CAD/CAM制作个性化钛网联合髂骨移植重建单侧下颌骨大型轮廓缺损

毕丹丹，何映酉，Mohammed Qasem AlWatary，王 鹏，宋丽斌，李继华

下颌骨外形轮廓缺损常因外伤、肿瘤、感染或先天性发育不全等原因导致，表现为颌面的不对称畸形[1]。对于大部分颌面部不对称及咬合异常的患者，正颌手术可以解决功能与美观问题[2]。而咬合功能较好却伴有明显面部不对称的患者，往往更关心面部美观的改善，因此疗程复杂的正颌手术对他们来说往往是不必要的。

钛网联合髂骨移植重建下颌骨节段性缺损已有大量的临床报道，用其修复的下颌骨外形和功能均可以达到满意的效果[3-5]。随着计算机辅助设计/计算机辅助制造(CAD/CAM)技术的发展，可以设计并制作出具有复杂而精确的几何形状的钛网，用于匹配解剖结构，提高了手术效果的可预见性及精确性[6-7]。因此对于下颌骨连续性尚存，而轮廓明显缺损凹陷的单侧不对称患者，使用个性化预制钛网联合髂骨移植也可精确重建下颌骨轮廓。本研究借助基于逆向工程的CAD/CAM技术，通过镜像复制健侧下颌骨，设计钛网的形状及精确的植入位置，制作出个性化的钛网支架，联合游离髂骨植入对应下颌骨缺损区，以精确恢复下颌骨的对称性。

1 资料与方法

1.1 病例资料

选取四川大学华西口腔医院正颌及关节外科2015年11月—2019年12月以颌面轮廓不对称为主要诉求的15例患者，其中女性9例、男性6例，平均年龄为24.4岁。所有患者均被诊断为单侧下颌骨大型轮廓缺损，没有明显的咬合异常，髂骨区既往无损伤、疾病或手术史。

1.2 术前设计

术前获取患者颌面部的螺旋CT图像，将DICOM数据导入Mimics v12.0及3-matic v8.0中，在计算机上进行颌骨三维重建，并通过CAD及镜像反求技术来重建患侧下颌骨轮廓，从而设计个性化钛网的大小及精确的植入位置(图1)。将数据转换并导入CAM机器(PTY Medtech公司，深圳)中制作下颌骨模型及预成型钛网(图2)，术前消毒备用。

A：模拟重建前；B：镜像重建患侧下颌骨轮廓

A：下颌骨模型；B：钛网贴附于下颌骨

1.3 手术方法

所有手术均在静息复合麻醉下由同一外科医生进行。自口外颌下切口暴露患侧下颌角、下颌下缘及下颌体外侧区域，植入前首先将钛网放置在缺损部位，确保钛网的位置与术前设计一致，并做好标记。然后根据缺损的大小切取髂骨，修整切取的髂骨使之与钛网及下颌骨的边界匹配，将其放入钛网中使用螺钉固定(图3A)，再将钛网髂骨复合体沿下颌骨的下缘按术前设计放置，并使用多枚单皮质螺钉固定(图3B)。对于颏部偏斜的患者必要时进行颏成形术。于术区放置负压引流管，术后常规抗感染、消肿及支持治疗。所有患者术后在腰部系加压绷带，防止腹股沟疝。

