Использование метода компьютерного трехмерного моделирования при дистракции нижней челюсти у детей

Недоразвитие у детей нижней челюсти врожденного и приобретенного генеза приводит как к функциональным (дыхание, жевание) так и эстетическим нарушениям. Метод выбора хирургического лечения при такой патологии у детей - дистракционный остеогенез (ДО) [1]. Несмотря на возросшую популярность метода в недавнем прошлом, накопленный клинический опыт и обзор данных литературы выявляют ряд ограничений данного метода и осложнений, ассоциированных с ним. Так использование наружного доступа для установки компрессионно-дистракционного аппарата (КДА) приводит к грубым рубцовым изменениям в мягких тканях, что в свою очередь вызывает вторичные деформации нижней челюсти [2]. Кроме того, необходимость использования многоэтапных вмешательств, громоздких наружных конструкций для исправления сложных деформаций нижней челюсти ограничивают применение метода ДО.

При использовании криволинейных КДА для устранения комбинированных деформаций нижней челюсти - перемещение костных фрагментов происходит в нескольких плоскостях [3]. Таким образом, эмпирический расчет, а также плоскостные методики расчета траектории костных перемещений невозможны либо чрезвычайно сложны, что в итоге влечет неправильное позиционирование КДА и создание ошибочной траектории дистракции. Последнее приводит к неправильному окончательному положению нижней челюсти, неустраненной деформации нижней челюсти, тяжелым формам дизокклюзии после осуществленной дистракции, что существенно затрудняет дальнейшую функциональную реабилитацию таких пациентов.

При использовании внутриротового доступа для установки КДА обзор хирургической раны резко ограничен, что чревато погрешностями в фиксации аппарата, проведении остеотомии нижней челюсти. Зачастую это приводит к травме зачатков зубов, сосудисто-нервного пучка, неверному позиционированию КДА [4, 5]. Названные недостатки ограничивают применение данного метода дистракции, что отрицательно сказывается на качестве реабилитации пациентов, особенно в детском возрасте [6].

Таким образом, является актуальным дальнейшее совершенствование метода путем внедрения в практику щадящей оперативной методики и внутриротового доступа для установки КДА, использование внутренних (накостных) аппаратов, использование компьютерного планирования ДО нижней челюсти с интраоперационным переносом результатов планирования с помощью хирургических шаблонов, раннее начало функциональной реабилитации на этапе созревания костного регенерата.

Проведено клинико-рентгенологическое обследование 20 пациентов (8 девочек и 12 мальчиков), в возрасте от 5 до 17 лет (средний возраст 9 лет) с недоразвитием нижней челюсти как врожденного генеза (13 человек - синдром 1-й и 2-й жаберных дуг), так и приобретенного (7 человек - артроз височно-нижнечелюстного сустава, родовая травма). Распределение пациентов по нозологии представлено в табл. 1. У всех пациентов имела место асимметричная деформация и недоразвитие нижней челюсти. У 1 пациента из этой группы ранее была проведена односторонняя дистракция, однако был отмечен рецидив деформации, связанный с техническим браком КДА.

У всех пациентов имела место та или иная форма дизокклюзии: у пациентов с односторонним поражением выявлялся трансверзальный наклон окклюзионной плоскости, перекрестный прикус, у пациентов с двусторонним поражением определялись сагиттальная либо вертикальная резцовая дизокклюзия или сочетание этих форм (рис. 1, 2).

Все пациенты на предоперационном этапе прошли стандартное рентгенологическое обследование, включающее мультиспиральную компьютерную томографию (МСКТ) черепа, ортопантомографию (ОПТГ), телерентгенографию (ТРГ) в прямой и боковой проекциях. Количественные показатели деформации определялись методом цефалометрии на ТРГ по Steiner [7], производились нативные измерения показателей Co-Go, Go-Gn, девиации подбородка от центральной линии, трансверзального наклона окклюзионной плоскости на трехмерной модели черепа (рис. 3, 4). Измерения проводились как до начала лечения, так и после проведенного дистракционного остеогенеза на программном обеспечении Onyx Ceph.

