3D打印在1例巨大含牙囊肿切除及上颌骨重建术中的应用研究

陈秀峰 ，张勇辉 ，刘晓涛 ，刘光辉 ，卢娜

(江西省新余市中医院，1、耳鼻咽喉科；2、口腔颌面外科，新余 338000)

非潜牙期的巨大含牙囊肿患者往往因为不愿意接受长期的保守治疗直接选择手术切除囊肿及囊肿内恒牙胚，而术后颌骨缺损造成的容貌影响风险导致部分患者要求一期实施颌骨重建手术；随着3D打印技术的发展和成熟，这一新兴的科技成果已在医学领域得到了广泛应用，国内外已有利用3D打印技术实施上颌骨成形的报道，但由于直接打印修复体的打印设备及植入物价格昂贵，难以普及；既往利用打印颌骨模型手工弯制植入物的报道被质疑存在金属疲劳导致植入物断裂可能；且基层医院鲜有开展。为了使3D打印技术在基层医院进行类似手术时获得更广泛的应用，本研究对我科2017年10月开展的一例利用桌面3D打印机实施的3D打印联合内镜辅助下巨大含牙囊肿切除+上颌骨重建手术从计算机设计、手工制作修复体，直到手术植入等过程进行了分析总结。

图1 唇龈沟处肿物

图2 颌骨矢状位CT影像（黄色箭头：囊肿内恒牙胚）

图3 颌骨冠状位CT影像

图4 肿物穿刺液

1 资料与方法

1.1 一般资料 患者，女，31岁，发现左面颊部无痛性包块日渐增大1年余，伴左侧渐进性鼻塞、21、22、23牙牙松动，包块及其周边无红、肿、疼痛、麻木感，亦无牙痛、流涕、鼻出血、面部麻木、张口受限、咀嚼及吞咽异物感等其它症状，发病期间体重无明显改变，行颌骨CBCT检查后，诊断为“上颌骨含牙囊肿”，建议门诊行开窗减压术，患者因不愿接受长期保守治疗且担心术后容貌改变，行毕21牙至25牙根管治疗后，要求住院行含牙囊肿切除及上颌骨重建手术，于2017年10月7日入院。入院查体：神志清楚，生命体征平稳，心、肺、腹、运动系统、神经系统等检查未见明显异常，专科检查：左面颊部隆起（约4×5cm），上侧唇龈沟自11牙至25牙隆起(图1)，左上颚前中1/2隆起，左鼻翼及鼻前庭隆起，肿物表面皮肤及粘膜颜色、温度正常，触之质硬，无波动感，边界尚清，无活动度，压痛征阴性；前鼻镜下见：左侧鼻腔外侧壁内移，压迫鼻中隔，鼻中隔居中，后段窥不入；鼻窦压痛阴性；21、22、23 牙不齐，21、22、23、24、25 牙“冷热测”对照对侧同名牙不敏感、叩痛（++）、牙髓活力检测无反应；颈部未触及肿大淋巴结；全身其它部位未触及肿块。

1.2 术前检查 辅助检查：血常规、尿常规、粪常规、生化全套、感染四项、凝血功能示：正常；心电图示：正常；胸部正位DR片示：正常；颌骨平扫CBCT示：上颌骨含牙囊肿（图2、图3）；包块穿刺：褐色液体（图 4）。

1.3 “3D”设计及成形 “韩国怡友Pax-i3D”CBCT；Flyingman-280 FDM桌面级3D打印机；计算机1台(配置：CPU：2.40GHz；内存：4.00GB；系统类型：64 位；硬盘：150G；GeForce GT 显卡：740M)；设计软件：E-3D数字医疗建模与设计软件V11.60；将患者的颌骨采用CBCT扫描，层厚/层距：0.20mm/0.20mm，扫描结果以DICOM格式输出并拷贝至计算机，利用E-3D数字医疗建模与设计软件V11.60进行三维实体建模，利用三维套索、标记点、团块分割等图像分割工具去除噪点及与手术无显著关系的结构，分别获得颌骨、肿物及皮肤软组织的三维重建数字模型（图5）。选取上颌骨三维重建数字模型，利用软件镜像功能以左侧正常颌骨修复右侧病损骨质，使计算机所生成的镜像尽可能与病变区域周边正常骨质重合（图6），生成修复后的数字模型。通过综合分析，在上颌骨三维重建数字模型上规划植入物的移植区域，并在测量钉道区域的骨质厚度后，确定钉道的位置及钛钉的长度（图7）。利用3D打印机及PEEK线料，分别打印出患者的上颌骨实体模型及镜像修复后的实体模型。

