3D打印模型在正頜外科治療陳舊性面部骨折中的應(yīng)用

袁 偉，劉 穎，楊 璐，黃迪炎，王昭領(lǐng)

面部骨折是頜面部的常見骨折，部分患者因在外傷后未及時(shí)治療或在首診時(shí)處理不當(dāng)?shù)仍?，骨折發(fā)生錯(cuò)位愈合，出現(xiàn)嚴(yán)重的面部畸形、復(fù)視以及口頜系統(tǒng)功能障礙。正頜外科技術(shù)是將面部骨骼進(jìn)行手術(shù)切開，并在新的位置上進(jìn)行固定從而重建顱頜面關(guān)系的頜面外科技術(shù)，此技術(shù)已經(jīng)成為治療陳舊性面部骨折的重要方法之一［1，2］。然而，由于面部骨骼解剖結(jié)構(gòu)功能復(fù)雜，如何進(jìn)行準(zhǔn)確重建是手術(shù)的難點(diǎn)之一?？焖俪尚图夹g(shù)的出現(xiàn)為3D打印高精度仿真模型精確顯示骨骼三維解剖結(jié)構(gòu)提供了可能，在重建骨質(zhì)方面具有較大的優(yōu)勢(shì)，為手術(shù)方案的制定提供重要的依據(jù)［3，4］。 近年來(lái)，筆者將該技術(shù)制作的3D打印模型應(yīng)用于現(xiàn)代正頜外科技術(shù)治療陳舊性面部骨折，現(xiàn)報(bào)告如下。

1 資料和方法

1.1 一般資料 2010年7月—2014年6月筆者所在科收治的陳舊性面部骨折患者17例。男11例，女6例；年齡20～54歲。包括面部多發(fā)骨折7例，顴上頜骨骨折6例，下頜骨骨折4例。就診時(shí)間為傷后或首次術(shù)后2～26個(gè)月。表現(xiàn)為不同程度的面部畸形、復(fù)視、張口受限、咬合錯(cuò)亂等。致傷原因?yàn)榻煌ㄊ鹿手聜?例，意外跌墜傷4例，斗毆傷2例，訓(xùn)練傷1例，工傷1例。

1.2 術(shù)前準(zhǔn)備和治療設(shè)計(jì) 患者術(shù)前常規(guī)拍攝全口曲面斷層片、頭顱測(cè)量正側(cè)位定位片，對(duì)中輕度張口受限者取牙列模型，記錄患者咬合關(guān)系。根據(jù)臨床檢查和影像學(xué)檢查結(jié)果，按照現(xiàn)代正頜外科的原則進(jìn)行頭影測(cè)量、模型外科研究。同時(shí)對(duì)患者骨折部位行三維CT掃描（層厚1 mm），進(jìn)行三維圖像重建，并將CT數(shù)據(jù)經(jīng)Mimics軟件轉(zhuǎn)換成Stl格式導(dǎo)入快速原型成型機(jī)中制作高仿真3D模型，并在該模型上分析錯(cuò)位愈合情況，設(shè)計(jì)骨切開線和骨塊移動(dòng)方向與距離，同時(shí)確定術(shù)中是否需要植骨或使用骨代用品，預(yù)制接骨板或準(zhǔn)備植入材料，在模型上觀察咬合關(guān)系恢復(fù)情況并結(jié)合石膏模型外科制作咬合導(dǎo)板。

1.3 手術(shù)方法及效果評(píng)估 患者取仰臥位，采用氣管插管全麻，術(shù)中按術(shù)前設(shè)計(jì)要求進(jìn)行截骨，將錯(cuò)位愈合的骨折段截開，將牙骨段按設(shè)計(jì)要求移動(dòng)，咬合導(dǎo)板完全就位后行骨折段堅(jiān)強(qiáng)內(nèi)固定，并予以頜間結(jié)扎，術(shù)后視情況頜間牽引1～3周；合并眶下神經(jīng)麻木者同時(shí)行神經(jīng)松解術(shù)。隨訪6個(gè)月以上，判斷治療效果。

