3D打印在1例巨大含牙囊腫切除及上頜骨重建術(shù)中的應用研究

陳秀峰 ，張勇輝 ，劉曉濤 ，劉光輝 ，盧娜

(江西省新余市中醫(yī)院，1、耳鼻咽喉科；2、口腔頜面外科，新余 338000)

非潛牙期的巨大含牙囊腫患者往往因為不愿意接受長期的保守治療直接選擇手術(shù)切除囊腫及囊腫內(nèi)恒牙胚，而術(shù)后頜骨缺損造成的容貌影響風險導致部分患者要求一期實施頜骨重建手術(shù)；隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展和成熟，這一新興的科技成果已在醫(yī)學領域得到了廣泛應用，國內(nèi)外已有利用3D打印技術(shù)實施上頜骨成形的報道，但由于直接打印修復體的打印設備及植入物價格昂貴，難以普及；既往利用打印頜骨模型手工彎制植入物的報道被質(zhì)疑存在金屬疲勞導致植入物斷裂可能；且基層醫(yī)院鮮有開展。為了使3D打印技術(shù)在基層醫(yī)院進行類似手術(shù)時獲得更廣泛的應用，本研究對我科2017年10月開展的一例利用桌面3D打印機實施的3D打印聯(lián)合內(nèi)鏡輔助下巨大含牙囊腫切除+上頜骨重建手術(shù)從計算機設計、手工制作修復體，直到手術(shù)植入等過程進行了分析總結(jié)。

圖1 唇齦溝處腫物

圖2 頜骨矢狀位CT影像（黃色箭頭：囊腫內(nèi)恒牙胚）

圖3 頜骨冠狀位CT影像

圖4 腫物穿刺液

1 資料與方法

1.1 一般資料 患者，女，31歲，發(fā)現(xiàn)左面頰部無痛性包塊日漸增大1年余，伴左側(cè)漸進性鼻塞、21、22、23牙牙松動，包塊及其周邊無紅、腫、疼痛、麻木感，亦無牙痛、流涕、鼻出血、面部麻木、張口受限、咀嚼及吞咽異物感等其它癥狀，發(fā)病期間體重無明顯改變，行頜骨CBCT檢查后，診斷為“上頜骨含牙囊腫”，建議門診行開窗減壓術(shù)，患者因不愿接受長期保守治療且擔心術(shù)后容貌改變，行畢21牙至25牙根管治療后，要求住院行含牙囊腫切除及上頜骨重建手術(shù)，于2017年10月7日入院。入院查體：神志清楚，生命體征平穩(wěn)，心、肺、腹、運動系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)等檢查未見明顯異常，?？茩z查：左面頰部隆起（約4×5cm），上側(cè)唇齦溝自11牙至25牙隆起(圖1)，左上顎前中1/2隆起，左鼻翼及鼻前庭隆起，腫物表面皮膚及粘膜顏色、溫度正常，觸之質(zhì)硬，無波動感，邊界尚清，無活動度，壓痛征陰性；前鼻鏡下見：左側(cè)鼻腔外側(cè)壁內(nèi)移，壓迫鼻中隔，鼻中隔居中，后段窺不入；鼻竇壓痛陰性；21、22、23 牙不齊，21、22、23、24、25 牙“冷熱測”對照對側(cè)同名牙不敏感、叩痛（++）、牙髓活力檢測無反應；頸部未觸及腫大淋巴結(jié)；全身其它部位未觸及腫塊。

1.2 術(shù)前檢查 輔助檢查：血常規(guī)、尿常規(guī)、糞常規(guī)、生化全套、感染四項、凝血功能示：正常；心電圖示：正常；胸部正位DR片示：正常；頜骨平掃CBCT示：上頜骨含牙囊腫（圖2、圖3）；包塊穿刺：褐色液體（圖 4）。

1.3 “3D”設計及成形 “韓國怡友Pax-i3D”CBCT；Flyingman-280 FDM桌面級3D打印機；計算機1臺(配置：CPU：2.40GHz；內(nèi)存：4.00GB；系統(tǒng)類型：64 位；硬盤：150G；GeForce GT 顯卡：740M)；設計軟件：E-3D數(shù)字醫(yī)療建模與設計軟件V11.60；將患者的頜骨采用CBCT掃描，層厚/層距：0.20mm/0.20mm，掃描結(jié)果以DICOM格式輸出并拷貝至計算機，利用E-3D數(shù)字醫(yī)療建模與設計軟件V11.60進行三維實體建模，利用三維套索、標記點、團塊分割等圖像分割工具去除噪點及與手術(shù)無顯著關系的結(jié)構(gòu)，分別獲得頜骨、腫物及皮膚軟組織的三維重建數(shù)字模型（圖5）。選取上頜骨三維重建數(shù)字模型，利用軟件鏡像功能以左側(cè)正常頜骨修復右側(cè)病損骨質(zhì)，使計算機所生成的鏡像盡可能與病變區(qū)域周邊正常骨質(zhì)重合（圖6），生成修復后的數(shù)字模型。通過綜合分析，在上頜骨三維重建數(shù)字模型上規(guī)劃植入物的移植區(qū)域，并在測量釘?shù)绤^(qū)域的骨質(zhì)厚度后，確定釘?shù)赖奈恢眉扳佱數(shù)拈L度（圖7）。利用3D打印機及PEEK線料，分別打印出患者的上頜骨實體模型及鏡像修復后的實體模型。

