3D打印技术在颧上颌复合体骨折治疗中应用

朱 浩，郑孟杰，李延超，张 力

北部战区总医院 口腔科，辽宁 沈阳 110016

颧上颌骨复合体位于面中1/3处，形状不规则，解剖形态复杂，与周围多块颅面骨相邻，是颌面部重要的框架结构[1]。由于其位置突出，是颌面部常发生骨折部位之一[2]。当颧上颌骨复合体发生骨折后，骨折断端向外下移位，造成面中部塌陷、面部增宽、双侧面部不对称、张口受限、咬合关系错乱、复视等并发症。传统外科手术复位骨折断端往往需要依靠手术医师的经验完成。3D打印技术诞生于20世纪90年代，起初应用于制造业、工程及航空航天领域，现已逐步应用于临床医学。数字化技术已广泛应用于正颌外科颌面部骨折及颞下颌关节的重建等[3-5]。北部战区总医院口腔科将3D打印技术应用于颧上颌复合体骨折的治疗中，提高骨折复位的精确性，减少手术操作时间，临床效果满意。现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取自2017年12月至2019年8月北部战区总医院口腔科收治的12例颧上颌复合体骨折患者为研究对象。男性7例，女性5例；年龄20～50岁；致伤原因，交通事故伤9 例，摔伤3例；致伤部位，右侧4例，左侧8例；2例伴有复视，3例伴张口受限。患者临床表现为面部不对称畸形、伤侧颧部与眶下区塌陷、眶外侧缘及下缘有明显台阶感。本研究经医院伦理委员会批准，患者均签署知情同意书。

1.2 研究方法 通过Philips Light Speed 256排螺旋CT扫描仪(层厚0.625 mm，螺距为1.5、1.0 mm)扫描患者头面部数据，并以DICOM格式导入计算机辅助设计Mimics10.01软件和Geomagi c Studio 2013软件，生成3D打印数字头颅模型。通过图像分割，镜像平面选取，复制健侧 头颅至患侧，将患侧骨折块复位，根据复位结果制作3D打印数字定位导板等一系列虚拟外科设计操作。将3D打印数字头颅模型和3D打印数字导板存储为STL格式文件，并输入3D打印机进行打印。最终获得3D打印头颅模型 和 3D打印导板。术前根据三维头颅模型进行模拟，估计内固定所需的钛板形状及数量，在模型上根据骨折线确定钛板的固定部位，对选择的钛板进行预弯。通过模型向患者及家属详细介绍病情及手术方案。术中采用冠状切口+口内前庭沟切口，显露眶下壁、眶外壁及上颌骨前壁等处的骨折断端，去除错位愈合的骨痂和纤维结缔组织，充分松解骨折块后，将打印的复位导板置入，引导骨块复位。完成复位后，将复位导板固定于颌骨上，然后按顺序分段截开复位导板，依次替换成术前预弯的金属钛板，分别固定于骨折断端两侧。

2 结果

12例患者手术均顺利完成，手术时间2～3 h。术后切口均Ⅰ期愈合，未出现感染症状。2例术前复视患者术后复视消失，3例张口受限患者术后3周均恢复正常开口度。12例患者随访时间 3～10个月，平均6个月。患者双侧面中部基本对称，张口度正常，咬合关系良好。

3 典型病例

患者男性，23岁，因交通事故伤致颅脑外伤、颌面部多发骨折，经抢救治疗病情稳定后，因颌面部多发骨折及面型不对称转入我科。专科检查，患者右颧面部明显塌陷，张口受限，张口度2.5 cm，咬合关系错乱，右侧颧弓处可触及凹陷，压痛明显。三维 CT示右侧颧弓骨质不连续，骨折断端向下移位，右侧颧骨体明显向内后方移位(图1)。获取患者的 CT 数据，选取镜像平面，并将健侧头颅镜像至患侧，制作头颅模型与3D 打印定位导板(图2)。术中利用3D打印定位导板进行骨折块复位与固定(图3)。术后三维CT示右侧颧骨形态恢复良好(图4)。

4 讨论

颌面部解剖结构及毗邻关系复杂，在受到外力撞击时，可形成多发骨折、移位、塌陷，特别是颧上颌骨复合体骨折常造成颌面部面型不对称，影响器官功能和患者容貌。因此，骨折的准确复位是颧上颌骨复合体骨折治疗中的关键。传统手术方案的设计主要依靠术者的临床经验和影像资料[6]，无法直观地观察骨折复位效果。

3D打印技术逐步应用于临床医学。数字外科医学是运用先进的计算机、数字化手段对临床医学进行新的探索和创造[7]。数字化手术辅助设计通过三维重建技术建立病灶区域的三维模型，实现病灶区域的三维可视化，不仅可以通过3D打印技术为临床医师提供三维模型,还可在术前进行可视化的手术设计和模拟，协助临床医师制定复杂的手术方案，通过术中导航精确实现术前设计，并在术后量化评估手术效果。数字化外科技术以其独特的准确性及可预见性，克服传统外科学过多依赖临床医师经验，缺乏精准性及可预见性的不足[8-10]。口腔颌面外科应用数字化技术的主要优势如下：(1)便于诊断疾病及制定手术计划；(2)手术模拟并预测手术效果；(3)制作手术导板，并借此引导手术，达到术前预期效果[11]。本实验利用镜像方法将健侧颧上颌骨复合体复制到患侧，以此为标准将骨折断端复位，并制作3D打印导板。导板综合参考颧额缝、颧上颌缝、颧牙槽嵴等颧上颌骨复合体的重要复位连接点，并将复位信息带到手术中，极大提高手术精度，具有良好的手术效果[12-13]。

术前通过数字化外科技术可完善手术计划，采用3D打印技术可制作出匹配患者的三维头颅模型和复位导板，借用模型实物与患者及家属沟通可帮助其理解手术方法，便于沟通。此外,术前可以于模型上预备弯制钛板。术中利用个性化复位导板，节省手术反复比对准确复位的时间，解决传统手术中需要依靠术者手术经验的问题[14]。12例颧上颌骨复合体骨折的患者颌面部解剖结构复位良好，术后复查CT，比对双侧面型对称，口腔功能改善理想。2例术前复视患者术后复视消失，3例张口受限患者术后3周均恢复正常开口度。

综上所述，3D打印技术可以缩短颧上颌骨复合体骨折手术时间，减少手术盲目性，使骨折断端复位更加准确，改善术后面型。