Цифровые технологии в хирургическом лечении посттравматических деформаций скулоорбитального комплекса

Введение

Одной из главных задач хирурга, выполняющего операции на средней зоне лица, является повышение эффективности лечения и улучшение качества жизни пациента после перенесенной травмы. Отсроченная и неспланированная операция или ее отсутствие при травме скулоорбитального комплекса (СОК), особенно при выраженных смещениях отломков, может приводить к усугублению повреждений глазницы, глазного яблока, глазодвигательных мышц, орбитальной клетчатки и зрительного нерва. В результате развиваются стойкие посттравматические деформации скуловой области и глазницы, функциональные и эстетические нарушения, обрекающие пациентов на длительное многоэтапное лечение [1–3]. По разным данным [2–4], на долю переломов скуловой кости приходится от 20 до 37,5% всех повреждений костей лицевого скелета, причем из этих переломов 35–40% составляют повреждения нижней стенки глазницы.

При переломах глазницы происходит нарушение ее анатомии и физиологии, в результате чего в раннем посттравматическом периоде развиваются офтальмологические и неврологические расстройства (деформация и изменение объема глазницы, диплопия, ограничение подвижности глаза, потеря или нарушение зрения, гипостезия по ходу подглазничного нерва). Затем при отсутствии лечения формируется гипо- и энофтальм, прогрессируют диплопия и косметические нарушения [4–6]. Перечисленные изменения позволяют считать повреждения СОК наиболее сложными в плане реконструкции и восстановления нарушенных функций.

До настоящего времени не разработан оптимальный алгоритм лечения пациентов с переломами и деформациями СОК: применяются различные оперативные доступы и методики, используются разно­образные материалы и имплантаты для реконструкции скуловой кости и нижней стенки глазницы [5, 7–9]. «Золотым стандартом» хирургического лечения повреждений скуловой кости и стенок глазницы по-прежнему является применение аутокости, а также широко используются металлические пластины или сетка и полимерные имплантаты [2, 3, 8–12]. Все это относится к традиционным (классическим) хирургическим методам лечения пациентов с травмой скулоглазничного комплекса, которые имеют свои достоинства и недостатки. К недостаткам следует отнести увеличение длительности операции при заборе аутокости или интраоперационном моделировании металлических и полимерных протезов; резорбцию аутокости; гипер- или гипокоррекцию скуловой зоны; сохранение гипофтальма или энофтальма; атрофию орбитальной клетчатки; развитие металлоза или прорезывание титановых имплантатов; сохранение функциональных и косметических проблем [3, 6, 12–14].

Первое десятилетие XXI в. характеризуется активным внедрением цифровых технологий в работу челюстно-лицевых хирургов. Прежде всего это связано с появлением новых методов компьютерного моделирования, повышением доступности и снижением стоимости оборудования для визуализации данных КТ и МРТ, развитием аддитивного производства индивидуальных имплантатов с использованием 3D-печати для восстановления анатомии костных структур лицевого скелета [3, 15–18]. Тщательная предоперационная подготовка пациента, виртуальное планирование вмешательства, изготовление персонифицированных имплантатов позволяют выполнять реконструктивно-пластические операции на скулоглазничном комплексе с применением минимально-инвазивных технологий [17, 18].

Цель исследования — определить эффективность использования цифровых технологий у пациентов с посттравматическими деформациями скулоорбитального комплекса путем сравнения результатов с традиционными методами хирургического лечения.

Материалы и методы

Обобщен опыт хирургического лечения 231 пострадавшего с повреждениями СОК на клинических базах кафедры хирургической стоматологии и челюстно-лицевой хирургии с курсом пластической хирургии Приволжского исследовательского медицинского университета (Н. Новгород) в 2011–2019 гг.: в Университетской клинике, в отделениях челюстно-лицевой хирургии Нижегородской областной клинической больницы им. Н.А. Семашко и клинической больницы №3 Приволжского окружного медицинского центра ФМБА России. Средний возраст пациентов составил 33,6 года (от 20 до 60 лет). Среди них было 80% (188/231) мужчин и 20% (43/231) женщин. Письменные согласия пациентов на использование данных и публикацию фотографий имеются в историях болезней.

