數(shù)字化設(shè)計(jì)游離腓骨瓣重建下頜骨缺損的三維有限元分析

孫 悅，郭 蘊(yùn)，李建成，劉 亮，楊東昆，陳 默，胡 愷

蚌埠醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院口腔頜面外科，安徽 蚌埠233004

因腫瘤、外傷、炎癥等行手術(shù)治療常導(dǎo)致下頜骨不同程度的缺損，不僅造成面下1/3的畸形，而且嚴(yán)重影響患者的咀嚼、語(yǔ)音、吞咽等功能［1，2］。游離腓骨瓣憑借固有的血液供應(yīng)系統(tǒng)，具有可取骨段長(zhǎng)、供區(qū)并發(fā)癥少等優(yōu)勢(shì)，目前已經(jīng)成為修復(fù)下頜骨缺損的首選方法［3］。隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)輔助外科設(shè)計(jì)（ⅤSP）和3D打印技術(shù)的發(fā)展，下頜骨重建精確度的研究得到越來(lái)越多國(guó)內(nèi)外學(xué)者的重視［4，5］。目前，對(duì)于下頜骨重建精確度的評(píng)價(jià)方法主要有兩種，一種是通過(guò)對(duì)患者術(shù)后功能進(jìn)行評(píng)價(jià)；另一種是通過(guò)測(cè)量患者術(shù)前設(shè)計(jì)與術(shù)后實(shí)際下頜骨位置誤差值行對(duì)比分析。前者多以患者主觀感受作為評(píng)估指標(biāo)，分析結(jié)果缺乏客觀準(zhǔn)確性，而后者雖具有結(jié)果可視化、客觀等優(yōu)點(diǎn)，但無(wú)法反映重建術(shù)后下頜骨的功能狀態(tài)。既往研究表明［6，7］，應(yīng)力因素是影響重建下頜骨功能的最重要因素，因此下頜骨修復(fù)重建不僅要恢復(fù)面部外形，還要恢復(fù)應(yīng)力傳導(dǎo)通路，實(shí)現(xiàn)應(yīng)力均勻分布，才符合生物力學(xué)要求。

下頜骨、腓骨是幾何力學(xué)特性復(fù)雜的材料，很難通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)進(jìn)行模擬，三維有限元法（FEM）采用數(shù)學(xué)模擬計(jì)算的方法，可量化分析下頜骨內(nèi)部應(yīng)力分布規(guī)律［8-10］。雖然已有學(xué)者［11，12］運(yùn)用有限元法開(kāi)展對(duì)正常下頜骨應(yīng)力分布規(guī)律的研究，但對(duì)缺損重建后下頜骨的應(yīng)力分布的研究仍有不足；后學(xué)者在正常下頜骨CT數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬缺損、修復(fù)重建的過(guò)程，建立缺損下頜骨重建后的有限元模型，去研究缺損重建后下頜骨應(yīng)力分布特點(diǎn)［13-14］，但建立模型與實(shí)物的幾何相似性有一定差距，為此本研究基于下頜骨缺損行腓骨重建術(shù)后的CT數(shù)據(jù)直接進(jìn)行建模，量化比較下頜骨重建后應(yīng)力分布差異，從生物力學(xué)的角度分析探討數(shù)字化設(shè)計(jì)在輔助腓骨重建下頜骨缺損中的價(jià)值，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料和方法

1.1 一般資料

研究對(duì)象為48例因腫瘤需行下頜骨節(jié)段性切除并行游離腓骨瓣Ⅰ期修復(fù)重建的患者。納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）惡性腫瘤累及或附著下頜骨上，出現(xiàn)骨侵犯；（2）良性腫瘤累及下頜骨下緣者，連續(xù)性遭到破壞者；（3）無(wú)其他嚴(yán)重器質(zhì)性病變能耐受手術(shù)并自愿簽署同意書(shū)。（4）供區(qū)小腿無(wú)畸形、血管病變。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）術(shù)后腓骨感染、壞死者；（2）不能按時(shí)隨訪者。本研究經(jīng)蚌埠醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)（2020KY104），告知患者并與患者簽署知情同意書(shū)。

