王敏嬌 蔡鳴 姜聞博 卞晶 朱敏 沈國(guó)芳

唇腭裂是口腔頜面部最常見的先天性畸形，國(guó)內(nèi)發(fā)病率約為1.64‰[1]，其中雙側(cè)唇裂或唇腭裂約占唇裂發(fā)生率的14%[2]。唇腭裂影響患兒面部外觀及口腔功能[3]，口內(nèi)具有巨大的牙槽裂隙，口鼻腔相通，面下1/3外觀主要表現(xiàn)為鼻翼塌陷，口唇裂隙，雙側(cè)完全性唇裂患兒畸形程度較為嚴(yán)重，術(shù)前常表現(xiàn)為鼻小柱過短甚至缺如，鼻孔扁平寬大，前頜骨外翻上翹。

唇腭裂治療是一個(gè)長(zhǎng)期的序列過程，上述畸形在鼻牙槽正畸治療以及Ⅰ期唇腭裂手術(shù)后可基本解決。但是雙側(cè)完全性唇腭裂患兒術(shù)后仍常表現(xiàn)為鼻尖扁平、鼻孔縮窄橫闊、鼻唇角不明顯等畸形。在序列治療中，唇腭裂修復(fù)術(shù)后，為了維持鼻部結(jié)構(gòu)，需要佩戴唇腭裂鼻模。目前臨床上常規(guī)使用的鼻模為標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)，根據(jù)臨床需要設(shè)計(jì)了多種尺寸，一般通過試戴樣品確定合適的起始鼻模，并逐步替換為較前大一號(hào)的鼻模。但此種標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)，對(duì)于鼻小柱較寬，鼻孔較小的唇腭裂患兒，常存在無法正常佩戴的情況，特別是雙側(cè)完全性唇腭裂患兒，術(shù)后常因上述問題出現(xiàn)佩戴困難，固位較差，配合度低，影響最終治療效果。

近年來，隨著數(shù)字化醫(yī)學(xué)的發(fā)展，三維設(shè)計(jì)、增材制造在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。通過3dMD面部攝影測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行面部攝影，即可獲取患者面部三維圖像[4]，這一技術(shù)已逐步應(yīng)用于唇腭裂患兒術(shù)后評(píng)價(jià)系統(tǒng)[5]。本研究嘗試結(jié)合3dMD面部攝影測(cè)量與三維設(shè)計(jì)、增材制造技術(shù)，設(shè)計(jì)制作唇腭裂患兒唇裂術(shù)后個(gè)性化鼻模，并在臨床上進(jìn)行初步應(yīng)用?，F(xiàn)詳細(xì)介紹數(shù)字化鼻模的設(shè)計(jì)流程。

1 材料和方法

1.1 面部掃描與模型的建立

雙側(cè)完全性唇腭裂患兒唇裂術(shù)后10 d，拆除縫線后，由患兒家屬環(huán)抱患兒，通過3dMD面部攝影測(cè)量系統(tǒng)(3dMDfaee，Atlanta，美國(guó))拍攝面部三維照片，單次掃描時(shí)間20 s左右，在保證患兒配合的情況下，分別獲取正面和仰頭位的三維照片(圖1)，將數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫，后期以STL(Stereolithography)格式導(dǎo)出三維面部模型，便于后續(xù)設(shè)計(jì)。

圖1 3dMD獲取患兒面部三維模型Fig. 1 3D facial model obtained by 3dMD photography

1.2 個(gè)性化鼻模的設(shè)計(jì)

根據(jù)患兒的鼻孔大小，選取合適大小的空心鼻塞樣品，放置于患兒鼻孔內(nèi)試佩戴，確定固位良好，記錄樣品直徑以及鼻塞長(zhǎng)度；然后進(jìn)一步測(cè)量三維重建模型中患兒鼻小柱的長(zhǎng)度，在3-Matic Medical 10.0軟件(Materialise，Leuven，比利時(shí))中設(shè)計(jì)與之匹配的鼻小柱連接桿和對(duì)應(yīng)尺寸的兩側(cè)鼻孔的空心鼻塞，將兩者相連接。完成上述操作后，將個(gè)性化鼻模模型與患兒三維模型導(dǎo)入ProPlan CMF 1.4軟件(Materialise，Leuven，比利時(shí))進(jìn)行配準(zhǔn)，進(jìn)一步精調(diào)鼻塞內(nèi)聚角度等數(shù)據(jù)(圖2)。

1.3 個(gè)性化鼻模的三維打印

鼻模的首選材料為生物安全性佳的硅膠材料，通過翻模完成鼻模制作。首先，根據(jù)上述鼻模設(shè)計(jì)三維翻模用模板，要求完全包裹鼻模，預(yù)留注入孔，并方便后期硅膠材料注入。模板的打印材料為光敏樹脂，通過兩段式拼接設(shè)計(jì)，三維打印制作。而后，將硅膠注入模板后6 h取出，拋光消毒處理，最終完成制作(圖3、4)。

