計算機輔助三維重建聯合3D打印在下頜骨缺損修復中的應用效果研究

李陽 劉櫻 曲衛國 裘罡 屈振宇 王吉 牛牧青 于穎 陳新娟

作者單位：1.116021 遼寧 大連，大連市口腔醫院口腔頜面外科；2.大連市口腔醫院八一路門診部

人體的下頜骨解剖形態復雜，不僅參與咀嚼等多種生理功能，而且是維持面下部外形的主要骨性支架。下頜骨缺損常繼發于外傷、感染或腫瘤切除術后，是口腔頜面外科常見疾病[1]。下頜骨缺損患者由于骨完整性和連續性遭到破壞，關節聯動和維持面下部外形的骨性基礎喪失，會導致面部畸形及咬合功能障礙，嚴重影響患者的生活質量。近年來，隨著人們對生活質量要求的不斷提高，在下頜骨缺損修復重建中，對于面部外觀和咬合功能恢復的要求也逐漸增加[2]。目前，對于下頜骨缺損的治療，臨床上常采用血管化腓骨移植修復重建，這種術式具有可同時修復軟組織、骨量充足以及供區并發癥少等優勢，但存在腓骨塑形難、手術時間長等問題[3]。本研究試探討計算機輔助三維重建聯合3D打印技術進行下頜骨缺損修復的效果?，F報告如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取2015年9月—2017年3月大連市口腔醫院口腔頜面外科收治的因下頜骨良惡性病變行下頜骨切除患者64例，其中男34例、女30例；年齡24～58歲，平均43歲；良性40例、惡性24例(牙齦鱗癌10例、中央型頜骨鱗癌8例、口底鱗癌5例、下頜骨軟骨肉瘤1例)。所有患者經病變組織活檢明確診斷；病變切除范圍均未超過下頜骨中線；術前均行全口齦上潔治；均知情同意治療方案，并簽署知情同意書；術后均完成隨訪。本研究經醫院倫理委員會批準開展。所有患者依據治療術式的不同分為觀察組(計算機輔助手術)和對照組(傳統手術)各32例。觀察組：男18例、女14例；平均年齡42歲；良性19例、惡性13例。對照組：男、女各16例；平均年齡44歲；良性21例、惡性11例。兩組患者年齡、性別等差異均無統計學意義(P＞0.05)，具有可比性。

1.2 治療方法 觀察組行計算機輔助三維重建聯合3D打印下頜骨缺損修復，對照組行傳統手術修復，具體如下。

1.2.1 觀察組 計算機輔助設計及3D打?。夯颊呤紫冗M行下頜骨及供區CT掃描(Philips Light Speed 256排螺旋CT，層厚0.625 mm，螺距1.5 mm、1.0 mm)。掃描所得CT數據以DICOM格式導入Mimics 10.01軟件和Geomagic Studio 2013軟件，經圖像處理、模擬腫瘤切割、移植骨段塑形、截骨設計以及取骨塑形數字化3D導板等程序，生成STL格式數據，導入快速成型機。應用激光快速成型熔融沉積技術制造出模擬重建的下頜骨模型及數字化3D導板。術前對實體模型進行預彎制重建板和3D導板消毒待用。手術過程：首先切除下頜骨原發病灶，暴露下頜骨后，螺釘固定截骨導板，切除病變部位；取供區骨瓣，根據術前設計的切口線切開皮膚，固定3D導板后，進行截骨和塑形；最后進行下頜骨重建，移植骨瓣斷蒂至受區，應用重建骨板固定下頜骨，完成下頜骨缺損重建。

1.2.2 對照組 結合影像學資料根據臨床經驗確定截骨范圍，根據患者下頜骨形態彎制鈦板，手術切除病變區域后進行下頜骨缺損固定及修復。

1.3 觀察指標及評價方法

1.3.1 手術時間和術中出血量 記錄兩組患者的手術時間和術中出血量，手術時間為術中截除病變區下頜骨及彎制固定重建時間；術中出血量采取稱重法對手術總出血量進行準確測量。

1.3.2 治療效果 通過對患者外觀和咬合關系恢復情況來評估手術治療效果，具體恢復情況分為以下4個級別。Ⅰ級：患者對面部外觀恢復滿意，兩側面部對稱；咬合關系良好，開口度恢復正常。Ⅱ級：患者面部稍有凹陷；咬合關系正常，開口度約2指。Ⅲ級：患者兩側面部不對稱，患側明顯凹陷；咬合關系錯亂。Ⅳ級：患者下頜后縮或假體因感染取出。

