医学三维重建联合3D打印在颌骨缺损修复重建术中的应用

肖晨亮，徐路，陈颖坤，孙丽君

（联勤保障部队第920医院 1.耳鼻咽喉头颈外科；2.普通外科 云南 昆明 650032）

颌骨是面部正常解剖外形的重要组成部分，与言语、咀嚼、吞咽及呼吸等功能密切相关，受各种因素影响，颌面部骨创伤、炎症、肿瘤、先天性畸形等情况日益增多[1]。目前，最为传统且应用最多的颌骨重建方法是颌骨移植，虽修复效果较满意，但存在创伤大、功能恢复不佳、骨源有限、有传播疾病隐患及无诱导活性等缺陷[2]。因此，寻求一种方便高效、功能与美学兼顾的修复方法一直是口腔颌面外科领域所面临的难题之一。3D打印是一种以数字模型文件为基础，通过逐层打印的方式运用可粘合材料构造物体的技术，几何形状复杂的实体也能快速、准确地制造，为颌骨功能性重建提供了坚实基础[3]。医学三维重建技术基于CT数据可将二维图像转化为三维动态图像，这种图像可以任意裁剪、分割、旋转及缩放，很好地显示空间解剖关系，能更准确地评估病变的破坏程度，有助于医生选择最佳的治疗方案和建立更具有个体化的模型[4]。目前，有关将这两种技术联合的研究报道较为少见，本研究旨在探讨医学三维重建联合3D打印在颌骨缺损修复重建术中的应用效果，现报道如下。

1 资料和方法

1.1 一般资料：选取2018年1月-2021年1月于笔者医院口腔科就诊的60例颌骨缺损患者为观察对象。按照选择的手术方式不同将患者分为医学三维重建联合3D打印辅助手术组（观察组）和常规手术组（对照组），每组30例。观察组：男13例，女17例，平均年龄(43.25±4.15)岁；良性病变23例，恶性病变7例；缺损位于下颌骨22例，上颌骨8例；对照组：男14例，女16例，平均年龄(43.04±4.47)岁；良性病变22例，恶性病变8例；缺损位于下颌骨20例，上颌骨10例。两组患者一般资料比较差异无统计学意义(P＞0.05)，具有可比性。本研究已经医院伦理委员会审核批准。

1.2 纳入标准：①确诊为颌骨缺损需行颌骨修复重建者；②前牙无缺失，牙列基本完整；③年龄18～70岁，临床检查符合手术适应证者；④无囊腔急性感染者；⑤能积极配合治疗并按时复诊者；⑥本研究符合《赫尔辛基宣言》原则，患者同意参与研究并签署知情同意书。

1.3 排除标准：①颌骨病变严重已无治疗意义者；②伴有严重全身系统性疾病或全身状况较差不能耐受手术者；③凝血功能异常及精神疾病患者；④易过敏体质者；⑤孕妇、哺乳期女性；⑥术后依从性较差者，存在重度酗酒、吸烟及不注重口腔卫生者。

1.4 方法：两组患者术前均进行口腔专科检查并给予口腔卫生维护及指导。观察组行医学三维重建联合3D打印辅助手术，使用螺旋CT机（Aquilion 64层，东芝医疗系统有限公司）对患者颌面部进行连续横断面扫描，之后将存储的CT扫描数据使用Mimics10.1软件重建出病变部位三维数字模型；然后以患侧颌骨作为模板生成个性化患侧复原模型，同患者真实颌骨的三维数据一同输入快速成型机前处理软件Geomagic，对图形进行相应处理后将完善的模型数据导入钛合金3D打印设备，进行模型打印获得个性化钛置入体和重建的预期头模，可在重建的头模上进行置入物和重建板的预制，完成术前设计；手术在气管插管全麻下进行，患者头偏健侧取仰卧位，使颌骨充分暴露后将病变区进行扩大切除，将重建钛板在3D模型辅助下预弯后进行适当塑形，确保其与颌骨断面紧密贴合，然后置入并固定妥当，检查外形及咬合满意后结扎上、下颌骨再进行颌间牵引；在进行颌骨缺损重建术的同时，由另一组医师进行腓骨皮瓣制备，于患者大腿位置扎止血带，将皮肤、皮下组织依次切开，解剖至腓骨表面，截断腓骨拉出腓骨瓣，在处理妥善受损颌骨后，结扎腓动静脉，然后将腓骨瓣移植至受损颌骨区，完成后对腓骨进行塑形、折叠、固定，之后再完成颌骨修复，最后修整、吻合颌外动静脉和肺动静脉。