1.4 佩戴鼻模

生理鹽水清潔患兒鼻孔，金霉素眼膏或凡士林局部涂抹在鼻塞外周部分。將鼻模緩慢、柔和地塞入患兒的兩側(cè)鼻孔內(nèi)，鼻部皮膚出現(xiàn)輕微的發(fā)白，數(shù)分鐘后變?yōu)榧t色，提示鼻模貼合度良好，適合患兒。同時(shí)，指導(dǎo)患兒家長(zhǎng)鼻模的佩戴方式，每天至少取下鼻模并清潔鼻腔及鼻模3次，一般使用生理鹽水即可(圖5)。

圖2 個(gè)性化鼻模的設(shè)計(jì)與配準(zhǔn)Fig. 2 3D design and registration of personalized nasal stent

圖3 三維設(shè)計(jì)翻模用模板Fig. 3 3D design of turnover formwork

圖4 完成的個(gè)性化鼻模Fig. 4 The definitive personalized nasal stent

圖5 患兒佩戴個(gè)性化鼻模Fig. 5 Patients wearing personalized nasal stent

2 結(jié)果

自2020年1月至8月，本研究共納入3例雙側(cè)完全性唇腭裂患兒，在唇裂術(shù)后無法佩戴標(biāo)準(zhǔn)化鼻模，獲得患兒家長(zhǎng)知情同意后，參照上述設(shè)計(jì)制作模式，進(jìn)行臨床初步應(yīng)用。相比較標(biāo)準(zhǔn)化鼻模，三維攝影測(cè)量系統(tǒng)可獲取并重建患兒鼻唇部精準(zhǔn)外形，并以此為基準(zhǔn)設(shè)計(jì)個(gè)性化鼻模，貼合度佳，固位良好，患兒無不適感，可以較好地?fù)纹鸨且?，維持鼻部形態(tài)。制作鼻模所選取的硅膠材料，生物安全性好，無黏膜刺激等現(xiàn)象。

3 討論

唇腭裂治療周期長(zhǎng)，參與學(xué)科多，終末治療效果易變等是其顯著特點(diǎn)，也是國(guó)際上最早提出并開展序列治療的疾病，旨在通過在患者不同階段完成相應(yīng)的治療從而提高治療效果[6]。在嬰幼兒階段，對(duì)于有條件進(jìn)行復(fù)診的完全性唇腭裂患者，建議開展鼻牙槽正畸治療，可以減輕畸形程度，唇腭裂患兒的患側(cè)鼻翼常為塌陷狀態(tài)，治療設(shè)計(jì)中，唇裂術(shù)前的鼻牙槽矯正充分利用了鼻翼軟骨的早期可塑性進(jìn)行鼻部支撐[7]，有益于唇裂術(shù)后的效果。在對(duì)唇腭裂患者鼻部形態(tài)干預(yù)的治療中，如腭托的制作，以及以改善鼻形態(tài)為目的的腭托加上負(fù)載鼻撐的鼻牙槽矯治器，都需要對(duì)鼻部形態(tài)有深刻的理解和認(rèn)識(shí)[8]。

亞洲人鼻翼軟骨薄，以及術(shù)后瘢痕攣縮，唇裂術(shù)后易出現(xiàn)鼻畸形復(fù)發(fā)[9-11]，因此術(shù)后維持鼻部外形較為關(guān)鍵。唇裂術(shù)后鼻模的及時(shí)佩戴可有效維持手術(shù)效果，支撐鼻部的形態(tài)，進(jìn)一步減輕畸形的復(fù)發(fā)[12]。

目前臨床上常規(guī)使用的鼻模為標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，一般通過試戴樣品確定合適的起始型號(hào)，而后對(duì)患兒家長(zhǎng)進(jìn)行佩戴宣教，并逐步替換為較前大一號(hào)的鼻模。我們發(fā)現(xiàn)，雙側(cè)完全性唇腭裂患兒術(shù)后常存在鼻小柱較寬、鼻孔較小的情況，標(biāo)準(zhǔn)化鼻模佩戴極為困難，無法達(dá)到常規(guī)佩戴要求，難以實(shí)現(xiàn)臨床希望的佩戴效果。

