До настоящего времени проблема лечения пациентов с врожденными деформациями и аномалиями лицевого скелета остается актуальной. По данным зарубежных и отечественных авторов, распространенность зубочелюстных аномалий среди населения Европы составляет от 35 до 70%. В современной ортогнатической хирургии одними из основных задач хирургического вмешательства являются правильное перемещение и позиционирование максило-мандибулярного комплекса (ММК) в переднезаднем, латеральном, вертикальном направлениях и при вращении вокруг относительно осей X, Y и Z [1—3].

В настоящее время для решения этой проблемы в клинической практике активно используется метод виртуального проектирования хирургических и окклюзионных шаблонов с последующим их изготовлением на 3D-принтере. Это способствует значительному повышению точности позиционирования шаблонов на зубных рядах и упрощает процесс их изготовления. Однако такой метод не исключают субъективного фактора при оценке точности позиционирования остеотомированных фрагментов челюстей во время операции. К тому же неравномерность сил компрессии на сплинт и ММК во время позиционирования и фиксации костных фрагментов стандартными пластинами может способствовать возникновению дополнительных ротационных движений ММК относительно средней линии лица и франкфуртской горизонтали (FHP), которые не визуализируются в момент операции и выявляются только при контрольном обследовании в послеоперационном периоде [4—6].

В последнее время для повышения точности позиционирования остеотомированных фрагментов и ее интраоперационной объективизации при выполнении реконструктивных вмешательств применяются методы интраоперационного контроля с использованием систем компьютерной навигации [7, 8]. Проведенный нами анализ современной литературы, посвященной этой проблеме, показывает, что до настоящего времени среди исследователей нет единого мнения о возможности применения метода компьютерной навигации в ортогнатической хирургии.

Цель исследования — оценка универсальности и точности компьютерной навигации в ортогнатической хирургии с помощью анализа положения остеотомированных фрагментов челюстей на виртуальных и послеоперационных моделях методом их совмещения относительно вертикальной, горизонтальной и сагиттальной плоскостей.

Материал и методы

В ходе исследования оперированы 27 пациентов (17 женщин и 10 мужчин) в возрасте 18—29 лет с аномалиями прикуса II и III класса (11 и 13 больных соответственно) и 3 пациента с гемифациальной микросомией (ГФМ).

На предоперационном этапе всем пациентам с диагностической целью выполняли телерентгенографию в прямой и боковой проекциях с расчетом основных линейных и угловых антропометрических параметров лица в программе Dolphin Imaging; мультиспиральную компьютерную томографию (МСКТ) лицевого отдела черепа по стандартной программе на аппарате HI Spid FX/i (General Electric, США). Для создания виртуальной модели гипсовые модели челюстей сканировали с последующим переводом их изображений в STL-формат. В последующем цифровые модели челюстей встраивали в трехмерную виртуальную модель черепа пациента на этапе предоперационного планирования.

Этап виртуального планирования осуществляли в 3D-редакторе Blender 2.79. Для выполнения процедуры регистрации головы пациента перед операцией исходные данные МСКТ лицевого скелета импортировали в навигационную станцию с обозначением на мягкотканой 3D-модели регистрационных точек: n (кожный nasion), кончика носа, медиальных и латеральных углов глазных щелей. С целью увеличения точности регистрации дополнительно использовали регистрационные точки на твердых тканях лица: A, U1L, U1R, U6L, U6R (табл. 1). На предоперационной виртуальной модели, используя функции «сегментации» и «зеркального отображения», выполняли необходимые перемещения ММК с учетом антропометрических и цефалометрических расчетов телерентгенограммы в программе Dolphin Imaging. При устранении наклона окклюзионной плоскости ротацию ММК в направлениях pitch, roll и yaw выполняли по методике построения равнобедренного треугольника относительно средней линии лица с вершинами в точках N, U6L и U6R. Используя положение верхней и нижней челюстей на виртуальной модели, изготавливали финишный прикусный сплинт методом CAD/CAM. После этого предоперационную виртуальную модель импортировали в навигационную станцию и совмещали с исходными данными МСКТ пациента (рис. 1).

