3D打印技术在整复眼眶爆裂骨折和修复下颌骨缺损中的应用研究

发布时间：2017-09-07 20:44

  本文关键词：3D打印技术在整复眼眶爆裂骨折和修复下颌骨缺损中的应用研究

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【摘要】：研究背景：眼眶爆裂骨折是眼眶骨折中常见类型之一。近年来,随着社会的快速发展,我国的汽车持有量井喷式增长,以及工业制造业飞速发展和社会生活节奏加快,交通事故伤、工伤和暴力打击伤逐渐增多,这使得眼眶爆裂骨折的发病率逐年升高。眼眶爆裂骨折通常只累及眶壁,而眶缘无损伤,骨折可出现在任一眶壁,但主要发生于眶内侧壁和眶下壁,其中又以眶下壁骨折最为多见。眼眶爆裂骨折多伴有眶内及眶周的软组织损伤,如眼外肌和眶内脂肪等软组织移位、疝入上颌窦、筛窦等邻近窦腔,和眶下神经挫伤等。其软硬组织损伤所致的临床表现主要有复视、眼球内陷、眼球运动障碍和眶下神经支配区域感觉减退等,严重影响患者生活质量。眼眶爆裂骨折治疗方法分为保守治疗和外科手术治疗。虽然保守治疗对于某些程度的眼眶爆裂骨折有一定的疗效,但是对于眼外肌及眶内软组织嵌顿者,早期未能及时复位,错过最佳治疗时间,会造成伤者眼球内陷、复视和眼球活动受限等严重后果,所以在恰当时机进行外科手术治疗仍是治疗眼眶爆裂骨折最有效的方法。手术治疗的目的是恢复正常的眼眶容积和解剖形态。应早期复位疝出的眶内软组织、修补眶壁缺损以及填充人工材料,可矫正眼球内陷、解除眼球运动障碍、矫正和改善复视症状。对于失去早期手术机会和保守治疗无效的眼眶骨折,后期手术仍能达到较好的疗效。传统的眼眶爆裂骨折手术治疗方式,是通过睑下缘等切口显露眶底等骨折区域,使疝出的眶内容物复位,再将钛网等植入骨折区域；植入的钛网,通常是术者依据个人经验来进行修整和塑形,难以准确恢复眶壁的正常解剖形态；又由于手术视野狭窄,术者无法清晰观察骨折区域的解剖形态,且骨折后眼眶正常的解剖结构被破坏,无法准确地根据骨折区域的形态塑形和修剪钛网,需要在手术区域内反复进行比对,对钛网进行反复调整、塑形,也增加了软组织创伤风险。肿瘤切除或创伤等因素造成下颌骨体部缺损是口腔颌面外科常见疾病之一,会导致严重的颜面部畸形,并造成语言和咀嚼功能的障碍,需要及时予以修复。髂骨的厚度及自然曲度与下颌骨体部类似,是下颌骨体部修复的理想自体骨材料。在利用游离髂骨修复下颌骨体部缺损时,其内固定所用的重建钛板通常要在截除下颌骨之前先沿着下颌骨外侧面弧度进行塑形,以保证在下颌骨截除及髂骨移植修复后能精确恢复患者的上下颌咬合关系和颌面部形态。但是,对于拟截除的下颌骨外侧面有瘤性隆起或肿瘤侵犯的病例,就无法在下颌骨截除之前根据下颌骨外侧面弧度对重建钛板进行塑形,通常只能术中在下颌骨截除之后根据术者的经验来塑形钛板,难以精确恢复患者的咬合关系和颌面部形态。近年来,3D打印风靡全球。3D打印技术是一种将计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机数控(CNC)、精密伺服驱动、新材料等先进技术集于一体,具有很高科技含量的综合性应用技术。3D打印技术具有的快速性、准确性,以及对复杂形状实体的完成特性使其展现出非常广阔的应用前景。3D打印技术已应用于现实生活的各个方面,如工业设计、建筑、汽车制造、航空航天和医疗(包括牙科)等领域。3D打印技术已应用于医学的众多领域,在临床医学中3D打印技术已应用于头颅和椎骨模型及椎骨、肩胛骨、锁骨、股骨头和颅骨缺损修复体等植入物的制造。在口腔医学中已用于嵌体制作、冠修复、全口义齿制作、种植导板、基台和种植义齿制作等。在口腔颌面外科领域也得到广泛应用,如：下颌角肥大矫正术的截骨导板的制备,颧骨复合体粉碎性骨折复位和内固定用的模型制备等。本研究拟将3D打印技术应用于钛网整复眼眶爆裂骨折,以精确恢复眼眶的正常解剖结构和容积,解决复视和眼球内陷等问题；拟将3D打印技术应用于重建钛板与髂骨移植修复下颌骨体部缺损,以精确恢复颌面部外形和正常咬合关系。