1.2 手術(shù)方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)組手術(shù)步驟（1）術(shù)前準(zhǔn)備：術(shù)前對(duì)實(shí)驗(yàn)組24例患者行頜骨及腓骨薄層CT掃描，層厚0.625 mm，獲得影像學(xué)數(shù)據(jù)保存為DICOM格式。采用Mimics19.0、Geomagic、Solidworks軟件對(duì)上下頜骨及顱骨進(jìn)行三維重建，重建出下頜骨病灶范圍，根根據(jù)術(shù)前臨床體征及影像學(xué)資料確定下頜骨截骨線，模擬切除被腫瘤破壞的下頜骨，并制備下頜骨截骨導(dǎo)板，根據(jù)下頜骨切取范圍和形狀，計(jì)算出切取腓骨的長(zhǎng)度、設(shè)計(jì)截取方式并制備截骨導(dǎo)板（圖1）；（2）手術(shù)操作：可分為病灶切除和腓骨制備。①病灶切除：惡性腫瘤腫瘤位于下頜骨中部且未越過(guò)頦孔者，肉眼可見(jiàn)浸及下頜骨骨膜或術(shù)前影像學(xué)資料提示有腫瘤侵犯骨組織者，腫瘤外至少擴(kuò)大兩個(gè)牙位行下頜骨節(jié)段性切除；腫瘤破壞集中在一側(cè)下頜骨且未越過(guò)下頜孔者，行保留髁狀突的單側(cè)下頜骨及升支切除術(shù)；腫瘤向后破壞越過(guò)下頜孔者行連同髁突的半側(cè)下頜骨切除術(shù)。按無(wú)瘤操作原則和腫瘤根治原則行手術(shù)操作，常在頸淋巴組織清掃后將下唇正中破開(kāi)，患側(cè)唇頰瓣翻起充分暴露瘤體和需切除的下頜骨后，放置并固定好下頜骨截骨導(dǎo)板，沿截骨導(dǎo)板線切斷下頜骨，并行四周及底切緣冰凍活檢以確定手術(shù)安全切緣。良性腫瘤采用下頜下切口或口內(nèi)切口，暴露被腫瘤破壞的下頜骨病灶，放置截骨導(dǎo)板，沿截骨線將病變下頜骨切除；②腓骨制備：根據(jù)術(shù)前CTA選擇腓動(dòng)靜脈及穿支血管較良好的一側(cè)小腿作為供區(qū)，將供區(qū)臀部墊起，采用大腿內(nèi)收、小腿內(nèi)旋位，沿腓骨體表投影行“S”型切口暴露腓骨長(zhǎng)短肌及與比目魚(yú)肌肌間溝，采用消融電極在腓骨骨膜外由后向前翻起腓骨長(zhǎng)短肌，暴露腓骨的中2/3，放置制備好的截骨導(dǎo)板，切取腓骨，并根據(jù)血管吻合需要切取一定長(zhǎng)度的腓動(dòng)靜脈血管蒂；（3）腓骨成形：將已預(yù)彎好的下頜骨成形板按設(shè)計(jì)固定于下頜骨上，并將切取并塑形好的腓骨塊沿成形板就位固定。最后行顯微血管吻合（一般腓動(dòng)脈與頜外動(dòng)脈吻合，腓靜脈與面總靜脈吻合，圖2）。

圖1 數(shù)字化設(shè)計(jì)Fig.1 Digital design of free fibula flap.A:Primary lesion.B:Determination of the extent of bone tissues to be removed.C:Three-dimensional reconstruction of the fibula.D:Design of plastic guide plate for fibula osteotomy.E:Simulated reconstruction of the mandible with the fibula flap.F:3D printing.

圖2 游離腓骨瓣修復(fù)重建缺損的下頜骨Fig.2 Reconstruction of mandibular defect with free fibula flap.A:Surgical planning for cutting free fibula flap with perforator flap.B:Placement of the fibula osteotomy guide to cut the fibula.C:Tissue defect after resection of the lesion.D:Free fibula flpa was transplanted to the mandibular defect and fixed with pre-curved titanium plate.E:Oral cavity after transplantation.F:Postoperative facial appearance.

