CAD/CAM制作個性化鈦網(wǎng)聯(lián)合髂骨移植重建單側(cè)下頜骨大型輪廓缺損

畢丹丹，何映酉，Mohammed Qasem AlWatary，王 鵬，宋麗斌，李繼華

下頜骨外形輪廓缺損常因外傷、腫瘤、感染或先天性發(fā)育不全等原因?qū)е?，表現(xiàn)為頜面的不對稱畸形[1]。對于大部分頜面部不對稱及咬合異常的患者，正頜手術(shù)可以解決功能與美觀問題[2]。而咬合功能較好卻伴有明顯面部不對稱的患者，往往更關(guān)心面部美觀的改善，因此療程復(fù)雜的正頜手術(shù)對他們來說往往是不必要的。

鈦網(wǎng)聯(lián)合髂骨移植重建下頜骨節(jié)段性缺損已有大量的臨床報道，用其修復(fù)的下頜骨外形和功能均可以達(dá)到滿意的效果[3-5]。隨著計算機輔助設(shè)計/計算機輔助制造(CAD/CAM)技術(shù)的發(fā)展，可以設(shè)計并制作出具有復(fù)雜而精確的幾何形狀的鈦網(wǎng)，用于匹配解剖結(jié)構(gòu)，提高了手術(shù)效果的可預(yù)見性及精確性[6-7]。因此對于下頜骨連續(xù)性尚存，而輪廓明顯缺損凹陷的單側(cè)不對稱患者，使用個性化預(yù)制鈦網(wǎng)聯(lián)合髂骨移植也可精確重建下頜骨輪廓。本研究借助基于逆向工程的CAD/CAM技術(shù)，通過鏡像復(fù)制健側(cè)下頜骨，設(shè)計鈦網(wǎng)的形狀及精確的植入位置，制作出個性化的鈦網(wǎng)支架，聯(lián)合游離髂骨植入對應(yīng)下頜骨缺損區(qū)，以精確恢復(fù)下頜骨的對稱性。

1 資料與方法

1.1 病例資料

選取四川大學(xué)華西口腔醫(yī)院正頜及關(guān)節(jié)外科2015年11月—2019年12月以頜面輪廓不對稱為主要訴求的15例患者，其中女性9例、男性6例，平均年齡為24.4歲。所有患者均被診斷為單側(cè)下頜骨大型輪廓缺損，沒有明顯的咬合異常，髂骨區(qū)既往無損傷、疾病或手術(shù)史。

1.2 術(shù)前設(shè)計

術(shù)前獲取患者頜面部的螺旋CT圖像，將DICOM數(shù)據(jù)導(dǎo)入Mimics v12.0及3-matic v8.0中，在計算機上進(jìn)行頜骨三維重建，并通過CAD及鏡像反求技術(shù)來重建患側(cè)下頜骨輪廓，從而設(shè)計個性化鈦網(wǎng)的大小及精確的植入位置(圖1)。將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換并導(dǎo)入CAM機器(PTY Medtech公司，深圳)中制作下頜骨模型及預(yù)成型鈦網(wǎng)(圖2)，術(shù)前消毒備用。

A：模擬重建前；B：鏡像重建患側(cè)下頜骨輪廓

A：下頜骨模型；B：鈦網(wǎng)貼附于下頜骨

1.3 手術(shù)方法

所有手術(shù)均在靜息復(fù)合麻醉下由同一外科醫(yī)生進(jìn)行。自口外頜下切口暴露患側(cè)下頜角、下頜下緣及下頜體外側(cè)區(qū)域，植入前首先將鈦網(wǎng)放置在缺損部位，確保鈦網(wǎng)的位置與術(shù)前設(shè)計一致，并做好標(biāo)記。然后根據(jù)缺損的大小切取髂骨，修整切取的髂骨使之與鈦網(wǎng)及下頜骨的邊界匹配，將其放入鈦網(wǎng)中使用螺釘固定(圖3A)，再將鈦網(wǎng)髂骨復(fù)合體沿下頜骨的下緣按術(shù)前設(shè)計放置，并使用多枚單皮質(zhì)螺釘固定(圖3B)。對于頦部偏斜的患者必要時進(jìn)行頦成形術(shù)。于術(shù)區(qū)放置負(fù)壓引流管，術(shù)后常規(guī)抗感染、消腫及支持治療。所有患者術(shù)后在腰部系加壓繃帶，防止腹股溝疝。