Пациенты были разделены на две группы - основную и контрольную по 10 человек в каждой. Пациентам основной группы по данным МСКТ проводилось построение 3D-модели черепа и челюстей в соответствующем программном обеспечении. С помощью программы CranioTools Distraction на 3D-модели нижней челюсти выполнялась виртуальная остеотомия. После этого проводилось перемещение зубосодержащего фрагмента челюсти в желаемое положение, максимально приближенное к правильному. На основании данных перемещений программное обеспечение автоматически производит расчет вектора дистракции и определяет спектр траекторий перемещения фрагмента. Исходя из топографии линии остеотомии, а также определения места наложения аппарата проводилась моделирование хирургического шаблона, на котором отмечалась в виде прорези линия остеотомии и в виде борозды - топография наложения аппарата (рис. 5).

Проводился выбор необходимого КДА из возможных вариантов с учетом места фиксации и кривизны аппарата.

Следует отметить, что кривизна траектории перемещения различна на разных участках челюсти. Таким образом, окончательное положение нижней челюсти в процессе ДО полностью детерминировано кривизной КДА, а также особенностями его фиксации на челюсти (рис. 6).

Результаты виртуального планирования в виде файла в формате STL передавались в лабораторию трехмерного моделирования, где проводилось изготовление модели нижней челюсти и хирургического шаблона методом трехмерной печати.

На дооперационном этапе на стереолитографической модели нижней челюсти производили адаптацию аппарата (отрезали лишние участки крепежных лапок, изгибали крепежные элементы соответственно анатомическим особенностям участка фиксации аппарата). На хирургическом шаблоне, учитывая ориентацию аппарата согласно намеченной борозде, сверлили отверстия под фиксирующие винты (рис. 7).

Операция проходила под эндотрахеальным наркозом, производился внутриротовой доступ к телу, углу и ветви нижней челюсти, на челюсть накладывался интраоперационный шаблон. Через намеченные отверстия шаблон фиксировался к поверхности нижней челюсти самонарезающими винтами. Далее намечалась линия остеотомии согласно прорези на шаблоне, после чего выкручивались фиксирующие винты и шаблон удалялся. Следующим этапом производилась фиксация аппарата с использованием ранее намеченных в кости отверстий (отверстия в кости и фиксирующей пластины должны совпадать). Аппарат фиксировался на кости самонарезающими мини-винтами. Окончательную остеотомию фрагментов челюсти проводили с помощью пьезохирургического инструмента и остеотомов, проверялась подвижность фрагментов кости с сохранением сосудисто-нервного пучка. После компрессии остеотомированных фрагментов рана ушивалась непрерывным швом нитью Vicryl rapide 4.0 (рис. 8).

Пациентам контрольной группы (n=10) планирование проводилось по общепринятой методике. Необходимый объем и вектор дистракции определяли по данным ОПТГ, МСКТ и ТРГ в боковой проекции. Протокол оперативного вмешательства не включал в себя использование интраоперационных шаблонов.

Дальнейший этап - компрессия - длился 7 сут у всех пациентов, после чего следовал период дистракции. Первоначальная активация КДА проходила под ультразвуковым контролем (УЗИ). Базовый темп дистракции составил 1 мм в день. Каждому пациенту на период дистракции составлялся индивидуальным график (рис. 9).

Всем пациентам были установлены КДА Synthes curvilinear различного радиуса кривизны, определяемого на этапе планирования (рис. 10).

Контроль дистракции осуществлялся с помощью ОПТГ и УЗИ области дистракции. ОПТГ проводилась 2 раза в неделю, с ее помощью определялась равномерность и динамика расхождения фрагментов челюсти (рис. 11, в, г). УЗ-контроль осуществлялся также 2 раза в неделю, с его помощью определялось соответствие темпа дистракции индивидуальной активности остеогенеза (см. рис. 11, а, б). В зависимости от нее определялся тип формирования регенерата: гипотрофический, нормотрофический или гипертрофический (рис. 12).

