3D打印在1例巨大含牙囊腫切除及上頜骨重建術中的應用研究

陳秀峰 ，張勇輝 ，劉曉濤 ，劉光輝 ，盧娜

(江西省新余市中醫院，1、耳鼻咽喉科；2、口腔頜面外科，新余 338000)

非潛牙期的巨大含牙囊腫患者往往因為不愿意接受長期的保守治療直接選擇手術切除囊腫及囊腫內恒牙胚，而術后頜骨缺損造成的容貌影響風險導致部分患者要求一期實施頜骨重建手術；隨著3D打印技術的發展和成熟，這一新興的科技成果已在醫學領域得到了廣泛應用，國內外已有利用3D打印技術實施上頜骨成形的報道，但由于直接打印修復體的打印設備及植入物價格昂貴，難以普及；既往利用打印頜骨模型手工彎制植入物的報道被質疑存在金屬疲勞導致植入物斷裂可能；且基層醫院鮮有開展。為了使3D打印技術在基層醫院進行類似手術時獲得更廣泛的應用，本研究對我科2017年10月開展的一例利用桌面3D打印機實施的3D打印聯合內鏡輔助下巨大含牙囊腫切除+上頜骨重建手術從計算機設計、手工制作修復體，直到手術植入等過程進行了分析總結。

圖1 唇齦溝處腫物

圖2 頜骨矢狀位CT影像（黃色箭頭：囊腫內恒牙胚）

圖3 頜骨冠狀位CT影像

圖4 腫物穿刺液

1 資料與方法

1.1 一般資料 患者，女，31歲，發現左面頰部無痛性包塊日漸增大1年余，伴左側漸進性鼻塞、21、22、23牙牙松動，包塊及其周邊無紅、腫、疼痛、麻木感，亦無牙痛、流涕、鼻出血、面部麻木、張口受限、咀嚼及吞咽異物感等其它癥狀，發病期間體重無明顯改變，行頜骨CBCT檢查后，診斷為“上頜骨含牙囊腫”，建議門診行開窗減壓術，患者因不愿接受長期保守治療且擔心術后容貌改變，行畢21牙至25牙根管治療后，要求住院行含牙囊腫切除及上頜骨重建手術，于2017年10月7日入院。入院查體：神志清楚，生命體征平穩，心、肺、腹、運動系統、神經系統等檢查未見明顯異常，專科檢查：左面頰部隆起（約4×5cm），上側唇齦溝自11牙至25牙隆起(圖1)，左上顎前中1/2隆起，左鼻翼及鼻前庭隆起，腫物表面皮膚及粘膜顏色、溫度正常，觸之質硬，無波動感，邊界尚清，無活動度，壓痛征陰性；前鼻鏡下見：左側鼻腔外側壁內移，壓迫鼻中隔，鼻中隔居中，后段窺不入；鼻竇壓痛陰性；21、22、23 牙不齊，21、22、23、24、25 牙“冷熱測”對照對側同名牙不敏感、叩痛（++）、牙髓活力檢測無反應；頸部未觸及腫大淋巴結；全身其它部位未觸及腫塊。

1.2 術前檢查 輔助檢查：血常規、尿常規、糞常規、生化全套、感染四項、凝血功能示：正常；心電圖示：正常；胸部正位DR片示：正常；頜骨平掃CBCT示：上頜骨含牙囊腫（圖2、圖3）；包塊穿刺：褐色液體（圖 4）。

