引用本文: 宋宣, 向大蘭, 劉代德, 劉一秀. 混合現實技術在游離腓骨皮瓣修復下頜骨缺損中的應用研究. 中國修復重建外科雜志, 2024, 38(5): 588-592. doi: 10.7507/1002-1892.202402027 復制
版權信息: ?四川大學華西醫院華西期刊社《中國修復重建外科雜志》版權所有,未經授權不得轉載、改編
下頜骨與周圍軟組織缺損修復是頭頸頜面外科治療難點,在對下頜骨進行準確修復重建的同時,也要恢復軟組織功能與外觀。游離腓骨皮瓣因具有血供豐富、血管蒂長、雙皮質骨結構等優勢,被視為修復重建此類缺損的“金標準” [1-3]。但腓動脈及其穿支存在解剖變異及個體差異,其設計及切取有一定難度[4]。而且皮瓣成活關鍵在于吻合動、靜脈建立有效循環,對血管評估和定位不準確是修復失敗的主要原因[5]。因此,術前全面了解皮瓣血管大小、位置及分布至關重要。
目前,CT血管造影(CT angiography,CTA)、彩色多普勒超聲(color Doppler ultrasound,CDU)是臨床應用最廣泛的穿支血管定位方式[6]。CDU定位穿支血管假陽性率、假陰性率較高,且定位準確性與操作者熟練程度密切相關[7]。而CTA可明確血管蒂直徑和長度、肌肉走行方向和潛在皮瓣穿支,被譽為血管定位的“金標準”[8],明顯優于CDU,但存在二維影像局限性[9]。因此,在保留CTA技術優勢基礎上實現三維可視化,可獲得更為清晰直觀的血管結構圖像,進而提升手術效率。
混合現實技術是近年出現的一種新技術,其能將數字化信息整合至真實世界感知中,使人獲得模擬視聽感覺,并與之交互。在醫學領域中,通過該技術可以構建人體組織三維模型,并進行術前模擬操作和術中導航[10-11]。既往研究將混合現實技術主要應用于具有固定解剖標志的骨科或顱頜面外科中,骨、耳、鼻等結構具有固定性和辨識度,可作為基準參照物進行定位[12]。但是下肢平坦光滑且缺乏明顯解剖標志,混合現實技術輔助制取游離腓骨皮瓣的相關研究較少。2020年6月—2023年6月,重慶大學附屬腫瘤醫院收治12例擬行游離腓骨皮瓣修復下頜骨缺損患者,術前基于下肢CTA數據構建三維模型,利用混合現實技術將定位標志與其三維模型對齊,實現術區穿支血管精準定位,獲得較好療效。報告如下。
1 臨床資料
1.1 一般資料
患者納入標準:① 口腔內惡性腫瘤,需行下頜骨節段性切除術;② 下肢無先天性疾病;③ 同意參與本研究。排除標準:① 惡性腫瘤范圍小、可行部分切除術保留下頜骨下緣;② 患者雙下肢有手術或外傷史;③ 無法耐受全身麻醉及手術。
本組男8例,女4例;年齡35~78歲,平均61歲。下頜骨成釉細胞瘤9例,侵犯下頜骨口腔鱗癌3例。病程15 d~2年,中位病程14.2個月。12例患者均為病灶切除后一期修復重建,其中單純下頜骨缺損9例、下頜骨與軟組織缺損3例。下頜骨缺損長度5~14 cm,平均8.5 cm。軟組織缺損范圍為5 cm×4 cm~8 cm×6 cm。
1.2 治療方法
1.2.1 影像學檢查
使用德國西門子公司雙源CT進行下肢CTA以及頜面部增強CT檢查。① 下肢CTA:在擬制取皮瓣的小腿側黏貼4個電極片,分別位于脛骨內髁、內踝以及脛骨內髁與內踝連線中點外、內5 cm處[13-14]。掃描范圍為足趾至髕骨上緣。以4.0 mL/s靜脈推注約90 mL對比劑(碘普羅胺370)。動脈期采用股動脈監測觸發,觸發閾值100 HU,同時設置延遲掃描時間10 s。掃描完畢后,將獲得的層厚1 mm、無重建間距橫軸位原始圖像數據傳輸至工作站,采用多平面重建、最大密度投影以及容積再現、曲面重建等技術對圖像進行后處理。
