張春光 么 遠(yuǎn) 陳 暉

隨著社會的發(fā)展，醫(yī)學(xué)水平的提高，頜面部骨缺損患者對于畸形修復(fù)重建所要達(dá)到的效果也越來越高?；诜辞蠊こ淘?、CAD/CAM、快速成型技術(shù)、鏡像技術(shù)的數(shù)字化外科技術(shù)已經(jīng)較多的應(yīng)用于頜面外科手術(shù)治療中[1～6]。顱頜面部骨缺損畸形致畸原因較多，比如外傷后骨缺損、腫瘤術(shù)后骨缺損等。傳統(tǒng)的修復(fù)方法包括植骨、軟組織瓣等，但修復(fù)效果并不能達(dá)到很高的對稱性。個性化鈦補(bǔ)件修復(fù)骨缺損是一種新型的修復(fù)方法[7，8]，通過模擬單側(cè)顴弓部分缺損，利用健側(cè)顴弓數(shù)據(jù)鏡像復(fù)制制作個性化鈦補(bǔ)件及樹脂補(bǔ)件。本文設(shè)計實(shí)驗(yàn)步驟，比較個性化鈦補(bǔ)件、樹脂補(bǔ)件與健側(cè)骨標(biāo)本三者間的精確度；以期為臨床應(yīng)用提供參考。

資料和方法

1.實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備

市售新鮮豬頭（基本標(biāo)準(zhǔn):發(fā)育正常，左右對稱，無外傷缺損等畸形）4 只，游標(biāo)卡尺（精度0.02mm），直徑2.0mm 鈦釘，飛利浦256 層螺旋CT，骨組織表面繪制軟件（3D MSR），快速成型機(jī)（AFS-3000型），數(shù)控銑削機(jī)。

2.實(shí)驗(yàn)方法

（1）豬頭的CT 掃描及骨標(biāo)本制作:切開豬頭顴弓表面軟組織，在豬頭右側(cè)顴弓顳顴縫的中間部分垂直與骨面置入鈦釘，鈦釘穿透顴弓內(nèi)側(cè)骨皮質(zhì)，在顴弓內(nèi)外側(cè)皮質(zhì)外均有2mm 以上鈦釘穿出，嚴(yán)密縫合軟組織，不留死腔。左側(cè)顴弓截除包括顳顴縫的部分骨組織，截除的骨塊備用，嚴(yán)密縫合軟組織。然后給豬頭行CT 檢查，掃描參數(shù)如下:電壓120Kv，電流180mA；掃描層面厚度為1mm，螺距（Pitch）為0.625，層內(nèi)像素數(shù)為512×512。CT 掃描數(shù)據(jù)導(dǎo)出，備用。沸水中煮豬頭，至少三個小時。去除軟組織的豬頭骨于陰涼處風(fēng)干，并做防腐處理。

（2）制作顴弓缺損的補(bǔ)件:利用骨組織表面繪制軟件讀取CT 掃描數(shù)據(jù)。利用鈦釘密度與骨組織密度不一致，在軟件中將鈦釘影像抹除，保存釘孔形態(tài)。三維重建豬頭骨，利用鏡像技術(shù)根據(jù)右側(cè)顴弓形態(tài)恢復(fù)左側(cè)顴弓缺損外形（圖1），并生成缺損補(bǔ)件的數(shù)據(jù)模型（圖2）。

圖1 利用鏡像技術(shù)恢復(fù)左側(cè)顴弓缺損外形

圖2 補(bǔ)件的數(shù)據(jù)模型

將補(bǔ)件的數(shù)據(jù)模型導(dǎo)入快速成型機(jī)，快速成型機(jī)制作樹脂補(bǔ)件以聚苯乙烯粉末（顆粒直徑＜0.1mm）為成型原料，射頻CO2激光束逐層燒結(jié)選區(qū)內(nèi)的聚苯乙烯粉末，初步完成補(bǔ)件的模型。初成的模型質(zhì)地較軟，需進(jìn)行固化處理。環(huán)氧樹脂對模型表面噴涂，然后將模型置于紫外線中照射，大概45min 固化完成。

將數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)控銑削機(jī)，計算機(jī)控制將鈦塊銑削成補(bǔ)件。

（3）測量方法的驗(yàn)證:驗(yàn)證測量方法的可靠性，減少測量時人為因素產(chǎn)生的誤差，對測量數(shù)據(jù)的5位醫(yī)生進(jìn)行培訓(xùn)。在豬頭頭骨表面選取四個點(diǎn)，四只豬頭所選標(biāo)志點(diǎn)相同，5 人分別測量四只豬頭頭骨兩點(diǎn)間直線距離，共兩組，用D-D’，E-E’表示。2周后，5 位醫(yī)生再次測量D-D’，E-E’的直線距離。

