【解析】3D打印技術(shù)在提高80例應(yīng)用修復(fù)下頜骨缺失的臨床探討

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

①可攜帶皮島和肌肉,，可同時(shí)修復(fù)軟硬組織缺損；
②腓骨瓣骨量充足,，可提供２０～２６ｃｍ的長(zhǎng)度,；
③供區(qū)并發(fā)癥較少，對(duì)肢體功能影響小等,。但在實(shí)際手術(shù)時(shí)仍存在腓骨塑形難度大,、手術(shù)耗時(shí)長(zhǎng)等問(wèn)題。２０世紀(jì)８０年代,，３Ｄ打印技術(shù)的出現(xiàn)很好地解決了這些問(wèn)題,，特別是設(shè)計(jì)制造出的數(shù)字化導(dǎo)板的應(yīng)用,，國(guó)內(nèi)外已有多篇關(guān)于３Ｄ打印技術(shù)應(yīng)用于血管化腓骨移植修復(fù)下頜骨缺損臨床報(bào)道。但對(duì)于３Ｄ打印技術(shù)應(yīng)用于血管化腓骨修復(fù)下頜骨缺損的精確度研究卻很少報(bào)道,，本文將對(duì)其術(shù)前設(shè)計(jì)和術(shù)后修復(fù)效果的精確度進(jìn)行初步研究,。

１資料與方法
１．１一般資料
選取２０１４年０１月－２０１５年１０月就診于沈陽(yáng) 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(yīng)用血管化腓骨移植修復(fù)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(guò)下頜骨中線。

１．２手術(shù)方法
１．２．１虛擬手術(shù)與模型外科
通過(guò)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(duì)小腿進(jìn)行動(dòng)脈造影,。用超聲多普勒血流儀檢測(cè)一側(cè)脛前,、脛后及腓動(dòng)、靜脈的血管直徑和血流情況,，并在體表標(biāo)記出腓動(dòng)脈穿支,。將患者的ＣＴ掃數(shù)據(jù)以ＤＩＣＯＭ格式導(dǎo)入Ｍｉｍｉｃｓ１０．０軟件，通過(guò)圖像分割,、模擬切割腫瘤（切割平面的厚度設(shè)置與手術(shù)截骨的擺鋸厚度一致）,、鏡像、設(shè)計(jì)截骨導(dǎo)板等程序后,，將一側(cè)腓骨數(shù)據(jù)以ＳＴＬ格式導(dǎo) 入下頜骨重建窗口,，截骨位置均設(shè)計(jì)在外髁８ｃｍ以上，調(diào)試塑形并通過(guò)Ｇｅｏｍａｇｉｃｓｔｕｄｉｏ２０１３軟件設(shè)計(jì)腓骨取骨塑形導(dǎo)板,。再將數(shù)據(jù)以ＳＴＬ格式導(dǎo)入快速成型機(jī),，通過(guò)激光快速成型ＦＤＭ（熔融沉積技術(shù)）制造出模擬手術(shù)重建的下頜骨模型及數(shù)字化導(dǎo)板。根據(jù)實(shí)體模型進(jìn)行模型外科,，明確重建板預(yù)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(yù)彎制。最后將重建板和數(shù)字化導(dǎo)板進(jìn)行消毒,，待術(shù)中使用,。

１．２．２手術(shù)過(guò)程
①下頜骨原發(fā)病灶切除：一組醫(yī)生按照術(shù)前設(shè)用２枚螺釘固定截骨導(dǎo)板，進(jìn)行下頜骨病變的切除,。常規(guī)預(yù)備１根動(dòng)脈和２根靜脈供吻合,。
②腓骨瓣制�,。毫硪唤M醫(yī)生同時(shí)行腓骨瓣的制備。根據(jù)術(shù)前設(shè)計(jì)切口線進(jìn)行切開(kāi),，尋找適合的穿支血管,，沿穿支血管尋找腓動(dòng)脈及伴行靜脈。根據(jù)移植骨段長(zhǎng)短用１～２枚螺釘固定取骨塑形導(dǎo)板,，進(jìn)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(jìn)行顯微血管吻合術(shù),，重建血循環(huán),。根據(jù)術(shù)前預(yù)彎制重建板預(yù)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(yù)彎的形狀精細(xì)調(diào)整重建板與下頜骨殘端的關(guān)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(jì)學(xué)方法
每個(gè)患者術(shù)后７ｄ復(fù)查ＣＴ，數(shù)據(jù)以ＳＴＬ格式與術(shù)前ＣＴ同時(shí)導(dǎo)入Ｍｉｍｉｃｓ１０．０１,，使術(shù)前術(shù)后下頜骨自動(dòng)重疊,，顯示出術(shù)前設(shè)計(jì)的截骨導(dǎo)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(cè)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(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,，對(duì)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(duì)ｔ檢驗(yàn)進(jìn)行比較，Ｐ＜０．０５為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,。

