數字化技術與鈦合金相結合在下頜骨缺損個體化修復中的應用

劉懷勤 徐建華 高宇 徐揚 蔡建梅 孫香

[摘要]目的：探討數字化技術與鈦合金相結合來對下頜骨缺損進行個體化修復。方法：對我院收治的45例患者進行以下操作：①采用螺旋 CT 對目標物體進行掃描，獲得與下頜骨缺損相匹配的三維重建模型；②獲得下頜骨缺損的個體化鈦合金修復體；③通過手術將個體化鈦合金修復體植入患者體內。結果：①通過三維重建技術的使用，在手術前獲得了與下頜骨手術切除后缺損相一致的假體模型，然后再聯系上海雙申醫療器械有限公司，該公司通過快速成型技術制成了與缺損完全相匹配的個體化假體；②通過手術使患者下頜骨病變切除后形態完全恢復原形。結論：數字化技術與鈦合金相結合可完成下頜骨缺損的個體化修復，這種技術可以滿足下頜骨缺損的外形和功能重建的需要。

[關鍵詞]下頜骨缺損；修復；數字化技術；鈦合金

[中圖分類號]R782 [文獻標識碼]A [文章編號]1008-6455（2014）08-0627-03

Application of digital technology combining with titanium in the restoration of individual mandibular defects

LIU Huai-qin,XU Jian-hua,GAO Yu,XU Yang,CAI Jian-mei,SUN Xiang

(Yulin Stomatology Hospital,Yulin 719000,Shaanxi,China)

Abstract：ObjectiveTo explore the way to repair mandibular defect individualized through digital technology for combining with titanium.MethodsSome clinical operations as follows were executed to 45 patients:①Scanning the target objects with Spiral CT and obtain the model of three-dimensional reconstruction of mandibular defect;②Obtain the individualized titanium prosthesis of mandibular defects;③The individual titanium prosthesis was implanted in patients by surgery.Results①We get the model of three-dimensional reconstruction exactly which was the same to the mandible,and finally we get a individualized prosthesis completely which was match with the defect by the the production of titanium prosthesis through apid prototyping technology.②The surgery mandible patients restored prototype form after resection of the lesion completely.Conclusion The digital technology can be restored mandibular defects individually with a combination of titanium, and this technology can meet the needs of the mandibular defect reconstruction of form and function.

Key words:mandible defects;restoration;digital technology;titanium下頜骨是位于面中下1/3的骨支架，參與咀嚼、吞咽及咬合等過程，在頜面所有骨中下頜骨的位置最突出。由于腫瘤、交通事故、跌打損傷及運動等外傷原因造成下頜骨缺損時，不僅影響下頜骨的正常功能，而且可能會造成患者面型改變從而影響美觀，因此對下頜骨缺損進行修復一直是受到口腔頜面外科醫生的重視。對缺損下頜骨的修復一直都是頜面外科中的常見手術，但是由于傳統下頜骨缺損的整復手術面積比較大且對患者創傷較大，因此為了找到手術范圍小、對患者創傷較小且不影響患者康復后頜面外觀和功能的方法已成為當今下頜骨缺損修復的主要研究方向。近年來，由于計算機技術的快速發展，使得計算機技術在醫學中起到了舉足輕重的地位，計算機輔助設計（CAD）和計算機輔助制造技術（CAM）被廣泛的應用于下頜骨缺損的修復及重建[1]。隨著顯微外科技術、牙種植技術、牽引成骨技術及數字化外科技術的發展，下頜骨缺失的修復重建方法越來越多，目前主要包括鈦合金修復、重建鈦板修復、非血管化游離骨移植、血管化游離骨移植及牽引成骨等技術，其中鈦合金修復逐漸成為下頜骨損傷修復的主要修復方法。由于下頜骨的特殊部位，且隨著科學技術的發展和生活質量的提高，下頜骨缺損修復后面形的恢復情況逐漸成為人們關注的重點，下頜骨的個性化修復、精確化重建，減少對患者損傷性，以達到理想的下頜骨功能及面形成為眾多臨床醫生關注的焦點。

本研究通過鈦合金材料并應用數字化技術得出三維假體，制造下頜骨假體模型并對臨床上45例下頜骨損傷患者進行缺損修復，借此為臨床上治療下頜骨損傷修復提供研究基礎和實驗依據。