A：髂骨固定在鈦網(wǎng)上；B：鈦網(wǎng)髂骨復(fù)合體植入并固定于下頜骨

1.4 測量方法

術(shù)后拍攝患者的顏面照片及螺旋CT，再次進(jìn)行三維重建并分析下頜骨的對稱性。測量方法參考Khei等[8]確定的三維坐標(biāo)系統(tǒng)。首先，建立參考平面及標(biāo)志點(圖4)。參考平面包括：①眶耳平面(FHP)：過右側(cè)耳點及雙側(cè)眶點的平面；②中矢狀面(MSP)：過鼻根點、蝶鞍點及前鼻棘點的平面；③額狀面(FP)：垂直于FHP及MSP的平面。標(biāo)志點包括5個(圖5)：右側(cè)髁突最外點(CoR)、左側(cè)髁突最外點(CoL)、右側(cè)下頜角點(GoR)、左側(cè)下頜角點(GoL)及頦下點(Me)，其中下頜角點為下頜角最下最后點，頦下點為頦部最下點。連接標(biāo)志點，可將下頜骨分為四部分，Co-Go及Go-Me的長度分別表示下頜支長度(RL)及下頜體長度(BL)，Co-Go、Go-Me與FHP、MSP及FP的夾角表示其相對于參考平面的上下左右前后的三維位置。測量并比較雙側(cè)下頜支及下頜體長度及角度的差異來分析術(shù)后下頜骨的對稱性。使用SPSS 22.0進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，采用獨立t檢驗分析術(shù)后患側(cè)與健側(cè)的差異，α=0.05，當(dāng)P<0.05表示具有統(tǒng)計學(xué)意義。

FHP：眶耳平面；MSP：中矢狀面；FP：額狀面

CoR：右側(cè)髁突最外點；CoL：左側(cè)髁突最外點；GoR：右側(cè)下頜角點；GoL：左側(cè)下頜角點；Me：頦下點

2 結(jié) 果

15例患者的鈦網(wǎng)髂骨復(fù)合體均成功植入術(shù)前設(shè)計位置，其中2例患者同期進(jìn)行了頦成形術(shù)以糾正頦部偏斜。術(shù)后測量結(jié)果如表1所示，術(shù)后患側(cè)下頜支長度與健側(cè)的下頜支長度、下頜支與三個參考平面的夾角及下頜體長度、下頜體與三個參考平面的夾角均無顯著差異(P>0.05)。表明術(shù)后下頜骨患側(cè)與健側(cè)在三維位置上對稱，與測量結(jié)果一致。所有患者術(shù)后預(yù)后良好，手術(shù)效果滿意，下頜骨對稱性顯著提高，除供區(qū)因傷口暫時性的疼痛存在步態(tài)異常之外，無面神經(jīng)損傷、術(shù)區(qū)感染、鈦網(wǎng)外露或排異等嚴(yán)重并發(fā)癥。術(shù)后隨訪時長10～19個月，影像學(xué)檢查顯示下頜骨軟硬組織均與鈦網(wǎng)髂骨移植物整合良好，且移植物表面有成骨活動。

