3D打印在顱骨骨纖維結(jié)構(gòu)不良中的應(yīng)用

紀(jì)玉桂，李天棟，劉一兵

（廣州軍區(qū)廣州總醫(yī)院神經(jīng)醫(yī)學(xué)?？漆t(yī)院，廣東 廣州 510010）

3D打印在顱骨骨纖維結(jié)構(gòu)不良中的應(yīng)用

紀(jì)玉桂，李天棟，劉一兵

（廣州軍區(qū)廣州總醫(yī)院神經(jīng)醫(yī)學(xué)?？漆t(yī)院，廣東 廣州 510010）

目的評(píng)價(jià)3D打印技術(shù)在顱骨骨纖維結(jié)構(gòu)不良中的應(yīng)用價(jià)值。方法對(duì)23例顱骨骨纖維結(jié)構(gòu)不良患者利用Mimics軟件三維重建，快速成型制作出鈦板模型，利用醫(yī)用鈦合金制造個(gè)體化修復(fù)塊，術(shù)中將修復(fù)塊植入缺損區(qū)域，鈦釘固定。結(jié)果顱骨鈦板植入物與缺損區(qū)域有良好的適配性，術(shù)中無需修正、固定即可。術(shù)后隨訪修復(fù)體形態(tài)良好，無感染和外露現(xiàn)象發(fā)生。結(jié)論3D打印能精確修復(fù)顱骨缺損和設(shè)計(jì)制造個(gè)體化假體，簡化手術(shù)操作，縮短了手術(shù)時(shí)間，臨床效果滿意。

骨纖維結(jié)構(gòu)不良；計(jì)算機(jī)輔助；快速成型；數(shù)字醫(yī)學(xué)

doi∶10.3969/j.issn.1003-6350.2014.19.1146

骨纖維結(jié)構(gòu)不良是一種起源于纖維組織的良性骨腫瘤，首次報(bào)道于1891年[1]，該病又稱長骨骨化性纖維瘤、骨性纖維瘤、纖維性骨瘤等[2]。常規(guī)的顱骨缺損修復(fù)術(shù)是臨床醫(yī)生在術(shù)中根據(jù)患者顱骨纖維不良部位的大小和形狀手工修剪鈦網(wǎng)，以符合患者纖維不良切除缺損重建部位的需求。其手術(shù)操作復(fù)雜，術(shù)中塑形時(shí)間長，增加了出血量。同時(shí)，修復(fù)效果主要取決于醫(yī)生的臨床經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)水平，存在較大的不確定性，因此，能否找到一種高效、精確的修復(fù)方法成為顱骨骨纖維結(jié)構(gòu)不良缺損修復(fù)術(shù)中亟需解決的問題[3]。

隨著3D打印技術(shù)(Rapid-prototyping，RP)的發(fā)展，運(yùn)用醫(yī)學(xué)圖像處理技術(shù)和逆向工程方法重建出顱骨纖維不良的三維模型，通過計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)與3D打印技術(shù)獲得個(gè)體化的顱骨骨纖維不良切除缺損重建修復(fù)塊，可實(shí)現(xiàn)修復(fù)鈦板植入物與缺損部位的精確結(jié)合，能夠達(dá)到較好的治療效果，報(bào)道如下：

1 資料與方法

1.1 一般資料選取2007年1月至2013年12月來我科救治顱骨骨纖維結(jié)構(gòu)不良的患者23例，年齡10～55歲，平均(25.2±12.6)歲；男性10例，女性13例；病程10 d～18年，平均(4.1±1.3)年。

1.2 方法

1.2.1 顱骨骨結(jié)構(gòu)纖維不良三維解剖模型的建立術(shù)前患者進(jìn)行雙源64排CT(掃面電壓120 kv，電流180.52 mAs)掃描。將掃描獲得的病變骨骼的斷層圖像保存為DICOM格式，然后將數(shù)據(jù)導(dǎo)入Mimics三維建模軟件，運(yùn)用閾值、區(qū)域增長等功能，分別重建出病變部位骨組織三維解剖模型(圖1)。利用鏡像功能，對(duì)骨纖維不良區(qū)域進(jìn)行手動(dòng)切除和重建，生成顱骨缺損區(qū)域的修復(fù)塊(圖2)，最后將其模型和修復(fù)塊以STL格式輸入3D打印機(jī)，制作出三維1∶1實(shí)物模型(圖3)。觀察修復(fù)體和模型的吻合程度，預(yù)測(cè)術(shù)后形態(tài)效果。進(jìn)一步進(jìn)行機(jī)械加工、拋光、超聲清洗和消毒，鈦合金修復(fù)體完成。

