3D打印导板在颧骨骨折治疗中应用

朱 浩， 郑孟杰， 李延超， 张 力

北部战区总医院 口腔颌面外科，辽宁 沈阳 110016

颧骨解剖形态复杂，是颌面部重要的支柱结构，在维持面中1/3处的宽度、高度、突度上起重要作用[1]。由于其位置突出，是颌面部常发生的骨折部位之一[2]。当颧骨发生骨折后，其断端常向外下侧方向移位，造成面中部塌陷、面部增宽、双侧面部不对称、张口受限、咬合关系错乱及复视等并发症。由于解剖结构的复杂性，使该部位的骨折复位、固定存在较大困难。功能与外形是颧骨骨折手术治疗的重点[3]。现代计算机辅助虚拟手术规划、三维建模等技术的应用，可提高颅颌面外科的诊断分析水平，制定个性化诊疗方案。本研究旨在探讨3D打印导板在颧骨骨折手术治疗中的应用价值。现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取自2018年5月至2019年8月在北部战区总医院收治的10例颧骨骨折患者为研究对象。其中，男性7例，女性3例；年龄20～50岁，平均年龄37.6岁；交通事故致伤9例，摔伤1例；损伤部位在右侧4例，在左侧6例。所有患者均为Zingg分类[4]B或C型单侧颧骨骨折患者。患者入院临床表现：面部不对称、患侧颧部及眶下区域存在塌陷、眶外侧缘及下缘台阶感明显，10例患者中，2例发现复视现象，3例伴有张口受限症状。排除标准：无法配合手术者；陈旧性骨折患者；具有可能影响手术的系统性疾病者。本研究患者均签署知情同意书。

1.2 研究方法 计算机辅助设计、3D打印头颅模型与定位导板。术前应用3D双源64层螺旋CT进行头骨扫描。切片厚度0.625 mm，扫描参数设置为120 kV和205.50 MPs。对CT扫描进行评估，并将图像处理成医学格式的数字图像和通信数据文件。使用Geomagic Studio 2013软件生成三维图像，并将医学数据中的数字成像和通信传输到工作站中进行数字操作，生成真人大小的三维颅骨模型。使用Mimics 3D软件(比利时Materialise NV公司)的镜像技术将上颌骨眶骨的正常未受伤侧反射到对侧受伤侧。手术方法：(1)切口选择，手术采取患侧半冠状切口+口内前庭沟切口+睑缘下切口；(2)放置导板，将3D打印导板置入手术切口，结合骨折断端周围骨性标志对导板进行精确定位；(3)颧骨骨折复位，钛钉固定导板，利用组织面将骨折块复位并固定。测量结果分析：患者术后1周进行CT复查。将所得术后DICOM 数据导入Mimics 10.01软件和Geomagic Studio 2013软件，将患者骨折术前与术前设计骨折复位、骨折术后图像数据进行配准，设计A、B两组，A组术前设计组，B组术后实际组。以颧突点为标志点，测量并记录两组颧突点的位移距离[5]。突度：测量水平面上颧突点前后方向位移的距离；宽度：测量冠状面上颧突点内外方向位移的距离；高度：测量矢状面上颧突点上下方向位移的距离。

2 结果

A、B组突度值分别为(11.42±0.46)、(10.44±0.25)mm；A、B组宽度值分别为(18.94±0.35)、(17.82±0.43)mm；A、B组高度值分别为(7.81±0.42)、(6.94±0.52)mm，两组突度值、宽度值及高度值比较，差异均无统计学意义(P>0.05)。本组10例患者均顺利完成手术，平均手术时间为2.3 h；术后切口均为Ⅰ期愈合，均未出现感染症状。术前出现复视症状的患者，术后视力恢复较快；术前张口受限患者，术后约3周完全恢复。本组10例患者均获得1～3个月随访。末次随访时，所有患者双侧面中部基本对称，张口度正常，咬合关系良好。