表1 術(shù)后雙側(cè)下頜骨對稱性差異

典型病例1：1例18歲存在右側(cè)下頜骨輪廓缺損及面部不對稱的男性患者(圖6A、B)。查體提示咬合尚可，無明顯的錯牙合畸形及咬合平面偏斜，術(shù)前螺旋CT顯示右下頜體和下頜支輪廓凹陷，頦部偏斜(圖7A)。因此，采用CAD/CAM制作預(yù)成型鈦網(wǎng)，術(shù)中聯(lián)合髂骨植骨修復(fù)右側(cè)下頜骨輪廓缺損，同期行頦成形術(shù)矯正頦部偏斜。術(shù)后患者臥床1周，4周后恢復(fù)正常行走。術(shù)后CT顯示下頜骨輪廓對稱重建(圖7B)，術(shù)后面相照顯示面部外形基本對稱，下頜骨輪廓流暢(圖6C、D)。

A、B：術(shù)前照，右側(cè)下頜骨凹陷，頦點右偏；C、D：鈦網(wǎng)植入術(shù)后：面部對稱性良好，輪廓流暢

A：術(shù)前CT正面觀；B：術(shù)后CT正面觀

典型病例2：1例24歲男性患者，因右側(cè)半面短小由外院轉(zhuǎn)診至我院(圖8A、B)。查體示右側(cè)下頜骨輪廓凹陷，頦點基本居中，口內(nèi)見咬合關(guān)系良好。CT顯示右側(cè)下頜骨輪廓缺損(圖9A)。借助基于逆向工程的CAD/CAM技術(shù)設(shè)計并預(yù)制個性化鈦網(wǎng)。經(jīng)頜下切口將鈦網(wǎng)和髂骨固定在設(shè)計位置?；颊咝g(shù)后愈合良好，術(shù)后7個月CT顯示移植物的位置穩(wěn)定，沒有松動移位及骨吸收等不良反應(yīng)(圖9B)。患者對最終結(jié)果感到滿意(圖8C、D)。

A、B：術(shù)前照，右側(cè)半面短小，頦點居中；C、D：術(shù)后照：雙側(cè)下頜骨基本對稱

A：術(shù)前CT正面觀；B：術(shù)后7個月CT正面觀，鈦網(wǎng)位置穩(wěn)定

3 討 論

下頜骨大型缺損的修復(fù)重建仍是當(dāng)今外科醫(yī)生面臨的挑戰(zhàn)，首選方法仍為自體骨移植[9]。而對于下頜骨輪廓凹陷缺損的患者，下頜骨連續(xù)性尚存，表現(xiàn)為下頜支、下頜體及下頜角區(qū)域的體積減小。對于此類患者，若其咬合關(guān)系良好，則恢復(fù)面部對稱性及美觀是首要的。骨替代材料的移植可以輕松實現(xiàn)頜面部骨增量，以改善面部美觀，因此常應(yīng)用頜面部輪廓整形手術(shù)中。目前常用的移植材料有鈦合金、硅膠、聚四氟乙烯、高密度多孔聚乙烯和羥基磷灰石等[10-13]。對于輕中度的下頜骨輪廓缺損，可以采用上述材料修復(fù)。但存在術(shù)后感染，纖維包裹，頜骨擠壓，位置移動等并發(fā)癥[10]。對于大面積的輪廓缺損，不僅要考慮面部外形的重塑，還需考慮其生物力學(xué)性能及穩(wěn)定性等[14]。鈦合金具有優(yōu)異的生物力學(xué)性能、耐腐蝕性和良好的生物相容性，被廣泛應(yīng)用于口腔各個領(lǐng)域[15]。而且通過各種加工技術(shù)可以構(gòu)建具有與骨小梁相似機械性能的多孔鈦支架[16]。其多孔結(jié)構(gòu)可以使周圍血液滲透，并允許纖維組織向內(nèi)生長，促進(jìn)成骨及維持術(shù)后穩(wěn)定[17]。因此，多孔鈦合金是修復(fù)下頜骨大型輪廓缺損的優(yōu)化選擇。