1.2.2 對(duì)照組手術(shù)步驟 對(duì)照組無(wú)術(shù)前數(shù)字化設(shè)計(jì)，采用常規(guī)手術(shù)操作行病灶切除。在臨床經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)下頜骨缺損情況對(duì)腓骨臨時(shí)設(shè)計(jì)并加以塑形。術(shù)后治療、護(hù)理與對(duì)照組相同。

1.3 圖像獲取及建模

追蹤隨訪術(shù)后1年移植腓骨愈合情況，采用CT對(duì)腓骨重建后的下頜骨進(jìn)行掃描，獲得影像學(xué)數(shù)據(jù)保存為DICOM格式。將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到ANSYS17.0有限元分析軟件中，進(jìn)入Mechanical工作界面，在geometry中對(duì)下頜皮質(zhì)骨、下頜松質(zhì)骨、腓骨、牙齒、鈦板和鈦釘?shù)饶Ｐ唾x予相關(guān)的材料。對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，為了保證計(jì)算的精度達(dá)到分析的要求，對(duì)網(wǎng)格的類型、大小進(jìn)行控制，細(xì)化接觸位置網(wǎng)格，網(wǎng)格類型設(shè)置為10節(jié)點(diǎn)四面體網(wǎng)格。設(shè)置位移邊界條件和載荷邊界條件。①材料參數(shù)設(shè)定：假設(shè)下頜骨（松質(zhì)骨、密質(zhì)骨）、牙齒、腓骨塊等各組織結(jié)構(gòu)均為各向同性、均質(zhì)、連續(xù)的彈性材料。參考一些已發(fā)表的相關(guān)研究數(shù)據(jù)［15-17］，設(shè)置下頜骨及腓骨的皮質(zhì)骨、松質(zhì)骨的彈性模量及泊松比（表1）；②邊界條件設(shè)定：對(duì)雙側(cè)下頜骨髁狀突進(jìn)行固定約束，防止下頜骨剛性移動(dòng)，分析下頜骨應(yīng)力分布特點(diǎn)；③加載：對(duì)健側(cè)后牙區(qū)垂直組合加載，第一、第二磨牙區(qū)分別施加200 N、175 N［18］，咀嚼肌加載，其大小分別為翼內(nèi)肌44 N、咬肌深層50.5 N、咬肌淺層37.5 N、顳肌后份41.5 N、顳肌前份71 N和翼外肌5.5 N［19，20］；④對(duì)模型行生物力學(xué)分析（圖3）。

表1 48 例患者基本資料Tab.1 Mechanical parameters of tooth,bone and titanium

圖3 游離腓骨重建缺損下頜骨的三維有限元模型Fig.3 Three-dimensional finite element model of the mandible reconstructed using free fibula flaps:A:Displacement boundary condition.B:Boundary conditions for muscle loading.C:Combined load bite force in the unilateral posterior area.D:Stress distribution nephogram.

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

根據(jù)本研究預(yù)試驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)組在H型、L型、LCL型腓骨重建下頜骨后最大應(yīng)力值分別為104.53±2.09 MPa、83.08±2.79 MPa、54.57±3.35 MPa；對(duì)照組L型、H型、LCL型腓骨重建下頜骨后最大應(yīng)力值分別為113.58±4.64 MPa、99.38±7.22 MPa、74.57±4.82 MPa 確定α=0.05，檢驗(yàn)效能1-β=0.90，利用PASS15.0軟件計(jì)算，對(duì)照組需要10例，實(shí)驗(yàn)組需要13例，允許20%的失訪率，考慮到計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差的不確定性，每組選擇24例患者。

采用SPSS23.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，樣本均數(shù)比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，P＜0.05，為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 基線情況比較

實(shí)驗(yàn)組24例，術(shù)前行數(shù)字化方案設(shè)計(jì)，年齡46～74歲，平均年齡59.37±7.22歲；對(duì)照組24例，未行術(shù)前數(shù)字化方案設(shè)計(jì)，年齡48～77歲，平均年齡61.63±8.42歲。根據(jù)HCL［16］分類法，對(duì)48例患者進(jìn)行分組，其中H型缺損13例（一側(cè)下頜體、下頜角、下頜升支和髁突的缺失），L型缺損19例（一側(cè)下頜體、下頜角、下頜升支），LCL型缺損16例（缺損越過(guò)中線，該研究是指不越過(guò)下頜骨升支的缺損）。兩組一般資料比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（表2）。

表2 48 例患者基本資料Tab.2 Clinical characteristics of the 48 patients(n)

2.2 腓骨重建不同缺損類型下頜骨的應(yīng)力分布特點(diǎn)

重建后下頜骨的應(yīng)力主要集中共同點(diǎn)在雙側(cè)髁突頸，腓骨后緣與下頜骨連接處及雙側(cè)下頜角附近。對(duì)比H、L型缺損健側(cè)髁突頸最大應(yīng)力值，實(shí)驗(yàn)組中均數(shù)為107.94±6.23 MPa、73.38±8.66 MPa，對(duì)照組中均數(shù)為113.76±5.26 MPa、88.67±9.87 MPa，差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.001），隨著患側(cè)下頜骨缺損骨量的增加，健側(cè)髁狀突的應(yīng)力也相應(yīng)增大。

