3D打印輔助手術(shù)治療下頜骨缺損療效的Meta分析

魏 婷

頜骨缺損多見于頜面部腫瘤切除術(shù)后、外傷、先天性發(fā)育不足、放射治療、感染等，導(dǎo)致不同程度的面部畸形和下頜生理功能喪失，不僅影響患者的生活及生存質(zhì)量，而且極易引發(fā)嚴重的心理和社會問題[1]。如何重建缺損的下頜骨使其達到最佳的美觀與功能效果，仍然是目前臨床上的醫(yī)學(xué)難題[2]。

目前修復(fù)大型下頜骨缺損的首選方法為應(yīng)用自體血管化腓骨移植重建下頜骨[3-4]，但腓骨形態(tài)近似線性筆直，而下頜骨形態(tài)為獵弓形，在腓骨塑形過程中存在需要反復(fù)塑形、手術(shù)時間長、骨瓣缺血時間長、骨段間接觸不良等不足，且下頜骨的可移動性也增加了定位腓骨瓣移植位置的難度，使得頜骨形態(tài)與功能恢復(fù)不理想。此外，腓骨移植術(shù)主要依據(jù)手術(shù)醫(yī)生的經(jīng)驗進行，在術(shù)中較難控制，缺乏一定的準(zhǔn)確性，可能導(dǎo)致患者術(shù)后對咬合和外觀不滿意。隨著3D打印技術(shù)在頜面外科中的發(fā)展應(yīng)用，在術(shù)前即可模擬手術(shù)過程，預(yù)彎鈦板，術(shù)中指導(dǎo)手術(shù)操作，使提高手術(shù)質(zhì)量成為可能[5]。

目前，國內(nèi)外對應(yīng)用3D打印技術(shù)輔助手術(shù)與非3D打印輔助手術(shù)進行下頜骨缺損修復(fù)的療效孰優(yōu)孰劣，尚無定論，文章就二者之間療效進行Meta分析。

1 資料與方法

1.1 文獻檢索

檢索PubMed、MEDLINE、Cochrane圖書館、Embase、中國生物醫(yī)學(xué)文獻數(shù)據(jù)庫、CNKI、萬方數(shù)據(jù)庫、維普資訊數(shù)據(jù)庫正式發(fā)表的文獻，檢索時間范圍為各數(shù)據(jù)庫建庫至2019年1月。以關(guān)鍵詞進行檢索，英文檢索詞：3D printing、3D-printing、3D model、Three-dimensional printing、Three dimensional printing、CAD/CAM、mandibular defect、mandibular reconstruction；中文檢索詞：3D打印、三維打印、3D模型、計算機輔助設(shè)計、計算機輔助制造、下頜骨缺損、下頜骨重建。對所有檢索到的文獻，通過閱讀其參考文獻擴展檢索范圍，盡量增加文獻資料，并防止遺漏。

1.2 納入與排除標(biāo)準(zhǔn)

1.2.1 納入標(biāo)準(zhǔn) ①納入比較3D打印輔助下頜骨重建手術(shù)與非3D打印技術(shù)輔助的傳統(tǒng)方法手術(shù)的對照試驗；②研究對象為臨床及影像學(xué)診斷為下頜骨缺損需手術(shù)治療的患者；③試驗組為3D打印技術(shù)輔助的下頜骨重建手術(shù)，對照組為非3D打印技術(shù)輔助傳統(tǒng)方法的下頜骨重建手術(shù)；④英文或中文原文文獻。

1.2.2 排除標(biāo)準(zhǔn) ①只有摘要而無全文且無法獲得全文者；②原始數(shù)據(jù)不全無法得到相關(guān)數(shù)據(jù)者；③綜述、評論、短篇病例報道、Meta分析類文章；④試驗設(shè)計不嚴謹?shù)奈墨I報告、重復(fù)發(fā)表的文獻。

1.3 測量指標(biāo)

指標(biāo)主要為：兩種方法的術(shù)中組織缺血時間(min)、下頜骨重建時間(min)、手術(shù)時間(min)、下頜骨重建精確性。

1.4 文獻質(zhì)量評價和數(shù)據(jù)提取

由2名評價員嚴格按照納入與排除標(biāo)準(zhǔn)獨立篩選文獻及提取數(shù)據(jù)，有分歧時通過討論解決或第3位評價員介入?yún)f(xié)助判斷。根據(jù)文章研究類型不同選擇不同量表評價研究質(zhì)量，隨機對照試驗使用Cochrane協(xié)作網(wǎng)偏倚風(fēng)險評價標(biāo)準(zhǔn)進行質(zhì)量評價，評價依據(jù)包括隨機分配方法、分配方案隱藏、盲法、選擇性報告研究結(jié)果、其他偏倚來源；非隨機研究系統(tǒng)的病例對照研究則采用Newcastle-Ottawa(NOS)評價標(biāo)準(zhǔn)進行評價，評價依據(jù)包括研究對象選擇、組間可比性、暴露因素測量。各研究的綜合偏倚風(fēng)險記為低風(fēng)險(A)、中等風(fēng)險(B)、高風(fēng)險(C)。

