穆婷 馬成 馮浩然 王爽 何雨亮 黃旋平

1廣西醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院（南寧530021）；2廣西口腔頜面修復(fù)與重建研究重點實驗室（南寧530021）；3廣西顱頜面畸形臨床醫(yī)學(xué)研究中心（南寧530021）；4頜面外科疾病診治研究重點實驗室（南寧530021）；5安徽醫(yī)科大學(xué)第四附屬醫(yī)院（合肥230002）

創(chuàng)傷、炎癥、腫瘤切除、骨放射性壞死等都可 造成頜骨缺損，從而影響患者的外觀、咀嚼、吞咽和語言功能［1-2］，使其在生活中倍感痛苦和不便，嚴(yán)重降低患者的生存質(zhì)量。因此，如何修復(fù)頜面缺損、重建患者原有的正常頜骨運動功能和咬合關(guān)系，一直是國內(nèi)外口腔頜面外科的研究方向。自1989年首次提出將游離腓骨肌瓣用于修復(fù)下頜骨缺損以來［3］，目前對于下頜骨缺損的修復(fù)，血管化腓骨游離移植已成為較理想的治療方式，它能較好地重建頜面外形、恢復(fù)原有的咬合功能［4-5］。但傳統(tǒng)的手術(shù)方式大多憑借個人經(jīng)驗在術(shù)中對鈦板進行彎制及成型腓骨，耗時耗力，且容易造成誤差，影響修復(fù)效果。

3D打印技術(shù)是快速成型（rapid prototyping，RP）技術(shù)的一種，它可以通過計算機輔助設(shè)計（computer-aided design，CAD）模擬手術(shù)，能夠在術(shù)前個性化的制作出解剖結(jié)構(gòu)與患者精確匹配的三維顱頜模型［6］，并設(shè)計制作出與其匹配的數(shù)字化導(dǎo)板，以引導(dǎo)術(shù)中下頜骨病變區(qū)域的切除及腓骨的精確塑形。基于CAD 與3D 打印技術(shù)的血管化腓骨游離移植修復(fù)下頜骨缺損的文獻(xiàn)已有報道，但對其精確度的研究卻少有報道。本實驗將基于CAD 與3D 打印技術(shù)和應(yīng)用傳統(tǒng)方法修復(fù)下頜骨缺損的精確度進行了對比研究。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2016年3月至2017年12月廣西醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院頜面外科收治的需行下頜骨病變切除及重建的患者共22 例，其中男10 例，女12 例；年齡為22～52 歲，平均36.6歲，所有患者術(shù)前開口度范圍為1.7 ～2.6 cm。收集的病例皆為下頜骨病變需切除及重建的患者，包括：放射性骨髓炎3 例、角化囊性瘤4 例、成釉細(xì)胞瘤13 例、骨化纖維瘤1 例以及牙齦癌1 例。所有患者皆表現(xiàn)出不同程度的頜面部改變及功能障礙，如雙側(cè)面部不對稱，病變對應(yīng)的下頜骨區(qū)域出現(xiàn)膨隆，張口受限，進食及言語障礙，牙齒松動以及下唇麻木等相關(guān)癥狀。

排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）術(shù)前一側(cè)下頜骨陳舊性缺失；（2）已發(fā)生移位的病理性骨折。將其隨機分為A、B 兩組，A 組為觀察組，編號1 ～11，該組采用CAD與3D 打印技術(shù)的血管化腓骨游離移植修復(fù)下頜骨缺損；B 組為對照組，編號12 ～22，該組采用傳統(tǒng)血管化腓骨游離移植修復(fù)下頜骨缺損。本研究符合人體實驗倫理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，已通過廣西醫(yī)科大學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)，并取得患者知情同意。

