拟手术的下颌角三维模型，通过测量各模型下颌角的多项参数，来评价手术模拟的效果。结果显示：模拟手术在下颌角角度、下颌支宽度和截骨量等的测量值上与实际测量值基本相符。面部软组织对面部轮廓起支持作用，是构成面部特征的直接因素。利用三位重建技术重建的整个头部三维图像清晰，除眼球位置不能显示外，鼻、眼、耳廓轮廓及面、颊、颧部形态清晰，正常的耳廓区及缺损区解剖形态清晰，皮肤表面及皮纹质地清晰光滑，自然连续，台阶不十分明显[31]。三维重建同样也可以对颌面部软组织的缺损进行重建，对患者面型的恢复更有积极的作用。Teschner 等[32]利用断层扫描在头面非线性骨折中的应用，以三维图像技术对面部外伤缺损的患者进行骨折的虚拟复位并对软组织进行修复。对于由颌骨先天发育不全或颌骨肿瘤及骨折引起的牙颌面畸形整形，通过三维重建可清晰显示牙颌关系的变化。张雅萍等[33]在探讨多层螺旋CT不同重建技术在口腔颌面正畸的应用，研究结果表明CT三维重建技术能更清楚地显现出牙齿之间的立体关系，可以更生动、更直观的牙列畸形，进行三维立体测量，有利于正畸方案的制定，提高正畸效果。张小为等[34]将CT三维重建技术与快速成型技术相结合治疗偏颌畸形，在模型上进行设计及模拟手术过程，使手术到达精准、安全的效果。
共3页, http://www.100md.com(姚玉婷 文辉才 付建华)