1.5 統(tǒng)計學(xué)方法

Meta分析采用Cochrane協(xié)作網(wǎng)提供的Revman 5.3軟件進行。計數(shù)資料采用相對危險度(risk ratio，RR)作為統(tǒng)計量，計量資料采用標(biāo)準(zhǔn)化均數(shù)差(standard mean difference，SMD)表示，通過檢驗同類研究間的異質(zhì)性，使用固定效應(yīng)模型(P≥0.1，I2≤50%)或隨機效應(yīng)模型(P<0.1，I2>50%)計算統(tǒng)計量RR或SMD值及95%可信區(qū)間(CI)，并進行敏感性分析。過程中2位評價員互相監(jiān)督。

2 結(jié) 果

2.1 檢索結(jié)果及納入研究的基本情況

初檢相關(guān)文獻153篇，按照檢索策略，剔除不符合標(biāo)準(zhǔn)的文獻，最終納入10篇文獻，其中英文文獻8篇，中文文獻2篇，文獻篩選流程見圖1。納入研究的一般情況見表1，2篇是隨機對照試驗，其他均是非隨機的病例對照試驗；受試者共268例，其中124例術(shù)前使用3D打印技術(shù)，144例僅行常規(guī)手術(shù)治療。

2.2 基線分析及質(zhì)量評價結(jié)果

納入Meta分析的研究均為臨床對照試驗，根據(jù)Cochrane協(xié)作網(wǎng)偏倚風(fēng)險評價標(biāo)準(zhǔn)和NOS評價標(biāo)準(zhǔn)進行評價，各研究基線具有可比性，但有不同程度的偏倚，2篇隨機對照試驗提及“隨機”，僅一篇文獻對隨機方法進行詳細描述，所有研究均未提及“盲法”，文獻質(zhì)量見表1。

2.3 Meta分析結(jié)果

2.3.1 缺血時間 一共有4篇文獻研究了兩種方法對術(shù)中組織缺血時間的影響[7,9,12,14]。各研究間存在較大異質(zhì)性(P<0.05，I2=71%)，根據(jù)研究類型不同分為隨機對照試驗組(RCT)和病例對照研究試驗組(retrospective study)兩個亞組以進一步明確異質(zhì)性來源。Meta分析顯示，兩種不同的方法在缺血時間上的差異有顯著性意義(SMD=-39.78，95%CI為-57.85至-21.71，P<0.01)，3D打印組的術(shù)中組織缺血時間顯著短于傳統(tǒng)手術(shù)組。其中，RCT組(SMD=-26.61，95%CI為-38.13至-15.09，P<0.01)，異質(zhì)性分析I2=0%；retrospective study組(SMD=-60.08，95%CI為-101.23至-18.93，P<0.01)，異質(zhì)性分析I2=78%?？偟暮喜⒔Y(jié)果異質(zhì)性較大的原因可能為本研究納入的2篇病例對照研究的異質(zhì)性較大引起，異質(zhì)性可能來源于手術(shù)技術(shù)上的差異或測量方法的差異。結(jié)果見圖2。

圖1 文獻篩選的流程

表1 納入研究的一般情況

圖2 3D打印技術(shù)輔助手術(shù)與非3D打印技術(shù)輔助手術(shù)重建缺損下頜骨的術(shù)中組織缺血時間對比

2.3.2 重建時間 一共有4篇文獻研究了兩種方法對術(shù)中組織重建時間的影響[6,7,12-13]。各研究間存在較大異質(zhì)性(P<0.05，I2=83%)，根據(jù)研究類型不同分為隨機對照試驗組(RCT)和病例對照研究試驗組(retrospective study)兩個亞組以進一步明確異質(zhì)性來源。Meta分析顯示，兩種不同的方法在重建時間上的差異有顯著性意義(SMD=-31.90，95%CI為-43.12至-20.68，P<0.01)，3D打印組的術(shù)中組織重建時間顯著短于傳統(tǒng)手術(shù)組。其中，RCT組(SMD=-21.88，95%CI為-28.38至-15.38，P<0.01)，異質(zhì)性分析I2=0%；retrospective study組(SMD=-44.46，95%CI為-69.53至-19.39，P<0.01)，異質(zhì)性分析I2=87%?？偟暮喜⒔Y(jié)果異質(zhì)性較大的原因可能為本研究納入的2篇病例對照研究的異質(zhì)性較大引起，異質(zhì)性可能來源于手術(shù)技術(shù)上的差異或測量方法的差異。結(jié)果見圖3。