2.3 兩組應(yīng)力分布特點(diǎn)對(duì)比

根據(jù)重建后下頜骨的應(yīng)力分布特點(diǎn)，選取健患側(cè)髁突頸、健患側(cè)下頜角及移植腓骨段等5個(gè)區(qū)域作為應(yīng)力觀測(cè)區(qū)，對(duì)比分析兩組在各區(qū)域內(nèi)的最大Ⅴon Mises應(yīng)力：①H型缺損中實(shí)驗(yàn)組健側(cè)髁突頸、移植腓骨區(qū)最大應(yīng)力值均小于對(duì)照組；②L型缺損中實(shí)驗(yàn)組健、患側(cè)髁突頸、移植腓骨最大應(yīng)力值均小于對(duì)照組，而實(shí)驗(yàn)組健側(cè)下頜角應(yīng)力值較對(duì)照組有所上升，且差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；③LCL型缺損中實(shí)驗(yàn)組健側(cè)髁突較對(duì)側(cè)髁狀突最大應(yīng)力值小，在患側(cè)髁狀突區(qū)、雙側(cè)下頜角區(qū)及腓骨區(qū)均較對(duì)照組大，差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05，表3、4、5）。

表3 H型缺損加載下各興趣區(qū)Ⅴon Mises應(yīng)力（MPa）Tab.3 Von Mises stress in each region of interest under H-type defect loading(MPa)

3 討論

近年來(lái)，游離腓骨瓣用于修復(fù)重建缺損下頜骨逐漸受到重視［21-22］。主要由于：①同時(shí)具有骨膜和骨內(nèi)血管兩個(gè)供血系統(tǒng)，在保留一側(cè)骨膜完整、連續(xù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行折疊可增加骨的高度，可以提供最長(zhǎng)達(dá)25 cm骨量，據(jù)統(tǒng)計(jì)［23］國(guó)人成年人下頜體長(zhǎng)度高度分別為7.40±0.71 cm、2.94±0.26 cm；下頜支的高度為6.40±0.55 cm。在臨床上修復(fù)下頜骨缺損所需骨量一般不會(huì)超過(guò)15 cm，因此，無(wú)論是單層腓骨瓣還是雙層折疊腓骨瓣修復(fù)下頜骨缺損，腓骨可取骨量在理論均可以滿足受區(qū)需求；②在下頜骨缺損合并大量軟組織缺損時(shí)，可切取適量的腓動(dòng)脈穿支皮瓣充填創(chuàng)腔，當(dāng)不同解剖層面同時(shí)有缺損時(shí)，制備成雙葉皮瓣，能有效恢復(fù)口腔、口咽各解剖結(jié)構(gòu)，避免了因單一游離組織瓣直接覆蓋創(chuàng)面而導(dǎo)致口腔內(nèi)臃腫的缺點(diǎn)［24-26］；③腓動(dòng)脈穿支血管解剖較為恒定，且穿支血管較淺，制備簡(jiǎn)單損傷?。虎芄﹨^(qū)創(chuàng)面一般可直接拉攏縫合，不需要開(kāi)辟第三手術(shù)區(qū)域。

表4 L型缺損加載下各興趣區(qū)Ⅴon Mises應(yīng)力（MPa）Tab.4 Von Mises stress in each region of interest under L-type defect loading(MPa)