1.2 方法

1.2.1 計算機輔助設(shè)計與3D 打印技術(shù) 所有患者術(shù)前均完善頜面部螺旋CT 檢查，采用同一螺旋CT 及同一參數(shù)完成掃描，（西門子Biograph Sensation 16 螺旋CT儀），參數(shù)為120 V，65 mA，層厚及螺距皆為0.5 mm。掃描數(shù)據(jù)以DIOM 格式保存。用Mimics17.0（Materialise 公司，比利時）計算機程序重建下頜骨三維模型，并根據(jù)下頜骨病變區(qū)域范圍進行截骨線的模擬設(shè)計（圖1）。根據(jù)鏡像還原技術(shù)重建缺損區(qū)下頜骨（圖2），然后用Geomagic Studio12.0 軟件設(shè)計出與缺損區(qū)下頜骨曲線相吻合的腓骨塑形導(dǎo)板（圖3）。將重建數(shù)據(jù)以STL 格式導(dǎo)入3D 打印機（中瑞SLA），用RP 技術(shù)制造出實體下頜骨模型（圖4）、腓骨塑形導(dǎo)板（圖5）及鈦螺釘定位導(dǎo)板（圖6），將制作完成的3D 腓骨塑形導(dǎo)板及鈦螺釘定位導(dǎo)板進行消毒備用。

圖1 截骨線模擬設(shè)計Fig.1 simulated design of osteotomy line

圖2 缺損區(qū)下頜骨重建 Fig.2 reconstruction of the mandible in the defect area

圖3 腓骨塑形導(dǎo)板設(shè)計Fig.3 fibula shaping guideplate design

1.2.2 手術(shù)過程 仰臥位，采用鼻腔插管，待全麻起效后，常規(guī)消毒鋪巾，用美藍(lán)劃線標(biāo)記切口位置，逐層切開、充分分離、暴露病變下頜骨。手術(shù)過程中注意保護重要的神經(jīng)和血管，盡量減少出血。A 組根據(jù)術(shù)前模擬手術(shù)設(shè)計的截骨線標(biāo)記切除病變范圍，并以標(biāo)記線作為參照來精確切除病變下頜骨；B 組根據(jù)術(shù)者經(jīng)驗判斷完全去除病變下頜骨；所有下頜骨腫瘤均應(yīng)遵照臨床無瘤手術(shù)原則。根據(jù)下頜骨病變區(qū)修復(fù)需要決定血管化游離腓骨瓣制取長度。A 組嚴(yán)格按照個性化腓骨塑形導(dǎo)板的角度與長度對腓骨進行截斷與拼接（圖7A），用定位導(dǎo)板對健側(cè)下頜骨進行鈦螺釘位置的確定（圖7B），并檢查塑形導(dǎo)板與患者頜骨是否完全貼合（圖7C），使用鈦釘鈦板固定成形后的腓骨（圖7D）；B 組采用傳統(tǒng)血管化腓骨游離移植方法修復(fù)下頜骨缺損。常規(guī)吻合動靜脈血管，在體內(nèi)完成腓骨固定，檢查頜面外形及健側(cè)咬合情況，達(dá)到滿意后，充分止血，逐層關(guān)閉創(chuàng)口。為保持患者健側(cè)余留牙齒原有咬合關(guān)系，我們于口內(nèi)健側(cè)行頜間牽引固定。記錄整個手術(shù)耗時，根據(jù)吸引器內(nèi)液體量及止血紗布使用情況評估術(shù)中出血量。所有患者手術(shù)皆由同一醫(yī)生完成。

