【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，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。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�。玻埃保茨辏埃痹拢�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腓骨瓣制取：另一組醫(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，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，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，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）