游離腓骨段無(wú)弧度，塑形難度大、增加了重建下頜骨的難度和手術(shù)時(shí)間，傳統(tǒng)重建下頜骨缺損的方法主要根據(jù)術(shù)者的臨床經(jīng)驗(yàn)和殘留下頜骨的情況進(jìn)行腓骨長(zhǎng)度的截取及塑形固定。在大型下頜骨缺損中，原有的頜骨標(biāo)志已遭到嚴(yán)重破壞，難以確定其原始的解剖形態(tài)，數(shù)字化外科模擬技術(shù)的出現(xiàn)，為下頜骨大型缺損的個(gè)體化修復(fù)提供了一種全新策略［27，28］，其主要優(yōu)勢(shì)：①對(duì)健側(cè)下頜骨進(jìn)行三維鏡像翻轉(zhuǎn)，模擬腓骨塑形擺位以期與鏡像下頜骨達(dá)到最佳匹配，探索最理想的修復(fù)效果；②為術(shù)者提供準(zhǔn)確的截骨方向和角度，一方面引導(dǎo)術(shù)者準(zhǔn)確地行病灶切除，另一方面術(shù)前模擬可準(zhǔn)確得知腓骨截骨長(zhǎng)度，可以防止腓骨的浪費(fèi)，同時(shí)也可避免移植腓骨量不足而影響重建后的形態(tài)和功能；③多節(jié)段的骨移植時(shí)，可根據(jù)術(shù)前設(shè)計(jì)的預(yù)彎鈦板重建下頜骨輪廓，直接確定每個(gè)腓骨段的位置，一方面減少腓骨瓣離體缺血時(shí)間和骨磨改修整次數(shù)，另一方面有效避免術(shù)中反復(fù)彎制鈦板產(chǎn)生的金屬疲勞。下頜骨缺損精確重建需要相應(yīng)的評(píng)估體系，以往對(duì)于數(shù)字化模擬手術(shù)方案的研究方法主要有兩種，一種是從功能角度出發(fā)，通過(guò)對(duì)患者面部外形滿意度、手術(shù)時(shí)間、出血量及術(shù)后生理功能（如咀嚼效率、吞咽功能）、術(shù)后并發(fā)癥（偏頜、咬合功能紊亂）等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，然而功能評(píng)測(cè)過(guò)程中受主觀因素影響較大，導(dǎo)致評(píng)測(cè)結(jié)果客觀準(zhǔn)確性不足；另一種通過(guò)直接測(cè)量法，測(cè)量患者術(shù)前設(shè)計(jì)與術(shù)后實(shí)際在下頜骨邊緣、髁狀突位置、腓骨截骨線、重建鈦板重合度等方面的誤差值行對(duì)比分析，此方法可直接反映術(shù)后實(shí)際效果與術(shù)前模擬是否一致，但無(wú)法證實(shí)重建準(zhǔn)確度與術(shù)后功能狀態(tài)是否具有一致性。國(guó)內(nèi)外研究表明［6，7］，應(yīng)力因素在移植骨愈合及遠(yuǎn)期骨吸收方面發(fā)揮重要作用，因此而本研究從生物力學(xué)角度出發(fā)，求證術(shù)前數(shù)字化設(shè)計(jì)在腓骨重建下頜骨缺損中的價(jià)值。

表5 LCL型缺損加載下各興趣區(qū)Ⅴon Mises應(yīng)力（MPa）Tab.5 Von Mises stress in each region of interest under LCL-type defect loading(MPa)