首先檢驗(yàn)數(shù)據(jù)是否符合正態(tài)性分布及多組間方差齊性。數(shù)據(jù)的正態(tài)性分布檢驗(yàn)，統(tǒng)計學(xué)方法為Kolmogorov-Smirnov Z 法。多組間方差齊性利用Levene’s 法檢驗(yàn)。數(shù)據(jù)需滿足正態(tài)性分布，并且滿足方差齊時，分別對每位測量醫(yī)生所得的第一次數(shù)據(jù)和2 周后數(shù)據(jù)按照兩獨(dú)立樣本t 檢驗(yàn)方法比較兩組數(shù)據(jù)有無統(tǒng)計學(xué)差別，P＜0.10 為有統(tǒng)計學(xué)差別。然后將每位醫(yī)生前后兩側(cè)的測量數(shù)據(jù)作為一組數(shù)據(jù)，對5 組數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，比較5 位醫(yī)生間測量結(jié)果有無統(tǒng)計學(xué)差別，P＜0.05 為有顯著性差異。

（4） 測量點(diǎn)的選取:a 點(diǎn)為顴骨顳突上緣最突點(diǎn)，b 點(diǎn)為顴弓外側(cè)骨皮質(zhì)鈦釘釘孔的頂點(diǎn)，d 點(diǎn)為顴弓內(nèi)側(cè)骨皮質(zhì)鈦釘釘孔的頂點(diǎn)。分別測量a 點(diǎn)至b 點(diǎn)間直線距離、b 點(diǎn)至d 點(diǎn)間直線距離（圖3）。

圖3 測量標(biāo)志點(diǎn)

（5）數(shù)據(jù)的測量:由經(jīng)過統(tǒng)一培訓(xùn)的5 名醫(yī)生按照三盲法的原則，測量a-b 點(diǎn)距離、b-d 點(diǎn)距離，每人同一樣本測量三次取平均值。按照右側(cè)顴弓標(biāo)本、樹脂補(bǔ)件、個性化鈦補(bǔ)件將數(shù)據(jù)分為三組。

（6）數(shù)據(jù)統(tǒng)計:首先應(yīng)用Kolmogorov-Smirnov Z法檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的正態(tài)性分布情況，Levene’s 法檢驗(yàn)三組數(shù)據(jù)方差齊性。當(dāng)數(shù)據(jù)符合正態(tài)性分布且方差齊時，再利用單因素方差分析比較三組數(shù)據(jù)間是否有統(tǒng)計學(xué)差異。P＜0.05 有顯著性差異結(jié)果。

結(jié) 果

1.測量方法的驗(yàn)證

參加測量的5 名人員應(yīng)用同種方法測量4 只豬頭頭骨上兩對標(biāo)志點(diǎn)間的距離（表1）。各組數(shù)據(jù)近似正態(tài)性分布，且組間方差齊。分別將5 位醫(yī)生前后兩次的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行兩獨(dú)立樣本t 檢驗(yàn)，均無統(tǒng)計學(xué)差異（t1＝-0.013，P1＝0.99＞0.10；t2＝-0.010，P2＝1＞0.10；t3＝-0.021，P3＝0.984＞0.10；t4＝-0.01，P4＝0.999＞0.10；t5＝-0.022，P2＝0.965＞0.10）。將5位醫(yī)生所測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，結(jié)果F＝0.12，P＝0.99＞0.05，無統(tǒng)計學(xué)差異。

2.實(shí)驗(yàn)結(jié)果

（1）分別測量得到a-b 及b-d 距離，樣本量四只豬頭，分為三組（表2）。進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)各組均近似正態(tài)性分布，多組間方差齊性檢驗(yàn)方差齊性齊。對a-b 距離，三組間進(jìn)行單因素方差分析，結(jié)果F＝0.523，P＝0.574＞0.05，無明顯統(tǒng)計學(xué)差異。對b-d距離，三組間進(jìn)行單因素方差分析，結(jié)果F＝0.497，P＝0.615＞0.05，無明顯統(tǒng)計學(xué)差異。

（2）將三組數(shù)據(jù)進(jìn)行兩兩相減得到各組間的實(shí)際差值（表3）。樹脂補(bǔ)件與右側(cè)顴弓標(biāo)本間的差值范圍為1.17±0.47mm，個性化鈦補(bǔ)件與右側(cè)顴弓標(biāo)本間差值范圍為1.16±0.39mm，個性化鈦補(bǔ)件與樹脂補(bǔ)件間差值范圍為0.00±0.26mm。

（3）將通過鏡像技術(shù)制作的鈦補(bǔ)件裝配到左側(cè)顴弓缺損部分（圖4），可以取得較好的修復(fù)效果。將鈦補(bǔ)件及樹脂補(bǔ)件與左側(cè)截除部分骨質(zhì)比較外形相似（圖5），可以起到替代效果。