圖1 三維重建骨纖維不良模型

圖2 修復(fù)塊設(shè)計(jì)

圖3 3D打印模型

1.2.2 實(shí)施手術(shù)根據(jù)術(shù)前三維重建和3D打印鈦板模型進(jìn)行劃線，分段切開頭皮，電凝和頭皮夾止血，沿帽狀筋膜和顳肌分離，邊分離邊止血，形成皮肌瓣大小約8.0 cm×7.0 cm，翻向顳底部固定。分離顳肌筋膜、暴露顳肌時(shí)病變顳骨表面滲血較多，骨蠟止血、電凝止血，術(shù)區(qū)四周鉆孔各一枚。按術(shù)前設(shè)計(jì)，患者顳骨鱗部異常生長較厚，厚約2.5 cm，遂用磨鉆于顳骨鱗部磨成凹槽，銑開骨瓣大小約7.0 cm×6.0 cm，骨蠟于骨窗緣周圍止血，硬膜張力較高，懸吊硬膜，止血紗于四周骨緣覆蓋止血，咬除顳骨鱗部增厚部分，直達(dá)顴弓部。術(shù)野嚴(yán)密止血，并用明膠海綿覆蓋硬膜表面，確認(rèn)止血徹底后，填充修復(fù)塊鈦網(wǎng)材料，硬膜下懸吊三針，用15個(gè)鈦釘固定顱骨材料。再次確定止血徹底后，皮下顱骨材料處放置引流管一根，自切口旁另一切除引出，并妥善固定，分層縫合顳肌、帽狀筋膜和頭皮。

2 結(jié)果

對(duì)23例患者經(jīng)術(shù)后進(jìn)行平均(41.66±24.19)個(gè)月的隨訪，修復(fù)體植入后穩(wěn)定，未發(fā)生感染，頭皮無破潰、外露，功能和外形恢復(fù)滿意。術(shù)后X射線、三維CT評(píng)價(jià)修復(fù)體和缺損吻合良好，與臨近骨面過度自然諧調(diào)。其中2例患者術(shù)后早期頭皮下積液，經(jīng)引流和局部加壓包扎后治愈。與本科室傳統(tǒng)手術(shù)方法相比，手術(shù)時(shí)間縮短約1 h，提高了手術(shù)效率，所有患者均對(duì)術(shù)后效果滿意。

3 討論

骨纖維結(jié)構(gòu)不良(Fibrous dysplasia，F(xiàn)D)又稱骨纖維異常增殖癥，是一組以骨纖維變性為特征的類腫瘤疾患，約占類腫瘤疾病的7%。顱骨纖維結(jié)構(gòu)不良是FD中常見的一類。主要是出現(xiàn)外形改變與顱神經(jīng)功能障礙兩類癥狀。如：無痛性的包塊或腫脹、顱面部不對(duì)稱、突眼、眼斜視、溢淚、鼻塞、面部麻痹、頑固性頭痛、視力下降、聽力下降等。顱骨纖維結(jié)構(gòu)不良的治療目的主要分為兩大類，一類是為了改善外形或外貌；另一類是為了挽救受損害的視神經(jīng)，因而手術(shù)主要是通過視神經(jīng)管減壓[4]。

