個性化三維成型鈦網(wǎng)在顱眶缺損整復術中的應用

何 慶，王 雷，李 勇，付光新，吳雙江，肖金剛,2

（西南醫(yī)科大學：1附屬口腔醫(yī)院口腔頜面外科；2口頜面修復重建和再生實驗室，四川瀘州 646000）

因外傷、腫瘤等原因?qū)е碌娘B眶缺損主要表現(xiàn)為缺損區(qū)域塌陷，常伴頭昏、頭痛、焦慮、恐懼等顱骨缺損綜合征，甚者可有局灶性神經(jīng)系統(tǒng)癥狀體征[1]，影響患者身心健康，同時二期整復術也相對困難。顱眶缺損是骨質(zhì)缺損區(qū)累及額、眶、顴的一種特殊類型的顱頜面缺損。顱眶缺損整復術涉及眶區(qū)、眉弓和前額等塑形較困難的部位，且因重建眶壁的精度要求較高，故手術難度較高。傳統(tǒng)的手術治療是應用手工彎制鈦網(wǎng)修復顱頜面缺損，但常規(guī)手工塑型鈦網(wǎng)存在誤差，個性化匹配度較差，手術時間長，術后美觀性及舒適度欠佳。近年來，隨著計算機技術、快速成型技術在醫(yī)學中的廣泛應用，為顱頜面復雜骨缺損的精準修復提供了重要的手段。目前個性化預成型鈦網(wǎng)逐漸應用于臨床，對于精密度要求較高的顱眶缺損整復術亦開展運用。本研究所有患者采用預制個性化鈦網(wǎng)修復顱眶缺損區(qū)獲得良好效果，報道如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

2013年1月至2019年6月我院收治16例顱眶缺損患者，9 例男性，7 例女性；年齡22～56 歲，平均年齡47.5歲。均為二期整復，缺損時間：3～11月，平均5.6 月。缺損面積：最小面積3.5 cm×6.8 cm，最大面積13.6 cm×15.4 cm。缺損部位：額眶缺損12 例，額眶顳缺損4例。

1.2 術前準備

16 例患者均行顱頜面螺旋CT 連續(xù)薄層（1mm）容積掃描獲得斷層DICOM格式數(shù)據(jù)，采用快速成型技術（rapid prototyping technology，RPT）重建缺損區(qū)假體模型并根據(jù)健側顱頜面結構1∶1鏡像重建三維解剖模型。利用Mimics（Materialise′s interactive med?ical image control system）19.0軟件對CT數(shù)據(jù)進行自動閾值分割，將骨組織與周圍軟組織分割，并結合解剖學毗鄰關系區(qū)分毗鄰顱骨間的定位點，采用區(qū)域增長分割建模，對分割出來的區(qū)域進行三維重建，提取顱眶缺損區(qū)域，以健側顱眶結構為標準，利用鏡像翻轉(zhuǎn)進行修補，將修飾的區(qū)域進行增長、調(diào)整、平滑，即生成修復體的三維曲面數(shù)據(jù)。通過計算機輔助設計（computer aided design，CAD）構建的顱眶缺損區(qū)和修復體的虛擬三維數(shù)據(jù)，以STL 文件格式輸入到3D 打印機，采用選擇性激光燒結（selective laser sin?tering,SLS）將粉末狀原材料層層堆積以形成顱眶缺損區(qū)三維模型，并通過選擇性激光熔化技術（selec?tive laser melting，SLM）以激光為能量源，將醫(yī)用鈦合金材料逐層熔融、疊加制成厚約1 mm，具有圓形孔隙結構的精準化、個體化實體三維成型鈦網(wǎng)[2]。為避免術中出現(xiàn)醫(yī)源性眶尖軟組織損傷，眼眶邊緣的預制鈦網(wǎng)到眶尖軟組織應有一個安全距離，常為31mm～51.1mm[3]；為了術中固定便捷，預制鈦網(wǎng)的邊緣應較缺損區(qū)骨窗邊緣寬1 cm。預制的成型鈦網(wǎng)經(jīng)消毒后備用。