2 結(jié) 果

根據(jù)17例患者3D模型所做的術(shù)前設(shè)計(jì)準(zhǔn)確度高，在術(shù)中應(yīng)用可靠，預(yù)成型接骨板貼合，減少了手術(shù)時(shí)間。術(shù)后面部外形及口頜系統(tǒng)功能得到恢復(fù)，傷口均Ⅰ期愈合。術(shù)后隨訪6個(gè)月以上，通過(guò)臨床及X線檢查，骨折愈合良好，兩側(cè)面部基本對(duì)稱，張口受限解除，咬合關(guān)系恢復(fù)正常，眼球內(nèi)陷消除，復(fù)視消失，效果滿意。

3 討 論

頜面部血運(yùn)豐富，面部骨折傷后愈合快，有學(xué)者認(rèn)為3周以上未作處理的面部骨折則必須按陳舊性骨折治療，利用各種截骨技術(shù)糾正頜骨錯(cuò)位愈合所引起的并發(fā)癥［5］。事實(shí)上，由于頜骨解剖的特殊性，在患者合并顱腦損傷或其他嚴(yán)重的并發(fā)傷以及受傷初期沒有得到正確的復(fù)位固定而造成的陳舊性面部骨折臨床上并不少見。正頜外科技術(shù)應(yīng)用截骨和骨移動(dòng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)重建顱頜面關(guān)系，對(duì)于陳舊性面部骨折具有良好的應(yīng)用價(jià)值［1］。

正頜外科原則強(qiáng)調(diào)術(shù)前進(jìn)行X線頭影測(cè)量、模型外科研究及咬合導(dǎo)板制作，這一手術(shù)原則對(duì)指導(dǎo)陳舊性頜骨骨折的治療同樣非常重要。但是，由于二維圖像的缺陷，常不能滿意地顯示骨折段移位及其周圍結(jié)構(gòu)的空間關(guān)系。盡管隨著影像學(xué)技術(shù)的發(fā)展，CT圖像三維重建可以準(zhǔn)確地顯示面部復(fù)雜骨折部位及其周圍的解剖空間位置關(guān)系，提高了診斷能力，但在某種意義上仍然是一個(gè)相對(duì)抽象的研究對(duì)象，無(wú)法對(duì)其進(jìn)行模擬手術(shù)，而且還存在成像角度受限等問(wèn)題?？焖俪尚图夹g(shù)是20世紀(jì)80年代后期發(fā)展起來(lái)的新型工業(yè)制造技術(shù)，是基于CT數(shù)據(jù)，根據(jù)物體的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）模型，通過(guò)數(shù)控技術(shù)、激光技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的精確堆積，打印制造與原型一致3D實(shí)體模型［6］。作為一項(xiàng)新型工業(yè)加工技術(shù)，近20年在航空航天、汽車、模具制造、輕工產(chǎn)品、建筑模型、電子、五金、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到了廣泛的運(yùn)用［7，8］。 在口腔頜面外科，由于面部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，3D真實(shí)模型同樣具有很大的應(yīng)用價(jià)值。對(duì)于陳舊性面部骨折，由于骨折部位的不同而呈現(xiàn)不同部位、不同程度的畸形，有時(shí)張口受限難以完成取模研究咬合關(guān)系。同時(shí)由于骨折線的錯(cuò)位愈合，畸形情況由于角度問(wèn)題在影像學(xué)上難以準(zhǔn)確判斷，給手術(shù)效果帶來(lái)了一定難度，而3D打印技術(shù)的出現(xiàn)使這一問(wèn)題得到了很好的解決。在本組所有病例中，3D打印模型都精確顯示了陳舊性面部骨折的情況，通過(guò)該模型實(shí)現(xiàn)了對(duì)截骨部位、錯(cuò)位骨段的復(fù)位方向與距離、截骨移動(dòng)后間隙的處理與固定方法的模擬手術(shù)，準(zhǔn)確指導(dǎo)術(shù)中截骨過(guò)程，并通過(guò)堅(jiān)強(qiáng)內(nèi)固定獲得三維結(jié)構(gòu)上的穩(wěn)定以促進(jìn)骨愈合，借助3D模型，本組術(shù)前預(yù)制的接骨板與術(shù)中情況貼合度高，節(jié)約了手術(shù)時(shí)間。此外，術(shù)中發(fā)現(xiàn)陳舊性面部骨折錯(cuò)位愈合后難以完全沿原骨折線切開，其截骨線不同于常規(guī)正頜手術(shù)截骨線，需運(yùn)用正頜外科原則，結(jié)合骨折錯(cuò)位愈合的具體情況，靈活設(shè)計(jì)，在此情況下，3D模型可有效幫助術(shù)前手術(shù)設(shè)計(jì)的完成。本組病例中，對(duì)同時(shí)涉及面部畸形及咬合關(guān)系錯(cuò)亂者采用正頜外科技術(shù)進(jìn)行分開處理，結(jié)果表明操作相對(duì)簡(jiǎn)單，更易于達(dá)到治療目的與術(shù)前在3D模型的模擬手術(shù)一致。本組病例結(jié)果表明應(yīng)用3D模型，可以簡(jiǎn)化手術(shù)過(guò)程，明顯縮短手術(shù)時(shí)間，顯示了其用于術(shù)前指導(dǎo)設(shè)計(jì)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，同時(shí)在應(yīng)用中還發(fā)現(xiàn)利用3D模型和患者及家屬溝通更為便利。因此，3D打印模型在正頜外科技術(shù)治療陳舊性面部骨折中具有重要應(yīng)用價(jià)值，二者結(jié)合能取得更為滿意的治療效果。

