3D打印，讓口腔頜面外科手術(shù)進入“精準時代”

穆一

2012年末，成龍主演的電影《十二生肖》在全國熱映，該影片在打破IMAX制式中國影片首周票房紀錄的同時，也將3D打印技術(shù)帶入大眾視野。電影中有這樣一個情節(jié)：成龍戴上一副特殊的手套，輕輕摸了一遍獸首后，另一端的3D打印機就復制出了一個一模一樣的獸首來。這實際上就是3D打印的一個體現(xiàn)。

使用機器打印出一個物體，聽上去像是電影里才有的情節(jié)，但3D打印技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)了將近40年。早在20世紀80年代，3D打印技術(shù)就誕生了。1983年，美國科學家查克·赫爾（Chuck Hull）在一家公司工作時突然萌生了3D打印的想法，同年，他便發(fā)明了光固化（SLA）3D打印技術(shù)，查克·赫爾將它稱作立體平版印刷，3D打印技術(shù)由此正式誕生。1986年，他開發(fā)了第一臺商業(yè)3D印刷機。

3D打印，又稱增材制造，屬于快速成型技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑料等可黏合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。3D打印通常是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機來實現(xiàn)的。

隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用已滲透航空航天、建筑、教育、醫(yī)療等各行各業(yè)，也逐漸融入老百姓的日常生活，很多人可能都把玩過3D打印而成的手辦、手機殼等。

在醫(yī)學領(lǐng)域，3D打印技術(shù)也幫助醫(yī)生解決了很多技術(shù)上的難題，讓很多過去難以實現(xiàn)的夢想得以輕松實現(xiàn)?？谇会t(yī)學的發(fā)展離不開填充材料和模型制作技術(shù)的發(fā)展，這也讓3D打印技術(shù)在口腔醫(yī)學領(lǐng)域，特別是口腔整復領(lǐng)域，發(fā)揮著越來越重要的作用。

頜面部具有解剖結(jié)構(gòu)復雜、血管神經(jīng)豐富的特點。頜面部與呼吸、咀嚼、吞咽、發(fā)音等功能密切相關(guān)，如果頜面部因為腫瘤、外傷、發(fā)育畸形等因素導致組織缺損變形，不僅影響形象，而且會影響最基本的生活動能，甚至危及生命。數(shù)字化醫(yī)學的發(fā)展，改變了我們以往對口腔疾病診療模式的認識，這個“后起之秀”對為患者提供更精準、更全面、更科學的治療方案，挽回失去的“面子”與功能，創(chuàng)造了更多的可能性。

精準“打印”，讓頜骨重建更具“個性”

口腔癌是發(fā)生在口腔頜面部的惡性腫瘤的總稱，大部分屬于鱗狀上皮細胞癌。根據(jù)口腔癌發(fā)生的部位，可分為牙齦癌、舌癌、腭癌、頜骨癌、頰癌、口底癌、唇癌等。

口腔頜面部的腫瘤被切除后，往往會在頜面部留下巨大的缺損，比如出于治療的需要，口腔癌患者的上頜骨或下頜骨往往要被切除一部分，如果腫瘤較大，切除的頜骨范圍還會更大。盧主任表示，現(xiàn)在自體骨移植是修復頜骨缺損的主要方式之一，目前臨床上普遍采用自體腓骨、髂骨、肩胛骨等進行移植。

很長一段時間以來，頜骨的修復大多停留在形態(tài)修復的層面，這主要依靠醫(yī)生的經(jīng)驗，截骨量和移植位置的精確度有時難以保證，還會出現(xiàn)截骨后反復磨骨的情況，重建的效果參差不齊。

頜骨形態(tài)復雜，對重建手術(shù)的精度要求非常高，如果僅僅停留在形態(tài)修復，會造成頜骨功能的缺失，難以讓患者回歸社會。因此，頜骨缺損的重建，不單單是恢復頜骨的連續(xù)性和容貌這么簡單，還要進行咬合關(guān)系的恢復，重建咀嚼、吞咽、言語等功能，更要保證生命通道的暢通，讓患者正常呼吸和進食。

復雜的頜骨重建手術(shù)對操作精度的要求達到毫米級，技術(shù)難度大，如何才能降低誤差，提高手術(shù)安全性，實現(xiàn)個體化、精準化、功能化的頜骨重建？3D打印技術(shù)為患者頜面部的精確修復與功能重建創(chuàng)造了更大的可能性。

在手術(shù)前，通過頜面部CT和口腔掃描儀獲取的數(shù)據(jù)，設(shè)計和制作出手術(shù)模板，輔助醫(yī)生進行精準定位。盧主任表示，現(xiàn)在3D打印技術(shù)在口腔科的應(yīng)用越來越廣泛。“1︰1的精確模型有助于醫(yī)生制訂精確的手術(shù)方案，輔助設(shè)計制造個性化的修復體，不僅可以指導醫(yī)生精確地切除頜面部的腫瘤，還能夠最大限度地保留患者的器官和組織，恢復其功能達到精準醫(yī)療的目的?！?/p>

通過3D打印技術(shù)，口腔癌病變的位置、大小、幾何形狀以及與周圍組織的空間關(guān)系，都可以得到清晰的呈現(xiàn)，頜骨重建手術(shù)所需要截取自體骨的數(shù)量和最終填充硬組織的形狀，也可以得到精準的預測。

盧主任表示，傳統(tǒng)的人工石膏模型操作工序煩瑣，精確性也遠不如3D打印。但是，3D打印也并不是完全沒有誤差，只是它的誤差很小，一般來說前后或左右距離的誤差基本不超過2毫米。