对照组行常规手术，针对无法根据颌骨外形对重建钛板进行预弯的颌骨表面受损者，需将病变区颌骨进行扩大切除，之后钛板再根据颌骨断端进行预弯塑形，使其与骨面贴合紧密，置入后确保固定妥善以恢复颌骨的连续性；针对骨壁尚未受损者，需将患侧颌骨面切开并暴露出来，之后将病变区颌骨进行扩大切除，然后依照颌骨形态将塑形好的重建钛板置入并固定。腓骨皮瓣制备及移植同观察组。

1.5 术后早期处理和复诊：术后均给予患者预防感染和营养支持治疗，并据患者实际情况给予1～2周鼻饲，做好口腔护理，按期拆除缝合线，鼓励患者早期行张口练习等。对患者进行不定期电话随访，以了解其恢复情况；复诊时做好置入体相关记录，包括患者张口度、稳定性、移动距离、咀嚼功能、发音及外貌恢复情况等。

1.6 观察指标

1.6.1 手术相关指标：记录两组患者手术时间和术中出血量。

1.6.2 手术效果评价[5]：术后1个月，主要依据患者面容、开口度、咬合关系等恢复情况进行评价。Ⅰ级：患者外形恢复良好面部对称，开口度正常，咬合关系正常；Ⅱ级：患者面部对称，面颊略有凹陷，开口度2指，咬合关系正常；Ⅲ级：患者面部不对称，患侧凹陷明显，咬合关系错乱；Ⅳ级：患者下颌后缩或已取出假体。优良率=（Ⅰ级+Ⅱ级）例数/总例数×100%。

1.6.3 位点移动距离：将患者术前、术后的CT数据导入计算机软件中，于三维图像中标记左侧上颌角（位点A）、上颌骨左侧髁突（位点B）、上颌颏点（位点 C）、右侧上颌角（位点D）、右侧髁突（位点E），计算并比较两组患者各位点移动距离。

1.6.4 术后并发症发生情况：记录两组患者术后并发症发生情况。

1.6.5 患者满意度：术后6个月通过满意度调查问卷[6]进行评估，问卷包括咀嚼功能、外貌恢复及发音恢复情况，满意度评分1～10分，分数越高满意度越高。

1.7 统计学分析：应用SPSS 22.0软件进行数据统计分析，手术相关指标、位点移动距离和患者满意度评分均以（）形式表示，采用t检验；手术效果评价、术后并发症发生率采用卡方检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组手术相关指标比较：观察组患者手术时间短于对照组，术中出血量少于对照组，两组比较差异均有统计学意义(P＜0.05)。见表1。

表1 两组手术相关指标比较 (例，)

表1 两组手术相关指标比较 (例，)

2.2 两组手术效果比较：观察组优良率96.67%，高于对照组的80.00%，两组比较差异有统计学意义(P＜0.05)。见表2。

表2 两组手术效果比较 [例（%）]

2.3 两组各位点移动距离比较：观察组手术前后上颌各位点移动距离与对照组比较均显著减小，差异有统计学意义（P＜0.05）。见表3。

表3 两组各位点移动距离比较 （例，）

表3 两组各位点移动距离比较 （例，）

2.4 两组术后并发症发生情况比较：观察组术后并发症总发生率为6.67%，低于对照组的13.33%，两组比较差异无统计学意义(P＞0.05)。见表4。

表4 两组术后并发症发生情况比较 [例（%）]

2.5 两组患者满意度评分比较：观察组术后外貌恢复情况满意度评分高于对照组，差异有统计学意义(P＜0.05)；两组咀嚼功能和发音情况满意度评分，差异无统计学意义（P＞0.05）。

