1．  牙颌面畸形外科治疗的历史

牙颌面畸形（Dento-maxillofacial Deformities）系指因颌骨发育异常引起的颌骨的体积、形态以及上下颌骨之间及其与颅面其他骨骼之间的关系异常，和随之伴发的牙牙合　关系及口颌系统功能异常与颜面形态异常。广义的牙颌面畸形还包括了外伤、肿瘤等因素引起的继发性畸形。上海交通大学医学院附属第九人民医院口腔颌面外科蔡鸣

以研究和诊治牙颌面畸形为主要内容的学科为正颌外科（Orthognathic Surgery），它是一门新兴的综合性边缘学科，也是口腔颌面外科学的一个分支。牵引成骨术（Distraction Osteogenesis, DO）是一种具有开创性的矫治骨骼畸形和整复骨缺损的理论和技术。是一项通过对切开后仍保留骨膜及软组织附着和血供的骨段，施加特定的牵引力，以延长或扩宽骨骼，达到矫治骨骼畸形或缺损的外科技术。文献上也称牵张成骨术、骨牵引术、骨痂牵引术、骨延长术等。

目前DO技术与正颌外科手术的合理应用与配合，使牙颌面畸形的外科治疗进入了一个崭新的发展阶段[1,2]。

通过外科手术矫治骨性牙颌畸形，为美国学者Hullihen于1849年首次报道。其后，虽有很多学者进行了努力的探索和改进，但限于当时的科技与医学水平，治疗效果很不理想，在其后的近100年中，牙颌面畸形的正颌外科治疗进展缓慢。1957年Obwegeser[3] 首次报道经口内途径行下颌支矢状劈开术（sagittal split ramus osteotomy）矫治下颌发育畸形，标志着外科矫治牙颌面畸形进入了新的阶段。20世纪70年代 Bell[4]进一步奠定了现代正颌外科学的生物学基础。Obwegeser和Bell两名著名学者的研究工作改变了正颌外科的历史，指引了当代正颌外科学科的发展。20世纪80年代以来随着坚固内固定技术（rigid internal fixation）、手术前后正畸治疗（pre- and post-orthodontic treatment）的成功临床应用，使正颌外科治疗更趁完善，真正进入了功能与形态相结合的新时期。

1905年意大利骨科医师Codivilla首先提出了骨及其周围软组织可以通过缓慢牵引而延长的设想。上世纪50年代，俄罗斯骨科医师Ilizarov又将该技术应用到临床上来，通过大量的临床应用和生物学方面的研究，逐渐完善了这种骨延长技术，建立了一整套牵引法则[5，6]。

牵引成骨在颅颌面外科的研究和应用较晚。1973年，Snyder[8]首先报告应用DO延长动物下颌骨的实验。真正意义上的颌骨牵引技术目前公认为1992年，美国医生McCarthy等[7]报道应用DO技术延长4名儿童下颌骨的成功病例。1995年McCarth , Wangerin等[9，10]先后设计了口内入路的颌骨牵引器，开启了内置式牵引成骨的新阶段并成为口腔颌面外科及整形外科研究的热点，具有里程碑意义。20世纪后期以来，DO技术成为颅颌面整复与重建外科领域具有重大意义的新进展，可将其视为内源性骨组织工程技术（endogenous bone tissue engineering）。目前牵引成骨术已经成为矫治牙颌与颅颌面畸形的一个极具发展前景的新的领域。

2．牙颌面畸形的综合序列治疗概念

正颌外科适应证是各类发育不足或发育过度的牙颌面畸形，包括前后方向、垂直方向、颜面不对称畸形以及一些部分累计牙列的畸形。牵引成骨临床应用可以涵盖延长颌骨、增加颌骨横径、前移上颌骨、增高修复牙槽骨、修复颌骨节段性缺损、重建颌骨及颞下颌关节等，并可与正颌外科手术联合治疗一些复杂的牙颌面畸形。