② 頜面部增強CT掃描:以2.5~3.0 mL/s靜脈注射60~100 mL對比劑(碘海醇)。掃描范圍為外耳孔至下頜角部,掃描延遲時間20~25 s。層厚及重建間隔均為2~3 mm。掃描方式可選擇連續掃描或螺距為1的螺旋掃描。
1.2.2 三維模型構建
將獲得的頜面部增強CT以及供區下肢CTA數據以Dicom格式導入Mimics三維影像工作站,對原始數據分期后進行下頜骨與下肢三維重建。重建后選擇感興趣區域,確定最佳閾值,最大限度覆蓋重建區域,保證與周圍組織區分度較大,獲得蒙版之后,再對其進行平滑、包裹、打磨、鏤空、輪廓線編輯等優化,最終組合成下頜骨與下肢穿支血管三維模型。使用Mimics長度測量功能對下頜骨病灶范圍進行測量,設計切除邊界,確定擬切除的下頜骨與制取的腓骨長度。通過5G網絡將三維重建模型導入頭戴式全息顯示器(HoloLens;微軟公司,美國)。所有數據導入、制作均由同一名技術人員完成。
1.2.3 定位血管與標記
將下肢穿支血管三維模型通過HoloLens進行投影,通過放大、旋轉等操作,首先將黏貼在患者下肢的4個電極片與其三維模型對齊,再將三維模型與人體對齊,鎖定圖像后,在患者體表標記穿支血管數量和穿出點,由主刀醫師根據穿支血管分布和走行設計皮瓣形狀及切開部位。
1.2.4 腓骨皮瓣切取及缺損修復
全身麻醉下,患者取平臥位。按照設計切開皮膚,于筋膜下掀起皮瓣至外側肌間隔,保護穿支血管,驗證體表定位處是否有穿支血管,測量混合現實技術定位的穿支血管穿出點與實際穿出點距離。切開皮瓣后緣皮膚至腓腸肌和比目魚肌表面,分離暴露腓骨,解剖剝離腓骨長、短肌和踇長伸肌,顯露腓動、靜脈。根據下頜骨缺損范圍制取合適長度腓骨瓣,保護穿支血管,分離腓動、靜脈血管蒂至其在脛后血管發出處斷蒂。本組腓骨瓣切取長度為6~15 cm,平均9.5 cm;皮瓣切取范圍6 cm×5 cm~10 cm×8 cm。供區創面直接拉攏縫合(7例)或取腹部皮片游離植皮修復(5例)。
將游離腓骨皮瓣移植至下頜骨缺損處,使用鈦板固定腓骨,手術顯微鏡下將腓動、靜脈分別與頸部動、靜脈吻合。皮瓣用以修復軟組織缺損(3例)或固定于頜面部以便術后觀察腓骨瓣血運情況(9例)。
1.3 術后處理
術后患者頭部制動并絕對臥床5~7 d,禁用止血藥,給予抗痙攣、抗感染等對癥治療,密切觀察皮瓣血運情況,必要時對血管危象進行急診處理。3例侵犯下頜骨的口腔鱗癌患者術后接受放化療,其余患者不作放化療處理。
2 結果
本組12例患者術前使用混合現實技術定位穿支血管30支,每例平均2.5支;術前定位穿支血管穿出點與實際穿出點距離為1~4 mm,平均2.8 mm。術后12例腓骨瓣均順利成活;1例皮瓣遠端邊緣壞死,換藥后延期愈合。供區發生感染1例,經抗炎換藥后愈合;其余患者切口Ⅰ期愈合,植皮順利成活。患者均獲隨訪,隨訪時間8~36個月,中位時間21個月。修復面部外形好,皮瓣無臃腫,張口度輕度受限,患者對修復效果較滿意。術后3例接受放化療患者隨訪6個月示2例正常骨愈合、1例延遲愈合。
3 典型病例
患者 女,56歲。因“左側下頜骨成釉細胞瘤刮治術后2年,發現新生物1個月”入院。專科檢查:左側面部膨隆,左側下頜角、下頜升支捫及新生物,大小約5 cm×4 cm,張口輕度受限。結合外院刮治術后病理檢查及我院病理切片會診報告診斷成釉細胞瘤。行左側下頜骨部分切除術+游離腓骨皮瓣修復。術前行頜面部增強CT與下肢CTA檢查,將獲得的二維數據導入Mimics三維影像工作站制成頜面部與下肢穿支血管三維模型并導入至HoloLens,通過頜面部三維模型了解腫瘤侵犯范圍,設計切除邊界,測量缺損長度為10.5 cm。術中將下肢穿支血管三維模型投放于體表,定位穿支血管1支,標記穿支血管穿出點位置,測量其與標記點距離為2.2 mm,制取游離腓骨皮瓣。皮瓣切取面積6 cm×5 cm,腓骨瓣長度為11 cm。使用鈦板將腓骨瓣固定于下頜骨缺損處。供區直接拉攏縫合。術后游離腓骨皮瓣完全成活,供區切口Ⅰ期愈合。患者隨訪12個月,頜面部外觀對稱,張口輕度受限,修復效果滿意。見圖1。