既往研究中，通過多種模式設(shè)計(jì)制作非標(biāo)準(zhǔn)化鼻模，取得了較好的效果[13-18]。Bezuhly[8]通過改造兒科吸氧用鼻導(dǎo)管制作唇腭裂患兒術(shù)后用鼻模，獲得了較好的效果，且減少了費(fèi)用。Christen等[14]通過印膜材料制取正常側(cè)鼻孔結(jié)構(gòu)，翻模，拍攝多角度模型連續(xù)照片，并將其拼接成立體三維影像數(shù)據(jù)，然后通過鏡像技術(shù)，完成患側(cè)形態(tài)擬合，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)制作具有抗菌效果的三維PLA-PVP-PEN鼻模。Luo等[15]通過硅橡膠制取雙側(cè)鼻部結(jié)構(gòu)模型，通過激光掃描構(gòu)建STL數(shù)字化文件，采用三維打印牙科用樹脂材料制作個(gè)性化鼻模，并應(yīng)用于臨床，取得了較好的效果。Jung等[16]通過三維設(shè)計(jì)及翻模技術(shù)為1例先天性無鼻癥患兒制作個(gè)性化硅膠鼻模，隨訪3年，效果良好。一種兒童唇腭裂手術(shù)用鼻模，通過設(shè)計(jì)鼻塞以及與之相連接的連接柱、連接繩等，改變傳統(tǒng)用膠布粘結(jié)穿戴方式，提高了工作效率，增加了穩(wěn)固性[17]。羅寶生等發(fā)明了一種組合型的鼻模，通過設(shè)計(jì)硬質(zhì)硅膠的主支架以及軟質(zhì)硅膠的套管，并將不同型號(hào)的主支架與套管組裝，使之能匹配患兒鼻部外形[18]。

上述各項(xiàng)研究針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化鼻模的局限性進(jìn)行了相應(yīng)的設(shè)計(jì)改良，但仍存在著一定的不足。成人患者可考慮采用口腔印膜材料取鼻腔模型，但是此種方式對(duì)于嬰幼兒患者較為困難，具有較大的風(fēng)險(xiǎn)；通過三維打印的光敏樹脂鼻模同樣無法應(yīng)用于皮膚較為嬌嫩的唇腭裂嬰幼兒；組合式的設(shè)計(jì)可能存在各部分組裝牢固度欠缺的問題。故亟需一種安全性高、制作簡(jiǎn)便且一體形成、佩戴固位良好的個(gè)性化鼻模。

近年來，3dMD面部攝影測(cè)量系統(tǒng)等多種三維攝影技術(shù)，為患者面部細(xì)節(jié)的獲取提供了新方法，在頜面部軟組織測(cè)量分析方面發(fā)揮了越來越重要的作用[19-20]。3dMD具有攝影速度快、成像精確(精確度約0.15～0.53 mm)、對(duì)人體無不良影響、無輻射等優(yōu)點(diǎn)[21]。近些年來，眾多研究報(bào)道了該系統(tǒng)在唇腭裂患兒頜面部三維測(cè)量評(píng)價(jià)中的應(yīng)用，并一致認(rèn)為3dMD系統(tǒng)獲取的頜面部軟組織三維模型具有較高的準(zhǔn)確性，有利于醫(yī)患間的良好溝通以及術(shù)后的隨訪、評(píng)估[5，22-23]。

本研究嘗試結(jié)合3dMD面部攝影測(cè)量與三維設(shè)計(jì)、增材制造技術(shù)，首先采用3dMD獲取頜面鼻唇部三維數(shù)字化模型，通過臨床試戴樣品確定鼻塞尺寸，而后進(jìn)一步測(cè)量三維重建模型中患兒鼻小柱的長(zhǎng)度，設(shè)計(jì)與之匹配的鼻小柱連接桿以及兩側(cè)鼻孔的空心鼻塞，并相連接，最終在ProPlan軟件中將鼻模與患兒面部模型進(jìn)行配準(zhǔn)操作。為保證患兒的安全，本研究選取了硅膠為鼻模材料。但是，因硅膠材料的三維打印尚存在較多局限性，因此我們采用了“兩步法”翻模技術(shù)完成鼻模制作。結(jié)果顯示，3例患兒都能順利佩戴鼻模，初戴時(shí)鼻翼稍發(fā)白，而后好轉(zhuǎn)，鼻模固位良好，患兒無明顯不適感。佩戴2個(gè)月后重新進(jìn)行面部掃描，進(jìn)一步制作后續(xù)鼻模。常規(guī)建議患兒堅(jiān)持佩戴鼻模至少6個(gè)月以上，以保證治療效果。

目前的個(gè)性化鼻模的數(shù)字化設(shè)計(jì)仍存在較大局限，如隨著產(chǎn)前診斷與篩查的完善，雙側(cè)完全性唇腭裂患兒病例數(shù)較少，無法設(shè)計(jì)對(duì)照研究，且當(dāng)前技術(shù)無法直接完成硅膠材料的三維打印等，上述問題仍需進(jìn)一步研究解決。此外，對(duì)于此類患兒的長(zhǎng)期療效評(píng)價(jià)，仍需要持續(xù)的臨床追蹤隨訪。

綜上所述，本研究通過結(jié)合3dMD面部攝影測(cè)量系統(tǒng)與三維設(shè)計(jì)、增材制造技術(shù)，首次建立了一種雙側(cè)完全性唇腭裂患兒唇裂術(shù)后個(gè)性化鼻模精確設(shè)計(jì)及制備的方法，獲得了較好的效果，有利于患兒的依從性培養(yǎng)以及術(shù)后隨訪和療效評(píng)估，有助于完善唇腭裂序列治療的臨床實(shí)施過程，且該方法生產(chǎn)制作成本低，具有較高的臨床應(yīng)用潛力。