正颌外科联合正畸治疗可以治疗绝大多数牙颌面畸形病例，其疗程短，基本可一次解决问题，费用较低，其不足主要是手术创伤较大。随着围手术期各项处置和手术技术、器械、材料的发展，目前已成为相对安全的常规手术。牵引成骨术对治疗复杂疑难的牙颌面畸形病例有着传统正颌外科难以替代的优势。手术操作相对简单、操作时间短、不需供区手术、手术年龄可放宽到幼儿、可以延长骨骼和扩张软组织、复发率相对较低。其主要弊端在于需二期手术取出牵引器、疗程较长、患儿不宜配合治疗、费用较高等[11]。值得一提的是虽然牵引成骨技术对于矫正严重的牙颌面骨骼畸形优势很明显，但我们仍应紧记外形与功能的并重，尤其是咬合关系，单靠外科医师是难以建立精确的咬合功能的，这就需要我们结合正畸科、正颌外科等技术的配合，从治疗方案的制定、到术后的随访，应该始终把咬合关系贯穿于整个牵引成骨治疗过程之中[1，2]。

作者认为牙颌面畸形的规范治疗应该与口腔颌面外科其他众多分支学科一样， 根据具体情况进行综合序列治疗。对一些先天性畸形的患者，如唇腭裂患儿，在新生儿阶段就可以开始进行矫治器治疗，减轻鼻唇畸形的发展。对于早期发现有牙颌面骨性畸形发生趋势的，可以在生长发育前期或生长发育期进行干预治疗，如佩戴活动矫治器等，以期尽量减轻畸形的进展，减少将来手术带来的创伤。患者在接受综合治疗前，非常关键的步骤就是进行多个相关学科的会诊讨论，结合临床检查、X线头影测量分析、模型分析、计算机分析预测结果等，为患者度身定制一套个性化的治疗方案。绝大多数牙颌面畸形患者在外科治疗前都需要进行正畸治疗，术前正畸的目的是排齐牙列、协调牙弓、去除代偿性倾斜、调整咬合曲线、控制牙根移动，为手术中截骨、准确拼对咬合关系，术后稳定的恢复并重建咬合提供坚实的基础。一些口腔卫生不良、有牙周炎或龋齿的患者，可能会影响正畸治疗和术后伤口愈合，在序列治疗前应尽可能治愈或控制牙体牙周疾病。

对绝大多数能采用正颌手术一次性矫治牙颌面畸形的患者应该首选正颌外科治疗方案，而对于某些预计传统正颌手术疗效不佳或难以矫治的病例，才考虑牵引成骨治疗。例如对于小下颌伴OSAHS病例，传统正颌手术双颌前移幅度有限，可以选用牵引成骨足够前移颌骨，达到充分扩张上气道的目的。对于一些复杂疑难病例，如唇腭裂继发上颌骨发育不足、陈旧性外伤颌骨错位愈合等，可以采取牵引成骨联合正颌手术治疗。例如颌骨宽度狭窄，可以先行牵引手术扩展牙弓，而后进行正畸治疗排齐牙列，再行正颌手术矫治畸形的颌骨关系。如颞下颌关节强直继发不对称畸形病例，可先行关节成形术解决张口问题，然后可选择牵引成骨重建颞下颌关节，对于伴有上颌骨颌平面倾斜的病例需要再次行Lefort I型手术矫正。

术后由于肌动力平衡改建适应等因素，咬合关系需要弹性牵引及术后正畸治疗进一步精细微调，最终达到良好的咬合。而对于一些伴有软组织畸形的患者，一般建议在骨组织畸形矫正后再进行二期手术。

每一个患者的畸形都有着其个性，因此只有针对不同的病因，采取多学科合作的个体化综合治疗，才能达到外貌与功能并重的矫治目标。

3．  新技术在当代牙颌面畸形外科治疗中的开展

2．1计算机辅助外科

随着信息时代到来，计算机的普遍已成为第四次工业革命的标志，其与生命科学的相互交叉渗透产生了计算机辅助外科技术（Computer aided surgery, CAS），为外科技术的发展开辟了崭新的领域。