a. 下頜骨三維模型;b. 下肢穿支血管三維模型; c. 術中使用HoloLens將穿支血管三維模型投影于體表;d. 制取游離腓骨皮瓣;e. 腓骨瓣固定于下頜骨缺損處;f、g. 術后即刻頜面部及下肢供區外觀;h、i. 術后1年頜面部及下肢供區外觀
Figure1. A typical casea. The three-dimensional model of the mandible; b. The three-dimensional model of the perforator vessels; c. The three-dimensional model of the perforator vessels was projected onto the body surface using HoloLens; d. Harvesting the free fibular flap; e. The fibular flap was fixed to the mandibular defect; f, g. Appearances of the facial and lower limb at immediate after operation; h, i. Appearances of the facial and lower limb at 1 year after operation
4 討論
混合現實技術應用于皮瓣手術的主要挑戰在于穿支血管與其三維模型之間準確對齊和配準[15]。目前,主要配準方法分為光學定位系統輔助配準和手動配準兩大類。光學定位系統配準是將模型配準到光學跟蹤空間,執行基于點的配準,將獲得的配準聯合手眼校準和光學跟蹤信息,最終完成三維模型投影到人體。但該方法存在設備超出術者認知范疇、系統價格高昂、手術流程復雜等問題,限制了臨床使用[16]。本研究采用手動配準,術者使用混合現實技術與虛擬三維模型進行交互,通過移動、旋轉和縮放,首先將定位標志與其三維模型進行對齊,再實現整體三維模型與人體對齊,無需建立空間坐標等步驟,簡化了配準流程。實際配準時間為5~10 min,雖然增加手術時間,并在一定程度上增加手術流程,但實現了穿支血管三維可視化,可直觀了解穿支血管走行、分布以及穿出點位置,利于皮瓣設計、術中保護穿支血管及穿出點,減少了實際制取皮瓣時間,降低皮瓣危象發生風險。
快速識別血管走行可以在制取皮島時對血管進行保護,減少術中損傷血管可能性。我們認為基于CTA數據的混合現實技術具有以下優勢:① 術前可多方位、立體觀察穿支血管起源、分布和穿出點位置,針對患者個體化差異制定皮瓣制取計劃。② 根據下頜骨缺損情況,對腓骨皮瓣進行精確規劃,并可在三維模型中設計腓骨長度,模擬修復下頜骨缺損,同時可在術中對實際腓骨長度進行精確截取。③ 與雙重曝光形成三維影像投影于體表相比,HoloLens 可以通過定位三維模型的“定位點”,確保穿支血管與其三維模型之間的精確重疊,減少誤差值。④ 術中應用混合現實技術輔助,操作過程中保持完全無菌狀態。⑤ 將現有的穿支皮瓣制取模式從“切開-尋找血管-手術”轉換為“設計-切開-手術”模式。
