3D打印辅助手术治疗下颌骨缺损疗效的Meta分析

魏 婷

颌骨缺损多见于颌面部肿瘤切除术后、外伤、先天性发育不足、放射治疗、感染等，导致不同程度的面部畸形和下颌生理功能丧失，不仅影响患者的生活及生存质量，而且极易引发严重的心理和社会问题[1]。如何重建缺损的下颌骨使其达到最佳的美观与功能效果，仍然是目前临床上的医学难题[2]。

目前修复大型下颌骨缺损的首选方法为应用自体血管化腓骨移植重建下颌骨[3-4]，但腓骨形态近似线性笔直，而下颌骨形态为猎弓形，在腓骨塑形过程中存在需要反复塑形、手术时间长、骨瓣缺血时间长、骨段间接触不良等不足，且下颌骨的可移动性也增加了定位腓骨瓣移植位置的难度，使得颌骨形态与功能恢复不理想。此外，腓骨移植术主要依据手术医生的经验进行，在术中较难控制，缺乏一定的准确性，可能导致患者术后对咬合和外观不满意。随着3D打印技术在颌面外科中的发展应用，在术前即可模拟手术过程，预弯钛板，术中指导手术操作，使提高手术质量成为可能[5]。

目前，国内外对应用3D打印技术辅助手术与非3D打印辅助手术进行下颌骨缺损修复的疗效孰优孰劣，尚无定论，文章就二者之间疗效进行Meta分析。

1 资料与方法

1.1 文献检索

检索PubMed、MEDLINE、Cochrane图书馆、Embase、中国生物医学文献数据库、CNKI、万方数据库、维普资讯数据库正式发表的文献，检索时间范围为各数据库建库至2019年1月。以关键词进行检索，英文检索词：3D printing、3D-printing、3D model、Three-dimensional printing、Three dimensional printing、CAD/CAM、mandibular defect、mandibular reconstruction；中文检索词：3D打印、三维打印、3D模型、计算机辅助设计、计算机辅助制造、下颌骨缺损、下颌骨重建。对所有检索到的文献，通过阅读其参考文献扩展检索范围，尽量增加文献资料，并防止遗漏。

1.2 纳入与排除标准

1.2.1 纳入标准 ①纳入比较3D打印辅助下颌骨重建手术与非3D打印技术辅助的传统方法手术的对照试验；②研究对象为临床及影像学诊断为下颌骨缺损需手术治疗的患者；③试验组为3D打印技术辅助的下颌骨重建手术，对照组为非3D打印技术辅助传统方法的下颌骨重建手术；④英文或中文原文文献。

1.2.2 排除标准 ①只有摘要而无全文且无法获得全文者；②原始数据不全无法得到相关数据者；③综述、评论、短篇病例报道、Meta分析类文章；④试验设计不严谨的文献报告、重复发表的文献。

1.3 测量指标

指标主要为：两种方法的术中组织缺血时间(min)、下颌骨重建时间(min)、手术时间(min)、下颌骨重建精确性。

1.4 文献质量评价和数据提取

由2名评价员严格按照纳入与排除标准独立筛选文献及提取数据，有分歧时通过讨论解决或第3位评价员介入协助判断。根据文章研究类型不同选择不同量表评价研究质量，随机对照试验使用Cochrane协作网偏倚风险评价标准进行质量评价，评价依据包括随机分配方法、分配方案隐藏、盲法、选择性报告研究结果、其他偏倚来源；非随机研究系统的病例对照研究则采用Newcastle-Ottawa(NOS)评价标准进行评价，评价依据包括研究对象选择、组间可比性、暴露因素测量。各研究的综合偏倚风险记为低风险(A)、中等风险(B)、高风险(C)。

1.5 统计学方法

Meta分析采用Cochrane协作网提供的Revman 5.3软件进行。计数资料采用相对危险度(risk ratio，RR)作为统计量，计量资料采用标准化均数差(standard mean difference，SMD)表示，通过检验同类研究间的异质性，使用固定效应模型(P≥0.1，I2≤50%)或随机效应模型(P<0.1，I2>50%)计算统计量RR或SMD值及95%可信区间(CI)，并进行敏感性分析。过程中2位评价员互相监督。

2 结 果

2.1 检索结果及纳入研究的基本情况

初检相关文献153篇，按照检索策略，剔除不符合标准的文献，最终纳入10篇文献，其中英文文献8篇，中文文献2篇，文献筛选流程见图1。纳入研究的一般情况见表1，2篇是随机对照试验，其他均是非随机的病例对照试验；受试者共268例，其中124例术前使用3D打印技术，144例仅行常规手术治疗。