医学影像学发展是CAS的基础。计算机图像图形处理技术的飞速发展，使得正颌外科的发展达到了一个新的水平。自丹麦皇家牙学院在1958年开发了世界上第一套计算机辅助的头影测量系统后，随着数字化技术的不断进步和医学影像学技术的不断发展，此项技术越来越广泛地为正颌外科医师所应用。与传统手工测量比较，计算机辅助头影测量技术分析过程简单、精确、效率高、结果准确、预测直观，非常利于医患间的交流。但在定点问题上仍需手工进行，存在一定人为误差，目前已有机构研究针对这个问题开发计算机自动识别进行定点测量。另外图像的质量也决定了头影测量的结果，传统的X线片在不对称畸形患者的正面形态测量上误差较大，新兴的数字化X线技术通过X线曝光后转化为光信号，由光导纤维经光电耦合转换为电信号，再转换成数千灰度级的图像信号，其图像质量高，辐射剂量小，成像快，有利于计算机自动识别定点和分析[12]。

在软组织侧貌预测方面，1971年Holdaway提出了“形象化治疗目标”（Visual treatment objective, VTO）的概念后，许多学者致力于研究计算机软组织预测系统[13]。图像技术结合计算机软组织预测可以非常直观的预判手术后患者面型的变化，对手术方案的设计、跟患者的沟通方面起着重要的作用，但根据文献回顾，软组织预测系统目前仍然具有预测不精确、缺乏个性化预测、误差较大等缺陷，因此其应用有一定限制性，但相信随着图像技术与计算机软件产品的更完美结合、发展，软组织预测系统将更为广泛地为临床所应用。

快速成型技术（Rapid prototyping, RP）是20世纪80年代末期发展起来的一门新兴技术，是指在计算机控制下根据物体进行计算机辅助设计（computer aided design, CAD）模型或CT数据，及计算机辅助制造（computer aided manufacture, CAM）堆积制造原型。该技术集中体现了CAD、激光加工、数据和新材料开发邓度学科领域技术的综合应用，是近20年制造技术领域的重大突破[14]。目前RP技术已广泛地应用到个体化植入赝复体制作等缺损修复，以及复杂牙颌面畸形术前头颅模型制作中，对复杂疑难牙颌面及颅颌面畸形、缺损的术前诊断、设计及术中精确指导、缩短手术时间、方便医患交流等方面有着重要的意义。临床使用中RP技术仍存在一定问题，虽其工业精度可以达到0.1mm，但临床中精度有所降低，在牙齿形态重现、咬合关系重建上存在一定的误差。未来的CAD/CAM技术发展方向为：支持并行工程技术和逆工程技术、实现异地网络传输、支持现场构造、实现虚拟设计和虚拟制造[15]。

近几十年来，欧美发达国家科研机构巨额投资了颅颌面三维重建及模拟仿真系统方面的开发，逐步实现了颅颌面软硬组织立体三维可视化、手术模拟交互式截骨[16]。目前具有影响力的是德国Caesar研究中心开发的Juliush[17]和ZIB实验室开发的Amira[18]。传统的正颌外科分析和模拟是在二维平面上进行的，由于人体颅颌面结构复杂、面部并非左右完全对称，在X线投照左右侧重叠问题影响了传统的手术模拟及疗效预测。模型外科虽然实现了立体化概念，但脱离了面部软组织轮廓，难以预测手术后立体的软组织面貌的变化。因此计算机三维可视化手术模拟预测系统引入到牙颌面畸形矫治领域中，延伸了外科医生有限的视觉，突破了传统外科手术的界限，为提高手术精度、减小创伤、提高成功率有着重要的意义。Cevidanes等[19]报道了应用Cone-beam CT结合计算机三维操作软件来评价正颌手术前后下颌骨髁突移位情况，认为可视化的三维模型可以清晰的显示髁突的形态并可对髁突位置的改变进行定向、定量的研究。