本組混合現實技術定位的穿支血管穿出點與實際穿出點距離平均為2.8 mm,與Tang等[17]使用CTA數據的混合現實技術定位穿支血管誤差值(0.53±0.27)cm相似,但高于Sun等[18]和Tu等[19]報道的使用光學定位系統誤差(1.30±0.39)、(1.61±0.44)mm。我們認為本組誤差偏高主要與以下三方面有關。① 模型誤差:基于二維圖像數據制作三維模型過程中的誤差,例如圖像分辨率、手動建模誤差等。② 系統誤差:HoloLens對三維模型定位時,設備自身校準不佳引起的微小誤差。③ 應用誤差:HoloLens在實際應用過程中產生誤差,與術者配準經驗、影像學數據漂移等因素均有關系。三種誤差中,應用誤差不確定因素較多,主要與術者配準過程、熟練度相關。在定位標志與其三維模型的配準過程中,僅單個角度對齊不夠,必須從多角度、多維度進行配齊,這也導致本研究前期出現4 mm最大誤差。與光學定位系統使用的人工算法相比,本研究使用的手動配準方法穩定性相對較差,受人為因素影響較大,但簡便易行、費用低廉。
為了術后直觀檢測腓骨移植的血供情況,徐中和等[20]在手術中切取與腓骨血供同源的微型穿支皮瓣作為皮島檢測血供,為及時發現腓骨瓣危象提供了有效方法。本研究制取的12例腓骨瓣均攜帶皮瓣,其中9例成釉細胞瘤患者通過皮瓣對腓骨血供進行監測,3例鱗癌患者用于軟組織缺損修復。術后游離腓骨皮瓣全部成活,隨訪中位時間21個月,修復面部外形好。
綜上述,混合現實技術輔助游離腓骨皮瓣制取修復下頜骨缺損可行,能快速獲取穿支血管數量、分布等信息,誤差較小,可降低手術風險,提高治療效果。未來需在現有手動配準基礎上進一步優化定位方式,在HoloLens中引入人工智能算法以提高定位精度,實現三維可視化以及實現軟組織移位跟蹤再匹配功能。
利益沖突 在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突;經費支持沒有影響文章觀點和對研究數據客觀結果的統計分析及其報道
倫理聲明 研究方案經重慶大學附屬腫瘤醫院倫理委員會批準(CZLS2021177-A)
作者貢獻聲明 宋宣:參與手術、資料收集、論文撰寫及修改;向大蘭、劉代德:參與手術、資料收集;劉一秀:實施手術、研究指導、論文修改及審定
下頜骨與周圍軟組織缺損修復是頭頸頜面外科治療難點,在對下頜骨進行準確修復重建的同時,也要恢復軟組織功能與外觀。游離腓骨皮瓣因具有血供豐富、血管蒂長、雙皮質骨結構等優勢,被視為修復重建此類缺損的“金標準” [1-3]。但腓動脈及其穿支存在解剖變異及個體差異,其設計及切取有一定難度[4]。而且皮瓣成活關鍵在于吻合動、靜脈建立有效循環,對血管評估和定位不準確是修復失敗的主要原因[5]。因此,術前全面了解皮瓣血管大小、位置及分布至關重要。
目前,CT血管造影(CT angiography,CTA)、彩色多普勒超聲(color Doppler ultrasound,CDU)是臨床應用最廣泛的穿支血管定位方式[6]。CDU定位穿支血管假陽性率、假陰性率較高,且定位準確性與操作者熟練程度密切相關[7]。而CTA可明確血管蒂直徑和長度、肌肉走行方向和潛在皮瓣穿支,被譽為血管定位的“金標準”[8],明顯優于CDU,但存在二維影像局限性[9]。因此,在保留CTA技術優勢基礎上實現三維可視化,可獲得更為清晰直觀的血管結構圖像,進而提升手術效率。
混合現實技術是近年出現的一種新技術,其能將數字化信息整合至真實世界感知中,使人獲得模擬視聽感覺,并與之交互。在醫學領域中,通過該技術可以構建人體組織三維模型,并進行術前模擬操作和術中導航[10-11]。既往研究將混合現實技術主要應用于具有固定解剖標志的骨科或顱頜面外科中,骨、耳、鼻等結構具有固定性和辨識度,可作為基準參照物進行定位[12]。但是下肢平坦光滑且缺乏明顯解剖標志,混合現實技術輔助制取游離腓骨皮瓣的相關研究較少。2020年6月—2023年6月,重慶大學附屬腫瘤醫院收治12例擬行游離腓骨皮瓣修復下頜骨缺損患者,術前基于下肢CTA數據構建三維模型,利用混合現實技術將定位標志與其三維模型對齊,實現術區穿支血管精準定位,獲得較好療效。報告如下。
