个性化三维成型钛网在颅眶缺损整复术中的应用

2021-06-24付光新吴双江肖金刚

西南医科大学学报 2021年3期

何庆，王雷，李勇，付光新，吴双江，肖金刚,2

（西南医科大学：1附属口腔医院口腔颌面外科；2口颌面修复重建和再生实验室，四川泸州 646000）

因外伤、肿瘤等原因导致的颅眶缺损主要表现为缺损区域塌陷，常伴头昏、头痛、焦虑、恐惧等颅骨缺损综合征，甚者可有局灶性神经系统症状体征[1]，影响患者身心健康，同时二期整复术也相对困难。颅眶缺损是骨质缺损区累及额、眶、颧的一种特殊类型的颅颌面缺损。颅眶缺损整复术涉及眶区、眉弓和前额等塑形较困难的部位，且因重建眶壁的精度要求较高，故手术难度较高。传统的手术治疗是应用手工弯制钛网修复颅颌面缺损，但常规手工塑型钛网存在误差，个性化匹配度较差，手术时间长，术后美观性及舒适度欠佳。近年来，随着计算机技术、快速成型技术在医学中的广泛应用，为颅颌面复杂骨缺损的精准修复提供了重要的手段。目前个性化预成型钛网逐渐应用于临床，对于精密度要求较高的颅眶缺损整复术亦开展运用。本研究所有患者采用预制个性化钛网修复颅眶缺损区获得良好效果，报道如下。

1 资料与方法

1.1 临床资料

2013年1月至2019年6月我院收治16例颅眶缺损患者，9 例男性，7 例女性；年龄22～56 岁，平均年龄47.5岁。均为二期整复，缺损时间：3～11月，平均5.6 月。缺损面积：最小面积3.5 cm×6.8 cm，最大面积13.6 cm×15.4 cm。缺损部位：额眶缺损12 例，额眶颞缺损4例。

1.2 术前准备

16 例患者均行颅颌面螺旋CT 连续薄层（1mm）容积扫描获得断层DICOM格式数据，采用快速成型技术（rapid prototyping technology，RPT）重建缺损区假体模型并根据健侧颅颌面结构1∶1镜像重建三维解剖模型。利用Mimics（Materialise′s interactive med⁃ical image control system）19.0软件对CT数据进行自动阈值分割，将骨组织与周围软组织分割，并结合解剖学毗邻关系区分毗邻颅骨间的定位点，采用区域增长分割建模，对分割出来的区域进行三维重建，提取颅眶缺损区域，以健侧颅眶结构为标准，利用镜像翻转进行修补，将修饰的区域进行增长、调整、平滑，即生成修复体的三维曲面数据。通过计算机辅助设计（computer aided design，CAD）构建的颅眶缺损区和修复体的虚拟三维数据，以STL 文件格式输入到3D 打印机，采用选择性激光烧结（selective laser sin⁃tering,SLS）将粉末状原材料层层堆积以形成颅眶缺损区三维模型，并通过选择性激光熔化技术（selec⁃tive laser melting，SLM）以激光为能量源，将医用钛合金材料逐层熔融、叠加制成厚约1 mm，具有圆形孔隙结构的精准化、个体化实体三维成型钛网[2]。为避免术中出现医源性眶尖软组织损伤，眼眶边缘的预制钛网到眶尖软组织应有一个安全距离，常为31mm～51.1mm[3]；为了术中固定便捷，预制钛网的边缘应较缺损区骨窗边缘宽1 cm。预制的成型钛网经消毒后备用。

1.3 手术方法

经全麻后沿原切口或冠状切口入路，小心地分离皮瓣与硬脑膜，注意保护硬脑膜，若硬脑膜破裂则应严密缝合以防止发生脑脊液漏和脑膜炎。牵拉皮瓣暴露骨缺损区至骨窗边缘约1 cm，调整钛网的位置使其尽量贴合缺损区，使颅眶缺损区被预制三维成型钛网精准地全覆盖，钛网边缘用自攻钛钉固定。若缺损面积较大时，将硬脑膜悬吊固定于钛网中央，皮瓣下放置负压引流管，避免术后修复体与硬脑膜间出现死腔而引起感染、皮下积液等并发症；缺损区涉及颞部时，将钛网置于颞肌与硬脑膜之间，避免术后因颞肌受到钛网卡压而出现咀嚼受限及局部疼痛等并发症，同时降低术后钛网脱落的风险；缺损区眼外肌嵌顿时应尽量将其按解剖结构复位，注意保护眶周脂肪组织和眼外肌，以恢复眶腔结构、容积；若皮瓣张力较大时，视情况游离松解缺损区边缘皮瓣的帽状腱膜下层，可有效减少术区皮瓣张力，使皮瓣完全覆盖钛网表面，分层缝合皮瓣，术后予以支持治疗及抗生素预防感染，术区适度加压包扎。