图5 皮肤、骨骼、肿物数字模型（红色区域：肿物）

图6 镜像修复数字模型（图右蓝色区域：患者左侧颌骨与所生成镜像不吻合区域）

图7 钉道位置及螺钉植入区域骨质厚度

1.4 上颌骨修复体制作 A4纸，口腔蜡片，家用电吹风机，15号圆刀片，钛网 （厚：0.7mm，孔：2.0mm），上颌骨实体模型及镜像修复后的实体模型，涡轮机等。选取大于移植物区域边界约1cm的口腔蜡片置于镜像修复后的实体模型的移植区域上，用家用电吹风机略加热，使之软化后自然贴于模型表面（忌融化、对蜡片施压），在蜡片上标记钉道拟植入区域，用15号圆刀片沿规划区域（包括：移植区域及辅助定位区域）边界切除区域外的蜡片（图8），取下蜡片，家用电吹风机再次加热，使之平铺于A4纸上，沿蜡片边界在A4纸上进行描绘（图9），并标记钉道拟定选择区域，将其沿边界剪裁下后贴于钛板，并使钛板的钉孔落于A4纸上所标注的钉道区域内的理想位置（图10），剪裁钛板，之后与镜像修复后的实体模型比对，用止血钳将钛网仔细弯曲成形，得到植入物基本形态。在手术预演中，用涡轮机磨除病变骨质，确定钛板的辅助定位区域与颧骨内缘契合、钛板的梨状孔缘与残留鼻骨吻合、钛板下缘与梨状孔下缘及牙槽骨平行后，将预成型植入物按预先设计固定，为确保对眶下神经及血管的充分保护，进一步修剪其周边植入物，并调整形态，使之贴合理想（图11），取下植入物，利用涡轮机将植入的剪裁缘打磨光滑，防止组织切割，消毒备用。

图8 蜡片贴敷于修复后颌骨模型，制作移植物模型(紫色箭头：眶下神经及血管区域；黑色箭头：钉道植入区域)

图9 塑形蜡片平铺于A4纸

图10 裁剪后的A4纸粘贴于钛网

图11 剪裁塑形后的钛网安装于患者颌骨模型（黑色箭头：辅助定位区域）

1.5 手术方法及过程 全身麻醉；取仰卧位；常规消毒与铺巾；自12牙至24牙处做口腔前庭沟切口，钝性分离直至包块残余骨质表面，切开软骨膜，行骨膜下钝性分离，术中见肿物表面部分骨质缺损，沿骨膜下分离，直至暴露13牙上的正常上颌骨及左侧颧骨骨面以备植入物着床，行囊肿减容后，内镜下自骨质缺失缘沿囊肿表面分离，至22牙处可见其上有一横行多生牙，被囊壁包裹，锐性切断囊壁并取出（图12），直视下去除多生牙，涡轮机打磨多生牙下上颌骨面，确定该处无囊性组织残留，咬骨钳咬除囊腔周边菲薄骨质并用涡轮机打磨咬除缘，此时可见自21牙至25牙牙槽骨缺损、牙根尖暴露，咬骨钳咬除被囊肿波及的21牙至25牙牙根尖，并行倒充术，内镜下在囊性病损鼻腔侧的上、内、外界切开粘膜，使之形成以鼻中隔粘膜为蒂的门型粘膜瓣，并将其平铺于囊腔底部，将预成型的手术钛网置入术腔，对位理想后，直视下用涡轮机在术前拟定的钉道位置钻孔 （颧骨内下缘2孔及12、13牙上正常骨质内各1孔），取出钛网剪除覆于颧骨外表面的辅助定位部分，涡轮机打磨钛网剪切缘，再次置入钛网，在钻孔位置拧入6mm螺钉固定，钛网固定理想（图13），自鼻腔向囊腔内填入涂红霉素软膏的明胶海绵5块，下鼻道置入高分子膨胀海绵1块，口腔内对位缝合骨膜、肌层及黏膜切口。术后冷流质饮食72h后改软食，并取出鼻腔内膨胀海绵；72h内给予：阿莫西林克拉维酸钾分散片156.25mg/片，用法：312.5mg/次口服日3次；7d内给予过氧化氢100ml+无菌蒸馏水400ml混合液餐后漱口液。

图12 囊肿壁组织

图13 钛网术中固定理想

图14 组织病理学检查

2 结果

术前计算机辅助设计时间约1.5h，模型打印时间约20h，钛网剪裁制作约1.5h，手术预演约0.5h；术中未出现并发症，病灶清理干净，合计出血量约30ml，手术操作总耗时约86min，钛网定位、剪裁、安装时间约7min。术后无面颊部麻木、12牙及13牙麻木疼痛等，术后3d局部软组织水肿，无血肿、感染等并发症；术后7d肿胀完全消除并拆线；病理诊断为：牙源性颌骨囊肿（图14）。3个月后随访无复发，面容无畸形（图15），无面颊部麻木、牙齿脱落、鼻腔粘膜粘连等，复查CBCT示：内植物对位、贴合理想（图16）。