1 臨床資料
1.1 一般資料
患者納入標準:① 口腔內惡性腫瘤,需行下頜骨節段性切除術;② 下肢無先天性疾病;③ 同意參與本研究。排除標準:① 惡性腫瘤范圍小、可行部分切除術保留下頜骨下緣;② 患者雙下肢有手術或外傷史;③ 無法耐受全身麻醉及手術。
本組男8例,女4例;年齡35~78歲,平均61歲。下頜骨成釉細胞瘤9例,侵犯下頜骨口腔鱗癌3例。病程15 d~2年,中位病程14.2個月。12例患者均為病灶切除后一期修復重建,其中單純下頜骨缺損9例、下頜骨與軟組織缺損3例。下頜骨缺損長度5~14 cm,平均8.5 cm。軟組織缺損范圍為5 cm×4 cm~8 cm×6 cm。
1.2 治療方法
1.2.1 影像學檢查
使用德國西門子公司雙源CT進行下肢CTA以及頜面部增強CT檢查。① 下肢CTA:在擬制取皮瓣的小腿側黏貼4個電極片,分別位于脛骨內髁、內踝以及脛骨內髁與內踝連線中點外、內5 cm處[13-14]。掃描范圍為足趾至髕骨上緣。以4.0 mL/s靜脈推注約90 mL對比劑(碘普羅胺370)。動脈期采用股動脈監測觸發,觸發閾值100 HU,同時設置延遲掃描時間10 s。掃描完畢后,將獲得的層厚1 mm、無重建間距橫軸位原始圖像數據傳輸至工作站,采用多平面重建、最大密度投影以及容積再現、曲面重建等技術對圖像進行后處理。
② 頜面部增強CT掃描:以2.5~3.0 mL/s靜脈注射60~100 mL對比劑(碘海醇)。掃描范圍為外耳孔至下頜角部,掃描延遲時間20~25 s。層厚及重建間隔均為2~3 mm。掃描方式可選擇連續掃描或螺距為1的螺旋掃描。
1.2.2 三維模型構建
將獲得的頜面部增強CT以及供區下肢CTA數據以Dicom格式導入Mimics三維影像工作站,對原始數據分期后進行下頜骨與下肢三維重建。重建后選擇感興趣區域,確定最佳閾值,最大限度覆蓋重建區域,保證與周圍組織區分度較大,獲得蒙版之后,再對其進行平滑、包裹、打磨、鏤空、輪廓線編輯等優化,最終組合成下頜骨與下肢穿支血管三維模型。使用Mimics長度測量功能對下頜骨病灶范圍進行測量,設計切除邊界,確定擬切除的下頜骨與制取的腓骨長度。通過5G網絡將三維重建模型導入頭戴式全息顯示器(HoloLens;微軟公司,美國)。所有數據導入、制作均由同一名技術人員完成。
1.2.3 定位血管與標記
將下肢穿支血管三維模型通過HoloLens進行投影,通過放大、旋轉等操作,首先將黏貼在患者下肢的4個電極片與其三維模型對齊,再將三維模型與人體對齊,鎖定圖像后,在患者體表標記穿支血管數量和穿出點,由主刀醫師根據穿支血管分布和走行設計皮瓣形狀及切開部位。
1.2.4 腓骨皮瓣切取及缺損修復
全身麻醉下,患者取平臥位。按照設計切開皮膚,于筋膜下掀起皮瓣至外側肌間隔,保護穿支血管,驗證體表定位處是否有穿支血管,測量混合現實技術定位的穿支血管穿出點與實際穿出點距離。切開皮瓣后緣皮膚至腓腸肌和比目魚肌表面,分離暴露腓骨,解剖剝離腓骨長、短肌和踇長伸肌,顯露腓動、靜脈。根據下頜骨缺損范圍制取合適長度腓骨瓣,保護穿支血管,分離腓動、靜脈血管蒂至其在脛后血管發出處斷蒂。本組腓骨瓣切取長度為6~15 cm,平均9.5 cm;皮瓣切取范圍6 cm×5 cm~10 cm×8 cm。供區創面直接拉攏縫合(7例)或取腹部皮片游離植皮修復(5例)。
將游離腓骨皮瓣移植至下頜骨缺損處,使用鈦板固定腓骨,手術顯微鏡下將腓動、靜脈分別與頸部動、靜脈吻合。皮瓣用以修復軟組織缺損(3例)或固定于頜面部以便術后觀察腓骨瓣血運情況(9例)。
