快速成型技術在顱頜面外科中的應用

李 芳

快速成型技術在顱頜面外科中的應用

李 芳

快速成型技術是制造技術、計算機技術和機械技術的集成技術，具有明顯傳統(tǒng)制造技術優(yōu)點，近些年來，隨著科學技術日益發(fā)展，在汽車、航空、醫(yī)療等領域得到廣泛運用。在醫(yī)學領域運用中，占據(jù)了15%比重，尤其是骨科、口腔和頜面治療中。因顱頜面手術要求極高精準確性、復雜性，通過多方技術、學科綜合，成為顱頜面治療的主要技術之一。

快速成型技術；顱頜面；外科

【Abstract】

Rapid prototyping technology，integration technology of manufacturing technology， computer technology and mechanical technology， has obvious traditional manufacturing technology advantages， in recent years， with the rapid development of science and technology， in the automotive， aerospace，medical and other fields are widely used. In the field of medicine， the use of 15%， especially in the Department of orthopedics， oral and maxillofacial treatment. Because of the high accuracy and complexity of the skull and maxillofacial surgery， many techniques and disciplines are combined to become one of the main technologies for the treatment of craniofacial surgery.

【Key words】Rapid prototyping technology， Craniofacial， Surgery

1　快速成型技術的基本原理

快速成型技術起源于航空工業(yè)，主要是CAD模型、分層和堆積成型的制造技術綜合，快速成型技術與傳統(tǒng)拼合和去除成型相比，是利用陶瓷、塑料盒復合蠟等技術，制造出樣品，通過分層制造和逐層疊加，實現(xiàn)點到線、線到面的過程。主要分為三個步驟：其一，數(shù)據(jù)準備。利用計算機技術，生成CAD模型和CT數(shù)據(jù)，利用切片軟件，切割CAD模型，生成1.5 mm左右薄片，再獲取各層輪廓數(shù)據(jù)［1-2］。其二，分層疊加成型。利用各層截面數(shù)據(jù)，通過轉(zhuǎn)換為加工命令，對激光束進行控制，切割一層層原材料，產(chǎn)生各種三維產(chǎn)品。其三，后處理過程，主要是模型的表面清潔、處理［3］。

快速成型技術主要包含光固化、層狀物制造、激光近似成型、三維打印、激光燒結(jié)等技術，使用不同技術工藝，加工材料也不同。

同時，快速成型技術與傳統(tǒng)制造工藝相比［4］，具有一定優(yōu)越性：其一，是一種非接觸加工技術，無需磨具和刀具。其二，生產(chǎn)過程實現(xiàn)了數(shù)據(jù)化，能夠隨時更改和制造，實現(xiàn)了無人值守。其三，產(chǎn)品數(shù)量不影響生產(chǎn)成本，尤其是單個模型生產(chǎn)［5］。其四，可快速鑄造，實現(xiàn)模型快速制造。其五，在生產(chǎn)過程中，無振動和切割，具有環(huán)保型。其六，模型復雜不影響產(chǎn)品制造，能夠制造任何模型。

2　顱頜面外科手術中快速成型技術的運用

對于醫(yī)學領域而言，快速成型技術在外科運用最早，特別是骨科、顱頜面和整形手術中，通過快速成型技術，建立仿真三維模型，依靠手術解剖結(jié)構(gòu)模型，醫(yī)師可掌握患者的手術狀況，結(jié)合模型制定手術方案。針對復雜病例，建立外科模型，在預演手術中，能夠?qū)Ρ仁中g的優(yōu)點，展示手術訓練操作［6］。