2 结果

2.1 研究结果

16 例患者的个性化预制钛网与骨缺损区贴合，术中无需手动塑形直接覆盖于缺损区，且较传统手术钛钉数目减少，平均手术时间为45～68 min，明显缩短手术时间。16例患者其中1例患者术后3 d出现皮下积液，抽吸积液加压包扎，积液减少并逐渐自行吸收，复查CT愈合良好。术后平均随访3年，术后所有患者均未出现癫痫发作、钛网松动、外露、塌陷等症状，部分患者局灶性神经系统症状体征逐渐恢复正常。16例患者术后无眼球突出、内陷及眼睑下垂等症状，眼球运动正常，视力正常，无复视、视野缺损、眼部麻痹等症状，完整的眼科评估均正常。所有患者颅颌面部基本对称，美观满意度较高。

2.2 典型病例

病人罗某，男，41岁，因右侧颅眶区缺损，颌面部骨折术后5+月入院。入院检查：颌面部不对称，右侧颅眶部见5.5 cm × 4.3 cm 骨质缺损区，缺损区至自右侧头额部延伸至右侧眼眶上壁，表面皮肤凹陷、无痛，双眼视力、视野正常。颅颌面部三维重建示：“颌面部骨折术后”；右侧额叶软化灶，右侧额骨部分缺如，右侧眼眶外侧壁多发骨折。入院诊断：颅颌面外伤后右侧颅眶骨缺损，右侧颌面部骨折术后5+月。术前行64 位螺旋CT，根据颅眶区具体缺损形态，利用计算机辅助设计、快速成型技术及镜像技术制作与缺损区吻合的个性化三维成型钛网，术中直接覆盖骨缺损区，钛钉固定。术后随访1 年，患者头颅颌面部对称，容貌美观满意度较高，修复体无外露，视力、视野正常。

图1 术前像

图2 个性化钛网设计像

图3 术前准备像及术中像

图4 术后1年像

3 讨论

3.1 颅眶缺损的危害

颅眶骨缺损破坏了大脑屏障的完整性，脑组织失去颅骨的保护而直接暴露于外环境中，并受到大气压的压缩而影响大脑灌注，导致运动、感觉功能障碍，伴随皮瓣凹陷，出现“皮瓣塌陷综合征”[1]等；缺损区涉及眼眶，眼眶壁解剖外形破坏，造成眼眶容积改变，眼外肌嵌顿等从而出现眼球突出、眼球内陷、复视、视力下降等并发症。颅眶缺损严重损害患者的容貌外形，造成患者不同程度的心理障碍，影响日常生活，回归社会困难。目前临床上对于骨质缺损直径大于3 cm的颅眶缺损主要采用颅颌面骨整复术，重建缺损区原有轮廓，改善脑血流，恢复正常神经功能和眼部功能，改善容貌美观。

3.2 颅眶缺损修补术手术时机

目前颅眶缺损主张早期手术，整复术一般在首次手术后3～6 月左右开展，较之前的常规6 个月有所提前，对于感染病例应待伤口愈合后6～12 月修补[4]。有研究[5]表明颅骨整复时机越早越有利于预后，早期修补可有效减少术后并发症，可以更好地改善颅内压及神经功能障碍，重建正常生理环境下的颅内压调节机制，从而改善头晕、癫痫等颅骨缺损综合征；术后脑血流动力学的早期恢复有助于及时纠正脑静脉迂曲，改善脑灌注，保持正常脑脊液循环。早期颅骨整复术可改善甚至逆转颅骨缺损的继发性脑损伤，并且早期重建眼眶缺损，避免患者出现不可逆性的眼部器质性功能病变。对于正处于神经发育期的儿童，颅骨缺损导致其脑组织失去保护，伴随脑搏动、记忆力下降及恐惧心理等各种症状体征，甚至随着年龄增长缺损区逐渐增大，脑组织出现萎缩等，严重损害患儿的身心健康。但是对于儿童颅骨缺损修补手术时机的报道尚有争议，有学者[6]认为儿童处于生长发育期，早期颅骨成型术存在骨窗缘骨质吸收的风险，故不提倡早期修复；但也有学者[7]认为学龄前儿童（2～5 岁）颅骨缺损面积随着年龄变化逐渐增大，而学龄儿童（6～12 岁）的颅骨缺损尺寸变化较小，故对于学龄前儿童可将颅骨成型术推迟到6岁，学龄儿童可根据年龄选择最佳手术时机。目前儿童颅骨成型术手术时机有待进一步研究。