В зависимости от типа формируемого регенерата скорость дистракции меняли (при гипотрофическом типе регенерата скорость активации снижалась до 0,5 мм/сут, при гипертрофическом скорость активации КДА увеличивалась до 1,5 мм/сут), соответствующие изменения вносили в индивидуальный график дистракции.

При использовании криволинейных аппаратов траектория дистракции влияет на особенности созревания регенерата, так как растягивание костной мозоли происходит по дуге и, соответственно, скорость созревания регенерата в области внешнего и внутреннего края челюсти будет неодинакова, что требует постоянного контроля.

Окончание дистракции определялось с учетом достигнутого результата: устранение недоразвития нижней челюсти, нормализация окклюзии, выработка рабочего ресурса аппарата.

Результат проведенного лечения оценивался в зависимости от таких параметров, как нормализация окклюзии в результате дистракции либо вследствие ортодонтического лечения, устранения недоразвития нижней челюсти, и варьировал от очень хорошего до неудовлетворительного. Результаты оценки представлены в табл. 2.

Средние значения результатов цефалометрического анализа, а также измерений на трехмерных моделях черепа, проведенных до и после лечения в основной и контрольной группах, представлены в табл. 3, 4. Сравнение результатов, полученных в ходе лечения в основной и контрольной группах, представлено на рис. 13.

В ходе УЗ-контроля ДО выявлены следующие особенности созревания регенерата: у 2 пациентов выявлен гипотрофический регенерат (пациенты с синдромом 1-й и 2-й жаберных дуг) у 4 пациентов - гипертрофическая форма созревания регенерата (пациенты с артрозом ВНЧС и недоразвитием нижней челюсти). Соответственно УЗ-картине остеогенеза проводилась и коррекция темпа активации аппаратов в ту или иную сторону до достижения показателей нормотрофического регенерата.

В процессе лечения получены следующие осложнения: у 1 пациентки контрольной группы в ходе проводимой дистракции произошел перелом суставосодержащего фрагмента в области вырезки нижней челюсти вследствие высоко проведенной линии остеотомии. В этом случае дистракция произошла только в области венечного отростка. У 1 пациента вследствие технического несовершенства аппарата в период ретенции произошло закручивание активирующего винта и рецидив деформации. У 4 пациентов основной группы и 1 пациента контрольной группы после проведенной дистракции была получена удовлетворительная окклюзия, у остальных пациентов обеих групп наблюдались те или иные формы дизокклюзии на постдистракционном этапе (рис 14, 15). Для получения оптимального результата всем пациентам проводилось функциональное лечение в течение 6-8 мес ретенционного периода.

После проведенного ДО пациентам начато ортодонтическое лечение: 6 - с помощью брекет-системы, 14 - с помощью съемных ортодонтических аппаратов на верхнюю челюсть с удерживающим пилотом. После проведенного ортодонтического лечения у всех пациентов удалось добиться конструктивной, полноценной окклюзии.

Средняя продолжительность периода дистракции составила 20 сут, средняя длина расхождения костных фрагментов - 17,8 мм. Ретенционный период варьировал от 6 до 12 мес и в среднем составил 8 мес.

ДО является оптимальным методом лечения детей с недоразвитием и дефектами нижней челюсти, благодаря возможности увеличения объема собственной кости малотравматичным путем с сохранением сосудисто-нервного пучка зачатков зубов и тракцией мягких тканей.

Ограничениями метода являются: несовершенство используемых дистракционных аппаратов, плохо регулируемый вектор дистракции и, как следствие, малопрогнозируемый результат, травматичные методы фиксации и снятия аппаратов, снижение срока ретенционного периода из-за дискомфорта пациента, выраженная дизокклюзия в постдистракционном периоде.

Использование современных технических достижений позволило нам устранить имеющиеся недостатки метода. Создан алгоритм, позволяющий получать предсказуемые результаты у детей любого возраста. Основными принципами являются:

- предоперационное планирование;

- использование хирургических шаблонов для проведения остеотомии нижней челюсти и фиксации КДА;

- использование криволинейных КДА;

- использование внутриротового доступа для установки и удаления КДА;

- УЗ-контроль на этапе дистракции;

- раннее начало ортодонтического лечения.

