CBCT與3D打印技術在口腔頜面外科的研究進展*

吳亮穎 綜述，劉 堅 審校

(1.蘭州中醫骨傷科醫院，甘肅 蘭州 730000；2.蘭州市口腔醫院頜面外科，甘肅 蘭州 730000)

隨著計算機斷層掃描(CT)的不斷發展，以及隨后的錐束計算機斷層掃描(CBCT)問世以來，可以更有效地提供三維(3D)圖像，這對外科和醫學實踐產生了深遠的影響。在口腔頜面外科手術中，從業者幾乎完全依靠二維平片，而CBCT在牙科中的應用和優勢在日益凸顯。同時，3D打印在許多工業領域中已經實現了相當水平的發展。在醫療領域，3D打印可應用于診斷或治療，同時通過細胞生物打印技術對組織或器官進行3D打印，這項技術可能會改變醫學界的模式。本文對近年來CBCT與3D打印技術在頜面外科中的研究進展進行綜述。

1 CBCT技術背景

隨著CT輔助口腔和頜面外科領域中基礎科學研究的進步，將這些技術的功能引入常規臨床實踐中。在各種模式之間快速切換及查看疊加的圖像，需要用到重建軟組織和硬組織的3D掃描分割技術[1]。CT，特別是CBCT，越來越多地用于面部和頜骨病變的研究。

1.1CBCT在頜面外科的應用 傳統CT通常能及時、較準確地重建出頜面部斷層圖像并做出診斷，但CT掃描有很多層，很難避免斷層CT掃描時因呼吸運動容易造成遺漏小病灶的弊端。鑒于CBCT在頜面區域成像中具有更高的分辨率、更低的輻射劑量及更低的成本，故可以輕松替代傳統CT。頜面部囊腫和腫瘤的3D成像可以為外科醫生提供計劃手術所需的重要信息，通過體積分析，可以幫助預測重建所需的擬種植體數量和體積[2]。CBCT數據還可用于創建感興趣區域的立體模型[3]。通過輔助復雜的顱面重建，3D打印技術最近在醫學和外科領域贏得了聲譽。如今，頜面外科手術可以從各個方面和不同臨床案例的增材制造(AM)中受益，獲得患者頜面部全面的信息，以達到預期的治療目的。

1.1.1顳下頜關節(TMJ)疾病 TMJ疾病的診斷和治療計劃通常具有很大的挑戰性。盡管MRI仍然是成像TMJ內組織的“金標準”，但通常僅對常規全景X線片進行骨組織的評估。全景X射線照片可提供二維的關節總體影像，但評估髁突變化的敏感性較低，可靠性較差，并且評估關節的顳部組織的準確性較低[4]。當前的CBCT機器提供的影像已顯示出可以對TMJ的骨組織進行完整的X線評估，生成的圖像具有很高的診斷質量。與傳統CT相比，由于放射劑量和成本大大降低，CBCT可能很快將成為評估TMJ骨改變的首選研究工具[5]。

1.1.2唇腭裂序列治療 由于唇腭裂患者年齡太小，有放射線暴露風險，因此CT并非常規使用。牙槽實裂修復的時機通常是根據全景和咬合片確定的。與傳統的X線影像相比，CBCT應該可以更好地評估牙齒的年齡、弓段的位置和裂口的大小[6]。體積分析有望就缺損形態及修復所需的移植材料體積提供更好的預測。

1.1.3正頜外科 臨床醫生長期以來一直在評估3D成像在正畸和正頜外科手術中的用處，主要關注的是軟組織和硬組織變化之間的相關性。隨著早期3D成像研究為當前的頭顱測量分析和預測奠定了基礎，認為采用3D模型進行正畸和正頜分析前和外科手術的預測，但需要實驗驗證測量的界標及其關系[7]。像頭影測量分析一樣有用，但在諸如半側顏面短小綜合征、嚴重的面部不對稱和咬合傾斜等畸形中，其成像準確性不足。硬組織和軟組織的3D成像使所有數據都可用，可實施更精準的手術和治療計劃[8]。

1.1.4埋伏牙和多生牙 使用CBCT定位和評估受影響的尖牙和多生牙似乎使手術過程更有效且損傷性更小，同時增加3D成像，大大提高患牙的潛在并發癥的識別效率[9]。此外，現場評估不僅減少了創傷概率和縮短了時間，而且更加完整。從3個維度看到與感興趣區域相鄰的解剖結構，可以降低手術期間的發病率和減少潛在的并發癥，從而有助于獲得更好的結果[10]。

總而言之，隨著CBCT技術成本的不斷降低，CBCT進入普通口腔頜面外科手術的過程只是時間問題。較強的診斷能力和較低的輻射劑量也將有助于這項技術成為主流。

2 3D打印

3D打印是一種制造過程，其中在融合或沉積不同材料(如塑料、金屬、陶瓷、粉末、液體，甚至活細胞)以構建3D結構的過程中，以分層方法制造對象。此過程也稱為快速原型制作(RP)、固體自由形式技術(SFF)或AM。3D打印方法及其在當代口腔頜面部外科手術中已發揮出不同的應用和益處[11]。在口腔癌手術或正頜手術前已經建立了使用3D打印的快速原型模型進行治療計劃和模擬的方法，以確保更精確、更安全的手術[12]。此外，在牙科植入術領域中，使用CT圖像可制造外科支架。例如，在骨折手術或重建手術中可能使用3D打印，從而更容易生產定制的和重建的鋼板，并進行骨缺損區域的形態重建[13]。3D打印技術在口腔頜面外科手術中的應用如下。

