3D打印模型在正頜外科治療陳舊性面部骨折中的應用

袁 偉，劉 穎，楊 璐，黃迪炎，王昭領

面部骨折是頜面部的常見骨折，部分患者因在外傷后未及時治療或在首診時處理不當等原因，骨折發生錯位愈合，出現嚴重的面部畸形、復視以及口頜系統功能障礙。正頜外科技術是將面部骨骼進行手術切開，并在新的位置上進行固定從而重建顱頜面關系的頜面外科技術，此技術已經成為治療陳舊性面部骨折的重要方法之一［1，2］。然而，由于面部骨骼解剖結構功能復雜，如何進行準確重建是手術的難點之一。快速成型技術的出現為3D打印高精度仿真模型精確顯示骨骼三維解剖結構提供了可能，在重建骨質方面具有較大的優勢，為手術方案的制定提供重要的依據［3，4］。 近年來，筆者將該技術制作的3D打印模型應用于現代正頜外科技術治療陳舊性面部骨折，現報告如下。

1 資料和方法

1.1 一般資料 2010年7月—2014年6月筆者所在科收治的陳舊性面部骨折患者17例。男11例，女6例；年齡20～54歲。包括面部多發骨折7例，顴上頜骨骨折6例，下頜骨骨折4例。就診時間為傷后或首次術后2～26個月。表現為不同程度的面部畸形、復視、張口受限、咬合錯亂等。致傷原因為交通事故致傷9例，意外跌墜傷4例，斗毆傷2例，訓練傷1例，工傷1例。

1.2 術前準備和治療設計 患者術前常規拍攝全口曲面斷層片、頭顱測量正側位定位片，對中輕度張口受限者取牙列模型，記錄患者咬合關系。根據臨床檢查和影像學檢查結果，按照現代正頜外科的原則進行頭影測量、模型外科研究。同時對患者骨折部位行三維CT掃描（層厚1 mm），進行三維圖像重建，并將CT數據經Mimics軟件轉換成Stl格式導入快速原型成型機中制作高仿真3D模型，并在該模型上分析錯位愈合情況，設計骨切開線和骨塊移動方向與距離，同時確定術中是否需要植骨或使用骨代用品，預制接骨板或準備植入材料，在模型上觀察咬合關系恢復情況并結合石膏模型外科制作咬合導板。

1.3 手術方法及效果評估 患者取仰臥位，采用氣管插管全麻，術中按術前設計要求進行截骨，將錯位愈合的骨折段截開，將牙骨段按設計要求移動，咬合導板完全就位后行骨折段堅強內固定，并予以頜間結扎，術后視情況頜間牽引1～3周；合并眶下神經麻木者同時行神經松解術。隨訪6個月以上，判斷治療效果。

2 結 果

根據17例患者3D模型所做的術前設計準確度高，在術中應用可靠，預成型接骨板貼合，減少了手術時間。術后面部外形及口頜系統功能得到恢復，傷口均Ⅰ期愈合。術后隨訪6個月以上，通過臨床及X線檢查，骨折愈合良好，兩側面部基本對稱，張口受限解除，咬合關系恢復正常，眼球內陷消除，復視消失，效果滿意。

3 討 論

頜面部血運豐富，面部骨折傷后愈合快，有學者認為3周以上未作處理的面部骨折則必須按陳舊性骨折治療，利用各種截骨技術糾正頜骨錯位愈合所引起的并發癥［5］。事實上，由于頜骨解剖的特殊性，在患者合并顱腦損傷或其他嚴重的并發傷以及受傷初期沒有得到正確的復位固定而造成的陳舊性面部骨折臨床上并不少見。正頜外科技術應用截骨和骨移動技術實現重建顱頜面關系，對于陳舊性面部骨折具有良好的應用價值［1］。