Таблица 1. Реперные точки, используемые на этапе регистрации головы и для сравнительного анализа при совмещении предоперационной и послеоперационной 3D-модели

Реперная точка	Определение
A	Точка максимальной вогнутости альвеолярного отростка верхней челюсти по средней линии
U1 (L, R)	Медиальный угол режущей поверхности центрального резца (слева, справа)
U6 (L, R)	Мезиально-щечная поверхность коронковой части первого моляра (слева, справа)

Рис. 1. Импорт виртуальной модели в навигационную станцию.

Все пациенты были оперированы в плановом порядке под общим обезболиванием. Интраоперационный контроль положения ММК выполняли с использованием оптических навигационных станций BrainLab 18070 Kick (BrainLab, Германия) и Stryker CranialMap CMF Version 2.0 (Stryker, США; рис. 2).

Рис. 2. Оптическая навигационная станция Stryker CranialMap CMF Version 2.0 (Stryker, США).

Процедуру регистрации головы пациента выполняли стандартным методом с использованием неинвазивного контактного и бесконтактного способов при помощи навигационного принтера и лазерной указки. На завершающем этапе процедуры регистрации с целью коррекции погрешности регистрации осуществляли сбор дополнительных точек с кожной поверхности лба и параорбитальной области (рис. 3). После выполнения остеотомий верхней и нижней челюстей и фиксации ММК в финишном окклюзионном сплинте осуществляли интраоперационный контроль позиционирования ММК по реперным точкам A, U1L, U1R, U6L, U6R контактным способом методом совмещения положения реперных точек на виртуальной предоперационной модели с положением аналогичных точек в операционной ране, т.е. по положению остеотомированного фрагмента верхней челюсти (рис. 4). Фиксацию ММК в заданном положении выполняли по стандартной методике. Межчелюстную эластичную фиксацию сохраняли в течение 3 нед.

Рис. 3. Этап регистрации головы пациента.

Рис. 4. Интраоперационный контроль положения остеотомированных фрагментов при помощи навигационной станции.

Стрелкой указано интраоперационное положение концевого отдела поинтера в соответствии с внешним контуром виртуальной модели в навигаторе.

Контрольную МСКТ лицевого отдела черепа выполняли на следующие сутки после операции. Сравнительный анализ результатов лечения проводили на основе совмещения предоперационной виртуальной 3D-модели и послеоперационной 3D-модели в вертикальной, трансверсальной и сагиттальной плоскостях. Процедуру совмещения осуществляли в 3D-редакторе Blender 2.79. Принцип этой процедуры заключался в сопоставлении линейных параметров положения реперных точек на виртуальной и послеоперационной моделях относительно Франкфуртской горизонтали (FHP), медио-сагиттальной (MSP) и коронарной (COP) плоскостей (рис. 5). Для анализа совмещения использовали следующие реперные точки: A, U1L, U1R, U6L, U6R (см. табл. 1).

Рис. 5. Проецирование реперных точек на модели относительно Франкфуртской горизонтали (FHP), медио-сагиттальной (MSP) и коронарной (COP) плоскостей.

Наложение трехмерных изображений виртуальной модели и реальных послеоперационных изображений проводили с целью сравнения разницы между виртуальным хирургическим планированием (Т0) и послеоперационным результатом (Т1). Цветовая визуализация показывала величину, направление и локализацию несоответствий между двумя моделями (рис. 6). Для более качественного анализа также сравнивали величину отклонений между Т0 и Т1 относительно FHP, в трансверсальной и горизонтальной плоскостях (табл. 2). Для оценки достоверности различий между линейными расстояниями на виртуальной и контрольной послеоперационной моделях был использован суммарный тест Wilcoxon. Отклонения менее 0,05 были признаны как значительные. На основе статистического анализа полученных данных высчитывали коэффициент персональной корреляции и выполняли линейный регрессивный анализ для идентификации возможных различий между Т0 и Т1.