1.3 手術方法

經(jīng)全麻后沿原切口或冠狀切口入路，小心地分離皮瓣與硬腦膜，注意保護硬腦膜，若硬腦膜破裂則應嚴密縫合以防止發(fā)生腦脊液漏和腦膜炎。牽拉皮瓣暴露骨缺損區(qū)至骨窗邊緣約1 cm，調(diào)整鈦網(wǎng)的位置使其盡量貼合缺損區(qū)，使顱眶缺損區(qū)被預制三維成型鈦網(wǎng)精準地全覆蓋，鈦網(wǎng)邊緣用自攻鈦釘固定。若缺損面積較大時，將硬腦膜懸吊固定于鈦網(wǎng)中央，皮瓣下放置負壓引流管，避免術后修復體與硬腦膜間出現(xiàn)死腔而引起感染、皮下積液等并發(fā)癥；缺損區(qū)涉及顳部時，將鈦網(wǎng)置于顳肌與硬腦膜之間，避免術后因顳肌受到鈦網(wǎng)卡壓而出現(xiàn)咀嚼受限及局部疼痛等并發(fā)癥，同時降低術后鈦網(wǎng)脫落的風險；缺損區(qū)眼外肌嵌頓時應盡量將其按解剖結構復位，注意保護眶周脂肪組織和眼外肌，以恢復眶腔結構、容積；若皮瓣張力較大時，視情況游離松解缺損區(qū)邊緣皮瓣的帽狀腱膜下層，可有效減少術區(qū)皮瓣張力，使皮瓣完全覆蓋鈦網(wǎng)表面，分層縫合皮瓣，術后予以支持治療及抗生素預防感染，術區(qū)適度加壓包扎。

2 結果

2.1 研究結果

16 例患者的個性化預制鈦網(wǎng)與骨缺損區(qū)貼合，術中無需手動塑形直接覆蓋于缺損區(qū)，且較傳統(tǒng)手術鈦釘數(shù)目減少，平均手術時間為45～68 min，明顯縮短手術時間。16例患者其中1例患者術后3 d出現(xiàn)皮下積液，抽吸積液加壓包扎，積液減少并逐漸自行吸收，復查CT愈合良好。術后平均隨訪3年，術后所有患者均未出現(xiàn)癲癇發(fā)作、鈦網(wǎng)松動、外露、塌陷等癥狀，部分患者局灶性神經(jīng)系統(tǒng)癥狀體征逐漸恢復正常。16例患者術后無眼球突出、內(nèi)陷及眼瞼下垂等癥狀，眼球運動正常，視力正常，無復視、視野缺損、眼部麻痹等癥狀，完整的眼科評估均正常。所有患者顱頜面部基本對稱，美觀滿意度較高。

2.2 典型病例

病人羅某，男，41歲，因右側顱眶區(qū)缺損，頜面部骨折術后5+月入院。入院檢查：頜面部不對稱，右側顱眶部見5.5 cm × 4.3 cm 骨質(zhì)缺損區(qū)，缺損區(qū)至自右側頭額部延伸至右側眼眶上壁，表面皮膚凹陷、無痛，雙眼視力、視野正常。顱頜面部三維重建示：“頜面部骨折術后”；右側額葉軟化灶，右側額骨部分缺如，右側眼眶外側壁多發(fā)骨折。入院診斷：顱頜面外傷后右側顱眶骨缺損，右側頜面部骨折術后5+月。術前行64 位螺旋CT，根據(jù)顱眶區(qū)具體缺損形態(tài)，利用計算機輔助設計、快速成型技術及鏡像技術制作與缺損區(qū)吻合的個性化三維成型鈦網(wǎng)，術中直接覆蓋骨缺損區(qū)，鈦釘固定。術后隨訪1 年，患者頭顱頜面部對稱，容貌美觀滿意度較高，修復體無外露，視力、視野正常。