1資料和方法

1.1一般資料：選取下頜骨缺損患者45例（男23例，女22例），年齡25～62歲，平均49.2歲。其中下頜骨大型囊腫12例，下頜骨部分切除術10例，下頜骨腫瘤17例；單純行囊腫剜除術4例，下頜骨造釉細胞瘤2例。下頜骨缺損的范圍；單側升支2/3處缺損15例，雙側下頜骨體部缺損12例，單側下頜骨骨體缺損11例，下頜骨頦孔部缺損7例，缺損長度最短有4cm，最長達10.5cm。所有病例下頜骨部分切除后，術中同期行鈦合金修復，術后定期隨訪，時間6個月～3年。所用鈦合金及固位鈦釘為美國OsteoMed公司生產，上海雙申醫療器械有限公司提供。

1.2 實驗方法

1.2.1采用螺旋CT機進行掃描：應用西門子16層螺旋CT對45例患者進行掃描，從而得到三維圖像的數據，為了得到更加精準的數據進行精密個體化修復，所以螺旋CT的的掃描層選擇為2mm。然后通過專門的圖像軟件處理系統獲得三維圖像數據，并且在計算機上模擬出所需要的三維重建模型圖像。

1.2.2構建三維重建模型：根據對患者下頜骨X線的臨床檢查，確定病灶的部位和截骨的范圍大小，然后在計算機三維圖像上進行模擬性截骨，就可以得到下頜骨模擬截骨的缺損的三維圖像。

1.2.3 獲得下頜骨缺損個體化鈦合金修復假體：將之前所獲得的三維圖像及數據輸出給上海雙申醫療器械有限公司，由該公司應用快速成型技術制作成鈦合金修復假體。

1.2.4 植入個體化鈦合金修復假體：術前根據患者的病史、臨床資料及影像學檢查明確診斷；對患者進行各項術前常規檢查后對患者進行全身麻醉使手術在全麻條件下進行；對患者進行鼻腔插管以確?；颊哒：粑缓筮M行下頜骨修復手術；對患者口內、口外同時進行切口，切口不宜太大，應按照設計好的手術范圍對患者下頜骨病變處進行切除手術，手術應不損害口內健側上、下牙齒的正常咬合功能并結扎，再進行固定；將之前制作好的個體化鈦合金修復假體（修復假體在植入前必需在高溫高壓環境中進行消毒滅菌，以免發生術后感染）置入缺損切除部位；然后用4顆堅強內固定鈦釘將假體與下頜骨固定起來，用可吸收線將修復假體的上下緣及內外側與肌肉組織緊密縫合起來并將其包裹起來。由于手術是根據數字化模擬截骨部位和范圍來準確定位，從而可以確保截骨部位的準確無誤。

1.2.5 術后處理：術后10天內給予患者鼻飼飲食，注意傷口部位的清潔情況適當情況下需服用抗生素，術后第10天進行拔管并拆線，叮囑患者30天以后再進行半流質飲食，并且在規定的時間內進行復查、拍下頜骨X線片。

1.2.5手術效果的評價：按照李祖兵等[2]對下頜骨缺損修復手術恢復情況的恢復標準對手術效果進行評價。I級：患者面部外形恢復良好、左右對稱性較好，患者咬合、咀嚼功能恢復正常，語言功能正常；II級：面部略有凹陷，左右對稱性較差，咬合、咀嚼功能恢復較好，語言功能良好；III級：面部對稱性不佳，患側有明顯凹陷，咬合、咀嚼功能恢復較差，語言功能受到影響；IV級：由于出現外露、感染等原因而迫使取出修復假體。I、II級的修復情況優良，III、IV的修復情況較差。

2結果

上海雙申醫療器械有限公司按照所給的既定三維圖像及數據成功制作出了與下頜骨缺損切除部位相吻合的鈦合金修復假體模型；對患者全麻后進行手術，所得修復假體模型與下頜骨缺損切除部位接觸較好，患者下頜骨病變部位修復之后恢復了原有的面型。所有手術均按照術前設計的手術方案一次性成功的完成假體的植入，45例手術時間均約為90min，且患者的創傷面全部一期愈合，45例下頜骨種植患者在術中均未出現穿孔，術后均未出現麻木現象、排斥現象。術后15、30、45、75天的常規X線檢查及在隨后6個月的檢查中都沒有出現下頜骨的松動、叩痛，沒有發現植入假體與患者機體發生排斥現象，沒有出現由于創傷發生感染而引起固體物外漏，患者面部外形恢復良好。規定時間內進行的X 線檢查結果均顯示種植體愈合情況良好，45例種植體愈合都屬于骨性愈合，術后療效評價均為良好，達到恢復標準中的I級標準。