圖4 實體下頜骨模型Fig.4 solid mandible model

圖5 腓骨塑形導(dǎo)板Fig.5 fibula shaping guide plate

圖6 鈦螺釘定位導(dǎo)板Fig.6 titanium screw positioning guide plate

圖7 手術(shù)過程圖片F(xiàn)ig.7 Picture of surgical process

1.2.3 精確度評價及統(tǒng)計學(xué)方法 術(shù)后10 d查頜面部螺旋CT 進行數(shù)據(jù)收集，將術(shù)前與術(shù)后的CT 數(shù)據(jù)進行三維重建，以上頜骨為標(biāo)準(zhǔn)重疊術(shù)前、術(shù)后三維圖像（圖8A），并在三維圖像中分別標(biāo)記出術(shù)前、術(shù)后的下頜骨五個位置點（圖8B），包括左側(cè)髁頂點、左側(cè)下頜角、下頜頦頂點、右側(cè)髁頂點及右側(cè)下頜角，測量術(shù)前術(shù)后每個位點移動的距離，單位為mm，并根據(jù)兩組術(shù)前術(shù)后各位置點間移動距離的大小來反映手術(shù)精確度。所有數(shù)據(jù)均采用SPSS 2.0 軟件進行統(tǒng)計分析，計量資料采用獨立樣本t檢驗，數(shù)據(jù)描述性分析結(jié)果采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示；因樣本量較少（n＜40），故所有計數(shù)資料采用確切概率法（Fisher）計算，數(shù)據(jù)描述性分析結(jié)果采用構(gòu)成比表示，以P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

圖8 三維模型Fig.8 3 D model

2.1 術(shù)后恢復(fù)情況 將患者的生命體征、皮瓣成活情況、負(fù)壓引流量、創(chuàng)口愈合及感染情況、健側(cè)余留牙的咬合情況、開口度的改善以及頜面部原有面型恢復(fù)情況等作為觀察及一般評價指標(biāo)，所有指標(biāo)兩組差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05，表1）。術(shù)后恢復(fù)期間所有患者的生命體征皆平穩(wěn)，血管化腓骨游離移植瓣皆成活，傷口愈合良好，無感染及血管危象發(fā)生。實驗組術(shù)后負(fù)壓引流總量較對照組稍低，實驗組總體引流時間較對照組短，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義。健側(cè)余留牙齒咬合關(guān)系基本正常，供骨區(qū)未見明顯并發(fā)癥。兩組術(shù)后頜面外型對比見圖9，實驗組及對照組術(shù)后復(fù)查CBCT 結(jié)果顯示鈦板鈦釘均固定在位，實驗組較對照組腓骨與下頜骨連接情況好，對照組斷端間可見部分骨臺階（圖10）。術(shù)后3月復(fù)查可見所有患者的開口度較前明顯改善，范圍可達(dá)2.6 ～3.8 cm 之間。頜面外形恢復(fù)皆較為滿意，下頜運動功能未見明顯障礙。

表1 實驗組與對照組術(shù)后觀察指標(biāo)情況Tab.1 Postoperative indicators were observed in the experimental group and control group±s

表1 實驗組與對照組術(shù)后觀察指標(biāo)情況Tab.1 Postoperative indicators were observed in the experimental group and control group±s

觀察指標(biāo)生命體征（例）皮瓣成活情況（例）負(fù)壓引流總量（mL）負(fù)壓引流時間（d）健側(cè)咬合情況（例）術(shù)后3月開口度（cm）頜面外型（例）實驗組（n=11）平穩(wěn)（11/11）無感染及血管危象（11/11）92.45±32.48 4.64±1.27良好（9/11）基本正常（2/11）3.38±0.36基本對稱（10/11）稍右偏（1/11）對照組（n=11）平穩(wěn)（11/11）無感染及血管危象（11/11）92.91±32.47 4.91±0.83良好（7/11）基本正常（4/11）3.20±0.23基本對稱（9/11）稍右（左）偏（2/11）P 值1.000 1.000 0.974 0.501 0.635 0.175 1.000

圖9 兩組術(shù)前術(shù)后正面照Fig.9 Positive photos of preoperative and postoperative in two groups

圖10 兩組術(shù)后全景片F(xiàn)ig10 Postoperative panoramic radiograph of the two groups

2.2 實驗組與對照組手術(shù)時間及術(shù)中出血量比較 實驗組患者手術(shù)時間在6.2 ～9.8 h 之間，而對照組患者手術(shù)時間范圍為8.1 ～11.2 h，兩者平均手術(shù)時間分別為（8.28 ± 1.17）h 和（9.45 ± 0.94）h，實驗組平均手術(shù)時間較對照組平均手術(shù)時間短（P= 0.018 ）；實驗組患者術(shù)中出血量在300 ～700 mL之間，而對照組術(shù)中出血量在350 ～1 000 mL范圍內(nèi)，兩者術(shù)中平均出血量分別為（395.45 ±119.28）mL 和（563.64 ± 213.41）mL，實驗組術(shù)中平均出血量較對照組少，且差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.034）。