2.2 基线分析及质量评价结果

纳入Meta分析的研究均为临床对照试验，根据Cochrane协作网偏倚风险评价标准和NOS评价标准进行评价，各研究基线具有可比性，但有不同程度的偏倚，2篇随机对照试验提及“随机”，仅一篇文献对随机方法进行详细描述，所有研究均未提及“盲法”，文献质量见表1。

2.3 Meta分析结果

2.3.1 缺血时间 一共有4篇文献研究了两种方法对术中组织缺血时间的影响[7,9,12,14]。各研究间存在较大异质性(P<0.05，I2=71%)，根据研究类型不同分为随机对照试验组(RCT)和病例对照研究试验组(retrospective study)两个亚组以进一步明确异质性来源。Meta分析显示，两种不同的方法在缺血时间上的差异有显著性意义(SMD=-39.78，95%CI为-57.85至-21.71，P<0.01)，3D打印组的术中组织缺血时间显著短于传统手术组。其中，RCT组(SMD=-26.61，95%CI为-38.13至-15.09，P<0.01)，异质性分析I2=0%；retrospective study组(SMD=-60.08，95%CI为-101.23至-18.93，P<0.01)，异质性分析I2=78%。总的合并结果异质性较大的原因可能为本研究纳入的2篇病例对照研究的异质性较大引起，异质性可能来源于手术技术上的差异或测量方法的差异。结果见图2。

图1 文献筛选的流程

表1 纳入研究的一般情况

图2 3D打印技术辅助手术与非3D打印技术辅助手术重建缺损下颌骨的术中组织缺血时间对比

2.3.2 重建时间 一共有4篇文献研究了两种方法对术中组织重建时间的影响[6,7,12-13]。各研究间存在较大异质性(P<0.05，I2=83%)，根据研究类型不同分为随机对照试验组(RCT)和病例对照研究试验组(retrospective study)两个亚组以进一步明确异质性来源。Meta分析显示，两种不同的方法在重建时间上的差异有显著性意义(SMD=-31.90，95%CI为-43.12至-20.68，P<0.01)，3D打印组的术中组织重建时间显著短于传统手术组。其中，RCT组(SMD=-21.88，95%CI为-28.38至-15.38，P<0.01)，异质性分析I2=0%；retrospective study组(SMD=-44.46，95%CI为-69.53至-19.39，P<0.01)，异质性分析I2=87%。总的合并结果异质性较大的原因可能为本研究纳入的2篇病例对照研究的异质性较大引起，异质性可能来源于手术技术上的差异或测量方法的差异。结果见图3。

图3 3D打印技术辅助手术与非3D打印技术辅助手术治疗下颌骨缺损的术中组织重建时间对比

2.3.3 手术时间 6个研究[6,10,12-15]报道了手术时间，共203例患者，3D打印技术组95例，常规组108例，Meta分析结果如图4所示，这6个研究资料有异质性(P<0.001，I2=50%)，合并效应量应采用随机效应模型，标准化均数差的合并效应量SMD=-76.93，95%CI为-106.93至-46.92(P<0.01)，可认为3D打印技术辅助手术组的下颌骨缺损重建手术时间少于常规组。

2.3.4 下颌骨重建精确性 下颌骨缺损重建的精确性指标包括手术前后下颌角角度差异，髁间距离差异，下颌角间距离差异及下颌前后距离差异。分别有5篇文献[8-9,11,13-14]研究下颌角角度差异，3篇文献[9,12-13]研究髁间距离差异，下颌角间距离差异[9,13]及下颌前后距离差异[9,13]各有2篇文献研究。下颌角角度差异和髁间距离差异的研究异质性较大，采用随机效应模型(图5)，下颌角间距离差异及下颌前后距离差异的研究无异质性，采用固定效应模型(图6)。Meta分析结果显示3D打印组的下颌角角度差异(SMD=-4.08，95%CI为-7.22至-0.94，P<0.01)、髁间距离差异(SMD=-2.37，95%CI为-4.28至-0.46，P<0.01)、下颌角间距离差异(SMD=-1.80，95%CI为-2.68至-0.92，P<0.01)、下颌前后距离差异(SMD=-1.27，95%CI为-2.20至-0.35，P<0.01)均小于非3D打印辅助手术组，表明3D打印可以有效提高下颌骨重建的精确性。