圖1 術前像

圖2 個性化鈦網(wǎng)設計像

圖3 術前準備像及術中像

圖4 術后1年像

3 討論

3.1 顱眶缺損的危害

顱眶骨缺損破壞了大腦屏障的完整性，腦組織失去顱骨的保護而直接暴露于外環(huán)境中，并受到大氣壓的壓縮而影響大腦灌注，導致運動、感覺功能障礙，伴隨皮瓣凹陷，出現(xiàn)“皮瓣塌陷綜合征”[1]等；缺損區(qū)涉及眼眶，眼眶壁解剖外形破壞，造成眼眶容積改變，眼外肌嵌頓等從而出現(xiàn)眼球突出、眼球內(nèi)陷、復視、視力下降等并發(fā)癥。顱眶缺損嚴重損害患者的容貌外形，造成患者不同程度的心理障礙，影響日常生活，回歸社會困難。目前臨床上對于骨質(zhì)缺損直徑大于3 cm的顱眶缺損主要采用顱頜面骨整復術，重建缺損區(qū)原有輪廓，改善腦血流，恢復正常神經(jīng)功能和眼部功能，改善容貌美觀。

3.2 顱眶缺損修補術手術時機

目前顱眶缺損主張早期手術，整復術一般在首次手術后3～6 月左右開展，較之前的常規(guī)6 個月有所提前，對于感染病例應待傷口愈合后6～12 月修補[4]。有研究[5]表明顱骨整復時機越早越有利于預后，早期修補可有效減少術后并發(fā)癥，可以更好地改善顱內(nèi)壓及神經(jīng)功能障礙，重建正常生理環(huán)境下的顱內(nèi)壓調(diào)節(jié)機制，從而改善頭暈、癲癇等顱骨缺損綜合征；術后腦血流動力學的早期恢復有助于及時糾正腦靜脈迂曲，改善腦灌注，保持正常腦脊液循環(huán)。早期顱骨整復術可改善甚至逆轉(zhuǎn)顱骨缺損的繼發(fā)性腦損傷，并且早期重建眼眶缺損，避免患者出現(xiàn)不可逆性的眼部器質(zhì)性功能病變。對于正處于神經(jīng)發(fā)育期的兒童，顱骨缺損導致其腦組織失去保護，伴隨腦搏動、記憶力下降及恐懼心理等各種癥狀體征，甚至隨著年齡增長缺損區(qū)逐漸增大，腦組織出現(xiàn)萎縮等，嚴重損害患兒的身心健康。但是對于兒童顱骨缺損修補手術時機的報道尚有爭議，有學者[6]認為兒童處于生長發(fā)育期，早期顱骨成型術存在骨窗緣骨質(zhì)吸收的風險，故不提倡早期修復；但也有學者[7]認為學齡前兒童（2～5 歲）顱骨缺損面積隨著年齡變化逐漸增大，而學齡兒童（6～12 歲）的顱骨缺損尺寸變化較小，故對于學齡前兒童可將顱骨成型術推遲到6歲，學齡兒童可根據(jù)年齡選擇最佳手術時機。目前兒童顱骨成型術手術時機有待進一步研究。

3.3 顱眶缺損修補材料

常見的顱骨缺損修補材料主要是高分子材料、同種異體骨、自體骨等。高分子材料中的機玻璃（PMMA）和硅橡膠等因硬度差，感染率高，與骨窗緣的邊緣不易貼合，并且有機玻璃易碎而傷及腦組織等原因現(xiàn)在顱骨成型術材料中的地位已逐漸被鈦網(wǎng)所取代[8-9]。同種異體骨由于異體來源和免疫排斥反應而較少應用，近年來異體骨經(jīng)脫鈣處理后能去除抗原并且保持誘導新骨生成的能力，但其應用價值尚待更多的臨床資料證實。自體骨具有良好的生物相容性和骨整合性，并且具有成骨潛能，可誘導硬腦膜和軟骨膜間的多能性干細胞分化為成骨細胞并在二者間發(fā)生骨沉積。自體骨的獲取需開展第二術區(qū)，整個鞏固恢復期耗時較長，術后供區(qū)和受區(qū)的強度、硬度較差，患者康復期間存在應力性骨折的風險，對于較大的缺損，自體骨塑形、固定困難，取材有限，術后不良反應及骨吸收率高，缺乏實用性[10]。鈦網(wǎng)因強度高、剛性強、質(zhì)輕舒適感佳，化學、生物性穩(wěn)定，耐腐蝕及耐沖擊力佳，生物相容性和骨整合性接近自體骨而受到青睞[11-12]。3D 打印技術制備的鈦網(wǎng)機械性能與鍛造鈦合金相近且高于骨組織，多孔隙結構可能會降低鈦網(wǎng)的機械強度，但改變孔隙網(wǎng)狀結構參數(shù)可以調(diào)整鈦網(wǎng)的機械強度，使其與骨組織相匹配。對于承載較大生物力學的缺損部位，亦可考慮預制鈦板修復。本研究均采用厚約1 mm且具有圓形孔隙結構的預成型鈦網(wǎng)，Huang MT 等[13]證實圓形孔隙結構便于液體流動而形成親水界面，從而增加鈦網(wǎng)表面的潤濕性，潤濕性影響吸附蛋白的構象變化程度從而影響鈦網(wǎng)的生物相容性，所以具有圓形孔隙結構的鈦網(wǎng)具有較佳的生物相容性。同時1 mm的厚度和圓形孔隙結構使加載于鈦網(wǎng)表面的應力傳遞更均勻，避免出現(xiàn)應力超載。