重拾自信，挽回“面子”，也是挽回生命

3D打印技術(shù)對輔助矯正頜面部畸形也發(fā)揮著重要的作用。頜面部畸形是由患者個體的遺傳因素，或外傷、不良習慣、疾病等后天因素引起頜骨生長發(fā)育的異常，從而引起上下頜骨之間及其與顱頜面其他骨骼之間的關(guān)系出現(xiàn)異常。

頜面部畸形對顏面的影響無疑是最直觀的，從前后向、垂直向、左右向等不同的維度來看，頜面部畸形的類型多樣，正像我們常說的“地包天”“歪嘴”等。

頜面部畸形帶來的不僅是“面子問題”，也會影響到全身健康，頜面部畸形會降低咀嚼效率，加重患者胃腸負擔，引起消化不良或胃腸疾病。此外，頜面部畸形也會影響口腔健康，給其他口腔疾病埋下隱患。

頜面部畸形有時甚至會帶來致命風險?！叭绻骂M發(fā)育不足，過于短小，不僅嚴重影響形象，還會導致氣道受阻?！北R主任表示，下頜發(fā)育不足意味著口腔容量小，會導致舌根后墜。當人體進入睡眠狀態(tài)時，舌根后墜可使上氣道變窄，讓氣流通過受阻，隨著氣道進一步變窄，上氣道軟組織開始振動，會引起打鼾和呼吸困難，當肌肉過度松弛，上氣道被完全堵塞，嚴重者可發(fā)展成OSAS（阻塞型睡眠呼吸暫停綜合征）。氣道不通暢，久而久之就會給有心血管疾病、呼吸道疾病打開便利大門，甚至可能危及生命。

“通過正頜手術(shù)將下頜‘拉長，使之達到一個正常的位置，既改善了外形，同時又改善了氣道，這樣才能降低健康隱患?！北R主任介紹，正頜手術(shù)需要口腔正畸科和口腔頜面外科兩個科室的協(xié)同合作，這樣才能保證患者的咬合關(guān)系和良好的矯正效果。需要進行外科手術(shù)的患者，一般都需要先接受一段時間的正畸治療，而外科手術(shù)完成后，也需要通過持續(xù)的正畸治療進行細微的調(diào)整，這就是一個完整的“正畸-頜面外科聯(lián)合治療”。

“地包天”、偏頜畸形也是頜面部畸形的常見類型?！暗匕臁笔怯捎谙骂M過度發(fā)育而引起的頜面部畸形，而偏頜畸形的主要特點是頦部偏斜，常造成患者雙側(cè)顏面的不對稱及頜關(guān)系紊亂。頜面部畸形嚴重影響患者容貌、咀嚼、發(fā)音功能，會給患者生理和心理健康造成傷害。

“如果追溯一下病史，有不少偏頜畸形的患者小時候發(fā)生過外傷，外傷導致下頜骨的兩側(cè)發(fā)育不對稱，從而導致偏頜畸形?！北R主任表示，在下頜骨有一個部位叫作髁狀突，它是一個下頜骨的生長中心，如果髁狀突受到損傷，哪怕當時沒有大礙，等到幾年以后，甚至十幾年以后出現(xiàn)癥狀時，往往已經(jīng)遲了。”

在臨床上，偏頜畸形的治療難度在于這種頜骨畸形的不對稱性：既有位置的異常，又有大小的差異，除了骨組織外，還伴有軟組織的不對稱畸形。進行治療時，既要糾正咬合關(guān)系的紊亂，矯正頜骨空間位置，又要恢復頜骨的對稱性。

在糾正頜骨發(fā)育偏斜的問題上，3D打印技術(shù)表現(xiàn)出了它獨特的優(yōu)勢。利用3D打印技術(shù)，可以得到患者1︰1的頭顱三維模型，醫(yī)生可以在此模型上進行模擬截骨、骨塊移位和固定等操作?！氨热缙M畸形的患者，下頜骨是偏的，常伴有上頜和平面的歪斜，上頜骨是否要去骨、要抬高還是下降、移動的距離是多少，通過3D打印技術(shù)，都可在術(shù)前通過電腦先進行頜骨的截取和移動的模擬?！贝M手術(shù)完成后，上下頜骨咬合，便可以打印出截骨導板及咬合導板，使手術(shù)中的截骨位置及截骨量更加明確，大大提高了手術(shù)的精確度，縮短了手術(shù)時間，也統(tǒng)一了醫(yī)患之間的審美觀。

得益于3D打印技術(shù)的發(fā)展，目前3D打印協(xié)助完成了不少臨床案例，患者個性化的修復需求得到了進一步的滿足?？梢灶A見，3D打印技術(shù)在口腔頜面外科領(lǐng)域的應(yīng)用前景將非常廣闊。

從蘇格蘭科學家利用人體細胞首次用3D打印機打印出人造肝臟組織，再到以色列特拉維夫大學的研究人員使用患者自己的細胞和生物材料打印出世界上第一個3D血管化心臟，不難發(fā)現(xiàn)，從不直接植入人體的醫(yī)學模型、器械，到具有生物相容性的人體植入物，再到使用活細胞、蛋白及其他細胞外基質(zhì)作為材料的具有生物活性的產(chǎn)品，3D打印技術(shù)在生物醫(yī)學領(lǐng)域的探索與應(yīng)用正一步一步不斷深入，隨著新型材料、制造技術(shù)和計算機科學的發(fā)展進步，未來“人造組織器官”的制備和應(yīng)用，也許真的不再是夢想。

（編輯 ? ?楊小龍）