2.3 實驗組與對照組各位置點間移動距離比較實驗組各位置點術(shù)前至術(shù)后的平均移動距離均小于對照組各位置點術(shù)前至術(shù)后的平均移動距離。實驗組下頜頦頂點的移動距離較對照組下頜頦頂點的移動距離短，且差異有統(tǒng)計學(xué)意義，其余位置點間平均移動距離的差異尚無統(tǒng)計學(xué)意義。實驗組各位置點的總體移動距離較對照組各位置點的總體移動距離短，且差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。見表2。

表2 觀察組與對照組術(shù)前術(shù)后各個位置點移動距離比較Tab.2 Comparison of preoperative and postoperative movement distance of each position between the experimental group and the control group ±s，mm

表2 觀察組與對照組術(shù)前術(shù)后各個位置點移動距離比較Tab.2 Comparison of preoperative and postoperative movement distance of each position between the experimental group and the control group ±s，mm

標(biāo)記部位右側(cè)髁頂點右側(cè)下頜角下頜頦頂點左側(cè)下頜角左側(cè)髁頂點所有標(biāo)記點觀察組6.30±2.53 5.57±1.26 3.74±1.57 5.77±1.51 4.65±1.54 5.20±1.91對照組8.12±1.74 6.52±0.88 7.82±4.33 7.52±2.40 5.56±2.42 7.11±2.69 P 值0.063 0.052 0.012 0.056 0.312＜0.001

3 討論

由于骨段和軟組織的破壞及病變，頜面部病變切除手術(shù)后常造成下頜骨區(qū)域大范圍缺損。這不僅影響患者的頜面外形美觀，還可能對患者的咀嚼、吞咽、言語等功能產(chǎn)生相應(yīng)的影響［7-8］。因此，對下頜骨連續(xù)性進行長期可靠的修復(fù)，是恢復(fù)可預(yù)測的形態(tài)和功能所必需的。在過去的幾十年中，最經(jīng)濟、有效和最可靠的修復(fù)方法是用骨游離移植瓣修復(fù)下頜骨缺損，骨游離移植瓣具有高成功率，且供骨區(qū)較少發(fā)生并發(fā)癥，被認(rèn)為是重建腫瘤手術(shù)中組織缺損的金標(biāo)準(zhǔn)［9］，而腓骨游離移植瓣通常用于大量缺損的下頜骨重建［10］，它是頜面部缺損修復(fù)最通用的皮瓣。

3D 打印技術(shù)是一種使用三維CAD 數(shù)據(jù)集生成三維觸覺物理模型的方法［11］。隨著CAD 與3D打印技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，如口腔種植、體內(nèi)置入物生物打印、骨科及口腔頜面外科手術(shù)等［12-14］。3D 打印技術(shù)是一種快速成型方法，它誕生于20世紀(jì)80年代，其原理是使用三維計算機模型，通過添加材料層來重建三維物理模型［15-16］。在頜面外科手術(shù)中，CAD 與3D 打印技術(shù)能夠根據(jù)患者的個人需求進行個性化頭顱模型設(shè)計與定制，因為患者之間存在個體及受損部位差異，通過對個體化三維模型重建能更加精確恢復(fù)患者的頜面外形，改善修復(fù)效果［17］。CAD 與3D打印技術(shù)能夠使手術(shù)變得更加直觀，從而便于術(shù)前與患者進行醫(yī)患溝通，讓其術(shù)前更好的了解手術(shù)方案、風(fēng)險及術(shù)后效果。