1.3.3 滿意度調查 術后6個月對患者進行隨訪，讓患者對其術后外貌、發音和咀嚼功能滿意度進行評分，分別以0～10分代表不同滿意程度，＞6分為滿意。

1.4 統計學處理 計量資料用均數±標準差表示，方差齊且符合正態分布或近似正態分布的數據采用獨立樣本t檢驗；計數資料以率表示，組間比較采用χ2檢驗；P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組手術時間和術中出血量比較 觀察組手術時間和術中出血量較對照組少，差異均具有統計學意義(P＜0.05)，見表1。

表1 對照組和觀察組手術時間和術中出血量比較

2.2 兩組治療效果比較 觀察組患者恢復均達到Ⅰ級(100%)，對照組患者恢復達到Ⅰ級26例、Ⅱ級6例；兩組治療后Ⅰ級恢復率差異具有統計學意義(χ2=6.62，P=0.01)。

2.3 兩組滿意度評分比較 術后6個月，觀察組患者對外貌、發音和咀嚼功能滿意度評分均高于對照組，差異均具有統計學意義(P＜0.05)，見表2。

表2 對照組和觀察組術后6個月對外貌、發音和咀嚼功能滿意度評分比較(分)

3 討論

頭面部骨性結構對于人類面部容貌特征的維持具有重要作用。頭面部骨性結構不同于其他部位骨骼，頜面部血運豐富，結構及神經支配復雜，且骨骼個體化差異較大、形狀不規則，加之頜面部因部位局限，在臨床手術時通常不允許多個切口入路，這些因素給頜面部創傷后的修復帶來較大難度[4]，較為嚴重的頜面部骨折如粉碎性骨折，因小骨塊對位固定困難，導致手術效果欠佳。下頜骨創傷修復，需要制定個體化的治療方案，對手術醫師的專業技術水平要求較高。

隨著科技的不斷發展和進步，給醫學的疾病診斷、術前評估及治療方案帶來了革新。數字醫學這一新興交叉學科，融合醫學影像技術、計算機輔助設計、3D打印技術，以及數控加工和人工智能等專業領域，可實現患者治療方案的個體化，減少術中和術后并發癥，精準的植入物和先進的手術模擬系統提高了手術的安全性[5-6]和患者術后的生存質量。

計算機輔助三維重建聯合3D打印技術，可重建下頜骨的形態結構，模擬病變切除范圍，利用鏡像和反求技術，可生成缺損區模型，繼而通過3D打印技術制作出個體化實體模型。借助手術方案預演，完成并提高植入鈦板的精確度。應用數字技術替代傳統手術的目測和經驗判斷，手術方案更為科學合理。治療過程中，可預先進行腓骨截骨和骨塊制備，減少反復打磨腓骨斷端次數，使移植的腓骨與下頜骨斷端精密結合，術后愈合良好，利于患者的面容恢復。

本研究應用計算機輔助三維重建技術，將二維的CT影像資料通過圖像處理技術，轉換為三維模擬圖像。三維模型的建立，可精確顯示病灶位置、大小和形態，可區分病灶與鄰近部位的解剖關系，為外科手術提供科學參考。3D打印技術的聯合應用是制定個體化醫療方案的重要前提，將STL格式數據導入3D打印機，3D打印機將二維和平面影像轉化為立體的實體模型，可更加直觀地為臨床醫師提供形態學參考。研究表明，在診療過程中應用3D打印技術，可有效提高診斷準確率和手術操作準確度，同時可縮短手術操作時間[7]。

本研究結果顯示，與對照組相比，聯合應用計算機輔助三維重建和3D打印技術的觀察組，術中出血量更少，因前期的手術模擬與計算機輔助，術中操作時間也短于對照組。更短的手術時間和更少的術中出血量為患者的預后提供了保障。臨床療效方面，觀察組Ⅰ級恢復率高于對照組；術后6個月的隨訪結果顯示，觀察組對外貌等恢復滿意度均高于對照組。

綜上所述，計算機輔助三維重建聯合3D打印技術修復下頜骨缺損，可實現精準移植修復，提高臨床療效和手術安全性，患者遠期恢復效果較好、滿意度較高，具有較高的臨床推廣價值。