Abstract
目的
研究腓骨瓣重建上颌骨术后腓骨瓣位置是否发生变化，初步分析影响腓骨瓣位置变化的因素。
方法
选择2012年11月至2016年11月于北京大学口腔医院口腔颌面外科行上颌骨腓骨瓣重建的患者，根据患者修复颧上颌支柱的方式，分为钛板支柱组和骨支柱组。使用软件将术后1周与术后1年的CT进行三维重建，对齐术后1周及术后1年的上颌骨模型，获得腓骨瓣长轴的单位方向向量，根据单位方向向量坐标计算角度改变并记录位置改变方向。
结果
32例患者纳入本研究。在术后1周与术后1年时，在X-Y平面上腓骨瓣长轴与X轴的夹角分别为95.65°±53.49°和95.53°±52.77°，差异无统计学意义(P>0.05)。在X-Z平面上的夹角分别为96.88°±69.76°和95.33°±67.42°，差异有统计学意义(P=0.0497)。钛板支柱组和骨支柱组用于修复牙槽突的腓骨瓣长轴在X-Y平面上的角度变化分别为3.23°±3.93°、1.94°±1.78°，在X-Z平面上的角度变化分别为6.02°±9.89°、3.27°±2.31°，两组间差异无统计学意义(P>0.05)。在X-Y平面上用于修复前牙牙槽突、后牙牙槽突、颧上颌支柱的腓骨瓣长轴变化分别为3.13°±3.78°、2.56°±3.17°、5.51°±4.39°，后两者间差异有统计学意义(P=0.023)；在X-Z平面上分别为4.94°±4.75°、5.26°±10.25°、6.69°±6.52°，两两比较差异无统计学意义(P>0.05)。腓骨瓣主要的位置偏移方向均为向内侧、上方偏移。
结论
术后1年与术后1周相比，腓骨瓣在矢状平面上的位置发生了显著性变化，在水平面上的位置变化不明显；腓骨瓣位置的改变主要以向内侧、上方偏移为主。
Keywords: 上颌骨缺损, 游离腓骨瓣, 术后评价
Abstract
Objective
To investigate the position change of the fibular bone after maxillary reconstruction by free fibular flap and to analyze the factors affecting the position change.
Methods
Patients who underwent maxillary reconstruction by free fibular flap in the Department of Oral and Maxillofacial Surgery, Peking University School and Hospital of Stomatology from November 2012 to November 2016 were enrolled in this study. CT scans 1 week and 1 year postoperatively were collected and stored in DICOM format. The ProPlan CMF software was used to reconstruct the CT scans and separate the maxilla and each segment of the fibular flap. The Geomagic Control software was used to measure the long axis direction vector of each fibular segment. And the position change direction was recorded. The patients were divided into groups according to the use of the fibula or titanium plate to reconstruct the zygomaticmaxillary buttress.
Results
A total of 32 patients were enrolled. Among them, 21 were in the titanium plate group and 11 in the fibula bone group. The angle between the long axis of the fibular segment and the X axis in the X-Y plane was 95.65°±53.49° and 95.53°±52.77°, 1 week and 1 year postoperatively, and there was no statistical difference (P>0.05). The angle between the long axis of the fibular segment and the X axis in the X-Z plane was 96.88°±69.76° and 95.33°±67.42°, respectively, with statistical difference (P=0.0497). The angular changes of the long axis of the fibular segment in the titanium plate group and the fibular bone group were 3.23°±3.93° and 1.94°±1.78°, respectively, and the angular changes in the X-Z plane were 6.02°±9.89° and 3.27°±2.31°, respectively. There was no significant difference between the groups (P>0.05). The long axis changes of the fibular segment in the X-Y plane for reconstruction of the anterior alveolar, posterior alveolar, and buttress were 3.13°±3.78°, 2.56°±3.17°, and 5.51°±4.39°, respectively. There was a statistical difference (P = 0.023) between the posterior and buttress. In the X-Z plane, theses were 4.94°±4.75°, 5.26°±10.25°, 6.69°±6.52°, respectively. There was no statistical difference among the three groups (P>0.05). The main positional deviation directions of the titanium plate group and the fibular bone group were interior and superior sides, and there was no statistical difference between the two groups (P>0.05).