Сроки хирургического лечения были разными: в 1-е сутки после травмы прооперированы 1,7% (4/231) пациентов, с 7-х по 14-е сутки — 19,5% (45/231), с 15-х по 30-е сутки — 33,8% (78/231), через 1–2 мес — 27,3% (63/231), спустя 4 мес — 12,5% (29/231), через 6 мес — 4,3% (10/231) больных. Из всех исследуемых с посттравматической деформацией СОК пролечено 44,2% (102/231) пациентов, в том числе с посттравматическими дефектами и деформациями нижней стенки глазницы — 38,2% (39/102). У всех больных имелась деформация скуловой зоны и орбиты, гипофтальм и/или энофтальм, диплопия различного характера.

Всем пациентам проводили стандартное клиническое обследование и мультиспиральную компьютерную томографию (МСКТ) черепа в аксиальной, сагиттальной и фронтальной плоскостях с построением 3D КТ-моделей до и после операции. Врачом-офтальмологом выполнялось обследование пациентов до и после операции: через 1, 3 и 6 мес, которое включало визометрию, тонометрию, офтальмоскопию и биомикроскопию. Аксиальное положение глаза в орбите (эно- или экзофтальм) определяли с помощью экзофтальмометра Hertel (Inami, Япония). Гипофтальм оценивали относительно горизонтальной линии, проходящей через центр зрачка здорового глаза. С помощью сферопериметра Гольдмана определяли характер и размер зоны бинокулярного двоения [3]. Данные перечисленной диагностики были крайне необходимы при планировании хирургического лечения и оценке результатов лечения орбиты [1, 3, 6].

Классические операции по устранению посттравматической деформации скуловой области (остеотомия и остеосинтез) выполнены в 85,3% (87/102) случаев, в 14,7% (15/102) проводили только контурную пластику скуловой области имплантатами и реконструкцию нижней стенки глазницы. При посттравматических дефектах и деформациях орбиты для реконструкции глазницы использовали в 38,4% (15/39) случаев полимерные имплантаты «Реперен» (Россия), в 30,8% (12/39) случаев — металлические имплантаты «Конмет» (Россия) и также в 30,8% (12/39) случаев — имплантаты Synthes (Швейцария) стандартных типоразмеров [12–14, 16].

Для оценки роли рентгенологического планирования операций по устранению посттравматической деформации СОК было сформировано две группы пациентов. В 1-й группе (54,9% (56/102) случаев) виртуальное планирование операции не выполняли. Во 2-ю группу (45,1% (46/102) случаев) вошли пациенты, которым проводили виртуальное планирование операции. 22 и 17 пациентов были с деформациями глазниц — в 1-й и 2-й группах соответственно.

Виртуальное планирование проводили с исполь­зованием многоплоскостных реформаций КТ-изобра­жений и построением трехмерных реконструкций. Мы изучали характер посттравматической деформации СОК: определяли степень смещения костных структур и размер костного дефекта нижней стенки глазницы; выявляли сопутствующие изменения в орбите; измеряли линейные размеры поврежденной и неповрежденной глазниц; оценивали степень смещения глазного яблока; определяли оптимальное положение будущего имплантата.

В послеоперационном периоде всем пациентам назначали стандартное медикаментозное лечение. Швы снимали на 5–7-е сутки после операции. Контрольный осмотр осуществляли через 1, 3, 6 мес и 1, 3 года, 5 лет после операции.

Статистическая обработка цифрового материала результатов исследования была проведена с использованием программы Microsoft Office Excel 2010, пакета программ Statistica 10.0 (StatSoft, Inc.) в соответствии с общепринятыми современными методами статистического анализа. Непараметрический метод — тест Манна–Уитни (U) для несвязанных групп — использовали в тех случаях, когда значения анализируемых данных не соответствовали нормальному закону распределения.

Результаты и обсуждение

На основании проведенного анализа результатов хирургического лечения 231 пациента с повреждениями скулоглазничного комплекса была выделена группа больных (n=102), которым требовалось хирургическое лечение по поводу посттравматической деформации СОК, из них 39 человек нуждались в реконструкции нижней стенки глазницы. Оценка результатов хирургического лечения у пациентов с посттравматической деформацией проводилась на основании клинико-рентгенологических данных и анализа послеоперационных осложнений.