FEM作為生物力學(xué)計(jì)算和分析的有力工具，可對(duì)幾何形態(tài)復(fù)雜的物理模型進(jìn)行重建，顯示研究模型的內(nèi)部應(yīng)力分布狀態(tài)，量化實(shí)驗(yàn)結(jié)果，保證了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的客觀性。通過(guò)有限元力學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)重建后兩組下頜骨的應(yīng)力分布發(fā)生明顯改變，應(yīng)力集中區(qū)主要在雙側(cè)髁突頸、腓骨后緣與下頜骨連接處及雙側(cè)下頜角，此結(jié)果與嵇海虹、董強(qiáng)等［29］生物力學(xué)研究結(jié)果相似，這是由于腓骨重建缺損下頜骨后，原有的應(yīng)力軌跡遭到破壞。對(duì)比H、L、LCL三種缺損的應(yīng)力分布云圖，未保留髁狀突H型缺損，患側(cè)移植腓骨處于游離狀態(tài)，故未測(cè)其應(yīng)力值，發(fā)現(xiàn)其健側(cè)髁突頸部所受應(yīng)力值高于L型缺損約1～1.5倍，其他缺損類型最大應(yīng)力值均小于該值，其中實(shí)驗(yàn)組健側(cè)髁突頸、腓骨區(qū)最大應(yīng)力值的均值均小于對(duì)照組，而實(shí)驗(yàn)組健側(cè)下頜角區(qū)應(yīng)力值略高，但差異均不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），結(jié)果提示良好的移植腓骨連接，在一定程度上可以將患側(cè)受力均勻到健側(cè)下頜角區(qū)；L型缺損中修復(fù)升支缺損的腓骨段應(yīng)力明顯高于修復(fù)下頜骨體部腓骨段，最大應(yīng)力值出現(xiàn)在腓骨后緣與髁狀突連接處，臨床中應(yīng)對(duì)此處加以固定，防止術(shù)后遠(yuǎn)期因固位不牢而產(chǎn)生髁狀突的旋轉(zhuǎn)移位。實(shí)驗(yàn)組健、患側(cè)髁突頸、移植腓骨最大應(yīng)力值均小于對(duì)照組，而健側(cè)下頜角應(yīng)力大于對(duì)照組，這是由于數(shù)字化設(shè)計(jì)使得腓骨與腓骨的連接、腓骨后端與下頜骨的連接更加精準(zhǔn)、固定方式更加合理，有利于應(yīng)力的傳導(dǎo)和分布。實(shí)驗(yàn)組健側(cè)髁突頸的部分應(yīng)力均勻分布至健側(cè)下頜角及其他下頜骨部分，故實(shí)驗(yàn)組中健側(cè)下頜角的應(yīng)力較對(duì)照組升高；LCL型缺損中統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果顯示，下頜骨最大應(yīng)力值仍為健側(cè)髁狀突頸部（健側(cè)指下頜骨缺損相對(duì)較小處），在移植腓骨區(qū)實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的最大應(yīng)力值均出現(xiàn)在腓骨與腓骨連接處，且對(duì)照組數(shù)據(jù)波動(dòng)較實(shí)驗(yàn)組大，腓骨段連接較差者，應(yīng)力傳導(dǎo)出現(xiàn)中斷，健側(cè)髁狀突應(yīng)力顯著增大。Kucukguven［30］通過(guò)對(duì)比不同移植骨修復(fù)下頜骨缺損應(yīng)力分布特點(diǎn)，認(rèn)為移植骨塊與下頜骨獲得更大接觸面是影響應(yīng)力傳導(dǎo)、分布的重要因素，對(duì)比三類應(yīng)力分析結(jié)果，數(shù)字化設(shè)計(jì)在L型缺損、LCL型缺損中均勻應(yīng)力分布的優(yōu)勢(shì)更加明顯。術(shù)前數(shù)字化設(shè)計(jì)及3D打印的實(shí)體下頜骨截骨導(dǎo)板、腓骨截骨成型導(dǎo)板，并術(shù)前預(yù)制重建板，指導(dǎo)手術(shù)按照規(guī)劃方案精準(zhǔn)實(shí)施，在保證面部輪廓的基礎(chǔ)上，增加了骨斷端接觸面積。骨斷端接觸面積增加不僅能加速骨愈合，降低延遲愈合及骨不連的發(fā)生率，還直接影響了術(shù)后應(yīng)力分布特點(diǎn)。

本研究構(gòu)建了三種下頜骨缺損類型行腓骨重建的三維有限元模型，特點(diǎn)如下：（1）幾何形態(tài)的真實(shí)性：既往對(duì)下頜骨缺損重建的有限元研究以正常下頜骨作為研究對(duì)象，采用計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算模擬下頜骨缺損、修復(fù)過(guò)程并行生物力學(xué)分析，忽略了手術(shù)過(guò)程中造成的移植骨的位移偏差，直接影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性，因此該研究通過(guò)采用腓骨重建后下頜骨CT作為建模的數(shù)據(jù)來(lái)源，最大程度還原了下頜骨重建術(shù)后的幾何結(jié)構(gòu)形態(tài)；（2）模擬肌肉缺損：下頜骨的功能與咀嚼肌的關(guān)系密不可分，不同骨缺損的通常伴隨部分或全部肌肉的缺損，所以我們根據(jù)骨缺損情況增添肌肉附著，使術(shù)后模型更逼近實(shí)際情況；（3）精度較高、可視化效果更好：對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，為了保證計(jì)算的精度達(dá)到分析的要求，對(duì)網(wǎng)格的類型和網(wǎng)格大小進(jìn)行控制，細(xì)化接觸位置網(wǎng)格，網(wǎng)格類型設(shè)置為10節(jié)點(diǎn)四面體網(wǎng)格，在保證解剖形態(tài)的前提下增強(qiáng)可視化效果。

綜上所述術(shù)前數(shù)字化設(shè)計(jì)輔助游離腓骨重建缺損下頜骨不僅增加手術(shù)精確性、提高手術(shù)效率，還提高了腓骨重建結(jié)構(gòu)的合理性，從而達(dá)到均勻下頜骨應(yīng)力分布的效果。該研究具有一定的局限性，任何有限元分析的結(jié)果都是對(duì)實(shí)際情況的近似，存在一定的誤差，因此還要結(jié)合動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床觀察來(lái)進(jìn)行綜合分析，從而起到相輔相成的作用。