王洪一，梁久龍，劉曉燕，張庭輝，邱 濤，付志強(qiáng)，何景濤，曹志強(qiáng)，柳云恩，陶 凱，侯明曉

頜面部嚴(yán)重的骨性不調(diào)、牙面畸形或齒槽骨畸形通常需行正頜外科手術(shù)治療。常規(guī)的治療流程是先行針對牙弓和個別牙齒的術(shù)前正畸治療，之后行手術(shù)矯正，最后行術(shù)后正畸維護(hù)與保持。正頜外科手術(shù)是矯正骨性畸形的最佳選擇，常規(guī)術(shù)式包括Lefort I型截骨術(shù)、矢狀劈開截骨術(shù)和頦部水平截骨術(shù)。由于頜骨本身具有復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)，截骨線的選擇變化多樣，涉及血管神經(jīng)多且隱蔽，因此增加了手術(shù)的難度。如果能夠預(yù)先獲得與患者實(shí)體等大的骨骼模型，便可以在模型上進(jìn)行手術(shù)設(shè)計(jì)、手術(shù)預(yù)測甚至手術(shù)導(dǎo)引，將大大減少風(fēng)險(xiǎn)，改善手術(shù)效果。3D打印技術(shù)又稱快速成型技術(shù)，是根據(jù)分層制造、逐層疊加的原理，快速制作三維實(shí)體的一種分層制造技術(shù)，已開始越來越廣泛地應(yīng)用于器官模型制造、手術(shù)方案設(shè)計(jì)、個性化支架材料生產(chǎn)等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域［1-5］。沈陽軍區(qū)總醫(yī)院整形外科2015年2—7月收治頜骨畸形患者7例，應(yīng)用3D打印技術(shù)術(shù)前預(yù)成個性化頜骨模型，在此模型基礎(chǔ)上進(jìn)行診斷分析、手術(shù)方案設(shè)計(jì)和手術(shù)導(dǎo)板制作，效果滿意，現(xiàn)報(bào)告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 本組7例，男3例，女4例;年齡18～22歲，平均20歲。術(shù)前診斷5例為Ⅲ類咬合畸形，2例為Ⅲ類咬合畸形伴頦部發(fā)育不對稱。

1.2 手術(shù)方法

1.2.1 頭顱三維CT數(shù)據(jù)獲取:術(shù)前均采用Light Speed VCT螺旋CT掃描機(jī)(GE公司，美國)進(jìn)行頭顱掃描，球管電流10 mA，管電壓120 kV，矩陣512×512，以層厚 0．625 mm薄層三維重建，數(shù)據(jù)以DICOM格式刻盤保存。

1.2.2 頜骨模型3D打印:將CT數(shù)據(jù)導(dǎo)入Mimics 10．01軟件(Materialise公司，比利時)進(jìn)行頭顱骨三維重建，用CT數(shù)據(jù)分割分離上頜骨與下頜骨，在斷層影像中調(diào)整影像對比度，設(shè)置合適的數(shù)據(jù)選取閾值，過濾骨骼組織。將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為STL格式，輸入Z Corp快速成型打印機(jī)(Z Corporation公司，美國)。采用快速成型粉打印頭顱三維模型。

1.2.3 應(yīng)用模型輔助診斷和手術(shù)設(shè)計(jì):在頭影測量數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析上頜和下頜的畸形數(shù)據(jù)，明確診斷，設(shè)計(jì)手術(shù)方式，即單純下頜截骨，或雙頜截骨，或結(jié)合頦部水平截骨術(shù)。同時，借助3D打印模型，與患者溝通，更為形象、直觀地介紹畸形原因、手術(shù)過程和相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)。

對于Lefort I型截骨，可在模型上進(jìn)行模擬截骨，完成上頜骨段的移位、固定，并預(yù)先進(jìn)行鈦板的選擇和彎制。對于矢狀劈開截骨，可觀察下頜小舌和頦神經(jīng)的位置，術(shù)前設(shè)計(jì)截骨線的位置;對于頦部水平截骨，可在明確頦神經(jīng)位置的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)截骨線位置和方向;對于頦部不對稱，通過鏡像原理，以健側(cè)為參照，預(yù)成骨質(zhì)增生模塊，根據(jù)此模塊，在頜骨模型上可標(biāo)記增生范圍、大小，以齒科塑料制成導(dǎo)板，指導(dǎo)骨質(zhì)修整，以最大限度地達(dá)到兩側(cè)的對稱性。

1.2.4 術(shù)前準(zhǔn)備:術(shù)前進(jìn)行口內(nèi)清潔，完成術(shù)中導(dǎo)板的制作，對于雙頜手術(shù)需要準(zhǔn)備中間導(dǎo)板和最終導(dǎo)板。常規(guī)全麻術(shù)前準(zhǔn)備。