1.3 術后處理
術后患者頭部制動并絕對臥床5~7 d,禁用止血藥,給予抗痙攣、抗感染等對癥治療,密切觀察皮瓣血運情況,必要時對血管危象進行急診處理。3例侵犯下頜骨的口腔鱗癌患者術后接受放化療,其余患者不作放化療處理。
2 結果
本組12例患者術前使用混合現實技術定位穿支血管30支,每例平均2.5支;術前定位穿支血管穿出點與實際穿出點距離為1~4 mm,平均2.8 mm。術后12例腓骨瓣均順利成活;1例皮瓣遠端邊緣壞死,換藥后延期愈合。供區發生感染1例,經抗炎換藥后愈合;其余患者切口Ⅰ期愈合,植皮順利成活。患者均獲隨訪,隨訪時間8~36個月,中位時間21個月。修復面部外形好,皮瓣無臃腫,張口度輕度受限,患者對修復效果較滿意。術后3例接受放化療患者隨訪6個月示2例正常骨愈合、1例延遲愈合。
3 典型病例
患者 女,56歲。因“左側下頜骨成釉細胞瘤刮治術后2年,發現新生物1個月”入院。專科檢查:左側面部膨隆,左側下頜角、下頜升支捫及新生物,大小約5 cm×4 cm,張口輕度受限。結合外院刮治術后病理檢查及我院病理切片會診報告診斷成釉細胞瘤。行左側下頜骨部分切除術+游離腓骨皮瓣修復。術前行頜面部增強CT與下肢CTA檢查,將獲得的二維數據導入Mimics三維影像工作站制成頜面部與下肢穿支血管三維模型并導入至HoloLens,通過頜面部三維模型了解腫瘤侵犯范圍,設計切除邊界,測量缺損長度為10.5 cm。術中將下肢穿支血管三維模型投放于體表,定位穿支血管1支,標記穿支血管穿出點位置,測量其與標記點距離為2.2 mm,制取游離腓骨皮瓣。皮瓣切取面積6 cm×5 cm,腓骨瓣長度為11 cm。使用鈦板將腓骨瓣固定于下頜骨缺損處。供區直接拉攏縫合。術后游離腓骨皮瓣完全成活,供區切口Ⅰ期愈合。患者隨訪12個月,頜面部外觀對稱,張口輕度受限,修復效果滿意。見圖1。

a. 下頜骨三維模型;b. 下肢穿支血管三維模型; c. 術中使用HoloLens將穿支血管三維模型投影于體表;d. 制取游離腓骨皮瓣;e. 腓骨瓣固定于下頜骨缺損處;f、g. 術后即刻頜面部及下肢供區外觀;h、i. 術后1年頜面部及下肢供區外觀
Figure1. A typical casea. The three-dimensional model of the mandible; b. The three-dimensional model of the perforator vessels; c. The three-dimensional model of the perforator vessels was projected onto the body surface using HoloLens; d. Harvesting the free fibular flap; e. The fibular flap was fixed to the mandibular defect; f, g. Appearances of the facial and lower limb at immediate after operation; h, i. Appearances of the facial and lower limb at 1 year after operation
4 討論