3.3 颅眶缺损修补材料

常见的颅骨缺损修补材料主要是高分子材料、同种异体骨、自体骨等。高分子材料中的机玻璃（PMMA）和硅橡胶等因硬度差，感染率高，与骨窗缘的边缘不易贴合，并且有机玻璃易碎而伤及脑组织等原因现在颅骨成型术材料中的地位已逐渐被钛网所取代[8-9]。同种异体骨由于异体来源和免疫排斥反应而较少应用，近年来异体骨经脱钙处理后能去除抗原并且保持诱导新骨生成的能力，但其应用价值尚待更多的临床资料证实。自体骨具有良好的生物相容性和骨整合性，并且具有成骨潜能，可诱导硬脑膜和软骨膜间的多能性干细胞分化为成骨细胞并在二者间发生骨沉积。自体骨的获取需开展第二术区，整个巩固恢复期耗时较长，术后供区和受区的强度、硬度较差，患者康复期间存在应力性骨折的风险，对于较大的缺损，自体骨塑形、固定困难，取材有限，术后不良反应及骨吸收率高，缺乏实用性[10]。钛网因强度高、刚性强、质轻舒适感佳，化学、生物性稳定，耐腐蚀及耐冲击力佳，生物相容性和骨整合性接近自体骨而受到青睐[11-12]。3D 打印技术制备的钛网机械性能与锻造钛合金相近且高于骨组织，多孔隙结构可能会降低钛网的机械强度，但改变孔隙网状结构参数可以调整钛网的机械强度，使其与骨组织相匹配。对于承载较大生物力学的缺损部位，亦可考虑预制钛板修复。本研究均采用厚约1 mm且具有圆形孔隙结构的预成型钛网，Huang MT 等[13]证实圆形孔隙结构便于液体流动而形成亲水界面，从而增加钛网表面的润湿性，润湿性影响吸附蛋白的构象变化程度从而影响钛网的生物相容性，所以具有圆形孔隙结构的钛网具有较佳的生物相容性。同时1 mm的厚度和圆形孔隙结构使加载于钛网表面的应力传递更均匀，避免出现应力超载。

本研究中16例患者均无癫痫发作、钛网松动等并发症，眼科评估均正常，容貌外形满意度高，其中1名患者出现皮下积液，予以临床对症治疗术后愈合佳。与自体骨、PMMA 等替代材料相比，钛网在颅颌面整复术中感染率较低[14]。钛网相较自体骨而言具有无限的供给量，术中无需开放第二术区，无供体部位的并发症，无移植骨的吸收、排斥等风险，术后并发症少。

3.4 个性化三维成型钛网

随着信息时代的飞速发展，传统的经验化外科手术方式已逐渐向数字化、个体化、精准化外科转变，个性化三维成型钛网则应运而生。本研究利用患者的颅颌面CT 数据，采用计算机辅助设计技术、镜像及快速成型技术进行颅眶缺损修补，直观、全面地重现缺损区的三维解剖结构，便于术前设计、优化手术方案、指导术中操作，达到精准化、个性化修复[15]。数字化模型简化医技沟通流程，实物三维模型便于医患沟通。传统钛网术中需术者依据经验及肉眼反复手工弯制、裁剪，手术时间长，进而增大感染风险，且手工塑形钛网难以与缺损区吻合，术后出现钛网边缘翘起，刺破皮瓣等并发症，术后美观效果依赖于术者的经验[16-18]。眼眶区具有独特且复杂的解剖结构，传统手工塑形钛网不能充分恢复原有的轮廓，术中易损伤视神经，术后双侧眼眶容积不等或术前、术后相差较大，容貌恢复欠佳。学者回顾性研究证实[3,19]，钛网重建眼眶是一种安全有效的修复方式。个性化三维成型钛网使手术方案简单、快速、直接，缩短手术时间，简化术区眼眶体积与健侧眼眶相匹配的尝试，有效地恢复眼眶框架、结构及容积，维持眼球位置，改善颌面美观，最大限度地重建眼眶的功能性和美观性[20-22]，有效提高手术准确性及患者美观满意度。本研究使用镜像技术进行颅眶缺损区域的虚拟重建，适用于修复未越过中线的单侧颅眶缺损，对于累及中线或双侧的颅眶缺损需采用原位完全贴合法进行计算机辅助设计修复体，对此有待进一步研究阐述。