1.2.5 手術(shù)步驟:行經(jīng)鼻氣管插管全麻，麻醉滿意后，口內(nèi)消毒。按正頜外科手術(shù)常規(guī)完成Lefort I型截骨術(shù)、矢狀劈開截骨術(shù)和頦部水平截骨術(shù)。

1.2.5.1 Lefort I型截骨術(shù):于上頜牙齦與唇頰側(cè)黏膜交界處上方的前庭溝處設(shè)計(jì)切口線，切口線由一側(cè)第2磨牙止于對側(cè)第2磨牙。按切口線設(shè)計(jì)切開黏膜、黏膜下層及骨膜，緊貼骨剝離，暴露梨狀孔、前鼻棘、上頜竇前外側(cè)壁、顴牙槽嵴，向后剝離直達(dá)翼上頜連接處，剝離各處黏骨膜。按術(shù)前模型設(shè)計(jì)的截骨線截骨，離斷翼上頜連接和鼻中隔，降下折斷，充分游離松動上頜骨，中間導(dǎo)板就位，頜間固定，以術(shù)前預(yù)彎的鈦板行堅(jiān)強(qiáng)內(nèi)固定。

1.2.5.2 矢狀劈開截骨術(shù):去除頜間固定。于咬合平面水平至第2前磨牙遠(yuǎn)中的齦頰溝稍偏頰側(cè)黏膜處，沿外斜線切開黏骨膜。骨膜下剝離、顯露下頜骨升支外側(cè)面和內(nèi)側(cè)面。根據(jù)術(shù)前測量下頜小舌高度和深度，以球鉆橫行截骨，之后向近中沿外斜嵴做截骨線，向前方止于第1、2磨牙部位頰側(cè)骨板。以往復(fù)鋸加深截骨線，以骨鑿行升支矢狀劈開。雙側(cè)截骨完成后，下頜骨正中骨段可向后方移動。置入終導(dǎo)板，頜間固定。雙側(cè)矢狀劈開區(qū)以鈦板固定。

1.2.5.3 頦部水平截骨術(shù):于下頜左右第1前磨牙之間對應(yīng)的前庭溝區(qū)設(shè)計(jì)切口線，切開黏膜、黏膜下層和骨膜，骨膜下剝離，顯露頦神經(jīng)，加以保護(hù)。根據(jù)術(shù)前模型分析結(jié)果確定的截骨線部位畫線，以往復(fù)鋸制備截骨線，骨鑿?fù)瓿奢d骨。按術(shù)前設(shè)計(jì)向前移動下方骨塊，直至理想位置，堅(jiān)強(qiáng)內(nèi)固定。

1.2.5.4 頦部修整術(shù):對于頦部兩側(cè)骨質(zhì)不對稱者，置入術(shù)前預(yù)制的區(qū)域?qū)О?，畫線，根據(jù)畫線磨鉆去骨，去骨完成后置入最終導(dǎo)板，導(dǎo)板貼附良好，說明磨除范圍正確。

沖洗術(shù)野，分層縫合創(chuàng)口，置負(fù)壓引流。術(shù)后常規(guī)抗感染治療，術(shù)后1周流質(zhì)飲食，2周拆線。

2 結(jié)果

本組行Lefort I型截骨加矢狀劈開截骨2例，單純矢狀劈開截骨加頦部水平截骨3例，矢狀劈開截骨加頦部水平截骨加頦部局部修整2例。手術(shù)時間為90～180 min，平均140 min。術(shù)后口內(nèi)切口均Ⅰ期愈合，無一例發(fā)生血管神經(jīng)損傷、感染、血腫、張口困難等并發(fā)癥，患者咬合關(guān)系明顯改善。7例均獲隨訪，隨訪時間3～6個月，平均4．5個月，患者雙側(cè)下頜骨形態(tài)對稱，咬合關(guān)系良好，面部對稱性顯著改善。

3 典型病例

男，20歲。入院診斷為Ⅲ類咬合畸形(圖1～4)。經(jīng)過系統(tǒng)正畸治療后，確定手術(shù)方案為下頜升支矢狀劈開截骨下頜后徙術(shù)、頦部水平截骨頦前徙術(shù)、頦短縮術(shù)。術(shù)前行CT檢查，并制作3D打印模型。根據(jù)模型術(shù)前測量下頜小舌位置(圖5)、矢狀劈開截骨線位置(圖6)、頦部水平截骨線位置(圖7)，同時制作頦部水平截骨線導(dǎo)板(圖8)。在術(shù)中根據(jù)模型測量數(shù)據(jù)施行截骨，手術(shù)順利。術(shù)后患者面型和咬合恢復(fù)良好(圖9～12)。

