計(jì)算機(jī)輔助三維重建聯(lián)合3D打印在下頜骨缺損修復(fù)中的應(yīng)用效果研究

李陽(yáng) 劉櫻 曲衛(wèi)國(guó) 裘罡 屈振宇 王吉 牛牧青 于穎 陳新娟

作者單位：1.116021 遼寧 大連，大連市口腔醫(yī)院口腔頜面外科；2.大連市口腔醫(yī)院八一路門(mén)診部

人體的下頜骨解剖形態(tài)復(fù)雜，不僅參與咀嚼等多種生理功能，而且是維持面下部外形的主要骨性支架。下頜骨缺損常繼發(fā)于外傷、感染或腫瘤切除術(shù)后，是口腔頜面外科常見(jiàn)疾病[1]。下頜骨缺損患者由于骨完整性和連續(xù)性遭到破壞，關(guān)節(jié)聯(lián)動(dòng)和維持面下部外形的骨性基礎(chǔ)喪失，會(huì)導(dǎo)致面部畸形及咬合功能障礙，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量。近年來(lái)，隨著人們對(duì)生活質(zhì)量要求的不斷提高，在下頜骨缺損修復(fù)重建中，對(duì)于面部外觀和咬合功能恢復(fù)的要求也逐漸增加[2]。目前，對(duì)于下頜骨缺損的治療，臨床上常采用血管化腓骨移植修復(fù)重建，這種術(shù)式具有可同時(shí)修復(fù)軟組織、骨量充足以及供區(qū)并發(fā)癥少等優(yōu)勢(shì)，但存在腓骨塑形難、手術(shù)時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題[3]。本研究試探討計(jì)算機(jī)輔助三維重建聯(lián)合3D打印技術(shù)進(jìn)行下頜骨缺損修復(fù)的效果?，F(xiàn)報(bào)告如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取2015年9月—2017年3月大連市口腔醫(yī)院口腔頜面外科收治的因下頜骨良惡性病變行下頜骨切除患者64例，其中男34例、女30例；年齡24～58歲，平均43歲；良性40例、惡性24例(牙齦鱗癌10例、中央型頜骨鱗癌8例、口底鱗癌5例、下頜骨軟骨肉瘤1例)。所有患者經(jīng)病變組織活檢明確診斷；病變切除范圍均未超過(guò)下頜骨中線；術(shù)前均行全口齦上潔治；均知情同意治療方案，并簽署知情同意書(shū)；術(shù)后均完成隨訪。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)開(kāi)展。所有患者依據(jù)治療術(shù)式的不同分為觀察組(計(jì)算機(jī)輔助手術(shù))和對(duì)照組(傳統(tǒng)手術(shù))各32例。觀察組：男18例、女14例；平均年齡42歲；良性19例、惡性13例。對(duì)照組：男、女各16例；平均年齡44歲；良性21例、惡性11例。兩組患者年齡、性別等差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)，具有可比性。

1.2 治療方法 觀察組行計(jì)算機(jī)輔助三維重建聯(lián)合3D打印下頜骨缺損修復(fù)，對(duì)照組行傳統(tǒng)手術(shù)修復(fù)，具體如下。

1.2.1 觀察組 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及3D打?。夯颊呤紫冗M(jìn)行下頜骨及供區(qū)CT掃描(Philips Light Speed 256排螺旋CT，層厚0.625 mm，螺距1.5 mm、1.0 mm)。掃描所得CT數(shù)據(jù)以DICOM格式導(dǎo)入Mimics 10.01軟件和Geomagic Studio 2013軟件，經(jīng)圖像處理、模擬腫瘤切割、移植骨段塑形、截骨設(shè)計(jì)以及取骨塑形數(shù)字化3D導(dǎo)板等程序，生成STL格式數(shù)據(jù)，導(dǎo)入快速成型機(jī)。應(yīng)用激光快速成型熔融沉積技術(shù)制造出模擬重建的下頜骨模型及數(shù)字化3D導(dǎo)板。術(shù)前對(duì)實(shí)體模型進(jìn)行預(yù)彎制重建板和3D導(dǎo)板消毒待用。手術(shù)過(guò)程：首先切除下頜骨原發(fā)病灶，暴露下頜骨后，螺釘固定截骨導(dǎo)板，切除病變部位；取供區(qū)骨瓣，根據(jù)術(shù)前設(shè)計(jì)的切口線切開(kāi)皮膚，固定3D導(dǎo)板后，進(jìn)行截骨和塑形；最后進(jìn)行下頜骨重建，移植骨瓣斷蒂至受區(qū)，應(yīng)用重建骨板固定下頜骨，完成下頜骨缺損重建。