圖3 3D打印技術(shù)輔助手術(shù)與非3D打印技術(shù)輔助手術(shù)治療下頜骨缺損的術(shù)中組織重建時間對比

2.3.3 手術(shù)時間 6個研究[6,10,12-15]報道了手術(shù)時間，共203例患者，3D打印技術(shù)組95例，常規(guī)組108例，Meta分析結(jié)果如圖4所示，這6個研究資料有異質(zhì)性(P<0.001，I2=50%)，合并效應(yīng)量應(yīng)采用隨機效應(yīng)模型，標(biāo)準(zhǔn)化均數(shù)差的合并效應(yīng)量SMD=-76.93，95%CI為-106.93至-46.92(P<0.01)，可認為3D打印技術(shù)輔助手術(shù)組的下頜骨缺損重建手術(shù)時間少于常規(guī)組。

2.3.4 下頜骨重建精確性 下頜骨缺損重建的精確性指標(biāo)包括手術(shù)前后下頜角角度差異，髁間距離差異，下頜角間距離差異及下頜前后距離差異。分別有5篇文獻[8-9,11,13-14]研究下頜角角度差異，3篇文獻[9,12-13]研究髁間距離差異，下頜角間距離差異[9,13]及下頜前后距離差異[9,13]各有2篇文獻研究。下頜角角度差異和髁間距離差異的研究異質(zhì)性較大，采用隨機效應(yīng)模型(圖5)，下頜角間距離差異及下頜前后距離差異的研究無異質(zhì)性，采用固定效應(yīng)模型(圖6)。Meta分析結(jié)果顯示3D打印組的下頜角角度差異(SMD=-4.08，95%CI為-7.22至-0.94，P<0.01)、髁間距離差異(SMD=-2.37，95%CI為-4.28至-0.46，P<0.01)、下頜角間距離差異(SMD=-1.80，95%CI為-2.68至-0.92，P<0.01)、下頜前后距離差異(SMD=-1.27，95%CI為-2.20至-0.35，P<0.01)均小于非3D打印輔助手術(shù)組，表明3D打印可以有效提高下頜骨重建的精確性。

圖4 3D打印技術(shù)輔助手術(shù)與非3D打印技術(shù)輔助手術(shù)治療下頜骨缺損的手術(shù)時間對比

圖5 3D打印技術(shù)輔助手術(shù)與非3D打印技術(shù)輔助手術(shù)重建缺損下頜骨的精確性對比1

圖6 3D打印技術(shù)輔助手術(shù)與非3D打印技術(shù)輔助手術(shù)重建缺損下頜骨的精確性對比2

3 討 論

3.1 3D打印技術(shù)在口腔頜面外科領(lǐng)域的應(yīng)用及意義

隨著近年來材料學(xué)和數(shù)字醫(yī)學(xué)的發(fā)展，3D打印技術(shù)逐漸應(yīng)用于醫(yī)療和科研領(lǐng)域。3D打印技術(shù)在口腔頜面外科領(lǐng)域主要用于頜面部缺損的功能修復(fù)，尤其是下頜骨功能修復(fù)重建[16]。下頜骨缺損重建的難度在于在恢復(fù)下頜骨的連續(xù)性與面部外形的基礎(chǔ)上，還要恢復(fù)患者的咀嚼、吞咽、言語等基本生理功能，這需要游離腓骨瓣準(zhǔn)確的塑形和頜面部三維空間的精確定位[17]。

