计算机辅助设计与3D打印技术结合血管化腓骨游离移植修复下颌骨缺损的应用研究

发布时间：2020-05-29 17:53

【摘要】：目的本研究使用计算机辅助设计与3D打印技术结合血管化腓骨游离移植修复下颌骨缺损,利用术前设计的手术方案以及手术导板,以期望提高重建下颌骨的精确度,提高手术效率。探讨计算机辅助设计与3D打印技术结合血管化腓骨游离移植在下颌骨缺损修复过程中个体化重建的临床应用以及对下颌骨重建修复的精确度和重建效率方面进行初步探讨。方法选择广西医科大学附属口腔医院口腔颌面外科下颌骨病变患者,参加实验共22人(其中包括男性患者12人,女性患者10人),最低年龄22岁,最高年龄52岁,平均年龄为36.6岁(均通过广西医科大学伦理委员会批准)。所有患者均由同一组手术人员进行。排除标准:术前一侧下颌骨缺失以及发生移位的病理性骨折患者。以上所有患者在手术前均遵医嘱进行了颌面部螺旋CT的检查扫描,将其中11位患者(实验组)的术前扫描CT数据输入到计算机软件上,利用计算机软件重建下颌骨的缺损以及设计缺损骨区域的腓骨塑形导版,再将设计完全的数据进行储存。然后利用快速成型技术根据保存数据制作出下颌骨的实体模型,在模型上规划出截骨范围并在术前对重建钛板进行初步预弯,术中根据术前方案结合血管化腓骨游离移植修复下颌骨的缺损。另外11位患者(对照组)不进行术前数字化导板的模拟与制作,而仅采取血管化腓骨游离移植的方法进行下颌骨缺损的修复。在术后一周(7d),对每位患者进行颌面部的螺旋CT扫描,将每位患者的术前术后CT数据导入计算机软件中,利用Mimics17.0软件将术前术后头颅三维图像进行配准(以上颌骨为标准),通过设定的标记点测量出术前术后各个标记点(双侧髁突、双侧下颌角、颏点)距离的变化,并通过独立样本T检验对比实验组与对照组术前术后标记点位置之间的移动距离。同时记录实验组与对照组手术时间,从而对计算机辅助设计与3D打印技术结合血管化腓骨游离移植修复下颌骨缺损的精确度以及手术效率进行讨论。结果使用计算机辅助设计与3D打印技术联合血管化腓骨游离移植修复下颌骨缺损在术前可以进行模拟手术、手术方案设计以及导板的设计,术中可以根据导板进行快速重建,取得了理想的效果。并将实验组(11例患者)与对照组(11例患者)术前术后位点之间的距离以及手术时间做独立样本T检验。结果表明使用计算机辅助设计与3D打印技术进行下颌骨修复重建各个位点的平均移动距离均小于使用常规方法修复下颌骨缺损各个位点的移动距离。实验组与对照组下颌颏顶点移动距离有明显差异(3.74±1.57mm对比7.82±4.33mm,P=0.012),其他各标记点无明显差异。但总体移动距离具有显著差异(5.20±1.91mm对比7.11±2.69mm,P=0.000)。实验组患者平均手术时间均小于对照组患者平均手术时间且具有明显差异(8.28±1.17h对比9.45±0.94h,P=0.018)。结论使用计算机辅助设计与3D打印技术联合血管化腓骨游离移植修复下颌骨缺损,可以提高缺损下颌骨重建的速度与精确性,是一种有效、快速的修复方法。
【图文】：

模型图,下颌骨,三维重建,CT扫描

做显示图像轮廓的标准，，由于 CT 每层软硬组织显示密度不同，阈值的大小范围代表着软组织选择保留的范围。阈值设定的范围应能够保证影像边缘清晰。然后选择软件中编辑分割工具（区域生长、灰度阈值）等，根据所需重建的结构，认真地对每层图像进行界限设定、擦除多余数据等操作[36]。将所需要的数据整理运算，即可重现缺损区域下颌骨的立体模型。目前 STL（STereolithography）格式文件是一种广泛地应用于 3D 打印产品制造的主流文件类型，由于其具有格式简单、对下颌骨复杂的三维解剖结构数据能够进行快速整合与重建，所以将此格式作为我们保存的文件格式[37]。保存的文件格式数据利用 Mimics17.0 软件读取后，可在电脑计算机软件中直观地看到病变下颌骨的立体模型。最终完成了患者病变下颌骨的数字化三维重建。（图 1）同时还可以进行截骨线的设计。（图 2）

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图 2 下颌骨模型截骨线的设定Figure 2 The design of the osteotomy line缺损区数据的设计情况下，人体下颌骨在颌面部是以面部中线构，所以缺损区下颌骨的形态与相对应的算机软件可以根据健侧区域数据来模拟出后在 Geomagic Studio12.0 软件中读取模拟根据下颌骨数据的特征线以及进行曲面编而模拟出缺损区下颌骨相匹配的模型导板
【学位授予单位】：广西医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R782

【参考文献】