1.2.2 對(duì)照組 結(jié)合影像學(xué)資料根據(jù)臨床經(jīng)驗(yàn)確定截骨范圍，根據(jù)患者下頜骨形態(tài)彎制鈦板，手術(shù)切除病變區(qū)域后進(jìn)行下頜骨缺損固定及修復(fù)。

1.3 觀察指標(biāo)及評(píng)價(jià)方法

1.3.1 手術(shù)時(shí)間和術(shù)中出血量 記錄兩組患者的手術(shù)時(shí)間和術(shù)中出血量，手術(shù)時(shí)間為術(shù)中截除病變區(qū)下頜骨及彎制固定重建時(shí)間；術(shù)中出血量采取稱(chēng)重法對(duì)手術(shù)總出血量進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。

1.3.2 治療效果 通過(guò)對(duì)患者外觀和咬合關(guān)系恢復(fù)情況來(lái)評(píng)估手術(shù)治療效果，具體恢復(fù)情況分為以下4個(gè)級(jí)別。Ⅰ級(jí)：患者對(duì)面部外觀恢復(fù)滿意，兩側(cè)面部對(duì)稱(chēng)；咬合關(guān)系良好，開(kāi)口度恢復(fù)正常。Ⅱ級(jí)：患者面部稍有凹陷；咬合關(guān)系正常，開(kāi)口度約2指。Ⅲ級(jí)：患者兩側(cè)面部不對(duì)稱(chēng)，患側(cè)明顯凹陷；咬合關(guān)系錯(cuò)亂。Ⅳ級(jí)：患者下頜后縮或假體因感染取出。

1.3.3 滿意度調(diào)查 術(shù)后6個(gè)月對(duì)患者進(jìn)行隨訪，讓患者對(duì)其術(shù)后外貌、發(fā)音和咀嚼功能滿意度進(jìn)行評(píng)分，分別以0～10分代表不同滿意程度，＞6分為滿意。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 計(jì)量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，方差齊且符合正態(tài)分布或近似正態(tài)分布的數(shù)據(jù)采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料以率表示，組間比較采用χ2檢驗(yàn)；P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組手術(shù)時(shí)間和術(shù)中出血量比較 觀察組手術(shù)時(shí)間和術(shù)中出血量較對(duì)照組少，差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，見(jiàn)表1。

表1 對(duì)照組和觀察組手術(shù)時(shí)間和術(shù)中出血量比較

2.2 兩組治療效果比較 觀察組患者恢復(fù)均達(dá)到Ⅰ級(jí)(100%)，對(duì)照組患者恢復(fù)達(dá)到Ⅰ級(jí)26例、Ⅱ級(jí)6例；兩組治療后Ⅰ級(jí)恢復(fù)率差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(χ2=6.62，P=0.01)。

2.3 兩組滿意度評(píng)分比較 術(shù)后6個(gè)月，觀察組患者對(duì)外貌、發(fā)音和咀嚼功能滿意度評(píng)分均高于對(duì)照組，差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，見(jiàn)表2。

表2 對(duì)照組和觀察組術(shù)后6個(gè)月對(duì)外貌、發(fā)音和咀嚼功能滿意度評(píng)分比較(分)