２結(jié)果
所有手術(shù)按照模擬手術(shù)設(shè)計(jì)成功完成,，腓骨瓣 均成活。 患者顏面部左右對(duì)稱(chēng),，全部患者供區(qū)切口恢復(fù)良好,，均未出現(xiàn)局部麻木、踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)定等并發(fā)癥,。使術(shù)前術(shù)后下頜骨自動(dòng)重疊（見(jiàn)圖１）,。

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

Ａ：術(shù)前設(shè)計(jì)截骨導(dǎo)板后測(cè)得ＭＢ最大值是１．１０,，ＭＬ最大值是０．０８ｍｍ,；
Ｂ：術(shù)前設(shè)計(jì)截骨導(dǎo)板后測(cè)得ＦＭ最大值是２．４３ｍｍ,，ＦＬ最大值是１．２１ｍｍ；
Ｃ：術(shù)前設(shè)計(jì)截骨導(dǎo)板后測(cè)得ＦＭ最大值是０．９１ｍｍ,，ＦＬ最大值是０．８５ｍｍ,；
Ｄ：術(shù)前設(shè)計(jì)截骨導(dǎo)板后測(cè)得ＦＭ最大值是１．１４ｍｍ，ＦＬ最大值是１．８３ｍｍ,；
Ｅ：術(shù)前設(shè)計(jì)截骨導(dǎo)板后測(cè)得ＦＭ最大值是０．５５ｍｍ,，ＦＬ最大值是０．３２ｍｍ；
Ｆ：術(shù)前設(shè)計(jì)截骨導(dǎo)板后測(cè)得ＭＢ最大值是１．２９ｍｍ,，ＭＬ最大值是１．９７ｍｍ,；
Ｇ：術(shù)前設(shè)計(jì)截骨導(dǎo)板后測(cè)得ＭＢ最大值是０．５８ｍｍ，ＭＬ最大值是１．１４ｍｍ

圖２各個(gè)部位的截骨誤差

３討論
下頜骨對(duì)于人類(lèi)咀嚼,、吞咽和呼吸等功能起著重要作用,。下頜骨缺損對(duì)患者的生存質(zhì)量有嚴(yán)重的影響，對(duì)于下頜骨的缺損進(jìn)行修復(fù)重建一直是研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一,。下頜骨缺損修復(fù)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(yīng),。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(yīng)用與發(fā)展，自體血管化腓骨移植技術(shù)日趨成熟,，其顯示出諸多優(yōu)點(diǎn),。但腓骨的塑形難度大、手術(shù)耗時(shí)長(zhǎng),、并且要求臨床醫(yī)生有高超的臨床技術(shù)與良好的審美,。

近年來(lái)，３Ｄ打印技術(shù)在下頜骨重建,、正頜外科,、頜面部創(chuàng)傷和顳下頜關(guān)節(jié)重建等諸多領(lǐng)域得到廣 泛應(yīng)用。在下頜骨重建方面特別是數(shù)字化導(dǎo)板的應(yīng)用,，很好地解決了截骨和取骨塑形等問(wèn)題,，并使血 管化腓骨移植修復(fù)下頜骨缺損的手術(shù)日臻簡(jiǎn)便化、精確化,。但實(shí)際手術(shù)操作中如何才能精確地按照模擬手術(shù)進(jìn)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(shè)計(jì)和應(yīng)用數(shù)字化導(dǎo)板以及精確的預(yù)彎制重建板等,。