傳統(tǒng)的血管化腓骨游離移植瓣因其是沒有弧度的長直骨，所以具有塑形難度大、耗費時間長，難以把控下頜骨重建精確度等缺點，而CAD 與3D打印技術(shù)的應(yīng)用能夠在術(shù)前模擬手術(shù)，根據(jù)設(shè)計制作出的截骨線及導(dǎo)板精確的指示出病變骨及腓骨所需切割的角度及長度，給術(shù)者提供參考標(biāo)準(zhǔn)和手術(shù)向?qū)?，它使術(shù)者在手術(shù)過程中能更加精準(zhǔn)快速的截骨和塑形，從而縮短手術(shù)時間，提高手術(shù)效率［18-20］。CAD 與3D 打印技術(shù)具有高精度和高復(fù)雜性制作的特點，它在下頜骨缺損修復(fù)中占據(jù)獨特優(yōu)勢，這種尋求個體化精確修復(fù)下頜骨缺損的方法將會成為口腔頜面外科發(fā)展的趨勢與重點。

至今，國內(nèi)外已經(jīng)有大量學(xué)者發(fā)表了各種CAD 與3D 打印技術(shù)結(jié)合醫(yī)學(xué)研究的相關(guān)文獻(xiàn)，組織支架和皮膚生物打印是近年來的重大突破。以往也有文獻(xiàn)對CAD 與3D 打印技術(shù)的血管化腓骨游離移植修復(fù)下頜骨缺損方法和傳統(tǒng)修復(fù)方法進行比較，但多以術(shù)中出血量、術(shù)后張口度、頜面外形對稱情況及患者的自我滿意程度等作為評價指標(biāo)。本文增加了術(shù)前術(shù)后下頜骨各標(biāo)記點的移動距離作為手術(shù)精確度的評價標(biāo)準(zhǔn)，更加客觀準(zhǔn)確。從本研究的結(jié)果可得，相對于傳統(tǒng)血管化腓骨游離移植修復(fù)下頜骨缺損，CAD 與3D 打印技術(shù)在血管化腓骨移植修復(fù)下頜骨缺損方面能減少手術(shù)時間及術(shù)中出血量，各位置點的移動距離也明顯較短，這說明基于CAD 與3D 打印技術(shù)的血管化腓骨游離移植修復(fù)下頜骨缺損較傳統(tǒng)修復(fù)方法更有利于手術(shù)進程，且能夠獲得更高的精度。但從結(jié)果可知，對照組較觀察組出血量的標(biāo)準(zhǔn)差明顯增大，因樣本量一定，故對照組患者出血量的標(biāo)準(zhǔn)誤大于實驗組，從而可得對照組在出血量的觀察指標(biāo)中抽樣誤差較大，部分患者差異較大，故應(yīng)增大樣本量，進一步明確結(jié)果。此外，觀察組及對照組皆有少量患者術(shù)后頜面部出現(xiàn)偏斜，觀察組的病例數(shù)較對照組少；觀察組與對照組間在術(shù)前術(shù)后各個位置點移動距離的比較中，左側(cè)髁頂點、左側(cè)下頜角、右側(cè)髁頂點及右側(cè)下頜角術(shù)前術(shù)后移動距離的比較無統(tǒng)計學(xué)意義，但觀察組與對照組各位置點的總體移動距離相比較有顯著差異，造成這種結(jié)果的原因可能是由于樣本量有限以及本實驗中未進行腓骨截骨數(shù)字化導(dǎo)板的使用，在截骨過程中出現(xiàn)了人為誤差，從而影響了精確性，導(dǎo)致了少數(shù)患者術(shù)后出現(xiàn)頜面稍不對稱的情況。

綜上所述，CAD 與3D 打印技術(shù)在血管化腓骨游離移植修復(fù)下頜骨缺損方面，可以通過術(shù)前截骨線的設(shè)計以及導(dǎo)板的應(yīng)用，減少手術(shù)時間及術(shù)中出血量，為術(shù)者提供一個客觀的修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)，從而恢復(fù)較為理想的面部外型，獲得較高的精確度。但此次研究樣本量有限，部分?jǐn)?shù)據(jù)抽樣誤差大，隨訪時間較短，未能對遠(yuǎn)期面型、顳下頜關(guān)節(jié)功能及咬合關(guān)系恢復(fù)情況等進行更深入的研究，同時在術(shù)中未使用腓骨截骨數(shù)字化導(dǎo)板，可能增加腓骨塑形難度，減少精確度，后期可加入實驗進一步研究。