1.3 “3D”設計及成形 “韓國怡友Pax-i3D”CBCT；Flyingman-280 FDM桌面級3D打印機；計算機1臺(配置：CPU：2.40GHz；內存：4.00GB；系統類型：64 位；硬盤：150G；GeForce GT 顯卡：740M)；設計軟件：E-3D數字醫療建模與設計軟件V11.60；將患者的頜骨采用CBCT掃描，層厚/層距：0.20mm/0.20mm，掃描結果以DICOM格式輸出并拷貝至計算機，利用E-3D數字醫療建模與設計軟件V11.60進行三維實體建模，利用三維套索、標記點、團塊分割等圖像分割工具去除噪點及與手術無顯著關系的結構，分別獲得頜骨、腫物及皮膚軟組織的三維重建數字模型（圖5）。選取上頜骨三維重建數字模型，利用軟件鏡像功能以左側正常頜骨修復右側病損骨質，使計算機所生成的鏡像盡可能與病變區域周邊正常骨質重合（圖6），生成修復后的數字模型。通過綜合分析，在上頜骨三維重建數字模型上規劃植入物的移植區域，并在測量釘道區域的骨質厚度后，確定釘道的位置及鈦釘的長度（圖7）。利用3D打印機及PEEK線料，分別打印出患者的上頜骨實體模型及鏡像修復后的實體模型。

圖5 皮膚、骨骼、腫物數字模型（紅色區域：腫物）

圖6 鏡像修復數字模型（圖右藍色區域：患者左側頜骨與所生成鏡像不吻合區域）

圖7 釘道位置及螺釘植入區域骨質厚度

1.4 上頜骨修復體制作 A4紙，口腔蠟片，家用電吹風機，15號圓刀片，鈦網 （厚：0.7mm，孔：2.0mm），上頜骨實體模型及鏡像修復后的實體模型，渦輪機等。選取大于移植物區域邊界約1cm的口腔蠟片置于鏡像修復后的實體模型的移植區域上，用家用電吹風機略加熱，使之軟化后自然貼于模型表面（忌融化、對蠟片施壓），在蠟片上標記釘道擬植入區域，用15號圓刀片沿規劃區域（包括：移植區域及輔助定位區域）邊界切除區域外的蠟片（圖8），取下蠟片，家用電吹風機再次加熱，使之平鋪于A4紙上，沿蠟片邊界在A4紙上進行描繪（圖9），并標記釘道擬定選擇區域，將其沿邊界剪裁下后貼于鈦板，并使鈦板的釘孔落于A4紙上所標注的釘道區域內的理想位置（圖10），剪裁鈦板，之后與鏡像修復后的實體模型比對，用止血鉗將鈦網仔細彎曲成形，得到植入物基本形態。在手術預演中，用渦輪機磨除病變骨質，確定鈦板的輔助定位區域與顴骨內緣契合、鈦板的梨狀孔緣與殘留鼻骨吻合、鈦板下緣與梨狀孔下緣及牙槽骨平行后，將預成型植入物按預先設計固定，為確保對眶下神經及血管的充分保護，進一步修剪其周邊植入物，并調整形態，使之貼合理想（圖11），取下植入物，利用渦輪機將植入的剪裁緣打磨光滑，防止組織切割，消毒備用。

圖8 蠟片貼敷于修復后頜骨模型，制作移植物模型(紫色箭頭：眶下神經及血管區域；黑色箭頭：釘道植入區域)