首先，顱頜面精確復制。在人體骨結(jié)構(gòu)中，顱頜面的骨組織不規(guī)則，結(jié)構(gòu)較為復雜，解剖結(jié)構(gòu)十分密切，利用CT片、X線檢測，模型對顱頜面的器官距離、缺損畸形、面部對稱和顱頜面綜合征具有重要的診斷作用。但對多發(fā)性骨折矯正、錯位，幫助性不大。同時，根據(jù)相關學者研究，顱頜面頸部患者的模型仿真和影像比較，模型對改善手術設計具有重要作用，術前準確率高達96.4%，利用仿真模型，可減少手術時間，和實體差異性不大，通過快速成型技術的仿真模型，能夠精確復制顱頜面結(jié)構(gòu)，提升臨床診斷率。

其次，軟組織復制。對于軟組織數(shù)據(jù)，主要是MRI、CT診斷數(shù)據(jù)，使用MRI數(shù)據(jù)，是基于鏡像原理，利用SL方法，制作出樹脂患者耳贗復體。利用CT數(shù)據(jù)，基于LOM方法，制作耳廓陽模，再通過硅膠制造耳廓硅膠義耳，個性化極高，形態(tài)精度也高。根據(jù)相關研究，通過三維激光掃描技術，制造鼻蠟模型，可制造膠鼻贗復體，經(jīng)過測量，贗復體和蠟模測量的差異性較小，是一種鼻贗的新型制造技術。

其三，個性化修復體。利用快速成型技術，建立CAD系統(tǒng)模型，將顱頜面?zhèn)€性植入體內(nèi)，選擇鈦合金、人工骨、鈦板作為材料。其一，針對頜面修復，根據(jù)相關研究，對上頜骨切除的缺損患者，進行術中填塞，制造快速鈦網(wǎng)，與自體髂骨骨塊、軟組織覆蓋組織即可修復，能夠獲得滿意修復效果。對于計算機輔助技術在鈦網(wǎng)中的運用，能夠肯定快速成型技術的優(yōu)點。另外，根據(jù)相關報道，快速成型技術和反求技術的模型建立，利用鑄造技術，建立純鈦修復支架，對頜骨修復缺損，對于咀嚼功能和外形修復，在個性化修復重建中運用快速成型技術，在術前預制個性化鈦板，能夠提升手術精確度。其二，針對顱骨缺損。通過快速成型技術，能夠制作精確鈦板，對缺損部位進行直接修復，獲得良好美容效果［7］。根據(jù)快速成型技術的丙烯酸修復體，模擬缺損模型，可減少手術時間，獲得良好臨床修復效果。根據(jù)相關研究，制造EH復合模型，對大面積顱骨缺損部位進行模擬，能夠和周圍組織精確模擬，修復體相容性良好，強度足夠，在體內(nèi)能夠長期存留［8-10］。

針對顱頜面手術，使用快速成型技術，在手術前，模擬患者的顱頜面畸形，可獲取精確手術效果。根據(jù)國內(nèi)學者研究，對于陳舊性頜骨骨折，使用模型技術，可簡化手術步驟，提升質(zhì)量效果。根據(jù)相關學者研究，通過手術模板制作，對復制顱頜面畸形患者進行三維頭模，預制植入物模板，模型外科操作和真實手術具有較高吻合度，減少手術時間，提高手術效果。

3　展望

總而言之，對于顱頜面骨折的修復，隨著快速成型技術的快速發(fā)展，綜合了CAM、CAD技術，軟件、設備的不斷更新，材料費用逐漸減少。在不久將來，在顱頜面外科手術中，快速成型技術必將必不可少。同時，在三維模型建立中，個性化、多樣化模型也逐漸增多。另外，隨著材料學、工程學的不斷發(fā)展，快速成型技術在顱頜面外科中，具有廣闊發(fā)展前景。

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Rapid Prototyping Technology in the Application of the Cranial and Maxillofacial Surgery

LI Fang Department of Oral and Maxillofacial Surgery， Heilongjiang Province Hospital Nangang District， Harbin Heilongjiang 150001， China

R782

A

1674-9316（2016）16-0032-02

10.3969/j.issn.1674-9316.2016.16.020

黑龍江省醫(yī)院南崗院區(qū)整形頜面外科，黑龍江 哈爾濱 150001