圖5 皮膚、骨骼、腫物數(shù)字模型（紅色區(qū)域：腫物）

圖6 鏡像修復數(shù)字模型（圖右藍色區(qū)域：患者左側(cè)頜骨與所生成鏡像不吻合區(qū)域）

圖7 釘?shù)牢恢眉奥葆斨踩雲(yún)^(qū)域骨質(zhì)厚度

1.4 上頜骨修復體制作 A4紙，口腔蠟片，家用電吹風機，15號圓刀片，鈦網(wǎng) （厚：0.7mm，孔：2.0mm），上頜骨實體模型及鏡像修復后的實體模型，渦輪機等。選取大于移植物區(qū)域邊界約1cm的口腔蠟片置于鏡像修復后的實體模型的移植區(qū)域上，用家用電吹風機略加熱，使之軟化后自然貼于模型表面（忌融化、對蠟片施壓），在蠟片上標記釘?shù)罃M植入?yún)^(qū)域，用15號圓刀片沿規(guī)劃區(qū)域（包括：移植區(qū)域及輔助定位區(qū)域）邊界切除區(qū)域外的蠟片（圖8），取下蠟片，家用電吹風機再次加熱，使之平鋪于A4紙上，沿蠟片邊界在A4紙上進行描繪（圖9），并標記釘?shù)罃M定選擇區(qū)域，將其沿邊界剪裁下后貼于鈦板，并使鈦板的釘孔落于A4紙上所標注的釘?shù)绤^(qū)域內(nèi)的理想位置（圖10），剪裁鈦板，之后與鏡像修復后的實體模型比對，用止血鉗將鈦網(wǎng)仔細彎曲成形，得到植入物基本形態(tài)。在手術(shù)預演中，用渦輪機磨除病變骨質(zhì)，確定鈦板的輔助定位區(qū)域與顴骨內(nèi)緣契合、鈦板的梨狀孔緣與殘留鼻骨吻合、鈦板下緣與梨狀孔下緣及牙槽骨平行后，將預成型植入物按預先設計固定，為確保對眶下神經(jīng)及血管的充分保護，進一步修剪其周邊植入物，并調(diào)整形態(tài)，使之貼合理想（圖11），取下植入物，利用渦輪機將植入的剪裁緣打磨光滑，防止組織切割，消毒備用。

圖8 蠟片貼敷于修復后頜骨模型，制作移植物模型(紫色箭頭：眶下神經(jīng)及血管區(qū)域；黑色箭頭：釘?shù)乐踩雲(yún)^(qū)域)

圖9 塑形蠟片平鋪于A4紙

圖10 裁剪后的A4紙粘貼于鈦網(wǎng)

圖11 剪裁塑形后的鈦網(wǎng)安裝于患者頜骨模型（黑色箭頭：輔助定位區(qū)域）

1.5 手術(shù)方法及過程 全身麻醉；取仰臥位；常規(guī)消毒與鋪巾；自12牙至24牙處做口腔前庭溝切口，鈍性分離直至包塊殘余骨質(zhì)表面，切開軟骨膜，行骨膜下鈍性分離，術(shù)中見腫物表面部分骨質(zhì)缺損，沿骨膜下分離，直至暴露13牙上的正常上頜骨及左側(cè)顴骨骨面以備植入物著床，行囊腫減容后，內(nèi)鏡下自骨質(zhì)缺失緣沿囊腫表面分離，至22牙處可見其上有一橫行多生牙，被囊壁包裹，銳性切斷囊壁并取出（圖12），直視下去除多生牙，渦輪機打磨多生牙下上頜骨面，確定該處無囊性組織殘留，咬骨鉗咬除囊腔周邊菲薄骨質(zhì)并用渦輪機打磨咬除緣，此時可見自21牙至25牙牙槽骨缺損、牙根尖暴露，咬骨鉗咬除被囊腫波及的21牙至25牙牙根尖，并行倒充術(shù)，內(nèi)鏡下在囊性病損鼻腔側(cè)的上、內(nèi)、外界切開粘膜，使之形成以鼻中隔粘膜為蒂的門型粘膜瓣，并將其平鋪于囊腔底部，將預成型的手術(shù)鈦網(wǎng)置入術(shù)腔，對位理想后，直視下用渦輪機在術(shù)前擬定的釘?shù)牢恢勉@孔 （顴骨內(nèi)下緣2孔及12、13牙上正常骨質(zhì)內(nèi)各1孔），取出鈦網(wǎng)剪除覆于顴骨外表面的輔助定位部分，渦輪機打磨鈦網(wǎng)剪切緣，再次置入鈦網(wǎng)，在鉆孔位置擰入6mm螺釘固定，鈦網(wǎng)固定理想（圖13），自鼻腔向囊腔內(nèi)填入涂紅霉素軟膏的明膠海綿5塊，下鼻道置入高分子膨脹海綿1塊，口腔內(nèi)對位縫合骨膜、肌層及黏膜切口。術(shù)后冷流質(zhì)飲食72h后改軟食，并取出鼻腔內(nèi)膨脹海綿；72h內(nèi)給予：阿莫西林克拉維酸鉀分散片156.25mg/片，用法：312.5mg/次口服日3次；7d內(nèi)給予過氧化氫100ml+無菌蒸餾水400ml混合液餐后漱口液。