圖9 塑形蠟片平鋪于A4紙

圖10 裁剪后的A4紙粘貼于鈦網

圖11 剪裁塑形后的鈦網安裝于患者頜骨模型（黑色箭頭：輔助定位區域）

1.5 手術方法及過程 全身麻醉；取仰臥位；常規消毒與鋪巾；自12牙至24牙處做口腔前庭溝切口，鈍性分離直至包塊殘余骨質表面，切開軟骨膜，行骨膜下鈍性分離，術中見腫物表面部分骨質缺損，沿骨膜下分離，直至暴露13牙上的正常上頜骨及左側顴骨骨面以備植入物著床，行囊腫減容后，內鏡下自骨質缺失緣沿囊腫表面分離，至22牙處可見其上有一橫行多生牙，被囊壁包裹，銳性切斷囊壁并取出（圖12），直視下去除多生牙，渦輪機打磨多生牙下上頜骨面，確定該處無囊性組織殘留，咬骨鉗咬除囊腔周邊菲薄骨質并用渦輪機打磨咬除緣，此時可見自21牙至25牙牙槽骨缺損、牙根尖暴露，咬骨鉗咬除被囊腫波及的21牙至25牙牙根尖，并行倒充術，內鏡下在囊性病損鼻腔側的上、內、外界切開粘膜，使之形成以鼻中隔粘膜為蒂的門型粘膜瓣，并將其平鋪于囊腔底部，將預成型的手術鈦網置入術腔，對位理想后，直視下用渦輪機在術前擬定的釘道位置鉆孔 （顴骨內下緣2孔及12、13牙上正常骨質內各1孔），取出鈦網剪除覆于顴骨外表面的輔助定位部分，渦輪機打磨鈦網剪切緣，再次置入鈦網，在鉆孔位置擰入6mm螺釘固定，鈦網固定理想（圖13），自鼻腔向囊腔內填入涂紅霉素軟膏的明膠海綿5塊，下鼻道置入高分子膨脹海綿1塊，口腔內對位縫合骨膜、肌層及黏膜切口。術后冷流質飲食72h后改軟食，并取出鼻腔內膨脹海綿；72h內給予：阿莫西林克拉維酸鉀分散片156.25mg/片，用法：312.5mg/次口服日3次；7d內給予過氧化氫100ml+無菌蒸餾水400ml混合液餐后漱口液。

圖12 囊腫壁組織

圖13 鈦網術中固定理想

圖14 組織病理學檢查

2 結果

術前計算機輔助設計時間約1.5h，模型打印時間約20h，鈦網剪裁制作約1.5h，手術預演約0.5h；術中未出現并發癥，病灶清理干凈，合計出血量約30ml，手術操作總耗時約86min，鈦網定位、剪裁、安裝時間約7min。術后無面頰部麻木、12牙及13牙麻木疼痛等，術后3d局部軟組織水腫，無血腫、感染等并發癥；術后7d腫脹完全消除并拆線；病理診斷為：牙源性頜骨囊腫（圖14）。3個月后隨訪無復發，面容無畸形（圖15），無面頰部麻木、牙齒脫落、鼻腔粘膜粘連等，復查CBCT示：內植物對位、貼合理想（圖16）。

3 討論

含牙囊腫的治療通常包括保守治療及手術治療，對于潛牙期的含牙囊腫患者多主張采用保守治療，不僅可以獲得良好的療效，而且有利于根尖尚未閉合的恒牙萌出[1-3]。但對于非潛牙期的巨大含牙囊腫患者，往往因為不愿意接受長期的保守治療直接選擇手術切除囊腫及囊腫內恒牙胚，而術后頜骨缺損造成容貌影響的風險導致部分患者要求一期實施頜骨重建手術；目前，頜骨缺損重建的方法較多[4]，而隨著3D打印技術的發展和成熟，這一新興的科技成果正逐步廣泛地應用于醫學領域[5]，其在頜骨重建方面的應用主要包括：上頜骨修復體的直接打印及利用3D打印技術打印三維實體模型后實施手工制作修復體，國內外已有相關研究報道[6-8]，但由于修復體打印所采用的為金屬材料3D打印設備，價格昂貴，難以普及；而鄧潤智等[6]針對孫堅等[8]的研究提出利用三維實體模型輔助下手工制作鈦網存在反復彎曲鈦網可能導致金屬疲勞從而造成植入物斷裂風險等問題；且通過“知網”以“3D打印”、“快速成形”為檢索詞所檢索的合計85篇醫學類文章，幾乎均源自于大學附屬教學醫院的相關研究，基層醫院鮮有報道。而本研究通過利用桌面3D打印機、口腔蠟片等相對廉價的設備及耗材在快速、精準地實施巨大含牙囊腫切除后的上頜骨重建手術的同時，制作過程簡單，并不需要反復彎曲鈦網，制作方法尚無相關報道。

