個體化鈦板在復雜頜面骨骨折修復中的應用

李慧 趙曉英等

[摘要]目的：探討應用激光選區燒結技術提高復雜頜面骨骨折的手術效果。方法：患者進行螺旋cT掃描，并進行容積三維重建，利用MINICS8.1軟年進行濾波，二值化，輪廓提取，矢量重建，轉化為STL文件，再進行實體分層，輸入HLP-450型快速成型機，制作骨折頭顱骨三維實體模型，模擬手術，制作個體化鈦板，作為實施手術過程的參照。結果：患者術后咬合關系恢復良好，手術時間明顯減少，效果滿意。結論：應用激光選區燒結技術可以提高手術精度，縮短手術時間，明顯降低手術難度。

[關鍵詞]選區激光燒結技術；頜面骨骨折；個體化鈦板

[中圖分類號]R782

[文獻標識碼]A

[文章編號]1008-6455(2012)07-1153-03

口腔頜面部位于人體暴露部位，易受到創傷，造成面部外形改變及功能障礙。頜面部骨性架構組成骨數目多，解剖結構復雜，骨折及手術類型多變，因此，復雜頜面骨骨折的手術治療一直是頜面創傷治療的重點和難點。目前，手術多采用鈦板行頜面骨的堅固內固定，但骨折的復位仍主要依靠術者的經驗。本研究應用激光選區燒結法(selected lasersintering，SLS)，制作個體化鈦板，為術中骨折的復位提供重要的參考依據，取得了較好的臨床效果。

1資料和方法

1.1臨床資料：2008年5月～2011年8月，于我院口腔頜面外科行復雜頜面骨骨折手術治療患者24例，年齡24～65歲，平均38歲，所有患者均在傷后15天內進行手術。其中，單側顴骨復合體骨折并同側面部嚴重塌陷2例，雙側上頜骨骨折并下頜骨正中骨折2例，雙側上頜骨骨折并下頜骨頦孔區骨折4例，雙側上頜骨骨折并下頜骨下頜角骨折4例，雙側上頜骨骨折并單側顴骨復合全骨折4例，雙側上頜骨骨折伴縱裂并下頜骨正中及頦孔骨折4例，單側顴骨復合體并上頜骨骨折4例，入選病例均診斷明確，無全身其它重要器官既往病史。手術方式采用堅固內固定，切口選擇有口內切口，眶周切口，頭皮冠狀切口，頜下切口。相同診斷、相同手術方式及相同手術切口的病例隨機進入對照組及實驗組。手術在同一組手術者下完成。研究組患者術前告知新手術方法的優缺點，并簽訂新方法的知情同意書。

1.2材料與器械：內固定材料采用顱頜面重建系統鈦板(OSTMED，美國)，厚度0.6mm，1.0mm，螺釘長度為5mm、6mm、8mm 320排螺旋CT(東芝，日本)，PACS診斷工作站(西門子公司，德國)，MIMICS8.1軟件(Materialise，比利時)，MagicsRP5.41軟件(Materialise，比利時)，快速成形機(HLP-450型，北方恒利有限公司)。

1.3方法

1.3.1 CT數據采集與CT三維重建：采用320排螺旋CT(東芝，日本)掃描機，掃描條件電壓130KV，電流110mA，曝光時間2.0s，層厚0.5mm，螺距1.0，窗寬280，窗位40。患者取仰臥位，掃描范圍從眶上平面至舌骨平面，CT水平掃描。采用SGI重建系統，對頭顱骨標本進行cT三維重建，矩陣1024*768。掃描完成后，進入PACS診斷工作站(西門子公司，德國)。登陸工作站，利用CDViewer軟件對CT圖像進行灰度、對比參數的調整，設定窗寬939，窗位140，達到對骨邊界的最佳識別和獲取骨的原始邊界，數據以DICOM格式存儲，光碟保存。

1.3.2接口數據轉換與矢量化建模：將存儲的DICOM格式數據導入MIMICS8.1軟件(Materialise Software，比利時)，并對存貯的DICOM圖像進行濾波，二值化，輪廓提取，分割等處理，得到顱骨骨組織圖像，對輪廓曲線進行矢量疊加，得到頭顱骨的三維模型，進行表面的光滑處理，STL格式存儲。

1.3.3快速成型制作患者骨折后顱骨模型：將STL格式存儲數據導入Magics RP5.41軟件(Materialise，比利時)，對STL模型進行查錯和修補，根據病例選擇，可行健側鏡像重建。生成快速成型機所需的斷層STL文件。將STL文件輸入快速成形機(HLP-450型，北方恒利有限公司)，采用選區激光燒結技術加工成型，得到患者三維顱骨模型

1.3.4模擬手術過程：于骨折頭顱骨模型上模擬手術過程，預先行鈦板塑形，固定，標記堅固內固定位置，對內固定材料消毒，術中備用。

1.3.5對患者實施手術：手術均在氣管內插管全麻下進行。首先行上、下頜骨牙弓夾板結扎，按術前設計切口入路，翻瓣尋找骨折斷端，充分松解骨折斷端，根據塑形好的鈦板及三維模型標記點，復位各骨折斷端，并行骨折鈦板堅固內固定。堅固內固定順序：先固定下頜骨，再固定顴骨，行頜間固定，最后固定上頜骨。模擬咬合，咬合良好后，沖洗創面，逐層關閉傷口。術后常規應用抗生素預防感染，局部輕壓包扎，口內輔助以頜間固定1周，術后1周拆除縫線。