实验一：3D打印技术在眼眶爆裂骨折整复中的应用研究研究目的：面部外伤导致的眼眶爆裂骨折常发生于眶下壁和／或眶内侧壁,导致眼眶容积增大,眶内容物通过骨折间隙疝入上颌窦和筛窦,出现眼球内陷和复视,需要给予整复。眼眶爆裂骨折常用的整复方法是将疝入上颌窦和筛窦的眶内容物复位后,在骨折表面衬垫钛网等植入物,以阻止眶内容物的再次疝入,恢复眼眶的正常形态和容积,解决眼球内陷和复视等问题。但是,眶下壁和眶内侧壁的形态不规则,而衬垫的钛网通常是在术中由术者根据自己的经验来手工弯制和塑形,难以精确恢复眶壁的原有形态,整复效果难以得到保障。本研究拟利用计算机辅助快速成型技术在术前先对钛网进行精确塑形,再将其植入眶壁骨折区域,以精确恢复眶壁的原有形态和容积。研究方法：1.一般资料我院口腔科于2014年5月—2015年9月共收治眼眶爆裂骨折12例。其中男9例,女3例,年龄19-51岁,平均33.6岁。致伤原因：交通事故伤6例,暴力伤5例,坠落伤1例。骨折部位：眶下壁8例、眶内侧壁2例、眶下壁和眶内侧壁复合骨折2例。临床表现为眼球内陷、复视和眼球运动受限。入选条件：(1)CT检查显示眶壁骨折,(2)眼球完整、无破裂,(3)未伴发其他颌面部骨折。手术指征：(1)眼球运动受限,(2)复视,(3)CT检查明确眶下壁和/或眶内侧壁骨折。手术时间：伤后1周内手术者9例,1周-3周手术者3例。2.眼眶容积测定所有患者均在术前及术后3个月行眼眶CT扫描。CT图像的轴向位与冠状位层厚均为0.75mm。对CT数据应用SIEMENS Syngo.via VB30图像处理软件进行眼眶容积测定。以眶外侧壁前缘至眶内侧壁前缘的连线为前界,沿眼眶骨性边界向后至视神经孔,描绘所有层面边界,每个扫描层厚度乘以每层面积的总和即为眼眶容积。通过这种方式测算出术前和术后的忠侧及健侧的眼眶容积。正常人左右两侧眼眶容积完全相等,因此,患侧眼眶容积减健侧眼眶容积即为眼眶容积差。3.眼球突度测量在CT轴位图像上显示眼球最大径。如果患侧眼球有内陷时,在左右两侧眼球最大径层面中间选择一层面,使双侧眼球断面对称。测量角膜最突点到双侧眶外缘最前点连线间的垂直距离,作为眼球突度值。测量术前1天及术后3个月的患侧及健侧的眼球突度。健侧眼球突度减患侧眼球突度即为眼球突度差。4.3D打印模型制备和钛网塑形 根据术前眼眶CT扫描数据,利用Geomagic Studio 12.0软件及镜像和反求技术,在计算机上以健侧眼眶为模板重塑患侧眼眶正常形态。将重塑后的患侧眼眶模型数据转换为STL格式后传送至3D打印机(Makerbot Replicator 2X,美国),打印出眼眶树脂模型。在此模型上,对拟植入的钛网进行塑形,修剪钛网使其大小超出骨折区域1-2mm,超声震荡清洗后高温高压消毒备用。5.手术方法在全身麻醉下,采用险缘下切口,切开皮肤、皮下组织以及眼轮匝肌,显露眶下缘骨膜,切开骨膜,在骨膜下剥离,显露眶下壁和眶内侧骨折区域,使嵌入上颌窦和筛窦的软组织复位,注意保护鼻泪管、眶下神经和视神经,将塑形好的钛网植入骨折区域,用2-4个钛钉将钛网固定于眶下缘处。进行眼转向试验证实眼球被动活动自如后,分层缝合伤口。6.统计分析采用IBM SPSS Statistics20软件包对数据进行统计学处理,计量资料以均数±标准差(X±s)表示,采用配对t检验比较术前术后患侧眼眶容积及眼球突度改变量,检测手术治疗后眼眶容积和眼球突度恢复情况。P0.05认为两组数据之间存在统计学差异。7.评价指标通过临床和CT检查,患者主观感受,评价其复视、眼球运动、眼球内陷和眼眶容积的恢复情况及钛网的在位情况。研究结果：1.所有病例手术顺利,术前预弯的钛网不需要在术中再次塑形和修剪,CT检查结果显示植入的钛网与眶壁贴合紧密。