Рис. 6. Индикация погрешности позиционирования при совмещении виртуальной и послеоперационной моделей в цветной визуализации.

Зеленый — 0—0,5 мм, желтый — 0,6—1,2 мм, коричневый — 1,2—1,8 мм, красный — 1,8—2,4 мм и фиолетовый — 2,4—3 мм.

Таблица 2. Сравнительный анализ положения реперных точек на виртуальной и постоперационной моделях относительно среднесагитальной, коронарной плоскостей и Франкфуртской горизонтали

Расстояние, мм	Виртуальная модель (Т0), мм			Постоперационный результат (Т1), мм			Разность (Т0—Т1), мм			p
	среднее значение	min	max	среднее значение	min	max	среднее значение	min	max
Относительно FHP:
A	32,81	28,40	36,71	32,88	27,12	37,09	0,84	0,02	1,40	0,89
U1	54,86	49,27	62,66	54,40	48,13	62,84	0,72	0,05	1,44	0,50
U6L	52,85	47,51	57,12	52,82	48,30	57,14	1,12	0,38	2,01	0,69
U6R	52,08	47,87	55,43	52,57	48,87	56,18	1,07	0,18	1,21	0,14
Относительно MSP:
A	1,05	0,56	1,35	0,93	0,48	1,68	0,44	0,04	0,72	0,69
U1	1,35	0,14	1,96	1,28	0,23	2,78	0,58	0,11	1,29	0,89
U6L	27,68	24,87	29,91	28,06	24,91	29,75	0,46	0,04	1,20	0,22
U6R	27,29	23,93	29,19	27,19	24,19	29,02	0,43	0,24	0,73	0,69
Относительно COP:
A	68,51	61,79	73,94	68,13	62,47	73,52	0,65	0,42	1,13	0,35
U1	71,62	61,67	80,40	71,63	61,90	80,77	0,56	0,23	0,97	0,89
U6L	43,80	30,80	53,99	44,42	30,59	55,59	0,71	0,09	1,60	0,14
U6R	44,01	32,16	50,88	43,81	32,84	49,04	0,86	0,12	1,84	0,79

Результаты и обсуждение

Все операции проведены с хорошими функциональными и эстетическими результатами. Длительность оперативного вмешательства составила в среднем 181 мин (150—210 мин). Средняя длительность процедуры регистрации составила 5 мин (3—8 мин). При этом средняя погрешность при регистрации (TRE) составила 0,9±0,18 мм. Абсолютные значения разницы между реальными и планируемыми перемещениями верхней челюсти находились в диапазоне от 0,72 до 1,12 мм в вертикальной, от 0,56 до 0,94 мм в сагиттальной (COP) и от 0,39 до 0,58 мм в трансверсальной (MSP) плоскостях (см. табл. 2).

Результаты данного исследования показали высокую точность с низкими значениями погрешностей процедуры регистрации головы пациента в навигационной станции с использованием реперных точек в виде естественных анатомических ориентиров на твердых тканях. Большинство авторов отмечают достаточно высокую точность при регистрации в эксперименте на синтетической модели черепа. Так, по данным Y. Sun и соавт. (2013) [9] в эксперименте при использовании 6 анатомических ориентиров на твердых тканях среднее TRE составило 0,93 мм, а по данным H. Lübbers и соавт. (2012) [10], при регистрации синтетической модели в эксперименте среднее TRE составляло 1,0 мм, независимо от способа регистрации. При этом ряд авторов отмечают, что при использовании компьютерной навигации в клинической практике погрешность при выполнении процедуры регистрации может увеличиваться до 1,07±0,18 мм. Тем не менее многие исследователи считают такую погрешность клинически приемлемой, так как ее величина не влияет на точность позиционирования челюстей. При выполнении стандартной процедуры регистрации помимо мягкотканых анатомических ориентиров мы использовали 4 анатомических ориентира на лицевом скелете (см. табл. 2), которые также позволили достичь приемлемой погрешности регистрации 0,9±0,18 мм, что не противоречило данным большинства исследований.