3討論

伴隨著CAD、CT三維重建技術和CAM等技術的發展，將數字化技術應用于外科手術已經成為一種現代化新技術。數字化外技術之所以可以應用于科學是基于其是在醫學影像學和人體解剖學的基礎上建立起來的。將CAD、CT三維重建和CAM等有關的數字化技術應用于臨床外科手術，不僅可以將二維圖像數據成功的轉化為三維圖像，而且可以精確的輔助和模擬手術進行設計以達到個體化。數字化技術早在1983年開始就已應用于外科手術，當時Hemmy等[3]應用三維重建技術輔助進行了顱頜面的外科手術并取得很好的手術效果。3年后，Mankovich等[4]利用三維重建技術模擬出人的頭顱、得到關于頭顱的相關數據，并將利用數字化技術制造出來的硅膠模型用于眶顴骨缺損患者的治療中同樣獲得了很好的預期效果。數字化技術的迅速發展，使得CAD和CAM不斷地被應用于下頜骨缺損的修復及重建。

在下頜骨缺損的修復中人工骨材料的選擇非常關鍵，它取決了手術的成功及術后的恢復，所以在選擇人工骨材料的時必須慎重且應遵循一定的原則：①所用的人工骨材料必須具有良好的可降解性且易被人體再生骨組織所替代，但其降解速率并不是越快越好而是與組織生長速率一致；②植入的人工骨材料及其降解碎片不能引起患者發生不良反應；③模擬的人工骨形狀必需與切除部位相吻合，從而不影響原有其他器官的正常功能并與其他器官相匹配；④模擬的人工骨材料必需具有骨髓腔和骨質組織結構并且與原有骨髓腔和骨質組織結構相接近，以保證其發揮正常的生理功能[5]；⑤價格合理，盡量減少患者的經濟負擔。目前具有的人工骨材料主要包括有機骨材料、復合骨材料及無機骨材料3種，在這其中有機骨材料主要由碳、氧、氮、硅等原子組成，其可以具有較好的機械性能和生物相容性；復合骨材料主要由金屬、陶瓷等組成，但由于有機骨材料和復合骨材料具有造價昂貴、不良反應發生率高，所以目前使用較多的是無機骨材料。在無機骨材料中無機金屬材料主要有金屬填充材料、陶瓷填充材料，由于無機金屬材料具有良好的力學和加工性能，從而其主要用作人工關節及植入體固件等[6-7]，同樣其應用也比較廣泛。在修復骨缺損的臨床應用目前應用較廣的無機骨材料主要包括不銹鋼、鈦及鈦合金、鈷基合金、鎳鈦合金等材料。目前鈦合金材料的使用具有廣闊的前景。

目前，在下頜骨損傷修復手術中自體骨移植還是基本的方法[8]，面積較小的下頜骨缺損的修復進行骨移植手術就可以得到較滿意的效果，但是對于創傷面積較大、創傷程度較重的缺損或者與面部其他多個部位相關聯的下頜骨缺損，采用一般骨移植術很難獲得滿意的外形、也可能會影響患者下頜骨的恢復及其他部位骨的正常功能、同時又由于采用患者其他部位的自體骨會加重患者痛苦并且可能會產生許多的不良反應，故而骨移植術不適用于此。而數字化技術聯合鈦合金修復下頜骨缺損不僅可以避免自體骨的缺陷，而且可以提高了手術的成功率、改善患者的生存質量，對缺損下頜骨具有較高的吻合性，恢復良好，因此它具有良好的發展前景。近年來，利用成型鈦板即刻植入及鈦合金來進行下頜骨缺損修復的方法也得到廣泛得應用[9]。也有報道指出玻璃陶瓷、鈦合金支架等材料應用于下頜骨缺損修復的的手術當中[10]。利用數字化技術和快速原型制作鈦合金制作個性化修復假體來修復下頜骨缺損的手術, 將成為下頜骨缺損修復的重要手段之一[11-12]。

有報道指出單獨利用鈦金屬材料制作的假體模型進行頜面骨損傷修復時，由于金屬模型不能很好的與患者下頜骨切除部位良好接觸，而會造成金屬的外露、軟骨組織不能完全覆蓋以及螺釘松弛的現象，而計算機輔助鈦合金，可以避免假體模型與缺損切除部位的不吻合情況的發生。由于下頜骨缺損的原因不盡相同且損傷部位形狀不同，同時由于不同個體間下頜骨形態差異也比較大，所以簡單利用下頜骨的正常大小數值來對所有患者進行下頜骨損傷修復是不合適的，所以進行下頜骨損傷個體化修復設計是非常重要的。

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[收稿日期]2014-02-15[修回日期]2014-03-25

編輯/何志斌