但这些外科三维手术模拟系统设备昂贵、无法携带、购买软件无法继续开发，故国内有学者自主研发了PC机上的三维正颌手术模拟系统，具有便捷、普及、灵活的优越性[20]。也有学者发表了在正颌外科手术三维模拟基础上结合了快速原型技术，成功的制作了定位牙合板的报道，避免了传统模型外科手工制作的繁琐过程，提高了工作效率和手术精度[21]。

在CAS技术不断发展再号化拟imal invasive surgery, MIS)的背景下，借助空间定位导航系统，实现术中实时三维可视化定位的导航外科概念（3D navigation）引入口腔颌面外科领域中，为外科技术趋于精细和微创开辟了崭新的思路[22]。导航外科最早在神经外科和骨科领域被临床使用。在口腔颌面外科领域的应用主要集中在口腔种植及颅颌面畸形的外科矫治。其基本组成是虚拟现实技术（virtual reality, VR）和定位跟踪系统。VR技术系指可以人为控制的三维图像界面，该系统可以快速修改和控制其他影像装置采集的数据，并计算、显示、重建和传输虚拟图像，由此外科医生可应用逼真的三维图像对人体解剖结构进行任意角度的观察，对病变进行定性、定量的分析，并模拟指导手术。严重的牙颌面合并颅颌面畸形患者，其骨性三维空间关系复杂，传统的二维评价手段对此类畸形应用受到明显限制。因此三维空间技术的引入为该类患者完善术前设计和提高疗效带来了福音。

口腔颌面部导航外科的趋势在于进一步发展VR技术，完善模拟手术教学与培训系统。结合医学机器人和遥控外科（telesurgery），发展远程医疗系统，为外科治疗的精确化、微创化、人性化建立基础[23]。

2．2微创外科概念

微创外科(Minimal invasive surgery, MIS)和外科微创化的思潮已经成为21世纪外科的潮流。1983年英国泌尿外科医师Wickham首先提出了现代微创外科的概念[24]，主要是指以内镜外科代替传统外科，借助专门器械利用微小切口和微小创伤的外科治疗手段。在保证手术疗效的同时将患者生理与心理创伤降至最低。上世纪90年代初期以来，随着电子设备在内窥镜技术的普遍应用，以腹腔镜、宫腔镜、关节镜为代表涉及到几乎所有的临床外科科室腹腔镜展迅速，套特殊设备：。目前内窥镜在普外科、妇产科、泌尿外科临床应用最为普及。

随着口腔颌面外科的不断发展，近年来微创外科已被应用到一些临床常见疾病的诊治中，在颞下颌关节外科、颅面部外伤、涎腺疾病，美容外科等领域取得了一定的成果。在正颌外科领域，近年来可见一些国外相关的动物实验和临床报道，把微创外科的概念引入了各种先天性和获得性颅颌面畸形的外科治疗中。

Rohner等[25,26]报道了借助内镜技术在6例人头颅标本上施行了Le Fort I 型截骨术，并分别对两名唇腭裂继发上颌骨发育不全的患者实施了微创Le Fort I型截骨术。Sakai等[27]提出在内镜下进行翼上颌连接处截骨非常安全且出血量小于50ml。Troulis等[28]选用了小型猪了进行内镜下下颌骨垂直截骨后退和内固定术，平均后退下颌骨6mm。对数例下颌骨畸形患者进行了内镜辅助下颌升支垂直截骨术和坚强内固定术[29]。然后又报道了应用小型猪进行内镜辅助下的下颌骨角部的牵引成骨术取得了成功[30]。Wiltfang等[31,32]发表了微创外科辅助的上颌骨快速扩弓取得成功的论文。Levine等[33]报道了小切口进行Lefort III型截骨、面中部外置式牵引成骨的动物实验研究。总结文献，将微创外科技术结合到正颌外科和牵引成骨技术中，可以清晰的显示颅面部的解剖结构、视野清晰，能够保护诸如面神经、下牙槽神经、颌内动脉等重要解剖结构，疤痕隐蔽，手术剥离范围较小、出血少，骨块复位准确，术后并发症少，能够早期进行功能锻炼，有利于减轻患者痛苦加快术后康复，缩短住院时间，具有较明显的优势。