圖15 術后3個月“示齒”面容

圖16 術后3個月影像學檢查

本研究發現：計算機輔助設計過程中，3D成像使手術區域的結構及其相互關系較二維圖像更為直觀，不僅有利于醫患之間、醫醫之間對病情及手術方案的交流溝通，且有利于減少一些經驗有限的術者對于手術風險區域的評估不足甚至是遺漏，如圖5中，我們很容易就看出病損已經侵犯至左側眶下孔處，因此，在鈦網設計過程中為眶下神經及血管預留了足夠的空間（圖8），該問題在作者僅閱讀完CT片后的確未引起注意。此外，應重視手術預演練的作用，該環節不僅是手工制作、驗證移植物形態的重要環節，而且為術者提供了針對具體患者的手術操作訓練，有利于發現、彌補計算機輔助設計時存在的不足，使手術方案更為優化、更為明確，其也是驗證手術方案可行性的重要環節，同時利于提升術者信心。

值得注意的是，在鈦網的制作過程中應注意以下幾個方面：首先，由于CT掃描難以實現基線的完全水平，且患者左右頜面骨形態并非完全對稱，在計算機輔助設計中鏡像修復病損骨骼時，為確保以此制作出的植入物能穩妥固定于患者的植入區域，同時得到理想的外觀，關鍵在于修復重建時應保留病變側尚存的重要解剖標志位置及形態不變：如：健側牙槽骨、顴骨內緣、鼻骨下緣等；其次，在鈦網制作過程中，應在蠟片及描繪的A4紙剪裁板上標記彎制鈦網時的關鍵點，如；顴骨內緣、上頜骨額突等區域，制作時應一邊比對一邊小心地緩緩彎曲，可有效避免反復彎曲造成的金屬疲勞；此外，由于頜面骨骨面極不平整，曲面較多，且無穩定的植入導板固定基點，導致難以制作、應用釘道導模板以實現釘道的對位安裝，因此，鈦網制作時應尤其注意制作輔助定位區，本研究在鈦網初步成型并固定于患者實體模型上后，利用兩個預留釘孔區域（圖11），使之彎曲后與釘孔區域的成角恰好坎于顴骨內側緣，在手術中，便可借此結合植入體與植入區下緣、鼻骨下緣及梨狀孔下緣的位置關系進行植入體的定位，定位后為防止突出于顴骨骨面的材料引起組織切割，在正式安裝前應將其截除。

值得一提的是：通常，內鏡的優勢在于術中光線充足、視野清楚，快捷，創傷小等[9-10]，但由于該手術切口的大小主要受移植物的寬度影響，內鏡在本研究中使用并沒有顯著減少手術切口的創傷，僅在深部操作時提供了更好的手術視野，如：深部組織的分離及鼻腔內粘膜瓣的制作等。而術中制作以鼻中隔為基底的門型粘膜瓣鋪與囊腔底壁，使術后囊腔與鼻腔相通，從理論上有效地解決了封閉腔隙存在術后感染及感染積膿后膿液無法引流的問題。此外，由于增加了計算機輔助設計環節，且模型打印須耗費大量時間，計算機輔助設計、模型打印及移植物塑型等的總耗時其實顯著大于傳統頜骨成形手術耗時，此次研究認為，3D打印技術之所以得以應用于頜骨成形手術，除了該技術能提高手術精度、精確制作植入體外，把手術臺上的移植物設計及塑形過程轉移到手術實施之前完成，從而顯著縮短手術耗時，也是其優勢之一，但不足在于不適于急診修復手術。

總之，本研究顯示：3D打印技術在巨大含牙囊腫切除及上頜骨重建術中具有更好地了解解剖結構、實現術前針對性的模擬手術、節省手術時間、提高手術精度、精確制作植入體、減少手術創傷及利于醫患溝通等優勢，而采用本研究所使用的設備、耗材較為廉價，且該移植物制作方法并無顯著的金屬疲勞、斷裂風險，相對于利用3D打印技術直接打印修復體而言，該方法更為簡便、廉價、易于在基層醫院推廣，但如何使其在頜面部骨骼重建中的應用范圍得到進一步拓寬，尤其是針對雙側頜骨損傷，無法用鏡像修復完整骨骼的情況，仍有待經一步研究。