3 讨论

含牙囊肿的治疗通常包括保守治疗及手术治疗，对于潜牙期的含牙囊肿患者多主张采用保守治疗，不仅可以获得良好的疗效，而且有利于根尖尚未闭合的恒牙萌出[1-3]。但对于非潜牙期的巨大含牙囊肿患者，往往因为不愿意接受长期的保守治疗直接选择手术切除囊肿及囊肿内恒牙胚，而术后颌骨缺损造成容貌影响的风险导致部分患者要求一期实施颌骨重建手术；目前，颌骨缺损重建的方法较多[4]，而随着3D打印技术的发展和成熟，这一新兴的科技成果正逐步广泛地应用于医学领域[5]，其在颌骨重建方面的应用主要包括：上颌骨修复体的直接打印及利用3D打印技术打印三维实体模型后实施手工制作修复体，国内外已有相关研究报道[6-8]，但由于修复体打印所采用的为金属材料3D打印设备，价格昂贵，难以普及；而邓润智等[6]针对孙坚等[8]的研究提出利用三维实体模型辅助下手工制作钛网存在反复弯曲钛网可能导致金属疲劳从而造成植入物断裂风险等问题；且通过“知网”以“3D打印”、“快速成形”为检索词所检索的合计85篇医学类文章，几乎均源自于大学附属教学医院的相关研究，基层医院鲜有报道。而本研究通过利用桌面3D打印机、口腔蜡片等相对廉价的设备及耗材在快速、精准地实施巨大含牙囊肿切除后的上颌骨重建手术的同时，制作过程简单，并不需要反复弯曲钛网，制作方法尚无相关报道。

图15 术后3个月“示齿”面容

图16 术后3个月影像学检查

本研究发现：计算机辅助设计过程中，3D成像使手术区域的结构及其相互关系较二维图像更为直观，不仅有利于医患之间、医医之间对病情及手术方案的交流沟通，且有利于减少一些经验有限的术者对于手术风险区域的评估不足甚至是遗漏，如图5中，我们很容易就看出病损已经侵犯至左侧眶下孔处，因此，在钛网设计过程中为眶下神经及血管预留了足够的空间（图8），该问题在作者仅阅读完CT片后的确未引起注意。此外，应重视手术预演练的作用，该环节不仅是手工制作、验证移植物形态的重要环节，而且为术者提供了针对具体患者的手术操作训练，有利于发现、弥补计算机辅助设计时存在的不足，使手术方案更为优化、更为明确，其也是验证手术方案可行性的重要环节，同时利于提升术者信心。

值得注意的是，在钛网的制作过程中应注意以下几个方面：首先，由于CT扫描难以实现基线的完全水平，且患者左右颌面骨形态并非完全对称，在计算机辅助设计中镜像修复病损骨骼时，为确保以此制作出的植入物能稳妥固定于患者的植入区域，同时得到理想的外观，关键在于修复重建时应保留病变侧尚存的重要解剖标志位置及形态不变：如：健侧牙槽骨、颧骨内缘、鼻骨下缘等；其次，在钛网制作过程中，应在蜡片及描绘的A4纸剪裁板上标记弯制钛网时的关键点，如；颧骨内缘、上颌骨额突等区域，制作时应一边比对一边小心地缓缓弯曲，可有效避免反复弯曲造成的金属疲劳；此外，由于颌面骨骨面极不平整，曲面较多，且无稳定的植入导板固定基点，导致难以制作、应用钉道导模板以实现钉道的对位安装，因此，钛网制作时应尤其注意制作辅助定位区，本研究在钛网初步成型并固定于患者实体模型上后，利用两个预留钉孔区域（图11），使之弯曲后与钉孔区域的成角恰好坎于颧骨内侧缘，在手术中，便可借此结合植入体与植入区下缘、鼻骨下缘及梨状孔下缘的位置关系进行植入体的定位，定位后为防止突出于颧骨骨面的材料引起组织切割，在正式安装前应将其截除。

值得一提的是：通常，内镜的优势在于术中光线充足、视野清楚，快捷，创伤小等[9-10]，但由于该手术切口的大小主要受移植物的宽度影响，内镜在本研究中使用并没有显著减少手术切口的创伤，仅在深部操作时提供了更好的手术视野，如：深部组织的分离及鼻腔内粘膜瓣的制作等。而术中制作以鼻中隔为基底的门型粘膜瓣铺与囊腔底壁，使术后囊腔与鼻腔相通，从理论上有效地解决了封闭腔隙存在术后感染及感染积脓后脓液无法引流的问题。此外，由于增加了计算机辅助设计环节，且模型打印须耗费大量时间，计算机辅助设计、模型打印及移植物塑型等的总耗时其实显著大于传统颌骨成形手术耗时，此次研究认为，3D打印技术之所以得以应用于颌骨成形手术，除了该技术能提高手术精度、精确制作植入体外，把手术台上的移植物设计及塑形过程转移到手术实施之前完成，从而显著缩短手术耗时，也是其优势之一，但不足在于不适于急诊修复手术。

总之，本研究显示：3D打印技术在巨大含牙囊肿切除及上颌骨重建术中具有更好地了解解剖结构、实现术前针对性的模拟手术、节省手术时间、提高手术精度、精确制作植入体、减少手术创伤及利于医患沟通等优势，而采用本研究所使用的设备、耗材较为廉价，且该移植物制作方法并无显著的金属疲劳、断裂风险，相对于利用3D打印技术直接打印修复体而言，该方法更为简便、廉价、易于在基层医院推广，但如何使其在颌面部骨骼重建中的应用范围得到进一步拓宽，尤其是针对双侧颌骨损伤，无法用镜像修复完整骨骼的情况，仍有待经一步研究。