Для проведения компьютерного планирования использовалась специальная компьютерная программа, позволяющая с учетом данных цефалометрии произвести симуляцию остеотомии нижней челюсти и переместить нижнюю челюсть в желаемое положение. При этом программа автоматически рассчитывает несколько возможных вариантов позиционирования аппаратов с различной кривизной (см. рис. 6,16).

Необходимо отметить, что при использовании криволинейных КДА конечное положение нижней челюсти будет изменяться в зависимости от положения аппарата и угла его наклона относительно линии остеотомии. Компьютерная программа позволяет подобрать необходимый аппарат с учетом индивидуальных особенностей пациента (что может быть особенно полезно в случае отсутствия всего спектра изделий в клинике). В отличие от зарубежных аналогов (DePuy Synthes ProPlan CMF, VSP KLS Martin) программа дает возможность работать хирургу автономно и принимать решения самостоятельно без привлечения сторонних технических специалистов.

Создание и использование индивидуальных хирургических шаблонов, изготовленных методом трехмерной печати, позволяет в условиях ограниченного обзора операционной раны точно произвести линию остеотомии и фиксацию аппарата, согласно ранее намеченному плану.

Нами выявлена целесообразность финализации остеотомии костных фрагментов непосредственно после фиксации аппарата, так как фиксация КДА на уже мобильные фрагменты челюсти представляет значительную сложность и может быть проведена с погрешностями.

В период активации аппаратов нами обнаружено неравномерное созревание регенерата в связи с различными угловыми скоростями расхождения костных фрагментов по малой и большой кривизне. Это было обнаружено при УЗ контроле на этапах дистракции с выявлением регенерата гипо-, нормо- либо гипертрофического типа. У всех пациентов потребовалась коррекция темпа дистракции для достижения нормотрофического созревания регенерата. Без такого контроля возможно возникновение тех или иных осложнений: патологический перелом в случае перезревания регенерата, либо костный дефект, в случае гипотрофии [9].

Размер рабочего винта аппарата необходимо выбирать с небольшим запасом (5-10 мм) относительно запланированного расхождения костных фрагментов. Это дает возможность, ориентируясь на конкретную клиническую ситуацию, получить оптимальный результат за счет компенсации возможных потерь при деформации в мягких тканях, окружающих костные фрагменты.

Гибкий привод аппарата выводится через кожный прокол в заушную, либо подчелюстную область и удаляется после окончания периода дистракции. Таким образом, аппарат остается погруженным полностью в мягкие ткани и позволяет пациенту вести обычный образ жизни в течение длительного периода ретенции. Для окончательного созревания регенерата зачастую необходимо 8-9 мес.

После окончания дистракции на раннем этапе периода ретенции необходимо начинать ортодонтическое лечение с целью нормализации окклюзии и создания фиссурно-бугорковых контактов. Конструктивный прикус создает дополнительную опору для челюсти и способствует более высокой стабильности после снятия КДА.

В ряде случаев активное функциональное лечение позволяет устранить имеющуюся сочетанную деформацию верхней челюсти с одной либо двух сторон. Этот эффект настолько заметен, что в ряде случаев позволяет избежать дополнительных операций на верхней челюсти. Данный феномен требует дальнейшего изучения.

Настоящее исследование продемонстрировало эффективность описанного алгоритма и технологии проведения ДО у детей с применением компьютерного планирования, использования криволинейных КДА, щадящей оперативной методики, УЗ-контроля созревания костного регенерата и раннего ортодонтического лечения. Данная технология позволяет облегчить проведение хирургического этапа по установке КДА, добиться полноценного костного регенерата, повысить точность и предсказуемость результатов лечения.

Таким образом, мы можем рекомендовать использовать разработанную технологию на широкой основе в крупных клинических центрах, имеющих возможность формирования междисциплинарной бригады специалистов.

Авторы в равной степени принимали участие в подготовке материала.

Конфликт интересов отсутствует.