【解析】3D打印技術在提高80例應用修復下頜骨缺失的臨床探討

3D打印機的出現(xiàn)開啟了增材制造的新時代。除了工藝制造、工業(yè)設備和航空航天等領域，近年來，3D打印技術也逐漸進入了醫(yī)療領域，其中3D打印人工骨的研發(fā)應用亦較為常見。下頜骨缺損的修復重建一直是國內(nèi)外口腔頜面外科醫(yī)師研究的熱點問題之一。下頜骨缺損修復重建的方法有很多種，血管化腓骨移植是目前臨床應用較多且效果較好的一種。１９８９年ＨＩＤＡＧＯ首次報道帶血管蒂的腓骨組織瓣游離移植修復下頜骨缺損，此后該方法在下頜骨缺損的修復重建中得到 廣泛應用。 腓骨組織瓣具有以下優(yōu)點：

①可攜帶皮島和肌肉，可同時修復軟硬組織缺損；
②腓骨瓣骨量充足，可提供２０～２６ｃｍ的長度；
③供區(qū)并發(fā)癥較少，對肢體功能影響小等。但在實際手術時仍存在腓骨塑形難度大、手術耗時長等問題。２０世紀８０年代，３Ｄ打印技術的出現(xiàn)很好地解決了這些問題，特別是設計制造出的數(shù)字化導板的應用，國內(nèi)外已有多篇關于３Ｄ打印技術應用于血管化腓骨移植修復下頜骨缺損臨床報道。但對于３Ｄ打印技術應用于血管化腓骨修復下頜骨缺損的精確度研究卻很少報道，本文將對其術前設計和術后修復效果的精確度進行初步研究。

１資料與方法
１．１一般資料
選�。玻埃保茨辏埃痹拢�２０１５年１０月就診于沈陽 軍區(qū)總醫(yī)院口腔頜面外科，因下頜骨良惡性病變行下頜骨切除后，應用血管化腓骨移植修復患者８０例。其中，男性４３例，女性３７例。年齡２３～６８歲，平均４５歲。所選患者的病變切除范圍均未超過下頜骨中線。

１．２手術方法
１．２．１虛擬手術與模型外科
通過ＰｈｉｌｉｐｓＬｉｇｈｔ Ｓｐｅｅｄ２５６排螺旋ＣＴ掃描儀（層厚０．６２５ｍｍ，螺距為１．５ｍｍ）掃描，將患者的下頜骨及小腿平掃，再對小腿進行動脈造影。用超聲多普勒血流儀檢測一側(cè)脛前、脛后及腓動、靜脈的血管直徑和血流情況，并在體表標記出腓動脈穿支。將患者的ＣＴ掃數(shù)據(jù)以ＤＩＣＯＭ格式導入Ｍｉｍｉｃｓ１０．０軟件，通過圖像分割、模擬切割腫瘤（切割平面的厚度設置與手術截骨的擺鋸厚度一致）、鏡像、設計截骨導板等程序后，將一側(cè)腓骨數(shù)據(jù)以ＳＴＬ格式導 入下頜骨重建窗口，截骨位置均設計在外髁８ｃｍ以上，調(diào)試塑形并通過Ｇｅｏｍａｇｉｃｓｔｕｄｉｏ２０１３軟件設計腓骨取骨塑形導板。再將數(shù)據(jù)以ＳＴＬ格式導入快速成型機，通過激光快速成型ＦＤＭ（熔融沉積技術）制造出模擬手術重建的下頜骨模型及數(shù)字化導板。根據(jù)實體模型進行模型外科，明確重建板預留在下頜骨殘端上孔釘?shù)臄?shù)量（通常為３孔３釘）及位置，完成重建板的預彎制。最后將重建板和數(shù)字化導板進行消毒，待術中使用。

１．２．２手術過程
①下頜骨原發(fā)病灶切除：一組醫(yī)生按照術前設用２枚螺釘固定截骨導板，進行下頜骨病變的切除。常規(guī)預備１根動脈和２根靜脈供吻合。
②腓骨瓣制�。毫硪唤M醫(yī)生同時行腓骨瓣的制備。根據(jù)術前設計切口線進行切開，尋找適合的穿支血管，沿穿支血管尋找腓動脈及伴行靜脈。根據(jù)移植骨段長短用１～２枚螺釘固定取骨塑形導板，進行截骨、塑形后備用。
③下頜骨重建：將已完成塑形的腓骨瓣斷蒂并轉(zhuǎn)移至受區(qū)進行顯微血管吻合術，重建血循環(huán)。根據(jù)術前預彎制重建板預留的孔釘數(shù)量初步定位重建板于下頜殘端上，然后根據(jù)重建板預彎的形狀精細調(diào)整重建板與下頜骨殘端的關系，與下頜骨緊密貼合后，鈦釘固定，完成下頜骨缺損重建。