圖12 囊腫壁組織

圖13 鈦網(wǎng)術(shù)中固定理想

圖14 組織病理學檢查

2 結(jié)果

術(shù)前計算機輔助設計時間約1.5h，模型打印時間約20h，鈦網(wǎng)剪裁制作約1.5h，手術(shù)預演約0.5h；術(shù)中未出現(xiàn)并發(fā)癥，病灶清理干凈，合計出血量約30ml，手術(shù)操作總耗時約86min，鈦網(wǎng)定位、剪裁、安裝時間約7min。術(shù)后無面頰部麻木、12牙及13牙麻木疼痛等，術(shù)后3d局部軟組織水腫，無血腫、感染等并發(fā)癥；術(shù)后7d腫脹完全消除并拆線；病理診斷為：牙源性頜骨囊腫（圖14）。3個月后隨訪無復發(fā)，面容無畸形（圖15），無面頰部麻木、牙齒脫落、鼻腔粘膜粘連等，復查CBCT示：內(nèi)植物對位、貼合理想（圖16）。

3 討論

含牙囊腫的治療通常包括保守治療及手術(shù)治療，對于潛牙期的含牙囊腫患者多主張采用保守治療，不僅可以獲得良好的療效，而且有利于根尖尚未閉合的恒牙萌出[1-3]。但對于非潛牙期的巨大含牙囊腫患者，往往因為不愿意接受長期的保守治療直接選擇手術(shù)切除囊腫及囊腫內(nèi)恒牙胚，而術(shù)后頜骨缺損造成容貌影響的風險導致部分患者要求一期實施頜骨重建手術(shù)；目前，頜骨缺損重建的方法較多[4]，而隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展和成熟，這一新興的科技成果正逐步廣泛地應用于醫(yī)學領域[5]，其在頜骨重建方面的應用主要包括：上頜骨修復體的直接打印及利用3D打印技術(shù)打印三維實體模型后實施手工制作修復體，國內(nèi)外已有相關研究報道[6-8]，但由于修復體打印所采用的為金屬材料3D打印設備，價格昂貴，難以普及；而鄧潤智等[6]針對孫堅等[8]的研究提出利用三維實體模型輔助下手工制作鈦網(wǎng)存在反復彎曲鈦網(wǎng)可能導致金屬疲勞從而造成植入物斷裂風險等問題；且通過“知網(wǎng)”以“3D打印”、“快速成形”為檢索詞所檢索的合計85篇醫(yī)學類文章，幾乎均源自于大學附屬教學醫(yī)院的相關研究，基層醫(yī)院鮮有報道。而本研究通過利用桌面3D打印機、口腔蠟片等相對廉價的設備及耗材在快速、精準地實施巨大含牙囊腫切除后的上頜骨重建手術(shù)的同時，制作過程簡單，并不需要反復彎曲鈦網(wǎng)，制作方法尚無相關報道。

圖15 術(shù)后3個月“示齒”面容

圖16 術(shù)后3個月影像學檢查

本研究發(fā)現(xiàn)：計算機輔助設計過程中，3D成像使手術(shù)區(qū)域的結(jié)構(gòu)及其相互關系較二維圖像更為直觀，不僅有利于醫(yī)患之間、醫(yī)醫(yī)之間對病情及手術(shù)方案的交流溝通，且有利于減少一些經(jīng)驗有限的術(shù)者對于手術(shù)風險區(qū)域的評估不足甚至是遺漏，如圖5中，我們很容易就看出病損已經(jīng)侵犯至左側(cè)眶下孔處，因此，在鈦網(wǎng)設計過程中為眶下神經(jīng)及血管預留了足夠的空間（圖8），該問題在作者僅閱讀完CT片后的確未引起注意。此外，應重視手術(shù)預演練的作用，該環(huán)節(jié)不僅是手工制作、驗證移植物形態(tài)的重要環(huán)節(jié)，而且為術(shù)者提供了針對具體患者的手術(shù)操作訓練，有利于發(fā)現(xiàn)、彌補計算機輔助設計時存在的不足，使手術(shù)方案更為優(yōu)化、更為明確，其也是驗證手術(shù)方案可行性的重要環(huán)節(jié)，同時利于提升術(shù)者信心。