Conclusion
One year postoperatively, the position of the free fibular flap was changed compared with 1 week postoperatively. The position of the free fibular flap was mainly changed to the interior and superior sides.
Keywords: Maxillary defect, Free fibular flap, Postoperative evaluation
上颌骨的修复重建需要同时满足恢复患者外形和功能的要求[1]，随着显微外科技术和数字化外科技术的不断发展、成熟，手术模式也由“经验化”向“精确化”转变。近年来，使用游离腓骨瓣配合种植义齿修复上颌骨缺损已被证实为一种有效、可靠的功能性修复重建手段[2-5]。因颌骨重建同期完成种植体植入技术敏感性较高，现阶段多数患者在颌骨重建术后半年至一年行进行种植手术。那么在这段时间内腓骨瓣的位置是否发生变化？如果腓骨瓣位置发生变化，可能会增加种植修复治疗的难度，甚至导致无法完成种植义齿修复。目前尚未检索到相关研究报道，因此本研究的目的是研究游离腓骨瓣修复重建上颌骨术后腓骨瓣位置是否会发生变化，并初步分析影响腓骨瓣位置变化的相关因素。
1. 资料与方法
1.1. 病例资料
选择2012年11月至2016年11月于北京大学口腔医院口腔颌面外科行上颌骨游离腓骨瓣重建的患者。纳入标准：(1)上颌骨因肿瘤切除、创伤等因素缺损需行游离腓骨瓣修复重建；(2)缺损范围小于或等于半侧上颌骨(Brown水平分类b型)；(3)至少一段腓骨瓣用于修复牙槽突部分的缺损；(4)只使用小型钛板坚固内固定；(5)术后未出现钛板暴露或皮瓣感染等情况。排除标准：(1)术后皮瓣未成活；(2)患有骨代谢疾病；(3)术后需要接受化疗或放疗。根据修复颧上颌支柱的方式，将患者分为钛板支柱组和骨支柱组，并对每例患者进行Brown上颌骨缺损分型。
1.2. 方法
1.2.1. 采集CT数据
收集患者术后1周和术后1年的CT影像数据。扫描参数：扫描电压120 kV，扫描电流25 mA，骨组织窗扫描，层厚1.25 mm，以DICOM文件格式储存。
1.2.2. 重建三维模型
将DICOM格式的CT数据导入ProPlan CMF软件(Materialise公司，USA)进行三维重建。逐层描计上颌骨的边界，分离出上颌骨。再以上颌骨为基础，逐层描计每一段腓骨瓣并分离每一段腓骨瓣。将得到的缺损上颌骨和每段腓骨瓣以stl文件格式存储并导出(图 1)。
图1.
应用ProPlan CMF软件三维重建CT分离上颌骨及每一段腓骨瓣
ProPlan CMF software was used to reconstruct the CT scans and separate the maxilla and each segment of the fibular flap
1.2.3. 获得腓骨瓣长轴的单位方向向量
将得到的上颌骨及每段腓骨瓣的stl文件导入Geomagic Control软件(3D systems公司，USA)。调节术后1周的上颌骨位置，将眶耳平面调节至与软件固有参考系的X-Y平面平行，将正中矢状平面调节至与X-Z平面平行(图 2)。设置不包含腓骨瓣部分的术后1周的上颌骨模型作为参照，使用最佳拟合对齐功能将术后1年的上颌骨模型对齐到术后1周的上颌骨模型(图 3)。使用圆柱体最佳拟合功能得到术后1周及术后1年的每一段腓骨瓣的拟合圆柱体及长轴的单位方向向量(图 4)。记录每一段单位方向向量的三维坐标，并且记录术后1年与术后1周相比单位方向向量位置改变的方向，记为上方、下方、内侧、外侧。
图2.
调节术后1周的上颌骨位置，将眶耳平面调节至与软件固有参考系的X-Y平面平行，将正中矢状平面调节至与X-Z平面平行
Adjustment of maxilla model, make F-H plane parallel to the X-Y plane and make mid-sagittal plane parallel to the X-Z plane
图3.
使用最佳拟合对齐功能将术后1年的上颌骨模型对齐到术后1周的上颌骨模型
Aligning the maxilla model at 1 year postoperatively to the maxilla model at 1 week postoperatively
图4.
