3D打印模型在正颌外科治疗陈旧性面部骨折中的应用

袁 伟，刘 颖，杨 璐，黄迪炎，王昭领

面部骨折是颌面部的常见骨折，部分患者因在外伤后未及时治疗或在首诊时处理不当等原因，骨折发生错位愈合，出现严重的面部畸形、复视以及口颌系统功能障碍。正颌外科技术是将面部骨骼进行手术切开，并在新的位置上进行固定从而重建颅颌面关系的颌面外科技术，此技术已经成为治疗陈旧性面部骨折的重要方法之一［1，2］。然而，由于面部骨骼解剖结构功能复杂，如何进行准确重建是手术的难点之一。快速成型技术的出现为3D打印高精度仿真模型精确显示骨骼三维解剖结构提供了可能，在重建骨质方面具有较大的优势，为手术方案的制定提供重要的依据［3，4］。 近年来，笔者将该技术制作的3D打印模型应用于现代正颌外科技术治疗陈旧性面部骨折，现报告如下。

1 资料和方法

1.1 一般资料 2010年7月—2014年6月笔者所在科收治的陈旧性面部骨折患者17例。男11例，女6例；年龄20～54岁。包括面部多发骨折7例，颧上颌骨骨折6例，下颌骨骨折4例。就诊时间为伤后或首次术后2～26个月。表现为不同程度的面部畸形、复视、张口受限、咬合错乱等。致伤原因为交通事故致伤9例，意外跌坠伤4例，斗殴伤2例，训练伤1例，工伤1例。

1.2 术前准备和治疗设计 患者术前常规拍摄全口曲面断层片、头颅测量正侧位定位片，对中轻度张口受限者取牙列模型，记录患者咬合关系。根据临床检查和影像学检查结果，按照现代正颌外科的原则进行头影测量、模型外科研究。同时对患者骨折部位行三维CT扫描（层厚1 mm），进行三维图像重建，并将CT数据经Mimics软件转换成Stl格式导入快速原型成型机中制作高仿真3D模型，并在该模型上分析错位愈合情况，设计骨切开线和骨块移动方向与距离，同时确定术中是否需要植骨或使用骨代用品，预制接骨板或准备植入材料，在模型上观察咬合关系恢复情况并结合石膏模型外科制作咬合导板。

1.3 手术方法及效果评估 患者取仰卧位，采用气管插管全麻，术中按术前设计要求进行截骨，将错位愈合的骨折段截开，将牙骨段按设计要求移动，咬合导板完全就位后行骨折段坚强内固定，并予以颌间结扎，术后视情况颌间牵引1～3周；合并眶下神经麻木者同时行神经松解术。随访6个月以上，判断治疗效果。

2 结 果

根据17例患者3D模型所做的术前设计准确度高，在术中应用可靠，预成型接骨板贴合，减少了手术时间。术后面部外形及口颌系统功能得到恢复，伤口均Ⅰ期愈合。术后随访6个月以上，通过临床及X线检查，骨折愈合良好，两侧面部基本对称，张口受限解除，咬合关系恢复正常，眼球内陷消除，复视消失，效果满意。

3 讨 论

颌面部血运丰富，面部骨折伤后愈合快，有学者认为3周以上未作处理的面部骨折则必须按陈旧性骨折治疗，利用各种截骨技术纠正颌骨错位愈合所引起的并发症［5］。事实上，由于颌骨解剖的特殊性，在患者合并颅脑损伤或其他严重的并发伤以及受伤初期没有得到正确的复位固定而造成的陈旧性面部骨折临床上并不少见。正颌外科技术应用截骨和骨移动技术实现重建颅颌面关系，对于陈旧性面部骨折具有良好的应用价值［1］。

正颌外科原则强调术前进行X线头影测量、模型外科研究及咬合导板制作，这一手术原则对指导陈旧性颌骨骨折的治疗同样非常重要。但是，由于二维图像的缺陷，常不能满意地显示骨折段移位及其周围结构的空间关系。尽管随着影像学技术的发展，CT图像三维重建可以准确地显示面部复杂骨折部位及其周围的解剖空间位置关系，提高了诊断能力，但在某种意义上仍然是一个相对抽象的研究对象，无法对其进行模拟手术，而且还存在成像角度受限等问题。快速成型技术是20世纪80年代后期发展起来的新型工业制造技术，是基于CT数据，根据物体的计算机辅助设计（CAD）模型，通过数控技术、激光技术实现对材料的精确堆积，打印制造与原型一致3D实体模型［6］。作为一项新型工业加工技术，近20年在航空航天、汽车、模具制造、轻工产品、建筑模型、电子、五金、医学等领域得到了广泛的运用［7，8］。 在口腔颌面外科，由于面部结构的复杂性，3D真实模型同样具有很大的应用价值。对于陈旧性面部骨折，由于骨折部位的不同而呈现不同部位、不同程度的畸形，有时张口受限难以完成取模研究咬合关系。同时由于骨折线的错位愈合，畸形情况由于角度问题在影像学上难以准确判断，给手术效果带来了一定难度，而3D打印技术的出现使这一问题得到了很好的解决。在本组所有病例中，3D打印模型都精确显示了陈旧性面部骨折的情况，通过该模型实现了对截骨部位、错位骨段的复位方向与距离、截骨移动后间隙的处理与固定方法的模拟手术，准确指导术中截骨过程，并通过坚强内固定获得三维结构上的稳定以促进骨愈合，借助3D模型，本组术前预制的接骨板与术中情况贴合度高，节约了手术时间。此外，术中发现陈旧性面部骨折错位愈合后难以完全沿原骨折线切开，其截骨线不同于常规正颌手术截骨线，需运用正颌外科原则，结合骨折错位愈合的具体情况，灵活设计，在此情况下，3D模型可有效帮助术前手术设计的完成。本组病例中，对同时涉及面部畸形及咬合关系错乱者采用正颌外科技术进行分开处理，结果表明操作相对简单，更易于达到治疗目的与术前在3D模型的模拟手术一致。本组病例结果表明应用3D模型，可以简化手术过程，明显缩短手术时间，显示了其用于术前指导设计的独特优势，同时在应用中还发现利用3D模型和患者及家属沟通更为便利。因此，3D打印模型在正颌外科技术治疗陈旧性面部骨折中具有重要应用价值，二者结合能取得更为满意的治疗效果。

尽管3D模型能较为逼真的显示面部骨折情况，但其对软组织情况难以体现，因此在术前设计及术中还应结合患者实际情况进行适当调整，以取得软硬组织的协调性；同时其精确度亦受CT扫描层厚的影响，对咬合关系的重建还需要通过模型外科分析和咬合导板的设计和制作保证骨折段在正确位置上的愈合以及术后良好咬合的功能，因此对陈旧性面部骨折，应综合考虑，最终取得满意的手术效果。

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