Оптимальное восстановление анатомии СОК отмечено у 75,0% (42/56) пациентов 1-й группы (без виртуального планирования операции) и у 93,5% (43/46) пациентов 2-й группы (рис. 1–4). После реконструкции нижней стенки глазницы успешные результаты были у 68,2% (15/22) пациентов 1-й группы и у 88,2% (15/17) — 2-й группы, в остальных случаях отмечены различные осложнения.

Рис. 1. Пациент К. Пост­трав­ма­тическая деформация левого скулоорбитального комплекса, выраженный гипо- и энофтальм слева: а — до операции; б — после хирургического лечения

Рис. 2. Пациент К. 3D КТ-реконст­рукция черепа: а — до операции; б — после операции (на нижнюю стенку левой глазницы и нижнеглазничный край, частично — на тело скуловой кости установлен титановый сетчатый имплантат)

Рис. 3. Пациент К. МСКТ черепа до операции (фронтальный, аксиальный и сагиттальный срезы)

Рис. 4. Пациент К. МСКТ черепа после операции (визуализируется титановый имплантат на фронтальном, аксиальном и сагиттальном срезах)

В отдаленном послеоперационном периоде у 3 из 22 пациентов 1-й группы отмечены гипофтальм и энофтальм (3–4 мм) и у 1 человека — гипофтальм (5 мм). При анализе МСКТ глазниц этих пациентов обнаружено пролабирование дистального края имплантата в сторону верхнечелюстной пазухи, что явилось причиной повторной операции.

У 1 из 17 пациентов 2-й группы отмечен гипофтальм и энофтальм (3–4 мм) в отдаленном периоде, что также обусловило повторную операцию. Энофтальм в пределах 1–2 мм не причинял дискомфорта пациентам обеих групп, хирургического лечения не проводилось.

Через 3 мес после вмешательства диплопия сохранялась у 4 из 22 пациентов 1-й группы и у 2 из 17 пациентов 2-й группы. Восстановление бинокулярного зрения у них продолжалось до 6 мес, что было связано с характером травмы и сроками хирургического лечения.

Степень выраженности гипофтальма и энофтальма различной степени представлена у пациентов с посттравматической деформацией глазницы (см. таблицу).

Распределение пациентов по степени выраженности смещения глазного яблока до и после операции

При анализе отдаленных результатов лечения нами не отмечено воспалительных изменений вокруг имплантатов, а также потери зрения. Гиперофтальм наблюдался у 1 из 22 пациентов 1-й группы и у 1 из 17 пациентов 2-й группы, причем это были пациенты с выраженным посттравматическим гипофтальмом и энофтальмом. Во время операции у них проводилась умеренная гиперкоррекция по вертикали металлическими имплантатами с целью стабилизации положения глазного яблока в отдаленном периоде. Нормализация положения глаза по вертикали у пациентов произошла через 3 мес после реабилитации.

Смещение имплантата отмечено у 2 пациентов из 1-й группы спустя 6 мес после операции. Данное осложнение было обусловлено наличием обширного дефекта нижней стенки орбиты, рубцовыми изменениями орбитальной клетчатки и смещением полимерного имплантата вследствие рубцевания тканей в верхнечелюстную пазуху. Пациентам потребовалось повторное хирургическое вмешательство в связи с развитием прогрессирующей диплопии. Анализ причин смещения имплантата показал погрешности в планировании операции и в выборе видов и размеров имплантата, который не обеспечил достаточного перекрытия костного дефекта и жесткости опоры в дистальной зоне. Смещения имплантатов в сторону нижнего века не отмечено, так как все используемые полимерные и металлические конструкции стабильно фиксировались микровинтами к подлежащей кости.

В нашем исследовании усовершенствована методика анализа диагностических изображений при лучевом обследовании пациентов с травмой и разработан персонифицированный подход к изготовлению имплантатов. На практике технология была апробирована пока у 2 пациентов с выраженной посттравматической деформацией СОК, обусловленной смещением отломков и наличием обширных костных дефектов нижней стенки глазницы. Оперативное вмешательство выполнено с использованием двух индивидуальных имплантатов скуловой кости и нижней стенки глазницы, изготовленных с помощью технологий компьютерного моделирования и 3D-печати.