混合現實技術應用于皮瓣手術的主要挑戰在于穿支血管與其三維模型之間準確對齊和配準[15]。目前,主要配準方法分為光學定位系統輔助配準和手動配準兩大類。光學定位系統配準是將模型配準到光學跟蹤空間,執行基于點的配準,將獲得的配準聯合手眼校準和光學跟蹤信息,最終完成三維模型投影到人體。但該方法存在設備超出術者認知范疇、系統價格高昂、手術流程復雜等問題,限制了臨床使用[16]。本研究采用手動配準,術者使用混合現實技術與虛擬三維模型進行交互,通過移動、旋轉和縮放,首先將定位標志與其三維模型進行對齊,再實現整體三維模型與人體對齊,無需建立空間坐標等步驟,簡化了配準流程。實際配準時間為5~10 min,雖然增加手術時間,并在一定程度上增加手術流程,但實現了穿支血管三維可視化,可直觀了解穿支血管走行、分布以及穿出點位置,利于皮瓣設計、術中保護穿支血管及穿出點,減少了實際制取皮瓣時間,降低皮瓣危象發生風險。
快速識別血管走行可以在制取皮島時對血管進行保護,減少術中損傷血管可能性。我們認為基于CTA數據的混合現實技術具有以下優勢:① 術前可多方位、立體觀察穿支血管起源、分布和穿出點位置,針對患者個體化差異制定皮瓣制取計劃。② 根據下頜骨缺損情況,對腓骨皮瓣進行精確規劃,并可在三維模型中設計腓骨長度,模擬修復下頜骨缺損,同時可在術中對實際腓骨長度進行精確截取。③ 與雙重曝光形成三維影像投影于體表相比,HoloLens 可以通過定位三維模型的“定位點”,確保穿支血管與其三維模型之間的精確重疊,減少誤差值。④ 術中應用混合現實技術輔助,操作過程中保持完全無菌狀態。⑤ 將現有的穿支皮瓣制取模式從“切開-尋找血管-手術”轉換為“設計-切開-手術”模式。
本組混合現實技術定位的穿支血管穿出點與實際穿出點距離平均為2.8 mm,與Tang等[17]使用CTA數據的混合現實技術定位穿支血管誤差值(0.53±0.27)cm相似,但高于Sun等[18]和Tu等[19]報道的使用光學定位系統誤差(1.30±0.39)、(1.61±0.44)mm。我們認為本組誤差偏高主要與以下三方面有關。① 模型誤差:基于二維圖像數據制作三維模型過程中的誤差,例如圖像分辨率、手動建模誤差等。② 系統誤差:HoloLens對三維模型定位時,設備自身校準不佳引起的微小誤差。③ 應用誤差:HoloLens在實際應用過程中產生誤差,與術者配準經驗、影像學數據漂移等因素均有關系。三種誤差中,應用誤差不確定因素較多,主要與術者配準過程、熟練度相關。在定位標志與其三維模型的配準過程中,僅單個角度對齊不夠,必須從多角度、多維度進行配齊,這也導致本研究前期出現4 mm最大誤差。與光學定位系統使用的人工算法相比,本研究使用的手動配準方法穩定性相對較差,受人為因素影響較大,但簡便易行、費用低廉。
為了術后直觀檢測腓骨移植的血供情況,徐中和等[20]在手術中切取與腓骨血供同源的微型穿支皮瓣作為皮島檢測血供,為及時發現腓骨瓣危象提供了有效方法。本研究制取的12例腓骨瓣均攜帶皮瓣,其中9例成釉細胞瘤患者通過皮瓣對腓骨血供進行監測,3例鱗癌患者用于軟組織缺損修復。術后游離腓骨皮瓣全部成活,隨訪中位時間21個月,修復面部外形好。
綜上述,混合現實技術輔助游離腓骨皮瓣制取修復下頜骨缺損可行,能快速獲取穿支血管數量、分布等信息,誤差較小,可降低手術風險,提高治療效果。未來需在現有手動配準基礎上進一步優化定位方式,在HoloLens中引入人工智能算法以提高定位精度,實現三維可視化以及實現軟組織移位跟蹤再匹配功能。
利益沖突 在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突;經費支持沒有影響文章觀點和對研究數據客觀結果的統計分析及其報道
倫理聲明 研究方案經重慶大學附屬腫瘤醫院倫理委員會批準(CZLS2021177-A)
作者貢獻聲明 宋宣:參與手術、資料收集、論文撰寫及修改;向大蘭、劉代德:參與手術、資料收集;劉一秀:實施手術、研究指導、論文修改及審定