李 芳

快速成型技術(shù)在顱頜面外科中的應(yīng)用

李 芳

快速成型技術(shù)是制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)械技術(shù)的集成技術(shù)，具有明顯傳統(tǒng)制造技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，近些年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)日益發(fā)展，在汽車、航空、醫(yī)療等領(lǐng)域得到廣泛運(yùn)用。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域運(yùn)用中，占據(jù)了15%比重，尤其是骨科、口腔和頜面治療中。因顱頜面手術(shù)要求極高精準(zhǔn)確性、復(fù)雜性，通過(guò)多方技術(shù)、學(xué)科綜合，成為顱頜面治療的主要技術(shù)之一。

快速成型技術(shù)；顱頜面；外科

【Abstract】

Rapid prototyping technology，integration technology of manufacturing technology， computer technology and mechanical technology， has obvious traditional manufacturing technology advantages， in recent years， with the rapid development of science and technology， in the automotive， aerospace，medical and other fields are widely used. In the field of medicine， the use of 15%， especially in the Department of orthopedics， oral and maxillofacial treatment. Because of the high accuracy and complexity of the skull and maxillofacial surgery， many techniques and disciplines are combined to become one of the main technologies for the treatment of craniofacial surgery.

【Key words】Rapid prototyping technology， Craniofacial， Surgery

1　快速成型技術(shù)的基本原理

快速成型技術(shù)起源于航空工業(yè)，主要是CAD模型、分層和堆積成型的制造技術(shù)綜合，快速成型技術(shù)與傳統(tǒng)拼合和去除成型相比，是利用陶瓷、塑料盒復(fù)合蠟等技術(shù)，制造出樣品，通過(guò)分層制造和逐層疊加，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到線、線到面的過(guò)程。主要分為三個(gè)步驟：其一，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，生成CAD模型和CT數(shù)據(jù)，利用切片軟件，切割CAD模型，生成1.5 mm左右薄片，再獲取各層輪廓數(shù)據(jù)［1-2］。其二，分層疊加成型。利用各層截面數(shù)據(jù)，通過(guò)轉(zhuǎn)換為加工命令，對(duì)激光束進(jìn)行控制，切割一層層原材料，產(chǎn)生各種三維產(chǎn)品。其三，后處理過(guò)程，主要是模型的表面清潔、處理［3］。

快速成型技術(shù)主要包含光固化、層狀物制造、激光近似成型、三維打印、激光燒結(jié)等技術(shù)，使用不同技術(shù)工藝，加工材料也不同。

同時(shí)，快速成型技術(shù)與傳統(tǒng)制造工藝相比［4］，具有一定優(yōu)越性：其一，是一種非接觸加工技術(shù)，無(wú)需磨具和刀具。其二，生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)化，能夠隨時(shí)更改和制造，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人值守。其三，產(chǎn)品數(shù)量不影響生產(chǎn)成本，尤其是單個(gè)模型生產(chǎn)［5］。其四，可快速鑄造，實(shí)現(xiàn)模型快速制造。其五，在生產(chǎn)過(guò)程中，無(wú)振動(dòng)和切割，具有環(huán)保型。其六，模型復(fù)雜不影響產(chǎn)品制造，能夠制造任何模型。

2　顱頜面外科手術(shù)中快速成型技術(shù)的運(yùn)用

對(duì)于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域而言，快速成型技術(shù)在外科運(yùn)用最早，特別是骨科、顱頜面和整形手術(shù)中，通過(guò)快速成型技術(shù)，建立仿真三維模型，依靠手術(shù)解剖結(jié)構(gòu)模型，醫(yī)師可掌握患者的手術(shù)狀況，結(jié)合模型制定手術(shù)方案。針對(duì)復(fù)雜病例，建立外科模型，在預(yù)演手術(shù)中，能夠?qū)Ρ仁中g(shù)的優(yōu)點(diǎn)，展示手術(shù)訓(xùn)練操作［6］。

首先，顱頜面精確復(fù)制。在人體骨結(jié)構(gòu)中，顱頜面的骨組織不規(guī)則，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，解剖結(jié)構(gòu)十分密切，利用CT片、X線檢測(cè)，模型對(duì)顱頜面的器官距離、缺損畸形、面部對(duì)稱和顱頜面綜合征具有重要的診斷作用。但對(duì)多發(fā)性骨折矯正、錯(cuò)位，幫助性不大。同時(shí)，根據(jù)相關(guān)學(xué)者研究，顱頜面頸部患者的模型仿真和影像比較，模型對(duì)改善手術(shù)設(shè)計(jì)具有重要作用，術(shù)前準(zhǔn)確率高達(dá)96.4%，利用仿真模型，可減少手術(shù)時(shí)間，和實(shí)體差異性不大，通過(guò)快速成型技術(shù)的仿真模型，能夠精確復(fù)制顱頜面結(jié)構(gòu)，提升臨床診斷率。