１．３統(tǒng)計學方法
每個患者術后７ｄ復查ＣＴ，數(shù)據(jù)以ＳＴＬ格式與術前ＣＴ同時導入Ｍｉｍｉｃｓ１０．０１，使術前術后下頜骨自動重疊，顯示出術前設計的截骨導板，將移植的腓骨與下頜骨的左側(cè)和右側(cè)分離后，依次測量下頜骨頰側(cè)和舌側(cè)誤差最大值；腓骨的內(nèi)側(cè)面和外側(cè)面截骨誤差最大值。采用ＳＰＳＳ１９．０統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)分析，對下頜骨頰側(cè)和舌側(cè)截骨誤差、腓骨內(nèi)側(cè)面和外側(cè)面截骨誤差分別用配對ｔ檢驗進行比較，Ｐ＜０．０５為差異有統(tǒng)計學意義。

２結果
所有手術按照模擬手術設計成功完成，腓骨瓣 均成活。 患者顏面部左右對稱，全部患者供區(qū)切口恢復良好，均未出現(xiàn)局部麻木、踝關節(jié)不穩(wěn)定等并發(fā)癥。使術前術后下頜骨自動重疊（見圖１）。

實際手術截 除頰側(cè)下頜骨與模擬手術截除頰側(cè)下頜骨誤差 （ＭＢ）為（０．９９±１．０６ ）ｍｍ，實際手術截除下頜骨舌側(cè)與模擬手術截除下頜骨舌側(cè)誤差（ＭＬ）為（１．４７±１．３０）ｍｍ；實際手術截除腓骨內(nèi)側(cè)與模擬手術截除腓骨內(nèi)側(cè)誤差（ＦＭ）為（１．４１±０．９７）ｍｍ，實際手術截除腓骨外側(cè)與模擬手術截除腓骨外側(cè)誤差（ＦＬ）為 （１．６２±１．４６ ）ｍｍ。各個部位的截骨見圖２

Ａ：術前設計截骨導板后測得ＭＢ最大值是１．１０，ＭＬ最大值是０．０８ｍｍ；
Ｂ：術前設計截骨導板后測得ＦＭ最大值是２．４３ｍｍ，ＦＬ最大值是１．２１ｍｍ；
Ｃ：術前設計截骨導板后測得ＦＭ最大值是０．９１ｍｍ，ＦＬ最大值是０．８５ｍｍ；
Ｄ：術前設計截骨導板后測得ＦＭ最大值是１．１４ｍｍ，ＦＬ最大值是１．８３ｍｍ；
Ｅ：術前設計截骨導板后測得ＦＭ最大值是０．５５ｍｍ，ＦＬ最大值是０．３２ｍｍ；
Ｆ：術前設計截骨導板后測得ＭＢ最大值是１．２９ｍｍ，ＭＬ最大值是１．９７ｍｍ；
Ｇ：術前設計截骨導板后測得ＭＢ最大值是０．５８ｍｍ，ＭＬ最大值是１．１４ｍｍ

圖２各個部位的截骨誤差

３討論
下頜骨對于人類咀嚼、吞咽和呼吸等功能起著重要作用。下頜骨缺損對患者的生存質(zhì)量有嚴重的影響，對于下頜骨的缺損進行修復重建一直是研究的熱點問題之一。下頜骨缺損修復重建的方法有很多種，包括自體骨移植、異體（種）骨移植和生物材料等。異體（種）骨移植容易發(fā)生慢性免疫排斥反應。生物材料因臨床操作困難、效果不穩(wěn)定等原因，不被臨床廣泛使用。隨著顯微外科在口腔頜面外科的應用與發(fā)展，自體血管化腓骨移植技術日趨成熟，其顯示出諸多優(yōu)點。但腓骨的塑形難度大、手術耗時長、并且要求臨床醫(yī)生有高超的臨床技術與良好的審美。

近年來，３Ｄ打印技術在下頜骨重建、正頜外科、頜面部創(chuàng)傷和顳下頜關節(jié)重建等諸多領域得到廣 泛應用。在下頜骨重建方面特別是數(shù)字化導板的應用，很好地解決了截骨和取骨塑形等問題，并使血 管化腓骨移植修復下頜骨缺損的手術日臻簡便化、精確化。但實際手術操作中如何才能精確地按照模擬手術進行，主要取決于下頜骨截骨的精確性、腓骨截骨的精確性、正確的設計和應用數(shù)字化導板以及精確的預彎制重建板等。