2.1手術計劃 由于3D打印可以更有效地區分創傷性和病理性缺陷，因此已證明可以增強頜面部區域的診斷和治療，此功能可進行精確的決策[14]。在病理性病變方面，3D打印能夠呈現與周圍組件的空間關系，這些重要的可視化可以最大限度地減少手術并發癥[15]。通過3D打印，外科醫生可以通過可視化程序提高手術的可行性與精確性，使口腔和頜面部的手術更加精確，吻合術前的預判，3D打印可以快速生成具有可接受的精度和結構細節的模型，以實現更好的結果，并縮短操作時間[16]。

2.2創傷手術 3D打印機可以幫助治療具有近期或延遲的骨折和缺損的創傷患者。頜面結構的不同骨折可從3D打印中受益，其眼眶骨折是這些方法的最佳目標。這些患者可以通過鈦網或薄板的3D定制重建眼眶壁缺損來治療，在手術開始前，將鈦網或平板精確地適配在3D打印的復制品上，以幫助縮短全身麻醉的時間[17]。

復雜的軌道解剖很難重建軌道缺陷，術后眼瞼或復視總是發生在沒有正確重建眼眶壁的情況下[18]。外科醫生可以通過使用對側眼眶解剖結構的3D打印鈦網來解決這些并發癥，評估使用3D打印系統定制的植入物在重建眶底爆裂性骨折中的應用，術后患側的平均眼眶容積(OV)明顯降低，矯正眼眶的OV與健側相比沒有差異[19]。有研究使用3D模型治療了3例眼眶內側壁骨折的患者，使用3D模型作為模板，輕松、精確地測量和采集from骨的骨移植物，從而實現了完美的適應性，并縮短了手術時間[20]。

2.3正頜外科 基于精確診斷的精確計劃和決策對正頜外科手術的成功至關重要。如前所述，3D打印技術在正頜外科手術中顯示出一些臨床上明顯的不正確之處，這對于理想的牙齒咬合來說是麻煩的[20]。

2.4面部假體 在過去的十年中，有報道制造假體的鼻子、耳朵、眼睛和面部。文獻表明，與傳統修復相比，通過3D打印的應用可以實現更好的美學和功能效果[21]。用RP方法制造的面部假肢已被成功利用[22]。隨著3D打印技術的應用，面部修復術已經得到了廣泛的發展。這項技術可以在短短幾個小時內制作出面部結構的復制品。

AM技術是制造面部假體的常用方法。較長的生產時間，軟組織變形和患者不適是該過程的主要限制。最近，3D打印已被用于生產面部修復術，以減少傳統手術的局限性。AM技術可以通過排除壓印程序來簡化程序，縮短實驗室程序，并為蠟模型化。毫無疑問，3D打印將成為制造面部假體的首選方式。這些步驟是：(1)壓印；(2)制造蠟模；(3)制造模具；(4)制作具有合適顏色的假體。3D打印技術簡化并縮小了前3個步驟，該過程可以在24～48 h完成，而不是1個星期[22]。

2.5定制化TMJ重建 在TMJ重建領域，足夠的暴露和進入對防止損壞該區域的許多重要結構至關重要。必須正確放置同種異體和同種異體移植物，以恢復頜骨的生理功能。3D打印可用于治療具有完全下頜髁突吸收的TMJ疾病患者，如通過骨移植和使用AM的TMJ假體對患者進行治療，表明3D打印有助于測量需要采集的骨骼的確切比例[22]。

2.6牙種植體 新的牙科植入物的創建得益于3D打印技術。3D打印可作為創建具有復雜幾何形狀的牙科植入物的工具，鉆孔導向器對將種植體從其計劃位置轉移非常有用，用常規方法制造鉆孔導向器很費時，并且需要多次拜訪患者并進行大量的實驗室工作[23]。

2.7復雜的面部重建 腫瘤、創傷和感染是下頜骨缺損或缺失的主要病因，需要部分切除和骨重建。保持可接受的美學和功能結果及面部對稱是下頜骨重建的主要目標。鈦重建板具有生物相容性和適應性，可用于臨時重建。為了更可靠地重建，通常使用自體骨移植物。復雜的下頜形態和肌肉附著使頜骨處于不利位置，這對口腔和頜面部外科醫生進行下頜骨重建提出了挑戰[24]。3D打印技術可用于面部重建的不同方面，主要被廣泛用于下頜骨重建。更好的解剖學理解，適當的鋼板適應性，鋼板預彎曲，利用缺損的陰性模板進行精確的骨收集，縮短的骨板距離，手術時間短，失血量少及全身麻醉時間短是3D打印技術在下頜骨重建中使用AM的主要優勢[25]。

3 總結與展望

基于CBCT數據的3D重建快速便捷、分辨率高、圖像清晰，可很好地滿足口腔臨床需求。而3D模型技術的優勢包括對骨骼形態的特殊理解，對鋼板術前彎曲的準確而輕松的計劃，以及通過使用要重建間隙的負壓痕進行的更準確的骨骼收集。3D打印技術是使用骨板和植骨進行精確下頜重建的可靠方法，該方法更快速，更容易生產且更具成本效益。此外，3D打印技術在打印更小和更復雜的結構方面具有優勢。建議將來基于CBCT結合使用此新技術，甚至可能在口腔頜面部外科手術的其他領域中使用，如牙種植體治療、TMJ手術、正頜外科手術和頜骨牽張成骨術。CBCT與3D打印技術在口腔頜面部重建中具有廣闊的應用前景。