3 典型病例

患者男性，23岁，因交通事故伤致颅脑外伤、颌面部多发骨折，经抢救治疗，病情稳定后，因颌面部多发骨折及面形不对称转入我科。专科检查：患者左颧面部明显塌陷(图1)，张口无受限，咬合关系错乱，左侧颧弓处可触及凹陷，压痛明显。三维CT示：左侧颧弓骨质不连续，骨折断端向下移位。侧颧骨体明显向内后方移位(图2)。以CT数据为基础，通过3D打印，镜像获取患侧数据(图3～5)。将患侧骨折块分离并复位，根据复位结果制作3D打印导板，并打印头颅模型与3D打印定位导板(图6～7)。利用3D打印定位导板进行骨折块的复位与固定(图8)。术后1个月，左颧面部形态恢复良好(图9)。术后三维CT示：左侧颧骨形态恢复良好(图10)。

图1 术前仰面观 图2 术前上下颌骨三维CT影像 图3 镜像后患侧颧突点的宽度 图4 镜像后患侧颧突点的高度 图5 镜像后患侧颧突点的突度 图6 打印模型匹配导板 图7 术前打印模型及导板 图8 术中利用3D打印导板进行骨折块复位 图9 术后1个月患者仰面观 图10 术后上下颌骨三维CT影像

4 讨论

颧骨是眶底和眶外侧壁的一部分，与眶下神经接近，眶下神经为面部和口腔提供感觉神经支配。颧骨亦是面部模拟肌肉和咀嚼肌的附着部位。颧骨骨折手术治疗需要恢复颧骨的突度、高度、侧方的宽度以及面部的对称性。传统手术方案主要依靠术者的临床经验和影像资料[6]。医学3D打印技术的应用可提供精确的术前计划，以恢复患者的原始特征[7]。颅颌面骨的不规则性使非金属材料重建缺损变得困难。在眼眶骨折区或眼眶占位性病变处，应用三维打印定制的预成型合成支架并模拟植入材料，取得了良好的效果[8-13]。术前，可按照手术计划(切口设计、手术入路、病变或骨折位置和切除区域)在单个3D打印模型上进行练习。此外，定制治疗设备，包括患者特定的解剖结构和预先计划的治疗辅助设备，如钻孔轨迹、合成支架或截骨指南，为外科医师提供了精确的工具，以完成从虚拟技术到现实手术的治疗设计[14]。相较于导航技术，其成本较低，但制作3D打印导板尚需花费较多时间。另外，如果双侧复杂颧面部骨折，无法预知患者受伤前的面部骨骼数据，致使术前设计环节无法获得准确有效的镜像。在眶颌颧骨复合体骨折和上颌骨眶内占位性病变的手术中，由于手术空间狭小，难以确定颧骨骨折的原始位置。

本研究利用镜像方法将健侧颧骨复制到患侧，以此为标准将骨折断端复位，并制作3D打印导板。导板综合参考颧额缝、颧上颌缝以及颧牙槽嵴等颧上颌骨复合体的重要复位连接点，将复位信息带到手术中，提高手术精度，取得良好的手术效果。本研究采用3D打印技术制作出匹配患者的三维头颅模型和复位导板，借用实物可与患者及家属更好地交流沟通。此外，术前于模型上预备弯制钛板，术中利用个性化复位导板，节省手术中反复比对，准确复位的时间。本组10例颧骨骨折患者的颌面部解剖结构复位良好，术后复查CT，比对双侧面型对称，口腔功能改善理想。但本研究结果显示，手术后实际颧骨突度、宽度、高度与术前设计仍有一些偏差，考虑原因有两个方面：术前误差和术中误差。术前误差原因可能为软件内在测量误差；术中误差原因可能为设计导板在手术过程中不能广泛固位。

终上所述。3D打印导板辅助颧骨骨折手术能够明显提高骨折断端复位的精准度，同时降低手术难度。