但微创外科对设备和器械的要求非常高，同时由于切口及器械的限制，其操作区域有限，一些复杂的手术操作必需由传统的“开放式”手术才能完成，另外术者需专业培训，手术要求高、难度大、学习过程长，初学者不易掌握。国内外关于微创正颌外科和牵引成骨的研究较少，可能由于传统正颌外科操作绝大多数可以在口内进行且手术操作不算复杂，所以微创技术的优势一时难以体现，故目前临床应用仍比较局限。但相信随着计算机技术、导航外科技术、微型机器人辅助外科、手术器械等不断发展，微创正颌外科和牵引成骨技术会有相当的发展空间[34,35]。

2．3 可吸收材料

上世纪60年代起国外就开始研究可吸收内固定材料，自1971年Cutright等[36]使用聚左旋乳酸材料对猕猴下颌骨作了内固定研究以来，可吸收材料在口腔颌面外科领域的发展已日益引起关注，Haers等[37]报道应用SR-PDLLA材料进行正颌外科手术治疗安氏II类及III类错颌与颏成型术，取得了与传统金属钛板相当的疗效。

一般所指的可吸收材料即生物降解材料，为人工合成的高分子有机物或天然高分子材料，其在体内经水解、氧化反应最终产物为CO2和H2O，通过呼吸泌尿系统排出体外，不在体内蓄积，因此可吸收材料对人体几乎无毒副作用、无需二次手术取出，与传统金属内固定材料相比，具有较低或无应力遮挡作用、无腐蚀作用、不干扰放射影像等优点。常用的可吸收材料有聚乙交酯（聚羟基乙酸，poly glycolic acid, PGA）、聚丙交酯无乎收hel Maxillofacial Surg, 1971,29:393.

polyactic acid[J]. （聚乳酸，poly lactic acid, PLA）、聚酰胺（polyamide）、及自增强材料（self reinforced PGA、SR-PGA）等。天然高分子生物材料，如甲壳素等，具有抗微生物、抗肿瘤、抗凝血活性、免疫增强、促进组织修复等一系列生物活性，随着近年来不断地开发研究，作为一种新型可吸收材料有望逐步应用于临床。

可吸收材料的不足之处在于其机械强度的不足，尤其是随着体内降解反应其强度下降衰减较快，有时在骨质尚未愈合时已达不到内固定的要求，也有局部非特异性炎症的报道。因此虽然可吸收材料具有金属材料无法取代的优势，但其仍需不断发展已适合临床普及用的需要。其主要研究方向和发展趋势是：进一步研究在不同环境下可吸收材料的相容性、强度、降解速度及其机制；进一步提高材料尤其是可吸收螺钉的机械强度；开发可吸收材料制作的牵引器；如何降低、避免及预防迟发性无菌性炎症反应的发生率；将不同的生长因子与材料结合，使可吸收材料作为载体和控释系统具有骨传导和骨诱导两种生物活性；以及国产化产品的开发[38，39]。

2．4 个性化设计

牙颌面畸形是一种病因复杂、涉及多个学科的综合性疾病。正如前文提及，对于牙颌面畸形患者，其治疗方案应是针对畸形个案的综合序列个性化设计。对于一个疑难病例，我们可以应用CAD/CAM结合RP技术制作头颅模型，同时结合计算机三维模拟预测系统进行诊断、分析、方案设计及疗效预测，以期达到最适合病人个体的治疗效果。

个性化牵引器的发展也是一个研究方向，对于一些复杂病例，传统DO可能需要多次手术治疗，如尝试设计个体化牵引器，如针对带有弧度的缺损范围较大的牵引器[40]，多方向的一体式牵引器，牵引结合种植牙的一体化牵引器等，以避免多次手术，缩短疗程。另外，骨支持式的上颌骨扩弓器、不同设计的各种牙槽骨牵引器也是临床研究的热点。

相信随着计算机技术、材料学等新兴技术的不断发展，精确术前模拟和预测系统、导航外科、高性能生物降解材料、微创外科理念将把牙颌面畸形的外科治疗带入一个崭新的时代。