Применение стандартных имплантатов у данных пациентов было сопряжено с высоким риском их прецизионного несоответствия объемным параметрам костных дефектов; выраженного смещения отломков и деформации, обусловленной давностью травмы; возможной потери коррекции в послеоперационном периоде; сохранения диплопии и энофтальма (рис. 5).

Рис. 5. Пациент Н. МСКТ черепа до операции (фронтальный, аксиальный и сагиттальный срезы)

Для планирования хирургической реконструкции скулоглазничного комплекса были использованы современные цифровые технологии, позволяющие вычислить размеры дефектов и деформаций, рассчитать их объемные параметры и определить форму будущих имплантатов:

на первом этапе по данным МСКТ головы пациента в программном обеспечении 3D Slicer создавали компьютерную 3D-модель лицевого скелета;

на втором этапе в программном обеспечении Autodesk Meshmixer выполняли гибридное параметрическое моделирование, коррекцию деформации, замещение костных дефектов с использованием «зеркальной копии» неповрежденной контралатеральной стороны черепа;

на третьем этапе с целью последующего изготовления индивидуальных имплантатов были созданы их трехмерные модели и выполнена топологическая оптимизация (рис. 6).

Рис. 6. Пациент Н. 3D КТ-ре­конструкция черепа. Этап ком­пью­терного планирования опе­ра­ции и моде­лирования имп­лан­татов

Имплантат для реконструкции скуловой кости моделировали с учетом характера посттравматической деформации скуловой зоны, декомпрессии подглазничного нерва и с обязательным нанесением опорных пунктов для соединения с глазничным имплантатом. Его толщина в зависимости от зоны реконструкции варьировала от 0,1 до 0,8 мм. Имплантат для реконструкции нижней стенки глазницы полностью перекрывал дефект кости, опирался дистально на орбитальное возвышение и имел необходимую толщину для устранения энофтальма. Затем производили 3D-печать макета черепа и двух прототипов индивидуальных имплантатов. После этого с их помощью выполняли моделирование операции с использованием стандартного инструментария (рис. 7).

Рис. 7. Пациент Н. Этап моде­лирования операции с ис­поль­зованием макета черепа пациента и двух прототипов индивидуальных имплантатов: а — до установки прототипов индивидуальных имплантатов; б — после установки прототипов

Далее на основе подготовленных прототипов индивидуальных имплантатов ф. «Экофлон» (С.-Петер­бург) были изготовлены имплантаты из политетрафторэтилена. При оперативном вмешательстве эти имплантаты фиксировали к подлежащим костным структурам титановыми микровинтами (рис. 8).

Рис. 8. Пациент Н. Фрагмент операции. Установлено два полимерных имплантата: на нижнюю стенку правой глазницы и скуловую кость

Послеоперационный период протекал без особенностей. Все имплантаты хорошо интегрировались с тканями, нагноения и их отторжения не наблюдалось (рис. 9, 10).

Рис. 9. Пациент Н. МСКТ черепа после операции. Визуализируется полимерный имплантат на нижней стенке правой глазницы

Рис. 10. Пациент Н. Компьютерная 3D-модель черепа после операции

Использование в оперативном лечении пациентов цифровых технологий позволило оптимально устранить посттравматические деформации СОК, повысить точность реконструкции нижней стенки глазницы, снизить продолжительность вмешательства и его объем, получить прогнозируемый результат (рис. 11).

Рис. 11. Пациент Н. с посттравматической деформацией правого скулоорбитального комплекса: а — до операции; б — через 1 мес после операции

Заключение

Применение цифровых технологий в хирургическом лечении посттравматических деформаций скулоорбитального комплекса по сравнению с использованием традиционных методик позволяет избежать проблемных вопросов позиционирования имплантата и развития осложнений при реконструкции, значительно снизить травматичность операции и ускорить реабилитацию пациентов.

Финансирование исследования. Работа не получала финансовой поддержки.

Конфликт интересов отсутствует.