快速成型技术在颅颌面外科中的应用

2016-02-06李芳

中国卫生标准管理 2016年16期

李芳

快速成型技术在颅颌面外科中的应用

李芳

快速成型技术是制造技术、计算机技术和机械技术的集成技术，具有明显传统制造技术优点，近些年来，随着科学技术日益发展，在汽车、航空、医疗等领域得到广泛运用。在医学领域运用中，占据了15%比重，尤其是骨科、口腔和颌面治疗中。因颅颌面手术要求极高精准确性、复杂性，通过多方技术、学科综合，成为颅颌面治疗的主要技术之一。

快速成型技术；颅颌面；外科

【Abstract】

Rapid prototyping technology，integration technology of manufacturing technology， computer technology and mechanical technology， has obvious traditional manufacturing technology advantages， in recent years， with the rapid development of science and technology， in the automotive， aerospace，medical and other fields are widely used. In the field of medicine， the use of 15%， especially in the Department of orthopedics， oral and maxillofacial treatment. Because of the high accuracy and complexity of the skull and maxillofacial surgery， many techniques and disciplines are combined to become one of the main technologies for the treatment of craniofacial surgery.

【Key words】Rapid prototyping technology， Craniofacial， Surgery

1　快速成型技术的基本原理

快速成型技术起源于航空工业，主要是CAD模型、分层和堆积成型的制造技术综合，快速成型技术与传统拼合和去除成型相比，是利用陶瓷、塑料盒复合蜡等技术，制造出样品，通过分层制造和逐层叠加，实现点到线、线到面的过程。主要分为三个步骤：其一，数据准备。利用计算机技术，生成CAD模型和CT数据，利用切片软件，切割CAD模型，生成1.5 mm左右薄片，再获取各层轮廓数据［1-2］。其二，分层叠加成型。利用各层截面数据，通过转换为加工命令，对激光束进行控制，切割一层层原材料，产生各种三维产品。其三，后处理过程，主要是模型的表面清洁、处理［3］。

快速成型技术主要包含光固化、层状物制造、激光近似成型、三维打印、激光烧结等技术，使用不同技术工艺，加工材料也不同。

同时，快速成型技术与传统制造工艺相比［4］，具有一定优越性：其一，是一种非接触加工技术，无需磨具和刀具。其二，生产过程实现了数据化，能够随时更改和制造，实现了无人值守。其三，产品数量不影响生产成本，尤其是单个模型生产［5］。其四，可快速铸造，实现模型快速制造。其五，在生产过程中，无振动和切割，具有环保型。其六，模型复杂不影响产品制造，能够制造任何模型。

2　颅颌面外科手术中快速成型技术的运用

对于医学领域而言，快速成型技术在外科运用最早，特别是骨科、颅颌面和整形手术中，通过快速成型技术，建立仿真三维模型，依靠手术解剖结构模型，医师可掌握患者的手术状况，结合模型制定手术方案。针对复杂病例，建立外科模型，在预演手术中，能够对比手术的优点，展示手术训练操作［6］。

首先，颅颌面精确复制。在人体骨结构中，颅颌面的骨组织不规则，结构较为复杂，解剖结构十分密切，利用CT片、X线检测，模型对颅颌面的器官距离、缺损畸形、面部对称和颅颌面综合征具有重要的诊断作用。但对多发性骨折矫正、错位，帮助性不大。同时，根据相关学者研究，颅颌面颈部患者的模型仿真和影像比较，模型对改善手术设计具有重要作用，术前准确率高达96.4%，利用仿真模型，可减少手术时间，和实体差异性不大，通过快速成型技术的仿真模型，能够精确复制颅颌面结构，提升临床诊断率。

其次，软组织复制。对于软组织数据，主要是MRI、CT诊断数据，使用MRI数据，是基于镜像原理，利用SL方法，制作出树脂患者耳赝复体。利用CT数据，基于LOM方法，制作耳廓阳模，再通过硅胶制造耳廓硅胶义耳，个性化极高，形态精度也高。根据相关研究，通过三维激光扫描技术，制造鼻蜡模型，可制造胶鼻赝复体，经过测量，赝复体和蜡模测量的差异性较小，是一种鼻赝的新型制造技术。