A：髂骨固定在钛网上；B：钛网髂骨复合体植入并固定于下颌骨

1.4 测量方法

术后拍摄患者的颜面照片及螺旋CT，再次进行三维重建并分析下颌骨的对称性。测量方法参考Khei等[8]确定的三维坐标系统。首先，建立参考平面及标志点(图4)。参考平面包括：①眶耳平面(FHP)：过右侧耳点及双侧眶点的平面；②中矢状面(MSP)：过鼻根点、蝶鞍点及前鼻棘点的平面；③额状面(FP)：垂直于FHP及MSP的平面。标志点包括5个(图5)：右侧髁突最外点(CoR)、左侧髁突最外点(CoL)、右侧下颌角点(GoR)、左侧下颌角点(GoL)及颏下点(Me)，其中下颌角点为下颌角最下最后点，颏下点为颏部最下点。连接标志点，可将下颌骨分为四部分，Co-Go及Go-Me的长度分别表示下颌支长度(RL)及下颌体长度(BL)，Co-Go、Go-Me与FHP、MSP及FP的夹角表示其相对于参考平面的上下左右前后的三维位置。测量并比较双侧下颌支及下颌体长度及角度的差异来分析术后下颌骨的对称性。使用SPSS 22.0进行统计学分析，采用独立t检验分析术后患侧与健侧的差异，α=0.05，当P<0.05表示具有统计学意义。

FHP：眶耳平面；MSP：中矢状面；FP：额状面

CoR：右侧髁突最外点；CoL：左侧髁突最外点；GoR：右侧下颌角点；GoL：左侧下颌角点；Me：颏下点

2 结 果

15例患者的钛网髂骨复合体均成功植入术前设计位置，其中2例患者同期进行了颏成形术以纠正颏部偏斜。术后测量结果如表1所示，术后患侧下颌支长度与健侧的下颌支长度、下颌支与三个参考平面的夹角及下颌体长度、下颌体与三个参考平面的夹角均无显著差异(P>0.05)。表明术后下颌骨患侧与健侧在三维位置上对称，与测量结果一致。所有患者术后预后良好，手术效果满意，下颌骨对称性显著提高，除供区因伤口暂时性的疼痛存在步态异常之外，无面神经损伤、术区感染、钛网外露或排异等严重并发症。术后随访时长10～19个月，影像学检查显示下颌骨软硬组织均与钛网髂骨移植物整合良好，且移植物表面有成骨活动。

表1 术后双侧下颌骨对称性差异

典型病例1：1例18岁存在右侧下颌骨轮廓缺损及面部不对称的男性患者(图6A、B)。查体提示咬合尚可，无明显的错牙合畸形及咬合平面偏斜，术前螺旋CT显示右下颌体和下颌支轮廓凹陷，颏部偏斜(图7A)。因此，采用CAD/CAM制作预成型钛网，术中联合髂骨植骨修复右侧下颌骨轮廓缺损，同期行颏成形术矫正颏部偏斜。术后患者卧床1周，4周后恢复正常行走。术后CT显示下颌骨轮廓对称重建(图7B)，术后面相照显示面部外形基本对称，下颌骨轮廓流畅(图6C、D)。

A、B：术前照，右侧下颌骨凹陷，颏点右偏；C、D：钛网植入术后：面部对称性良好，轮廓流畅

A：术前CT正面观；B：术后CT正面观

典型病例2：1例24岁男性患者，因右侧半面短小由外院转诊至我院(图8A、B)。查体示右侧下颌骨轮廓凹陷，颏点基本居中，口内见咬合关系良好。CT显示右侧下颌骨轮廓缺损(图9A)。借助基于逆向工程的CAD/CAM技术设计并预制个性化钛网。经颌下切口将钛网和髂骨固定在设计位置。患者术后愈合良好，术后7个月CT显示移植物的位置稳定，没有松动移位及骨吸收等不良反应(图9B)。患者对最终结果感到满意(图8C、D)。