值得注意的是，在鈦網(wǎng)的制作過程中應注意以下幾個方面：首先，由于CT掃描難以實現(xiàn)基線的完全水平，且患者左右頜面骨形態(tài)并非完全對稱，在計算機輔助設計中鏡像修復病損骨骼時，為確保以此制作出的植入物能穩(wěn)妥固定于患者的植入?yún)^(qū)域，同時得到理想的外觀，關鍵在于修復重建時應保留病變側(cè)尚存的重要解剖標志位置及形態(tài)不變：如：健側(cè)牙槽骨、顴骨內(nèi)緣、鼻骨下緣等；其次，在鈦網(wǎng)制作過程中，應在蠟片及描繪的A4紙剪裁板上標記彎制鈦網(wǎng)時的關鍵點，如；顴骨內(nèi)緣、上頜骨額突等區(qū)域，制作時應一邊比對一邊小心地緩緩彎曲，可有效避免反復彎曲造成的金屬疲勞；此外，由于頜面骨骨面極不平整，曲面較多，且無穩(wěn)定的植入導板固定基點，導致難以制作、應用釘?shù)缹０逡詫崿F(xiàn)釘?shù)赖膶ξ话惭b，因此，鈦網(wǎng)制作時應尤其注意制作輔助定位區(qū)，本研究在鈦網(wǎng)初步成型并固定于患者實體模型上后，利用兩個預留釘孔區(qū)域（圖11），使之彎曲后與釘孔區(qū)域的成角恰好坎于顴骨內(nèi)側(cè)緣，在手術(shù)中，便可借此結(jié)合植入體與植入?yún)^(qū)下緣、鼻骨下緣及梨狀孔下緣的位置關系進行植入體的定位，定位后為防止突出于顴骨骨面的材料引起組織切割，在正式安裝前應將其截除。

值得一提的是：通常，內(nèi)鏡的優(yōu)勢在于術(shù)中光線充足、視野清楚，快捷，創(chuàng)傷小等[9-10]，但由于該手術(shù)切口的大小主要受移植物的寬度影響，內(nèi)鏡在本研究中使用并沒有顯著減少手術(shù)切口的創(chuàng)傷，僅在深部操作時提供了更好的手術(shù)視野，如：深部組織的分離及鼻腔內(nèi)粘膜瓣的制作等。而術(shù)中制作以鼻中隔為基底的門型粘膜瓣鋪與囊腔底壁，使術(shù)后囊腔與鼻腔相通，從理論上有效地解決了封閉腔隙存在術(shù)后感染及感染積膿后膿液無法引流的問題。此外，由于增加了計算機輔助設計環(huán)節(jié)，且模型打印須耗費大量時間，計算機輔助設計、模型打印及移植物塑型等的總耗時其實顯著大于傳統(tǒng)頜骨成形手術(shù)耗時，此次研究認為，3D打印技術(shù)之所以得以應用于頜骨成形手術(shù)，除了該技術(shù)能提高手術(shù)精度、精確制作植入體外，把手術(shù)臺上的移植物設計及塑形過程轉(zhuǎn)移到手術(shù)實施之前完成，從而顯著縮短手術(shù)耗時，也是其優(yōu)勢之一，但不足在于不適于急診修復手術(shù)。

總之，本研究顯示：3D打印技術(shù)在巨大含牙囊腫切除及上頜骨重建術(shù)中具有更好地了解解剖結(jié)構(gòu)、實現(xiàn)術(shù)前針對性的模擬手術(shù)、節(jié)省手術(shù)時間、提高手術(shù)精度、精確制作植入體、減少手術(shù)創(chuàng)傷及利于醫(yī)患溝通等優(yōu)勢，而采用本研究所使用的設備、耗材較為廉價，且該移植物制作方法并無顯著的金屬疲勞、斷裂風險，相對于利用3D打印技術(shù)直接打印修復體而言，該方法更為簡便、廉價、易于在基層醫(yī)院推廣，但如何使其在頜面部骨骼重建中的應用范圍得到進一步拓寬，尤其是針對雙側(cè)頜骨損傷，無法用鏡像修復完整骨骼的情況，仍有待經(jīng)一步研究。