其三，个性化修复体。利用快速成型技术，建立CAD系统模型，将颅颌面个性植入体内，选择钛合金、人工骨、钛板作为材料。其一，针对颌面修复，根据相关研究，对上颌骨切除的缺损患者，进行术中填塞，制造快速钛网，与自体髂骨骨块、软组织覆盖组织即可修复，能够获得满意修复效果。对于计算机辅助技术在钛网中的运用，能够肯定快速成型技术的优点。另外，根据相关报道，快速成型技术和反求技术的模型建立，利用铸造技术，建立纯钛修复支架，对颌骨修复缺损，对于咀嚼功能和外形修复，在个性化修复重建中运用快速成型技术，在术前预制个性化钛板，能够提升手术精确度。其二，针对颅骨缺损。通过快速成型技术，能够制作精确钛板，对缺损部位进行直接修复，获得良好美容效果［7］。根据快速成型技术的丙烯酸修复体，模拟缺损模型，可减少手术时间，获得良好临床修复效果。根据相关研究，制造EH复合模型，对大面积颅骨缺损部位进行模拟，能够和周围组织精确模拟，修复体相容性良好，强度足够，在体内能够长期存留［8-10］。

针对颅颌面手术，使用快速成型技术，在手术前，模拟患者的颅颌面畸形，可获取精确手术效果。根据国内学者研究，对于陈旧性颌骨骨折，使用模型技术，可简化手术步骤，提升质量效果。根据相关学者研究，通过手术模板制作，对复制颅颌面畸形患者进行三维头模，预制植入物模板，模型外科操作和真实手术具有较高吻合度，减少手术时间，提高手术效果。

3　展望

总而言之，对于颅颌面骨折的修复，随着快速成型技术的快速发展，综合了CAM、CAD技术，软件、设备的不断更新，材料费用逐渐减少。在不久将来，在颅颌面外科手术中，快速成型技术必将必不可少。同时，在三维模型建立中，个性化、多样化模型也逐渐增多。另外，随着材料学、工程学的不断发展，快速成型技术在颅颌面外科中，具有广阔发展前景。

［1］王珏，归来. 数字化技术在颅颌面外科的应用进展［J］. 中国美容医学，2012，21（8）：1434-1437.

［2］张文斌，沈国芳. 导航手术在颅颌面外科的应用及误差控制［J］.中国口腔颌面外科杂志，2012，10（2）：170-173.

［3］康晓伟，高春燕，黄梅虹，等. 颅颌面外科导航手术安装参考头架的配合［J］. 中华护理杂志，2012，47（8）：747-748.

［4］李益敏，郑永生，戴利. 三维模型在颅颌面外科的临床应用［J］.中华医学美学美容杂志，2007，13（3）：166-168.

［5］李益敏，郑永生. 快速成型技术在颅颌面外科中的应用［J］. 中国美容医学，2007，16（9）：1309-1311.

［6］陈俊兰，吴纪楠，王忠东. 快速成型技术在颅颌面缺损整复中的应用［J］. 国际口腔医学杂志，2011，38（5）：567-569.

［7］王学梅，沙磊，欧丽，等. 快速成型技术在颌面外伤围手术期护理中的应用［J］. 中华全科医学，2013，11（10）：1639-1640.

［8］董青山，郭家平，李志进，等. 快速成型技术应用于颌面部骨畸形的整复研究［J］. 口腔医学研究，2013，29（12）：1141-1144.

［9］夏德林，归来，付光新，等. 计算机辅助设计、快速成型技术大面积颅眶缺损个性化整复［J］. 中国美容医学，2010，19（10）：1466-1469.

［10］董青山，郭家平，李志进，等. 基于快速成型技术即刻精确修复下颌骨缺损的临床研究［J］. 口腔医学研究，2012，28（11）：1134-1137.

Rapid Prototyping Technology in the Application of the Cranial and Maxillofacial Surgery

LI Fang Department of Oral and Maxillofacial Surgery， Heilongjiang Province Hospital Nangang District， Harbin Heilongjiang 150001， China