图4 3D打印技术辅助手术与非3D打印技术辅助手术治疗下颌骨缺损的手术时间对比

图5 3D打印技术辅助手术与非3D打印技术辅助手术重建缺损下颌骨的精确性对比1

图6 3D打印技术辅助手术与非3D打印技术辅助手术重建缺损下颌骨的精确性对比2

3 讨 论

3.1 3D打印技术在口腔颌面外科领域的应用及意义

随着近年来材料学和数字医学的发展，3D打印技术逐渐应用于医疗和科研领域。3D打印技术在口腔颌面外科领域主要用于颌面部缺损的功能修复，尤其是下颌骨功能修复重建[16]。下颌骨缺损重建的难度在于在恢复下颌骨的连续性与面部外形的基础上，还要恢复患者的咀嚼、吞咽、言语等基本生理功能，这需要游离腓骨瓣准确的塑形和颌面部三维空间的精确定位[17]。

传统重建方法单纯依靠手术医师的临床经验，手术风险和难度大，手术时间长，手术效果欠佳。而3D打印技术通过数字化将虚拟图像转化个体化模型，高效进行术前规划：精确测定病变部位与缺损大小，预制钛板及导航模板，合理计划供骨区及供骨量，缩短手术时间，减少手术并发症，提高手术质量[18]。同时，3D打印技术允许术者模拟手术操作，可以有效缩短年轻医生的学习曲线、完善术前准备[19]。目前国内外对于3D打印技术在颌骨缺损重建治疗上的应用有所重视，但是此技术在颌骨重建治疗上应用的优势尚没有循证医学证据证实。

3.2 本研究的发现

Meta分析结果表明颌骨重建手术中应用3D打印技术较传统技术能够缩短术中组织缺血时间、减少重建时间、减少手术总时长及提高重建精确度，与既往研究结果一致[6-15]。原因在于利用3D打印技术可以个性化打印患者实体头颅模型，实现多角度观察对比，既有利于钛板等内固定材料的预成型，避免术中反复弯制调改钛板造成钛板疲劳，又可以确定最适合的固定位置，规避术中视野不佳、体位摆放困难等风险，从而减少组织离体缺血时间。同时，3D打印技术可以术前精细制作数字化导板，截骨导板可以在术中引导肿瘤的精确切除，节省了传统手术中观察设计截骨线的时间，取骨塑形导板可避免反复磨改移植骨，准确切取移植骨，在减少移植骨的离体和塑形时间的同时提高了骨移植后的形状吻合度，提高截骨和植骨精确性，有利于患者下颌骨功能和面部美观的恢复[20]。

但3D打印技术也存在不足之处，打印的模型和(或)导板与实体之间因受影像资料精确度及自身成型精度影响在病变边界上仍会存在误差，术中仍需实时比较钛板成型以保证适配；若患者病情进展迅速，术中需扩大截骨范围确保彻底切除肿瘤，术前设计的截骨导板不再适用；且3D打印费用较高昂，可能增加普通患者的经济负担。

3.3 本研究的偏倚风险和局限性

虽然本研究严格遵守PRISMA标准检索筛选文献，入选标准比较严格，但仍有以下不足：①目前此类研究的高质量多中心随机对照试验较少，纳入的研究多为非随机对照试验，统计学检验效能可能不足；②纳入研究未采用盲法，部分研究阴性结果未报道，存在实施偏倚、测量偏倚、发表偏倚的可能性；③各研究样本量较少，可能影响分析结果。

尽管不足存在，本研究仍有许多优势：①本研究纳入标准较高，排除了质量较低的文献，保证了合并效应量的质量和可信度；②敏感度分析提示逐项剔除文献后，各观察结果指标无明显变化，结果稳定性较好。

4 结论和临床展望

下颌骨缺损修复重建的必然趋势是寻求下颌骨的个体化精确化修复，充分利用整复手段恢复患者下颌骨的外形与功能是手术考虑的重要因素。本研究的证据表明，与非3D打印技术辅助下的传统手术相比，3D打印技术辅助下颌骨缺损重建的手术术中缺血时间、重建时间、手术时间均较短，下颌骨重建精确性较高，因此作者认为3D打印辅助技术应用在下颌骨重建手术上有更好的疗效。但是Meta分析存在一定的局限性，还需要开展更多大样本量、设计严谨、高质量的随机双盲对照试验来进一步证实这些结论。