其次，軟組織復(fù)制。對(duì)于軟組織數(shù)據(jù)，主要是MRI、CT診斷數(shù)據(jù)，使用MRI數(shù)據(jù)，是基于鏡像原理，利用SL方法，制作出樹(shù)脂患者耳贗復(fù)體。利用CT數(shù)據(jù)，基于LOM方法，制作耳廓陽(yáng)模，再通過(guò)硅膠制造耳廓硅膠義耳，個(gè)性化極高，形態(tài)精度也高。根據(jù)相關(guān)研究，通過(guò)三維激光掃描技術(shù)，制造鼻蠟?zāi)Ｐ?，可制造膠鼻贗復(fù)體，經(jīng)過(guò)測(cè)量，贗復(fù)體和蠟?zāi)y(cè)量的差異性較小，是一種鼻贗的新型制造技術(shù)。

其三，個(gè)性化修復(fù)體。利用快速成型技術(shù)，建立CAD系統(tǒng)模型，將顱頜面?zhèn)€性植入體內(nèi)，選擇鈦合金、人工骨、鈦板作為材料。其一，針對(duì)頜面修復(fù)，根據(jù)相關(guān)研究，對(duì)上頜骨切除的缺損患者，進(jìn)行術(shù)中填塞，制造快速鈦網(wǎng)，與自體髂骨骨塊、軟組織覆蓋組織即可修復(fù)，能夠獲得滿意修復(fù)效果。對(duì)于計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)在鈦網(wǎng)中的運(yùn)用，能夠肯定快速成型技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。另外，根據(jù)相關(guān)報(bào)道，快速成型技術(shù)和反求技術(shù)的模型建立，利用鑄造技術(shù)，建立純鈦修復(fù)支架，對(duì)頜骨修復(fù)缺損，對(duì)于咀嚼功能和外形修復(fù)，在個(gè)性化修復(fù)重建中運(yùn)用快速成型技術(shù)，在術(shù)前預(yù)制個(gè)性化鈦板，能夠提升手術(shù)精確度。其二，針對(duì)顱骨缺損。通過(guò)快速成型技術(shù)，能夠制作精確鈦板，對(duì)缺損部位進(jìn)行直接修復(fù)，獲得良好美容效果［7］。根據(jù)快速成型技術(shù)的丙烯酸修復(fù)體，模擬缺損模型，可減少手術(shù)時(shí)間，獲得良好臨床修復(fù)效果。根據(jù)相關(guān)研究，制造EH復(fù)合模型，對(duì)大面積顱骨缺損部位進(jìn)行模擬，能夠和周圍組織精確模擬，修復(fù)體相容性良好，強(qiáng)度足夠，在體內(nèi)能夠長(zhǎng)期存留［8-10］。

針對(duì)顱頜面手術(shù)，使用快速成型技術(shù)，在手術(shù)前，模擬患者的顱頜面畸形，可獲取精確手術(shù)效果。根據(jù)國(guó)內(nèi)學(xué)者研究，對(duì)于陳舊性頜骨骨折，使用模型技術(shù)，可簡(jiǎn)化手術(shù)步驟，提升質(zhì)量效果。根據(jù)相關(guān)學(xué)者研究，通過(guò)手術(shù)模板制作，對(duì)復(fù)制顱頜面畸形患者進(jìn)行三維頭模，預(yù)制植入物模板，模型外科操作和真實(shí)手術(shù)具有較高吻合度，減少手術(shù)時(shí)間，提高手術(shù)效果。

3　展望

總而言之，對(duì)于顱頜面骨折的修復(fù)，隨著快速成型技術(shù)的快速發(fā)展，綜合了CAM、CAD技術(shù)，軟件、設(shè)備的不斷更新，材料費(fèi)用逐漸減少。在不久將來(lái)，在顱頜面外科手術(shù)中，快速成型技術(shù)必將必不可少。同時(shí)，在三維模型建立中，個(gè)性化、多樣化模型也逐漸增多。另外，隨著材料學(xué)、工程學(xué)的不斷發(fā)展，快速成型技術(shù)在顱頜面外科中，具有廣闊發(fā)展前景。

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Rapid Prototyping Technology in the Application of the Cranial and Maxillofacial Surgery

LI Fang Department of Oral and Maxillofacial Surgery， Heilongjiang Province Hospital Nangang District， Harbin Heilongjiang 150001， China

R782

A

1674-9316（2016）16-0032-02

10.3969/j.issn.1674-9316.2016.16.020

黑龍江省醫(yī)院南崗院區(qū)整形頜面外科，黑龍江 哈爾濱 150001