Следует отметить, что в современных публикациях, посвященных этой проблеме, нет точного определения максимальной точности и минимальной погрешности при использовании компьютерной навигации в ортогнатической хирургии. Как правило, разница между линейными параметрами виртуальной и постоперационной моделей (Т0—Т1) в 1,5 мм используется как приемлемый клинический стандарт, который существенным образом не влияет на функциональный и эстетический результат операции и не заметен при визуальном клиническом осмотре [1, 4, 10].

По данным нашего клинического исследования, различия между перемещениями остеотомированных фрагментов на виртуальной модели и контрольной послеоперационной 3D-модели черепа (Т1—Т0) были незначительными (см. табл. 2). Максимальная погрешность по реперным точкам на твердых тканях отмечалась в вертикальной плоскости, т.е. относительно FHP, и составляла от 0,72 до 1,12 мм (p>0,05). В трансверсальной и сагиттальной плоскостях в среднем погрешность была менее 1 мм и находилась в диапазоне 0,39—0,58 и 0,56—0,94 мм соответственно. Полученные значения средней погрешности Т1—Т0 сопоставимы с данными экспериментальных исследований по использованию компьютерной навигации на пластиковых моделях, опубликованных ранее другими исследователями [2, 8]. Следует отметить, что клинически установлено увеличение средних значений погрешности при клиническом использовании компьютерной навигации по сравнению с экспериментальными исследованиями [1, 4, 9, 10]. Авторы объясняли такое повышение погрешности отсутствием межчелюстной фиксации в послеоперационном периоде и отсроченным выполнением контрольной МСКТ через 1 нед после оперативного вмешательства, что могло привести к потере вторичной репозиции ММК и его смещению кзади и книзу под действием мимической и жевательной мускулатуры [2]. Такие факторы были приняты во внимание в нашем исследовании, поэтому контрольная МСКТ выполнялась через 24 ч после операции при сохранении межчелюстной эластичной фиксации в течение первых 3 нед послеоперационного периода. Это позволило исключить функциональные факторы, способствующие потере вторичной репозиции ММК в послеоперационном периоде, и визуализировать положение остеотомированных фрагментов верхней челюсти в контрольном исследовании максимально приближенно к их позиционированию во время оперативного вмешательства под контролем навигации. Поэтому значения Т1 в реперных точках при совмещении моделей были сопоставимы с данными интраоперационной навигации.

Еще одним возможным источником увеличения погрешности могут быть артефакты из-за брекетов и металлических реставраций в полости рта. При этом такой эффект искажений визуализируется при конусно-лучевой компьютерной томографии в большей степени, чем при исследовании с использованием МСКТ. Этим объясняется относительно низкая внутри- и межисследовательская достоверность [11]. Поэтому на этапе предоперационного планирования и послеоперационного контрольного обследования мы использовали только МСКТ без ортодонтических дуг.

Анализ погрешности в позиционировании остеотомированных фрагментов на совмещенной модели показывает, что ее наибольшие значения были в дистальных отделах верхней и нижней челюстей (см. рис. 6), т.е. на максимальном отдалении от области регистрации реперных точек.