测量每一段腓骨瓣长轴的单位方向向量
Measuring the long axis direction vector of each fibular segment
1.2.4. 计算腓骨瓣长轴角度变化量
设术后腓骨单位方向向量为
=(x, y, z)，设
在水平参考面与X轴的夹角为θxy，在矢状参考面与X轴的夹角为θxz。根据公式θxy=cos-1
，θxz=cos-1
可计算出术后1周和术后1年单位方向向量分别在X-Y平面与X-Z平面与X轴的角度。
1.3. 统计学分析
使用配对t检验比较术后1年与术后1周腓骨瓣长轴角度的变化是否存在差异。骨支柱组与钛板支柱组两组间用于修复牙槽突部分的腓骨段长轴角度的变化使用独立样本t检验比较。使用单因素方差分析两两比较用于修复前牙牙槽突、后牙牙槽突、颧上颌支柱的腓骨瓣长轴角度的变化是否存在差异。使用卡方检验比较骨支柱组与钛板支柱组两组间腓骨瓣位置偏移方向是否存在差异。所有检验P < 0.05认为差异有统计学意义。
2. 结果
2.1. 一般情况
共32例患者，其中男性15例、女性17例，平均年龄为37岁(17~72岁)。其中使用腓骨瓣修复颧上颌支柱的11例，使用钛板修复颧上颌支柱的21例。共使用61段腓骨瓣，使用一段腓骨瓣的7例、两段21例、三段4例，其中一段腓骨瓣均用于修复牙槽突缺损，两段腓骨瓣用于修复牙槽突缺损或牙槽突和颧上颌支柱缺损，三段腓骨瓣均用于修复牙槽突和颧上颌支柱缺损。Brown Ⅱ型缺损25例，Brown Ⅲ型缺损7例。良性肿瘤13例，恶性肿瘤18例，外伤1例。两组患者在观察期内均未出现钛板暴露和感染。
2.2. 腓骨瓣长轴角度改变
术后1周与术后1年时，在X-Y平面上腓骨瓣长轴与X轴的夹角分别为95.65°±53.49°和95.53°±52.77°，差异无统计学意义(P>0.05)。在X-Z平面上腓骨瓣长轴与X轴的夹角分别为96.88° ± 69.76°和95.33° ± 67.42°，差异有统计学意义(P = 0.0497)。钛板支柱组和骨支柱组用于修复牙槽突的腓骨瓣长轴在X-Y平面上的角度变化分别为3.23° ±3.93°、1.94°±1.78°，在X-Z平面上的角度变化分别为6.02°±9.89°、3.27°±2.31°。两组间差异均无统计学意义(P>0.05)。在X-Y平面上用于修复前牙牙槽突、后牙牙槽突、颧上颌支柱的腓骨瓣长轴变化分别为3.13°±3.78°、2.56°±3.17°、5.51°±4.39°，其中修复后牙牙槽突与颧上颌支柱的腓骨瓣间差异有统计学意义(P=0.023)；在X-Z平面上用于修复前牙牙槽突、后牙牙槽突、颧上颌支柱的腓骨瓣长轴变化分别为4.94°±4.75°、5.26°±10.25°、6.69°±6.52°，两两比较差异均无统计学意义(P>0.05)。
2.3. 腓骨瓣位置改变
钛板支柱组和骨支柱组主要的位置偏移方向均为内侧、上方(表 1)，两组间差异均无统计学意义(P>0.05)。
表1.