本研究中16例患者均無癲癇發(fā)作、鈦網(wǎng)松動等并發(fā)癥，眼科評估均正常，容貌外形滿意度高，其中1名患者出現(xiàn)皮下積液，予以臨床對癥治療術后愈合佳。與自體骨、PMMA 等替代材料相比，鈦網(wǎng)在顱頜面整復術中感染率較低[14]。鈦網(wǎng)相較自體骨而言具有無限的供給量，術中無需開放第二術區(qū)，無供體部位的并發(fā)癥，無移植骨的吸收、排斥等風險，術后并發(fā)癥少。

3.4 個性化三維成型鈦網(wǎng)

隨著信息時代的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的經(jīng)驗化外科手術方式已逐漸向數(shù)字化、個體化、精準化外科轉(zhuǎn)變，個性化三維成型鈦網(wǎng)則應運而生。本研究利用患者的顱頜面CT 數(shù)據(jù)，采用計算機輔助設計技術、鏡像及快速成型技術進行顱眶缺損修補，直觀、全面地重現(xiàn)缺損區(qū)的三維解剖結構，便于術前設計、優(yōu)化手術方案、指導術中操作，達到精準化、個性化修復[15]。數(shù)字化模型簡化醫(yī)技溝通流程，實物三維模型便于醫(yī)患溝通。傳統(tǒng)鈦網(wǎng)術中需術者依據(jù)經(jīng)驗及肉眼反復手工彎制、裁剪，手術時間長，進而增大感染風險，且手工塑形鈦網(wǎng)難以與缺損區(qū)吻合，術后出現(xiàn)鈦網(wǎng)邊緣翹起，刺破皮瓣等并發(fā)癥，術后美觀效果依賴于術者的經(jīng)驗[16-18]。眼眶區(qū)具有獨特且復雜的解剖結構，傳統(tǒng)手工塑形鈦網(wǎng)不能充分恢復原有的輪廓，術中易損傷視神經(jīng)，術后雙側眼眶容積不等或術前、術后相差較大，容貌恢復欠佳。學者回顧性研究證實[3,19]，鈦網(wǎng)重建眼眶是一種安全有效的修復方式。個性化三維成型鈦網(wǎng)使手術方案簡單、快速、直接，縮短手術時間，簡化術區(qū)眼眶體積與健側眼眶相匹配的嘗試，有效地恢復眼眶框架、結構及容積，維持眼球位置，改善頜面美觀，最大限度地重建眼眶的功能性和美觀性[20-22]，有效提高手術準確性及患者美觀滿意度。本研究使用鏡像技術進行顱眶缺損區(qū)域的虛擬重建，適用于修復未越過中線的單側顱眶缺損，對于累及中線或雙側的顱眶缺損需采用原位完全貼合法進行計算機輔助設計修復體，對此有待進一步研究闡述。

4 結論

顱眶缺損主張早期手術，利用個性化三維成型鈦網(wǎng)修補顱眶缺損可優(yōu)化手術方案，改善容貌外形、減少術后并發(fā)癥、縮短手術時間、實現(xiàn)精準化、個性化修復，值得臨床推廣。