Так, в области жевательной группы зубов верхней челюсти и латеральной стенки верхнечелюстного синуса погрешность была в пределах 1,2—1,8 мм (на рис. 6 эта область окрашена коричневым цветом) по отношению ко всем трем плоскостям проецирования. По мере приближения в область реперных точек (U6, U1 и A) значение погрешности перемещалось в диапазон от 0 до 0,6 мм по цветной шкале (зеленый и желтый цвет). Минимальные значения погрешности были в реперных точках A и U1, находясь в диапазоне от 0,44 до 0,65 мм по отношению к трансверсальной и сагиттальной плоскостям (см. табл. 2). В вертикальной плоскости этот показатель был незначительно выше (0,84 и 0,72 мм соответственно). В реперных точках U6 значение погрешности в трансверсальной плоскости не превышало значений погрешности в реперных точках A и U1 (0,43—0,46 мм). Следует отметить, что в сагиттальной плоскости погрешность в точках U6 была в диапазоне 0,7—0,86 мм, превышая аналогичные параметры в точках A и U1 на 0,15—0,20 мм. В вертикальной плоскости погрешность в этих точках составила 1,07—1,12 мм. Увеличение погрешности в точках U6 относительно плоскостей FHP и COP по сравнению с аналогичным параметром в точках A и U1 связано, по нашему мнению, с особенностями техники остеотомии верхней челюсти по Фор 1 и фиксации остеотомированного фрагмента, а именно: сложной конфигурацией плоскости остеотомии в вертикальной и сагиттальной проекциях, невозможностью достижения абсолютной стабильности фиксации остеотомированного фрагмента верхней челюсти в дистальных отделах. В этих отделах стабильность фиксации относительная, что способствует смещению костных фрагментов в послеоперационном периоде и увеличению погрешности позиционирования (Т1—Т0) относительно виртуальной предоперационной модели, что подтверждается данными других исследований [2, 3].

По результатам нашего исследования, в среднем погрешность не превышала 1 мм и не приводила к нарушениям эстетических пропорций лица в ближайшем и отдаленном послеоперационном периоде, а несоответствия по прикусу в дистальных отделах ММК, выявленные при послеоперационном контроле, легко устранялись на завершающем ортодонтическом этапе лечения. Суммарный тест Вилкоксона показал незначительную разницу между виртуальным планом и реальным результатом (p>0,05).

Следует отметить, что до настоящего времени некоторые исследователи высказывают мнение о том, что при использовании компьютерной навигации необходимо дополнительное время для выполнения процедуры регистрации головы пациента на этапе начала операции, которое может значительно увеличивать длительность оперативного вмешательства [1, 4, 12]. Данное исследование показывает, что при достаточном опыте и наличии практических навыков выполнения процедуры регистрации это занимает в среднем не более 5 мин, даже при необходимости перерегистрации во время операции.

Заключение

Таким образом, интраоперационный контроль положения остеотомированных фрагментов максило-мандибулярного комплекса с использованием компьютерной навигации в ортогнатической хирургии позволяет значительно упростить процедуру позиционирования остеотомированных фрагментов во время операции, сократить длительность оперативного вмешательства, получить удовлетворительный эстетический результат лечения с восстановлением окклюзии. На основании изложенного можно сделать следующие выводы:

1. При использовании оптических систем навигации для повышения точности регистрации головы пациента необходимо комбинировать мягкотканые анатомические ориентиры с анатомическими ориентирами на твердых тканях лица. Для этого достаточно использовать 6 таких ориентиров в виде точек A, U1 (R, L) и U6 (R, L).

2. Интраоперационный контроль положения максило-мандибулярного комплекса необходимо осуществлять по реперным точкам на остеотомированном фрагменте верхней челюсти, так как контроль перемещений нижней челюсти не информативен из-за ее мобильности.

3. Средняя погрешность линейных параметров позиционирования максило-мандибулярного комплекса с использованием компьютерной навигации демонстрирует клинически приемлемую точность интраоперационного навигирования.

4. Интраоперационная компьютерная навигация в режиме реального времени может применяться как отдельный инструментальный метод для определения окончательного позиционирования максило-мандибулярного комплекса в ортогнатической хирургии.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

The authors declare no conflict of interests.