盡管3D模型能較為逼真的顯示面部骨折情況，但其對(duì)軟組織情況難以體現(xiàn)，因此在術(shù)前設(shè)計(jì)及術(shù)中還應(yīng)結(jié)合患者實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以取得軟硬組織的協(xié)調(diào)性；同時(shí)其精確度亦受CT掃描層厚的影響，對(duì)咬合關(guān)系的重建還需要通過(guò)模型外科分析和咬合導(dǎo)板的設(shè)計(jì)和制作保證骨折段在正確位置上的愈合以及術(shù)后良好咬合的功能，因此對(duì)陳舊性面部骨折，應(yīng)綜合考慮，最終取得滿意的手術(shù)效果。

［1］ Yokoo S，Komori T，F(xiàn)urudoi S，et al.Orthognathic surgery for occlusal reconstruction of old malunited jaw fracture［J］.Kobe J Med Sci，2006，52（3）：37－47.

［2］馬曉輝，王 昊，高曉輝，等.正頜外科技術(shù)在陳舊性頜骨骨折治療中的應(yīng)用［J］.口腔頜面外科雜志，2011，21（6）：421－424.

［3］ Zenga J，Nussenbaum B.Adjunctive use of medical modeling for head and neck reconstruction ［J］.Curr Opin Otolaryngol Head Neck Surg，2013，21（4）：335－343.

［4］ Bullock P，Dunaway D，McGurk L，et al.Integration of image guidance and rapid prototyping technology in craniofacial surgery［J］.Int J Oral Maxillofac Surg，2013，42（8）：970－973.

［5］ Whitaker LA，Yaremchuk MJ.Secondary reconstruction of posttraumatic orbital deformities［J］.Ann Plast Surg，1990，25（7）：440－449.

［6］丁 雷，李國(guó)祿.快速原型技術(shù)及其發(fā)展與應(yīng)用［J］.現(xiàn)代制造工程，2005，27（4）：124－126.

［7］ Mavili ME，Canter HI，Saglam－Aydinatay B，et al.Use of threedimensional medical modeling methods for precise planning of orthognathic surgery［J］.J Craniofac Surg，2007，18（4）：740－747.

［8］ Rankin TM，Giovinco NA，Cucher D，et al.Three－dimensional printing surgical instruments： are we there yet？ ［J］.J Surg Res，2014，189（2）：193－197.