随访3-12月,所有患者复视症状消失,患侧眼眶容积得到理想恢复,患侧眼球突度得到理想恢复,眼球内陷得到理想矫正,眼球运动无受限。所有患者均未发生下睑退缩、眶下神经损伤、鼻泪管损伤、植入材料术后感染、排出或移位等并发症。2.术前患侧眼眶容积差为(2.57±0.43mL),术后为(-0.09±0.60mL),两者有显著差异(P0.001)。术前患侧眼球突度差为(2.21±0.90mm),术后为(0.16±0.50mm),两者有显著差异(P0.001)。表明通过手术治疗,患侧眼眶容积和眼球突度恢复至正常水平,与健侧相近。研究结论：1.应用3D打印技术辅助制作个性化的钛网用于眼眶爆裂骨折的整复,能精确恢复眼眶的解剖形态和容积,消除眼球内陷。2.应用3D打印技术辅助制作个性化的钛网用于眼眶爆裂骨折的整复,治疗程序便捷、安全、有效。实验二：3D打印技术在髂骨修复下颌骨体部缺损中的应用研究研究目的：探讨基于 3D打印技术制备的个性化重建钛板在髂骨移植修复下颌骨体部缺损中的应用效果。研究方法：1.一般资料我院口腔科于2013年10月—2015年10月共收治下颌骨肿瘤患者6例。其中男4例,女2例,年龄24-56岁,平均45.1岁。其中下颌骨成釉细胞4例,下颌骨中心鳞癌2例,均经病理证实。临床表现：下颌部隆起、下唇麻木和牙齿松动等。全景片和CT检查：下颌骨体部松质骨内有虫蚀状骨质破坏或多房性囊性阴影。2.3D打印模型制备和钛网塑形根据术前颌面部CT扫描数据,利用Geomagic Studio 12.0软件及镜像和反求技术,在计算机上以健侧下颌骨为模板重塑患侧下颌骨正常形态。将重塑后的患侧下颌骨模型数据转换为STL格式后传送至3D打印机,打印出下颌骨树脂模型。根据CT扫描显示的肿瘤边界,模拟截骨范围,在树脂模型标记截骨线,然后在此模型上对拟植入的重建钛板进行塑形,高温高压消毒备用。3.手术方法 在全身麻醉下,根据术前CT扫描确定的肿瘤边界和截骨线进行肿瘤扩大切除和下颌骨节段截除后,用塑形好的重建钛板桥接骨缺损两端,再切取同侧髂骨植入骨缺损区,钛钉内固定。4.评价指标术后通过临床检查及X线和CT检查,观察患者的面部外形和咬合关系恢复情况,语言、咀嚼和吞咽等功能恢复情况,以及伤口愈合和移植骨成活情况。研究结果：在6例病例中,有5例手术顺利,预弯的重建钛板不需要术中再次塑形,植入的钛板与缺损两端的下颌骨外侧面贴合紧密；术后随访3-12个月,经临床和CT检查未见肿瘤复发。颌面部外形恢复良好,两侧基本对称,余留牙咬合关系恢复良好,咀嚼功能恢复良好；说话语音清淅,无张口受限。1例术后3周出现颌下区伤口感染肿胀,经切开引流和静脉输注抗菌素后,仍然出长期的伤口流脓,清除植骨块和重建钛板后伤口痊愈,植骨失败。研究结论：应用3D打印技术预成型的重建钛板适用于髂骨移植修复下颌骨体部缺损的内固定。
【关键词】：3D打印技术 眼眶爆裂骨折 下颌骨缺损 钛网 重建钛板 整复
【学位授予单位】：南方医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R782.2;R779.6
【目录】：

• 摘要3-10
• ABSTRACT10-19
• 前言19-21
• 第一章 3D打印技术在眼眶爆裂骨折整复中的应用研究21-57
• 1. 研究目的21
• 2. 材料与方法21-31
• 3. 结果31-33
• 4. 典型病例33-41
• 5. 讨论41-52
• 6. 结论52
• 参考文献52-57
• 第二章 3D打印技术在髂骨修复下颌骨体部缺损中的应用研究57-73
• 1. 研究目的57
• 2. 材料与方法57-59
• 3. 结果59
• 4. 典型病例59-66
• 5. 讨论66-70
• 参考文献70-73
• 攻读硕士期间发表的论文73-75
• 致谢75-77

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本文编号：809771