圖1 Ⅲ類咬合畸形患者術(shù)前正位像;圖2 Ⅲ類咬合畸形患者術(shù)前側(cè)位像;圖3 Ⅲ類咬合畸形患者術(shù)前咬合正位像;圖4Ⅲ類咬合畸形患者術(shù)前咬合側(cè)位像;圖5 Ⅲ類咬合畸形患者下頜小舌位置測量;圖6 Ⅲ類咬合畸形患者縱行截骨線位置測量;圖7 Ⅲ類咬合畸形患者水平截骨線位置測量;圖8 Ⅲ類咬合畸形患者水平截骨導(dǎo)板;圖9 Ⅲ類咬合畸形患者術(shù)后正位像;圖10 Ⅲ類咬合畸形患者術(shù)后側(cè)位像;圖11 Ⅲ類咬合畸形患者術(shù)后咬合正位像;圖12 Ⅲ類咬合畸形患者術(shù)后咬合側(cè)位像

4 討論

3D打印技術(shù)是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可黏合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。目前應(yīng)用較多的3D打印技術(shù)主要包括光固化立體印刷(stereolithography，SLA)、熔融沉積成型(fused depositionmodeling，F(xiàn)DM)、選擇性激光燒結(jié)(selective laser sintering，SLS)和三維噴印(three dimensional printing，3DP)等［6-8］。3D 打印技術(shù)與醫(yī)學(xué)的結(jié)合是醫(yī)學(xué)史上的重大進(jìn)步。在外科領(lǐng)域，3D打印技術(shù)打印出的實(shí)體可實(shí)現(xiàn)3D可視化，使外科醫(yī)師更易控制手術(shù)過程，提高了手術(shù)的精確性，從而達(dá)到手術(shù)預(yù)見性好、效果可靠、出血少、并發(fā)癥發(fā)生率低等目的。

3D打印技術(shù)在外科的實(shí)際應(yīng)用主要包括3個方面，即術(shù)前模擬手術(shù)的模型外科、基于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制作的導(dǎo)板外科以及個性化植入物設(shè)計(jì)和制作的移植外科［9-12］。這三方面在正頜外科中均涉及。首先，實(shí)現(xiàn)人體骨骼結(jié)構(gòu)可視化。這一點(diǎn)對于以美容和畸形改善為主要目標(biāo)、以骨骼位置矯正為主要手段的正頜外科尤為重要［13-14］。一方面，術(shù)者可以在術(shù)前利用模型對畸形成因、手術(shù)方法和手術(shù)細(xì)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)而準(zhǔn)確的分析，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)更為合理的截骨方案。另一方面，可以在術(shù)前與患者及家屬進(jìn)行更為形象具體的溝通，闡明畸形原因、手術(shù)原理、截骨方式、手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)等，增加患者的信賴感和配合度，減少術(shù)后糾紛的發(fā)生。其次，可進(jìn)行手術(shù)模擬、截骨線設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)導(dǎo)板，更準(zhǔn)確地進(jìn)行截骨操作、骨塊移位和骨塊固定。在正頜外科中，上頜骨骨塊移位的方向和距離、下頜小舌的位置、頦成形截骨塊移動的大小、不對稱頦部截骨量的確定常常是手術(shù)的難點(diǎn)，并決定手術(shù)的效果［15-17］。本研究結(jié)果顯示，通過3D打印模型的分析、測量和導(dǎo)板制作，可更準(zhǔn)確地解決上述問題，術(shù)者可做到術(shù)前心中有數(shù)、有的放矢，手術(shù)時間縮短，手術(shù)并發(fā)癥減少，術(shù)后患者滿意度增高。第三，對于嚴(yán)重不對稱畸形或手術(shù)失敗病例，可通過采用個性化植入物設(shè)計(jì)，利用數(shù)字化鏡像原理，根據(jù)健側(cè)數(shù)據(jù)定制植入物，并可同時制成固定用孔道，連接固定用材料，實(shí)現(xiàn)“量身定做”，達(dá)到手術(shù)的“最簡單化”和“最標(biāo)準(zhǔn)化”。

總之，數(shù)字化醫(yī)學(xué)的主要內(nèi)容有兩個方面，一是對數(shù)字圖像的處理，二是滿足醫(yī)學(xué)臨床需要。前者由理學(xué)工程師或設(shè)計(jì)師完成，后者由醫(yī)學(xué)工作者完成，兩者的充分溝通和相互了解對于3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域取得良好效果至關(guān)重要，這一點(diǎn)既是目前臨床實(shí)際應(yīng)用中存在的不足，也是需要進(jìn)一步完善的方向。

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