3 討論

頭面部骨性結(jié)構(gòu)對(duì)于人類(lèi)面部容貌特征的維持具有重要作用。頭面部骨性結(jié)構(gòu)不同于其他部位骨骼，頜面部血運(yùn)豐富，結(jié)構(gòu)及神經(jīng)支配復(fù)雜，且骨骼個(gè)體化差異較大、形狀不規(guī)則，加之頜面部因部位局限，在臨床手術(shù)時(shí)通常不允許多個(gè)切口入路，這些因素給頜面部創(chuàng)傷后的修復(fù)帶來(lái)較大難度[4]，較為嚴(yán)重的頜面部骨折如粉碎性骨折，因小骨塊對(duì)位固定困難，導(dǎo)致手術(shù)效果欠佳。下頜骨創(chuàng)傷修復(fù)，需要制定個(gè)體化的治療方案，對(duì)手術(shù)醫(yī)師的專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平要求較高。

隨著科技的不斷發(fā)展和進(jìn)步，給醫(yī)學(xué)的疾病診斷、術(shù)前評(píng)估及治療方案帶來(lái)了革新。數(shù)字醫(yī)學(xué)這一新興交叉學(xué)科，融合醫(yī)學(xué)影像技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、3D打印技術(shù)，以及數(shù)控加工和人工智能等專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域，可實(shí)現(xiàn)患者治療方案的個(gè)體化，減少術(shù)中和術(shù)后并發(fā)癥，精準(zhǔn)的植入物和先進(jìn)的手術(shù)模擬系統(tǒng)提高了手術(shù)的安全性[5-6]和患者術(shù)后的生存質(zhì)量。

計(jì)算機(jī)輔助三維重建聯(lián)合3D打印技術(shù)，可重建下頜骨的形態(tài)結(jié)構(gòu)，模擬病變切除范圍，利用鏡像和反求技術(shù)，可生成缺損區(qū)模型，繼而通過(guò)3D打印技術(shù)制作出個(gè)體化實(shí)體模型。借助手術(shù)方案預(yù)演，完成并提高植入鈦板的精確度。應(yīng)用數(shù)字技術(shù)替代傳統(tǒng)手術(shù)的目測(cè)和經(jīng)驗(yàn)判斷，手術(shù)方案更為科學(xué)合理。治療過(guò)程中，可預(yù)先進(jìn)行腓骨截骨和骨塊制備，減少反復(fù)打磨腓骨斷端次數(shù)，使移植的腓骨與下頜骨斷端精密結(jié)合，術(shù)后愈合良好，利于患者的面容恢復(fù)。

本研究應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助三維重建技術(shù)，將二維的CT影像資料通過(guò)圖像處理技術(shù)，轉(zhuǎn)換為三維模擬圖像。三維模型的建立，可精確顯示病灶位置、大小和形態(tài)，可區(qū)分病灶與鄰近部位的解剖關(guān)系，為外科手術(shù)提供科學(xué)參考。3D打印技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用是制定個(gè)體化醫(yī)療方案的重要前提，將STL格式數(shù)據(jù)導(dǎo)入3D打印機(jī)，3D打印機(jī)將二維和平面影像轉(zhuǎn)化為立體的實(shí)體模型，可更加直觀地為臨床醫(yī)師提供形態(tài)學(xué)參考。研究表明，在診療過(guò)程中應(yīng)用3D打印技術(shù)，可有效提高診斷準(zhǔn)確率和手術(shù)操作準(zhǔn)確度，同時(shí)可縮短手術(shù)操作時(shí)間[7]。

本研究結(jié)果顯示，與對(duì)照組相比，聯(lián)合應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助三維重建和3D打印技術(shù)的觀察組，術(shù)中出血量更少，因前期的手術(shù)模擬與計(jì)算機(jī)輔助，術(shù)中操作時(shí)間也短于對(duì)照組。更短的手術(shù)時(shí)間和更少的術(shù)中出血量為患者的預(yù)后提供了保障。臨床療效方面，觀察組Ⅰ級(jí)恢復(fù)率高于對(duì)照組；術(shù)后6個(gè)月的隨訪結(jié)果顯示，觀察組對(duì)外貌等恢復(fù)滿意度均高于對(duì)照組。

綜上所述，計(jì)算機(jī)輔助三維重建聯(lián)合3D打印技術(shù)修復(fù)下頜骨缺損，可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)移植修復(fù)，提高臨床療效和手術(shù)安全性，患者遠(yuǎn)期恢復(fù)效果較好、滿意度較高，具有較高的臨床推廣價(jià)值。