正頜外科原則強調術前進行X線頭影測量、模型外科研究及咬合導板制作，這一手術原則對指導陳舊性頜骨骨折的治療同樣非常重要。但是，由于二維圖像的缺陷，常不能滿意地顯示骨折段移位及其周圍結構的空間關系。盡管隨著影像學技術的發展，CT圖像三維重建可以準確地顯示面部復雜骨折部位及其周圍的解剖空間位置關系，提高了診斷能力，但在某種意義上仍然是一個相對抽象的研究對象，無法對其進行模擬手術，而且還存在成像角度受限等問題。快速成型技術是20世紀80年代后期發展起來的新型工業制造技術，是基于CT數據，根據物體的計算機輔助設計（CAD）模型，通過數控技術、激光技術實現對材料的精確堆積，打印制造與原型一致3D實體模型［6］。作為一項新型工業加工技術，近20年在航空航天、汽車、模具制造、輕工產品、建筑模型、電子、五金、醫學等領域得到了廣泛的運用［7，8］。 在口腔頜面外科，由于面部結構的復雜性，3D真實模型同樣具有很大的應用價值。對于陳舊性面部骨折，由于骨折部位的不同而呈現不同部位、不同程度的畸形，有時張口受限難以完成取模研究咬合關系。同時由于骨折線的錯位愈合，畸形情況由于角度問題在影像學上難以準確判斷，給手術效果帶來了一定難度，而3D打印技術的出現使這一問題得到了很好的解決。在本組所有病例中，3D打印模型都精確顯示了陳舊性面部骨折的情況，通過該模型實現了對截骨部位、錯位骨段的復位方向與距離、截骨移動后間隙的處理與固定方法的模擬手術，準確指導術中截骨過程，并通過堅強內固定獲得三維結構上的穩定以促進骨愈合，借助3D模型，本組術前預制的接骨板與術中情況貼合度高，節約了手術時間。此外，術中發現陳舊性面部骨折錯位愈合后難以完全沿原骨折線切開，其截骨線不同于常規正頜手術截骨線，需運用正頜外科原則，結合骨折錯位愈合的具體情況，靈活設計，在此情況下，3D模型可有效幫助術前手術設計的完成。本組病例中，對同時涉及面部畸形及咬合關系錯亂者采用正頜外科技術進行分開處理，結果表明操作相對簡單，更易于達到治療目的與術前在3D模型的模擬手術一致。本組病例結果表明應用3D模型，可以簡化手術過程，明顯縮短手術時間，顯示了其用于術前指導設計的獨特優勢，同時在應用中還發現利用3D模型和患者及家屬溝通更為便利。因此，3D打印模型在正頜外科技術治療陳舊性面部骨折中具有重要應用價值，二者結合能取得更為滿意的治療效果。

盡管3D模型能較為逼真的顯示面部骨折情況，但其對軟組織情況難以體現，因此在術前設計及術中還應結合患者實際情況進行適當調整，以取得軟硬組織的協調性；同時其精確度亦受CT掃描層厚的影響，對咬合關系的重建還需要通過模型外科分析和咬合導板的設計和制作保證骨折段在正確位置上的愈合以及術后良好咬合的功能，因此對陳舊性面部骨折，應綜合考慮，最終取得滿意的手術效果。

［1］ Yokoo S，Komori T，Furudoi S，et al.Orthognathic surgery for occlusal reconstruction of old malunited jaw fracture［J］.Kobe J Med Sci，2006，52（3）：37－47.

［2］馬曉輝，王 昊，高曉輝，等.正頜外科技術在陳舊性頜骨骨折治療中的應用［J］.口腔頜面外科雜志，2011，21（6）：421－424.

［3］ Zenga J，Nussenbaum B.Adjunctive use of medical modeling for head and neck reconstruction ［J］.Curr Opin Otolaryngol Head Neck Surg，2013，21（4）：335－343.

［4］ Bullock P，Dunaway D，McGurk L，et al.Integration of image guidance and rapid prototyping technology in craniofacial surgery［J］.Int J Oral Maxillofac Surg，2013，42（8）：970－973.

［5］ Whitaker LA，Yaremchuk MJ.Secondary reconstruction of posttraumatic orbital deformities［J］.Ann Plast Surg，1990，25（7）：440－449.

［6］丁 雷，李國祿.快速原型技術及其發展與應用［J］.現代制造工程，2005，27（4）：124－126.

［7］ Mavili ME，Canter HI，Saglam－Aydinatay B，et al.Use of threedimensional medical modeling methods for precise planning of orthognathic surgery［J］.J Craniofac Surg，2007，18（4）：740－747.

［8］ Rankin TM，Giovinco NA，Cucher D，et al.Three－dimensional printing surgical instruments： are we there yet？ ［J］.J Surg Res，2014，189（2）：193－197.