不同组患者腓骨瓣位置方向改变的情况
Positional deviation directions of fibular segments
| Groups | Interior side (n = 46) | Exterior side (n = 15) | P value | |||
| Superior side (n = 37) | Inferior side (n = 9) | Superior side ( n = 10) | Inferior side (n = 5) | |||
| Titanium plate | 21 | 5 | 3 | 2 | 0.775 | |
| Fibular bone | 16 | 4 | 7 | 3 | ||
3. 讨论
近年来，诸多学者提出以咬合为导向的颌面部修复重建的理念被广泛接受，这一理念对术前数字化设计的步骤及顺序产生了影响[6]。与传统数字化设计相比，现阶段在术前设计时优先恢复患者的咬合关系，继而确定种植体的位置和方向，最后再根据种植体的位置确定腓骨瓣的位置。腓骨瓣术后位置较术前设计的位置发生了变化将会改变患者的预期上下颌关系，种植体的位置也会发生变化，从而导致颌间距离及覆牙合覆盖关系的改变，增大了种植义齿修复的难度，甚至导致无法完成义齿修复。
沈毅等[7]对使用不同钛植入物重建颧上颌支柱进行了三维有限元分析，认为使用钛板或钛网重建支柱易发生位移、弯曲甚至折断。本研究显示腓骨瓣修复上颌骨后，腓骨的长轴角度和位置都发生了不同程度的改变，钛板支柱组的长轴角度变化均值大于骨支柱组，与已有研究相符，但是两组间差异无统计学意义，可能与样本量不足有关。
除此之外，骨支柱组同样出现了腓骨瓣长轴角度及位置的微小变化，分析原因可能有两方面：一是本组病例均使用小型钛板进行固定，小型钛板的强度要低于加强钛板及重建钛板。但根据本课题既往对下颌骨坚固内固定的研究，小型钛板与重建钛板在固定效果与术后并发症方面差异无统计学意义，且小型钛板具有易于操作、节省手术时间、不易损伤血管蒂等优势更被推荐使用[8], 故坚固内固定方式对腓骨瓣长轴及位置改变影响较小。二是用于修复颧上颌支柱的腓骨瓣发生改建后导致了长轴角度和位置的变化。根据Wolff骨改建定律，骨骼具有自我优化的能力，会根据负载改变自身的形态，使用最少的骨量承担最大的负载[9-10]。简而言之，骨在受力情况改变的条件下会不断改建至一种相对平衡的状态。本组病例中的32名患者在为期1年的观察期内均未接受种植治疗，故其腓骨缺少相应的功能刺激，可能导致了骨改建的发生。若要证实这一猜想，还需要在将来的研究中进一步地扩大样本量，并进行有限元分析来模拟上颌骨及腓骨瓣的受力模式。
本研究涉及的相关内容及采用的测量方法，目前尚未检索到类似的国内外研究。既往研究大多是关于下颌骨腓骨瓣重建的术后情况，大部分研究都得到了大致相同的结论：腓骨瓣修复下颌骨缺损的术后效果较为稳定，骨吸收很少，甚至经过放疗后的骨吸收也很少[11-15]。下颌骨腓骨瓣重建后也鲜有发现腓骨位置改变的报道，分析原因可能为下颌骨周围肌群的力量能较好地维持腓骨瓣的位置。本课题组的既往研究显示，腓骨瓣修复上颌骨后骨质会发生持续性的吸收，这与腓骨瓣修复下颌骨后明显不同，故腓骨修复重建上颌骨术后的骨改建情况也同样值得研究[16]。
本研究为定性测量腓骨瓣位置的改变，尚不能定量测量腓骨瓣在不同方向上具体发生了多少的位置偏移，主要原因如下：(1)腓骨瓣具有不可忽略的长度和体积，且位置的移动方向是发生在三维空间的，并不是单纯的平移，故每个点不论在X-Y平面还是X-Z平面上发生的位置改变各不相同，尚无法用一个或几个简单的数据来描述一段腓骨瓣位置变化的信息，所以暂时以“内侧、外侧、上方、下方”等方向词汇描述位置改变的趋势；(2)在研究过程中发现，腓骨瓣在发生位置偏移的同时也伴随形态和体积的改变，使用Geomagic Control软件最佳拟合出的圆柱体长轴可以较为准确地反映位置变化的方向，但是圆柱体的体积、直径、长度是否能代表腓骨瓣形态的变化还需要进一步的研究。
综上所述，术后1年与术后1周相比，腓骨瓣在矢状平面上的位置发生了显著性变化，在水平面上的位置变化不明显；腓骨瓣位置的改变主要以向内侧、上方偏移为主。本研究所阐述的临床现象，可能对临床医师在面对上颌骨腓骨瓣修复重建的患者进行种植治疗时起到一定的提示作用，若要得到更精确的结果还需要更大样本量、更精确的研究。本研究的不足在于本组病例在观察期内均未完成义齿修复，所有腓骨瓣均处于非应力状态，无法回答在义齿修复状态时上颌骨是否恢复应力支柱对腓骨瓣稳定性的影响，这也是我们后续研究的方向。
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