傳統(tǒng)重建方法單純依靠手術(shù)醫(yī)師的臨床經(jīng)驗，手術(shù)風(fēng)險和難度大，手術(shù)時間長，手術(shù)效果欠佳。而3D打印技術(shù)通過數(shù)字化將虛擬圖像轉(zhuǎn)化個體化模型，高效進行術(shù)前規(guī)劃：精確測定病變部位與缺損大小，預(yù)制鈦板及導(dǎo)航模板，合理計劃供骨區(qū)及供骨量，縮短手術(shù)時間，減少手術(shù)并發(fā)癥，提高手術(shù)質(zhì)量[18]。同時，3D打印技術(shù)允許術(shù)者模擬手術(shù)操作，可以有效縮短年輕醫(yī)生的學(xué)習(xí)曲線、完善術(shù)前準(zhǔn)備[19]。目前國內(nèi)外對于3D打印技術(shù)在頜骨缺損重建治療上的應(yīng)用有所重視，但是此技術(shù)在頜骨重建治療上應(yīng)用的優(yōu)勢尚沒有循證醫(yī)學(xué)證據(jù)證實。

3.2 本研究的發(fā)現(xiàn)

Meta分析結(jié)果表明頜骨重建手術(shù)中應(yīng)用3D打印技術(shù)較傳統(tǒng)技術(shù)能夠縮短術(shù)中組織缺血時間、減少重建時間、減少手術(shù)總時長及提高重建精確度，與既往研究結(jié)果一致[6-15]。原因在于利用3D打印技術(shù)可以個性化打印患者實體頭顱模型，實現(xiàn)多角度觀察對比，既有利于鈦板等內(nèi)固定材料的預(yù)成型，避免術(shù)中反復(fù)彎制調(diào)改鈦板造成鈦板疲勞，又可以確定最適合的固定位置，規(guī)避術(shù)中視野不佳、體位擺放困難等風(fēng)險，從而減少組織離體缺血時間。同時，3D打印技術(shù)可以術(shù)前精細制作數(shù)字化導(dǎo)板，截骨導(dǎo)板可以在術(shù)中引導(dǎo)腫瘤的精確切除，節(jié)省了傳統(tǒng)手術(shù)中觀察設(shè)計截骨線的時間，取骨塑形導(dǎo)板可避免反復(fù)磨改移植骨，準(zhǔn)確切取移植骨，在減少移植骨的離體和塑形時間的同時提高了骨移植后的形狀吻合度，提高截骨和植骨精確性，有利于患者下頜骨功能和面部美觀的恢復(fù)[20]。

但3D打印技術(shù)也存在不足之處，打印的模型和(或)導(dǎo)板與實體之間因受影像資料精確度及自身成型精度影響在病變邊界上仍會存在誤差，術(shù)中仍需實時比較鈦板成型以保證適配；若患者病情進展迅速，術(shù)中需擴大截骨范圍確保徹底切除腫瘤，術(shù)前設(shè)計的截骨導(dǎo)板不再適用；且3D打印費用較高昂，可能增加普通患者的經(jīng)濟負擔(dān)。

3.3 本研究的偏倚風(fēng)險和局限性

雖然本研究嚴格遵守PRISMA標(biāo)準(zhǔn)檢索篩選文獻，入選標(biāo)準(zhǔn)比較嚴格，但仍有以下不足：①目前此類研究的高質(zhì)量多中心隨機對照試驗較少，納入的研究多為非隨機對照試驗，統(tǒng)計學(xué)檢驗效能可能不足；②納入研究未采用盲法，部分研究陰性結(jié)果未報道，存在實施偏倚、測量偏倚、發(fā)表偏倚的可能性；③各研究樣本量較少，可能影響分析結(jié)果。

盡管不足存在，本研究仍有許多優(yōu)勢：①本研究納入標(biāo)準(zhǔn)較高，排除了質(zhì)量較低的文獻，保證了合并效應(yīng)量的質(zhì)量和可信度；②敏感度分析提示逐項剔除文獻后，各觀察結(jié)果指標(biāo)無明顯變化，結(jié)果穩(wěn)定性較好。

4 結(jié)論和臨床展望

下頜骨缺損修復(fù)重建的必然趨勢是尋求下頜骨的個體化精確化修復(fù)，充分利用整復(fù)手段恢復(fù)患者下頜骨的外形與功能是手術(shù)考慮的重要因素。本研究的證據(jù)表明，與非3D打印技術(shù)輔助下的傳統(tǒng)手術(shù)相比，3D打印技術(shù)輔助下頜骨缺損重建的手術(shù)術(shù)中缺血時間、重建時間、手術(shù)時間均較短，下頜骨重建精確性較高，因此作者認為3D打印輔助技術(shù)應(yīng)用在下頜骨重建手術(shù)上有更好的療效。但是Meta分析存在一定的局限性，還需要開展更多大樣本量、設(shè)計嚴謹、高質(zhì)量的隨機雙盲對照試驗來進一步證實這些結(jié)論。