常規(guī)在修復(fù)顱骨骨纖維結(jié)構(gòu)不良手術(shù)中，醫(yī)生需要進(jìn)行鈦板的裁剪，增加了手術(shù)時(shí)間和術(shù)者暴露射線量，而且手術(shù)效果不理想[5-6]。我們科室采用3D打印技術(shù)對(duì)23例骨纖維結(jié)構(gòu)不良患者進(jìn)行了數(shù)字化技術(shù)設(shè)計(jì)，根據(jù)病變切除范圍重新校正數(shù)據(jù)，使成形設(shè)計(jì)趨于完美，實(shí)踐證明效果良好。同時(shí)本組采用數(shù)字化技術(shù)后，術(shù)后CT評(píng)價(jià)修復(fù)體和缺損吻合良好，與臨近骨面過度自然諧調(diào)。患者術(shù)中的出血量約減少200 ml，手術(shù)時(shí)間縮短約1 h，同時(shí)術(shù)后隨訪顯示修復(fù)體植入后穩(wěn)定，未發(fā)生感染，頭皮無破潰、外露等現(xiàn)象，手術(shù)效果滿意。本研究表明在術(shù)前對(duì)照頭顱模型反復(fù)對(duì)比，術(shù)中將模型進(jìn)行參考，能夠找出可以穩(wěn)定對(duì)合的位置，使鈦片更加穩(wěn)定地沿著骨缺損的邊緣固定以提供更好的穩(wěn)定性和美容效果。國內(nèi)外一些學(xué)者利用快速成型技術(shù)輔助顱骨缺損修復(fù)做了相關(guān)的研究。高全文等[4]報(bào)道了針對(duì)腫瘤和外傷所致顱骨大面積缺損患者7例，利用快速成型技術(shù)制作患者的顱骨樹脂模型，應(yīng)用鑄造技術(shù)制備修復(fù)顱骨缺損的鈦合金，術(shù)中應(yīng)用、術(shù)后隨訪效果滿意。夏德林等[7]針對(duì)創(chuàng)傷后顱骨缺損26例患者采用CAD/CAM預(yù)制個(gè)體化鈦合金修復(fù)體，進(jìn)行顱骨缺損修復(fù)術(shù)，術(shù)后隨訪4年，修復(fù)體形態(tài)良好，無感染和修復(fù)體外露發(fā)生。結(jié)果表明計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造預(yù)制個(gè)體化修復(fù)體對(duì)于創(chuàng)傷后顱骨能最大限度的恢復(fù)患者外形，術(shù)中無需修剪，縮短手術(shù)時(shí)間，修復(fù)效果良好。Rotaru等[8]報(bào)道了一位53歲的男性患者，通過羥基磷灰石個(gè)性化設(shè)計(jì)和快速成型，術(shù)中進(jìn)行植入，術(shù)后隨訪效果滿意。

針對(duì)臨床實(shí)踐中顱骨骨纖維結(jié)構(gòu)不良手術(shù)，術(shù)后出現(xiàn)植入物和缺損區(qū)域不匹配、容易出現(xiàn)外露現(xiàn)象等缺點(diǎn)，本課題利用先進(jìn)的3D打印技術(shù)提供了一種嶄新的途徑。通過雙源CT掃描、數(shù)據(jù)獲取、醫(yī)學(xué)圖像處理、個(gè)體化修復(fù)體設(shè)計(jì)、醫(yī)用鈦合金精密鑄造序列程序化的技術(shù)路線，將其有機(jī)的結(jié)合構(gòu)成一套完整設(shè)計(jì)及制造系統(tǒng)。運(yùn)用該技術(shù)方法，術(shù)前根據(jù)骨纖維不良情況進(jìn)行缺損區(qū)域預(yù)制個(gè)體化修復(fù)體設(shè)計(jì)與制造，并在術(shù)中應(yīng)用。與傳統(tǒng)方法比較，其具有減化手術(shù)操作、縮短手術(shù)時(shí)間、降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和并發(fā)癥發(fā)生率、使手術(shù)效果具有預(yù)見性等優(yōu)點(diǎn)，所有患者術(shù)后效果滿意，值得在臨床推廣應(yīng)用。

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[4]高全文,柳春明,宋慧鋒,等.利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)制造的鈦合金補(bǔ)片修復(fù)顱骨大面積缺損[J].中華醫(yī)學(xué)美學(xué)美容雜志,2010,16(1)∶16-18.

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R738.1

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1003—6350（2014）19—2913—02

2014-01-03)

紀(jì)玉桂。E-mail：yumimian520@163.com