已有大量研究報道了鈦網(wǎng)聯(lián)合髂骨移植重建下頜骨節(jié)段性缺損并取得了滿意的效果[3-4]。對于下頜骨連續(xù)性完整的輪廓凹陷患者，使用鈦網(wǎng)重建外形也表明了其有效性[18-19]。Stringer等[19]采用正頜手術(shù)聯(lián)合帶有角度的鈦網(wǎng)移植來治療累及上下頜骨的單側(cè)不對稱畸形取得了良好的效果。作者使用的成品鈦網(wǎng)需要術(shù)中進(jìn)行手工彎制及修剪，因此手術(shù)的時間較長且最終的美學(xué)效果及精確性存在限制。Kono等[20]使用計算機輔助設(shè)計制造了個性化鈦網(wǎng)，聯(lián)合髂骨顆粒松質(zhì)骨重建修復(fù)了1例因頜骨囊腫導(dǎo)致下頜角缺損的患者。術(shù)后1年移除鈦網(wǎng)，觀察下頜角區(qū)沿鈦網(wǎng)輪廓成骨良好，外形恢復(fù)對稱，效果滿意。

本研究中的鈦網(wǎng)是通過基于逆向工程的CAD/CAM技術(shù)，鏡像對側(cè)下頜輪廓來重建患側(cè)缺損，為個體化設(shè)計和制作，因此，鈦網(wǎng)在術(shù)中可以輕松而準(zhǔn)確的就位，而且移植的骨塊根據(jù)缺損范圍截取，無需大量時間塑形，將其貼附固定于鈦網(wǎng)的內(nèi)側(cè)，大大節(jié)省了手術(shù)時間。由于其良好的生物相容性，鈦網(wǎng)無需二次拆除。術(shù)后CT顯示精確重建了下頜骨輪廓，三維測量結(jié)果也表明雙側(cè)骨的高度、長度及3D位置沒有顯著性差異，表示雙側(cè)下頜骨的對稱性良好。術(shù)后隨訪時間最短為10個月，最長19個月。與大部分研究一致，術(shù)后長期CT顯示重建區(qū)域有成骨活動，未見明顯骨吸收。而Stringer等[19]的研究中進(jìn)行了游離髂骨移植的患者，最終發(fā)生了移植骨的大量吸收，他解釋為移植的自體骨需在功能狀態(tài)下才能維持其體積和成骨，缺乏早期功能訓(xùn)練最終導(dǎo)致出現(xiàn)骨吸收。而我們的研究中并未發(fā)現(xiàn)明顯的骨吸收，在移植區(qū)還觀察到了新骨形成，這可能與我們使用了不同的鈦網(wǎng)相關(guān)。鈦網(wǎng)不同形態(tài)及結(jié)構(gòu)為骨再生創(chuàng)造了不同的條件從而影響最終的結(jié)果。所有患者術(shù)后隨訪期間無復(fù)發(fā)且沒有長期面神經(jīng)損傷、術(shù)區(qū)感染、鈦網(wǎng)外露或排異等不良并發(fā)癥。

因此，采用CAD/CAM輔助制造的個性化鈦網(wǎng)聯(lián)合自體髂骨移植可以成功且精確的重建單側(cè)下頜骨的大型輪廓缺損，療效確切且穩(wěn)定。但也存在局限性。首先，它不能實現(xiàn)中線的調(diào)整，因此可能需要聯(lián)合額外的頦成形術(shù)來矯正偏斜的頦部；其次，對于中小范圍的輪廓缺損，相比于其他同種異體材料治療，它開辟了第二術(shù)區(qū)，患者的恢復(fù)時間拉長；最后，帶髂骨移植的鈦網(wǎng)能實現(xiàn)骨增量，但不能解決軟組織缺失，后續(xù)可能需要進(jìn)一步的軟組織整形手術(shù)。因此，對于不伴有咬合異常的單側(cè)下頜骨輪廓缺損的治療，使用個性化鈦網(wǎng)聯(lián)合自體髂骨移植可以精確修復(fù)下頜骨輪廓。本研究納入了15例患者，對于其修復(fù)效果的評價還需更多的樣本量及證據(jù)支持，對于其表面的承力及骨移植后的轉(zhuǎn)歸及影響因素還需要進(jìn)行進(jìn)一步的研究。