2結果

2.1咬合關系：測量上頜第一磨牙近中舌尖偏離下頜第一磨牙中央窩的距離為咬合偏差。研究組：平均咬合偏差(0.07±0.05)mm，對照組：平均咬合偏差(0.24±0.08)mm，配對研究平均咬合偏差(0.17±0.07)mm，t=7.89(n=11)，P<0.05，研究組咬合關系恢復明顯好于對照組。

2.2手術內固定時間：計算自暴露骨折斷端至內固定結束時的時間：研究組行內固定平均時間(52±10)min，對照組內固定平均時間(99±13)min，配對研究時間平均縮短為(48±14)min，t=11.42(n=11)，P<0.05，研究組手術時間較對照組明顯縮短。

2.3應用費用：手術費用(手術當日)，研究組平均費用(30449±1610)元，對照組平均費用(23892±1802)元。人均增高費用(6557±575)元。

2.4患者主觀評價：患者主觀評價：采用雙盲法，對進入研究對象的手術患者進行調查，根據手術的效果分：研究組滿意個數為10例，不滿意2例，對照組：滿意例數為8例，不滿意為4例。X²=1.25，P>0.10，研究組與對照組滿意度無明顯差別。

3典型病例

某男，37歲，因“車禍致傷頭面部疼痛、出血2h”入院。專科檢查：面部腫脹，面中份比例增大，雙側眶周瘀血，無復視，無眼球運動障礙。咬合關系紊亂，張口重度受限，上、下頜肌均可觸及明顯的骨動度。診斷為雙側上頜骨骨折、下頜骨正中骨折。對患者及家屬進行告知后，進入實驗組。制作三維實體模型及手術前咬合情況(如圖1)，模擬手術過程并行植入鈦板塑形(如圖2)，送消毒，手術中使用(如圖3)。手術經鼻插管全麻下進行，先行上、下頜牙弓夾板固定術。入路選擇為：下頜前庭溝切口+上頜前庭溝切口+瞼下緣切口，暴露骨折斷端后，根據手術模擬過程，參照塑形鈦板形狀，先行下頜骨正中骨折內固定(如圖4)，再行雙側上頜骨內固定(如圖5)。術后，頜間牽引3天，咬合關系恢復良好(如圖6)。

4討論

快速成型技術(rapid prototyping，RP)是國外20世紀80年代末期發展起來的一門新興制造技術，于1991年在維也納被引入到醫學領域，體現了計算機輔助設計、激光加工，數控和新材料開發等多學科、多技術的綜合應用。激光選區燒結法(selected laser sintering，SLS)、是快速成型技術的一種，是有選擇地將可熔性粘結粉末燒結居型并層層疊加成實體的成型方式，以速度最快，原型復雜系數最大，應用范圍最廣，運行成本最低而著稱。雖然與立體平版印刷成型技術相比，精度略有降低，但仍可達0.1mm，這在醫學臨床應用已經足夠。因激光選區燒結法模型制作成本的降低，為臨床推廣使用奠定了基礎。選區激光燒結技術其精度的損失主要發現在CT掃描過程以及圖像處理過程，這也是目前快速成型技術在醫學領域中應用研究的難點和熱點問題。

堅固內固定(rigid internal fixation，RIF)技術現已成為治療頜骨骨折的常規方法，骨折治療的目的是最大限度地恢復顱頜面的形態和功能，良好的鈦板成形使其與下頜骨表面貼合，保證固定后的穩定性是手術成功的關鍵之一。但復雜頜面骨骨折傳統堅固內固定手術的難點在于骨折斷端的復位及鈦板的術中塑形，由于術中骨折復位的參考點有很大的不確定性，主要依靠術者的經驗，大大增加了手術難度，術中鈦板的塑形又會使手術的時間延長，增加了手術及麻醉風險。本研究通過三維模型制作個性化鈦板，較傳統的手術方法相比，在術中復位骨折斷端時提供了可靠的參考依據，同時節省了鈦板的塑形時間，因此能夠降低手術難度，縮短手術時間，提高了手術效果。術后頜問間牽引，仍為治療復雜頜面骨骨折不可缺少的手段，其能夠對抗鈦板固定時產生的細微變形所引起的骨折斷端的輕度移位，起到穩定及細調咬合的作用。

在研究中也發現，對于解剖精細區如眶區及粉碎性骨折的病例，三維模型的手術模擬及模型骨折塊的移動較困難，原因在于頜面骨與顱底骨的粘連，對于脫體骨折斷端的游離骨折片，因三維模型制作過程中缺少支持，會脫落、丟失，因此病例應有所選擇。另外，三維模型制作設備一般醫院沒有配備，需與工科院校合作，增加了術前準備時間。目前，激光燒結技術在臨床應用的費用仍較高，但隨著人們生活水平的提高，可望得到較好的推廣。