３．１下頜骨截骨的精確性
準(zhǔn)確設(shè)計(jì)截骨線是保證精確截骨的第一步,。截骨線的設(shè)計(jì)首先要結(jié)合頭顱實(shí)體模型、ＣＴ及ＣＢＣＴ等影像學(xué)資料以及腫瘤的性質(zhì),、臨床檢查等多方面因素,。頭顱實(shí)體模型在計(jì)算機(jī)輔助外科中發(fā)揮著不可替代的作用，為截骨線的設(shè)計(jì)提供了實(shí)體依據(jù),，據(jù)ＡＲＩＶＥＲ等報(bào)道,，頭顱模型的準(zhǔn)確性與ＣＴ掃描參數(shù)有關(guān)，掃描像素越小,，準(zhǔn)確性越高,，圖像及模型不會(huì)失真。何冬梅等也報(bào)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(xué)等資料為數(shù)據(jù)源導(dǎo)入計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件,，逐層觀察病變范圍，并測(cè)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(duì)下頜骨頰側(cè)和舌側(cè)截骨誤差用配對(duì)ｔ檢驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn),，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)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(shí)際的截骨方向與模擬手術(shù)設(shè)計(jì)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(shù)前術(shù)者應(yīng)根據(jù)模型及三維重建圖像仔細(xì)觀察測(cè)量下頜骨舌側(cè)的截骨位置及截骨角度,。在導(dǎo)板設(shè)計(jì)方面，可以根據(jù)手術(shù)方式和手術(shù)部位暴露等情況將引導(dǎo)擺鋸入位的槽邊緣盡可能地設(shè)計(jì)制作得高一些,，充分引導(dǎo)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(dǎo)板準(zhǔn)確的固定在模擬手術(shù)設(shè)計(jì)的部位。腓骨長(zhǎng)骨形態(tài)較規(guī)則，不如下頜骨形態(tài)復(fù)雜,，導(dǎo)板就位是否準(zhǔn)確很難把握,。一方面要求臨床醫(yī)生術(shù)前準(zhǔn)確地了解腓骨導(dǎo)板就位的位置，另一方面術(shù)中盡可能地剝離骨表面的軟組織,，讓導(dǎo)板固定在最貼合的部位,。術(shù)前行下肢動(dòng)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(shù)中更改導(dǎo)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(guān),，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(zhǎng)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(duì)于腓骨內(nèi)側(cè)面和外側(cè)面截骨誤差用配對(duì)ｔ檢驗(yàn),，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Ｐ＞０．０５）,，腓骨內(nèi)、外側(cè)面的截骨誤差無(wú)差異,。

３．３數(shù)字化導(dǎo)板和預(yù)彎制重建板的應(yīng)用
數(shù)字化導(dǎo)板是將復(fù)雜的手術(shù)方案精確地轉(zhuǎn)移到真實(shí)手術(shù)中的橋梁與紐帶,，保證了外科手術(shù)能夠按計(jì)劃精確地進(jìn)行，同時(shí)也簡(jiǎn)化了手術(shù),。導(dǎo)板可根據(jù)病變的不同情況,，設(shè)計(jì)成不同的形狀，如腫瘤靠近下頜骨下緣,，截骨形狀就可以設(shè)計(jì)成梯形,；口底癌患者，舌側(cè)黏膜病變范圍較頰側(cè)大,，設(shè)計(jì)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(dǎo)板的個(gè)性化截骨,。導(dǎo) 板設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵是導(dǎo)板固部位骨骼的唯一性,，通常設(shè)計(jì)頦部及下頜角等三維生理曲度大的部位為導(dǎo)板的固定部位，應(yīng)盡量避開(kāi)下頜骨體部等骨骼形態(tài)規(guī)則的部位作為導(dǎo)板固定部位,。

術(shù)前預(yù)彎制重建板,，根據(jù)術(shù)前預(yù)彎制重建板預(yù)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(shù)前重建板預(yù)彎的形狀精細(xì)調(diào)整重建板與下頜骨殘端的關(guān)系，重建板按照術(shù)前設(shè)計(jì)的位置準(zhǔn)確就位時(shí),，與重建后的下頜骨緊密貼合,，對(duì)稱(chēng)地恢復(fù)了面部外形，保證了手術(shù)效果,。本組病例未對(duì)重建板設(shè)計(jì)就位導(dǎo)板,，減少了術(shù)前模擬設(shè)計(jì)的步驟和時(shí)間，節(jié)省了術(shù)中固定重建板就位導(dǎo)板的時(shí)間,，簡(jiǎn)化了手術(shù)步驟,，研究結(jié)果表明并未對(duì)手術(shù)修復(fù)效果和精確度造成明顯的影響。

綜上所述,，計(jì)算機(jī)輔外科在血管化腓骨移植修復(fù)下頜骨缺損方面,，通過(guò)數(shù)字化導(dǎo)板的應(yīng)用，讓復(fù)雜的手術(shù)方案精確的轉(zhuǎn)移到真實(shí)手術(shù)中,，成為計(jì)算機(jī)輔助外科技術(shù)有力的輔助工具,。但本研究病例數(shù)量不多，未能對(duì)精確度進(jìn)行更深入的探討研究,。其次本組實(shí)驗(yàn)沒(méi)有一期設(shè)計(jì)種植體,，因此對(duì)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(xué)院中國(guó)人民解放軍沈陽(yáng)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(guó)人民解放軍沈陽(yáng)軍區(qū)總醫(yī)院口腔頜面外科）