A、B：术前照，右侧半面短小，颏点居中；C、D：术后照：双侧下颌骨基本对称

A：术前CT正面观；B：术后7个月CT正面观，钛网位置稳定

3 讨 论

下颌骨大型缺损的修复重建仍是当今外科医生面临的挑战，首选方法仍为自体骨移植[9]。而对于下颌骨轮廓凹陷缺损的患者，下颌骨连续性尚存，表现为下颌支、下颌体及下颌角区域的体积减小。对于此类患者，若其咬合关系良好，则恢复面部对称性及美观是首要的。骨替代材料的移植可以轻松实现颌面部骨增量，以改善面部美观，因此常应用颌面部轮廓整形手术中。目前常用的移植材料有钛合金、硅胶、聚四氟乙烯、高密度多孔聚乙烯和羟基磷灰石等[10-13]。对于轻中度的下颌骨轮廓缺损，可以采用上述材料修复。但存在术后感染，纤维包裹，颌骨挤压，位置移动等并发症[10]。对于大面积的轮廓缺损，不仅要考虑面部外形的重塑，还需考虑其生物力学性能及稳定性等[14]。钛合金具有优异的生物力学性能、耐腐蚀性和良好的生物相容性，被广泛应用于口腔各个领域[15]。而且通过各种加工技术可以构建具有与骨小梁相似机械性能的多孔钛支架[16]。其多孔结构可以使周围血液渗透，并允许纤维组织向内生长，促进成骨及维持术后稳定[17]。因此，多孔钛合金是修复下颌骨大型轮廓缺损的优化选择。

已有大量研究报道了钛网联合髂骨移植重建下颌骨节段性缺损并取得了满意的效果[3-4]。对于下颌骨连续性完整的轮廓凹陷患者，使用钛网重建外形也表明了其有效性[18-19]。Stringer等[19]采用正颌手术联合带有角度的钛网移植来治疗累及上下颌骨的单侧不对称畸形取得了良好的效果。作者使用的成品钛网需要术中进行手工弯制及修剪，因此手术的时间较长且最终的美学效果及精确性存在限制。Kono等[20]使用计算机辅助设计制造了个性化钛网，联合髂骨颗粒松质骨重建修复了1例因颌骨囊肿导致下颌角缺损的患者。术后1年移除钛网，观察下颌角区沿钛网轮廓成骨良好，外形恢复对称，效果满意。

本研究中的钛网是通过基于逆向工程的CAD/CAM技术，镜像对侧下颌轮廓来重建患侧缺损，为个体化设计和制作，因此，钛网在术中可以轻松而准确的就位，而且移植的骨块根据缺损范围截取，无需大量时间塑形，将其贴附固定于钛网的内侧，大大节省了手术时间。由于其良好的生物相容性，钛网无需二次拆除。术后CT显示精确重建了下颌骨轮廓，三维测量结果也表明双侧骨的高度、长度及3D位置没有显著性差异，表示双侧下颌骨的对称性良好。术后随访时间最短为10个月，最长19个月。与大部分研究一致，术后长期CT显示重建区域有成骨活动，未见明显骨吸收。而Stringer等[19]的研究中进行了游离髂骨移植的患者，最终发生了移植骨的大量吸收，他解释为移植的自体骨需在功能状态下才能维持其体积和成骨，缺乏早期功能训练最终导致出现骨吸收。而我们的研究中并未发现明显的骨吸收，在移植区还观察到了新骨形成，这可能与我们使用了不同的钛网相关。钛网不同形态及结构为骨再生创造了不同的条件从而影响最终的结果。所有患者术后随访期间无复发且没有长期面神经损伤、术区感染、钛网外露或排异等不良并发症。

因此，采用CAD/CAM辅助制造的个性化钛网联合自体髂骨移植可以成功且精确的重建单侧下颌骨的大型轮廓缺损，疗效确切且稳定。但也存在局限性。首先，它不能实现中线的调整，因此可能需要联合额外的颏成形术来矫正偏斜的颏部；其次，对于中小范围的轮廓缺损，相比于其他同种异体材料治疗，它开辟了第二术区，患者的恢复时间拉长；最后，带髂骨移植的钛网能实现骨增量，但不能解决软组织缺失，后续可能需要进一步的软组织整形手术。因此，对于不伴有咬合异常的单侧下颌骨轮廓缺损的治疗，使用个性化钛网联合自体髂骨移植可以精确修复下颌骨轮廓。本研究纳入了15例患者，对于其修复效果的评价还需更多的样本量及证据支持，对于其表面的承力及骨移植后的转归及影响因素还需要进行进一步的研究。