３．１下頜骨截骨的精確性
準確設計截骨線是保證精確截骨的第一步。截骨線的設計首先要結合頭顱實體模型、ＣＴ及ＣＢＣＴ等影像學資料以及腫瘤的性質(zhì)、臨床檢查等多方面因素。頭顱實體模型在計算機輔助外科中發(fā)揮著不可替代的作用，為截骨線的設計提供了實體依據(jù)，據(jù)ＡＲＩＶＥＲ等報道，頭顱模型的準確性與ＣＴ掃描參數(shù)有關，掃描像素越小，準確性越高，圖像及模型不會失真。何冬梅等也報道，ＣＴ螺旋掃描層厚２ｍｍ，螺距為１．５ｍｍ和１．０ｍｍ，重建頭顱模型誤差為０．５４％（０．０５ｍｍ）。本研究中螺旋ＣＴ掃描厚度為０．６２５ｍｍ，螺距為１．５ｍｍ和１．０ｍｍ，充分保證了頭顱模型的精確度。其次也要將影像學等資料為數(shù)據(jù)源導入計算機輔助設計軟件，逐層觀察病變范圍，并測量與截骨線之間的距離，避免切破腫瘤，保證有足夠的腫瘤安全邊界，又要保證保留最多的健康組織。對下頜骨頰側(cè)和舌側(cè)截骨誤差用配對ｔ檢驗，結果發(fā)現(xiàn)，差異有統(tǒng)計學意義（Ｐ＜０．０５），下頜骨舌側(cè)的截骨誤差大于頰側(cè)誤差。這是由于下頜骨舌側(cè)不容易直視觀察，造成實際的截骨方向與模擬手術設計的截骨方向不一致，形成截骨角度造成誤差。為了避免形成截骨角度誤差，術前術者應根據(jù)模型及三維重建圖像仔細觀察測量下頜骨舌側(cè)的截骨位置及截骨角度。在導板設計方面，可以根據(jù)手術方式和手術部位暴露等情況將引導擺鋸入位的槽邊緣盡可能地設計制作得高一些，充分引導擺鋸以正確的角度入位。


３．２腓骨截骨的精確性
精確地截取腓骨首先要保證導板準確的固定在模擬手術設計的部位。腓骨長骨形態(tài)較規(guī)則，不如下頜骨形態(tài)復雜，導板就位是否準確很難把握。一方面要求臨床醫(yī)生術前準確地了解腓骨導板就位的位置，另一方面術中盡可能地剝離骨表面的軟組織，讓導板固定在最貼合的部位。術前行下肢動脈的血管造影是必要的  ，排除患者下肢血管的變異和栓塞 性疾病，避免因血管變異等情況，術中更改導板的位置。此外研究還發(fā)現(xiàn)，腓骨截骨的精確性與截骨塑形次數(shù)有關，截骨塑形次數(shù)越多，截骨段越短，骨段間所成的角度越大，誤差就越大，骨段的截骨塑形 的長度最好≥２ｃｍ，這樣也可以為移植骨提供充足的血供，保證移植骨的成活。對于腓骨內(nèi)側(cè)面和外側(cè)面截骨誤差用配對ｔ檢驗，差異無統(tǒng)計學意義（Ｐ＞０．０５），腓骨內(nèi)、外側(cè)面的截骨誤差無差異。

３．３數(shù)字化導板和預彎制重建板的應用
數(shù)字化導板是將復雜的手術方案精確地轉(zhuǎn)移到真實手術中的橋梁與紐帶，保證了外科手術能夠按計劃精確地進行，同時也簡化了手術。導板可根據(jù)病變的不同情況，設計成不同的形狀，如腫瘤靠近下頜骨下緣，截骨形狀就可以設計成梯形；口底癌患者，舌側(cè)黏膜病變范圍較頰側(cè)大，設計的截骨方向可以向舌側(cè)多傾斜一些，盡可能多地保留頰側(cè)健康的黏 膜。這些都充分體現(xiàn)了數(shù)字化導板的個性化截骨。導 板設計成功的關鍵是導板固部位骨骼的唯一性，通常設計頦部及下頜角等三維生理曲度大的部位為導板的固定部位，應盡量避開下頜骨體部等骨骼形態(tài)規(guī)則的部位作為導板固定部位。

術前預彎制重建板，根據(jù)術前預彎制重建板預留的孔釘數(shù)量初步定位重建板于下頜殘端上，然后根據(jù)術前重建板預彎的形狀精細調(diào)整重建板與下頜骨殘端的關系，重建板按照術前設計的位置準確就位時，與重建后的下頜骨緊密貼合，對稱地恢復了面部外形，保證了手術效果。本組病例未對重建板設計就位導板，減少了術前模擬設計的步驟和時間，節(jié)省了術中固定重建板就位導板的時間，簡化了手術步驟，研究結果表明并未對手術修復效果和精確度造成明顯的影響。

綜上所述，計算機輔外科在血管化腓骨移植修復下頜骨缺損方面，通過數(shù)字化導板的應用，讓復雜的手術方案精確的轉(zhuǎn)移到真實手術中，成為計算機輔助外科技術有力的輔助工具。但本研究病例數(shù)量不多，未能對精確度進行更深入的探討研究。其次本組實驗沒有一期設計種植體，因此對種植體植入精確度并未研究。

編輯：南極熊
作者：張新鳳，李延超（遼寧醫(yī)學院中國人民解放軍沈陽軍區(qū)總醫(yī)院研究生培養(yǎng)基地）董智偉，鮑海宏，，張力（中國人民解放軍沈陽軍區(qū)總醫(yī)院口腔頜面外科）