表5 两组患者满意度评分比较 （例,）

表5 两组患者满意度评分比较 （例,）

2.6 典型病例：某女，因左侧上颌肿痛6年就诊，病理检查结果为左侧上颌骨高分化黏液表皮样癌。给予患者行医学三维重建联合3D打印辅助左侧上颌骨全切术，利用数字化技术带血管蒂腓骨瓣重建左侧上颌，恢复眶底及外形，术后功能恢复良好，无复视。术前及术后6个月各方位三维CT图见图1～2。

图1 术前各方位三维CT图

图2 术后6个月各方位三维CT图

3 讨论

颌骨在解剖及功能上具有其特殊性，单纯依靠临床经验很难达到精确修复效果，需制订个体化治疗方案，这就对医师的临床经验及操作水平有更高要求，因此，外科临床中针对颌骨缺损修复重建存在一定的难度[7-8]。以往骨移植材料应用很多，因缺乏有效的血液供应，易出现植入体免疫排斥、感染、吸收等现象，导致愈合不佳[9]。随着显微外科技术在口腔颌面外科的快速发展和广泛应用，研究发现将个体原有的血液供应系统游离组织瓣应用于颌骨缺损的修复重建中，均取得了较好效果[10]。其中腓骨可提供较长带双重血供的皮质骨，能多段截骨、塑形，腓动静脉易吻合，且可同时切取肌肉及皮瓣，形成复合骨肌皮瓣用于修复口腔内缺损的软组织，使得腓骨移植成为修复颌骨缺损的首选方法[11]。本研究中，两组患者均在进行颌骨缺损重建术的同时采用腓骨移植方案，术后两组患者并发症发生率差异无统计学意义，说明在颌骨缺损修复重建中应用腓骨移植具有较高安全性，有利于颌骨重建后最佳功能的恢复。但颌骨重建后在精准恢复颌骨形态及功能的同时还需保证最佳美学效果，因此，选用安全有效具有较高精确性的整复外科技术成为关键。

3D打印是一种近年来兴起的快速成型技术，区别于传统制造方法，在数字三维重建技术的配合下，可实现对颌面骨三维影像重建[12]。三维重建是将平面图像经计算机处理转化为可操作的立体三维模型的过程，较传统CT、X线片而言，所获取的解剖信息更丰富、直观、精确，有利于医生更准确地选择治疗方案、手术路径等，进而减少手术中的创伤，提高治疗的准确性[13]。目前，3D打印技术多用于颌骨重建、手术个性化导板、颌面部创伤、正颌外科测量等方面，为口腔颌面外科的病情分析、术前诊断、手术方案拟定及实施等提供了重要的技术支持[14]。有研究表明，于口腔颌面外科临床诊疗中应用3D打印技术，不仅可有效辅助诊断提高操作的准确性，而且方便术前手术设计及熟练操作，缩短手术时间[15]。本文结果同样显示，观察组患者手术时间显著缩短，且出血量更少，其原因可能是医学三维重建联合3D打印能够帮助医师依据颌骨原形准确判定颌骨具体缺损情况进而制定个性化手术方案，有效节省了不断调整骨瓣与缺损部位匹配度所耗费的时间和术中弯制钛板的时间，且较常规手术有效减少了术中反复打磨腓骨断端对腓骨周围组织造成的损伤及反复调整钛板引起的创伤，进而减少术中出血量。本研究结果显示，观察组手术效果优于对照组，术前、术后各位点的移动距离更小，患者对外貌恢复情况的满意度更高，与何时知等[16]、Schepers等[17]报道相符，说明应用医学三维重建联合3D打印可精准恢复缺损颌骨形态及功能，从而提高手术效果和美学效果。可能是医学三维重建联合3D打印的应用，将缺损的部位、范围、形态及与周围组织的空间关系从多个方向及角度立体地显示出来，更为精确植入骨的形态和大小，无须反复磨改，有效缩短了移植骨离体时间，减少骨血运破坏，使手术效果得到充分保障，也使面型、咬合关系恢复更佳[18]。

综上所述，在颌骨缺损修复重建术中应用医学三维重建联合3D打印可有效缩短手术时间，减少术中出血，提高手术效果，促进外形恢复且安全性好，值得临床推广应用。