表1 測量方法驗(yàn)證的測量數(shù)據(jù)

表1 測量方法驗(yàn)證的測量數(shù)據(jù)

測量醫(yī)生（n＝5）第一次測量結(jié)果D-D' E-E'2 周后測量結(jié)果D-D' E-E'1 2 3 4 5 93.05±4.92 93.82±3.92 92.39±4.44 93.65±3.91 92.45±4.21 109.84±6.13 110.13±6.02 110.23±6.13 109.55±6.03 109.65±6.08 93.05±6.13 93.81±3.89 92.49±4.44 93.59±3.96 93.02±4.31 109.84±6.13 110.14±6.07 110.36±6.14 109.62±6.09 109.72±6.11

表2 實(shí)驗(yàn)測量數(shù)據(jù)（）（mm）

表2 實(shí)驗(yàn)測量數(shù)據(jù)（）（mm）

Group（n＝4）右側(cè)顴弓標(biāo)本樹脂補(bǔ)件個性化鈦補(bǔ)件F 值P 值a-b 12.39±1.00 13.17±0.99 13.31±0.96 0.523 0.574 b-d 7.38±1.21 8.93±1.40 8.78±1.44 0.497 0.615

表3 實(shí)際誤差結(jié)果（）（mm）

表3 實(shí)際誤差結(jié)果（）（mm）

Group（n＝4）a-b b-d平均差值樹脂補(bǔ)件-顴弓標(biāo)本0.78±0.22 1.55±0.26 1.17±0.47鈦補(bǔ)件-顴弓標(biāo)本0.92±0.29 1.41±0.33 1.16±0.39鈦補(bǔ)件-樹脂補(bǔ)件0.14±0.18-0.14±0.28 0.00±0.26

圖4 裝配補(bǔ)件效果

圖5 補(bǔ)件與截除骨塊對比

討 論

依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果健側(cè)顴弓標(biāo)本、樹脂補(bǔ)件、個性化鈦補(bǔ)件間無統(tǒng)計學(xué)差異，可以得出結(jié)論:按照鏡像技術(shù)復(fù)制健側(cè)骨組織數(shù)據(jù)，快速成型技術(shù)制作的樹脂補(bǔ)件及數(shù)控銑削技術(shù)制作的個性化鈦補(bǔ)件可以反映出健側(cè)骨組織的形態(tài)。在臨床應(yīng)用中利用此方法制作的個性化鈦補(bǔ)件用于修復(fù)不對稱性骨缺損時可以達(dá)到雙側(cè)外形對稱的目的，并且數(shù)據(jù)易于采集，制作均于術(shù)前完成，手術(shù)僅為暴露安裝過程。

樹脂補(bǔ)件及個性化鈦補(bǔ)件與健側(cè)顴弓標(biāo)本比較，在數(shù)值上均有所增大，增大的范圍均在2mm 以內(nèi)。這樣的誤差在臨床修復(fù)中是可以接受的，因?yàn)槭中g(shù)以后面型對稱與否取決于骨組織與軟組織的共同作用，軟組織術(shù)后可以出現(xiàn)輕微組織萎縮、瘢痕等減量改變，這樣軟組織可以起到緩沖的作用。一般肉眼很難分辨小于2mm 的誤差，補(bǔ)件可以將誤差控制在2mm 以內(nèi)，加之軟組織的緩沖，可以達(dá)到視覺對稱的效果。所以通過鏡像技術(shù)制作個性化鈦補(bǔ)件修復(fù)骨缺損的方法可靠，修復(fù)效果比較理想。

根據(jù)鏡像復(fù)制健側(cè)顴弓形態(tài)制作左側(cè)顴弓缺損的樹脂補(bǔ)件及個性化鈦補(bǔ)件與健側(cè)顴弓骨質(zhì)比較，外形相似程度較高。個性化鈦補(bǔ)件在細(xì)節(jié)上具有很高的相似度，而樹脂補(bǔ)件在細(xì)節(jié)上不如個性化鈦補(bǔ)件那樣相似度高[9，10]。在臨床中選擇應(yīng)用個性化鈦補(bǔ)件修復(fù)不對稱性骨缺損，在細(xì)節(jié)方面更加接近骨組織的形態(tài)。

在臨床中應(yīng)用鏡像技術(shù)制作手術(shù)導(dǎo)板治療骨折[11，12]的方法，通過快速成型技術(shù)制作手術(shù)導(dǎo)板，材料為樹脂。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出樹脂補(bǔ)件與健側(cè)間存在誤差大小為1.17±0.47mm。所以手術(shù)導(dǎo)板是存在誤差的，這種誤差比較小。但手術(shù)導(dǎo)板在恢復(fù)外形細(xì)節(jié)方面與常規(guī)手術(shù)方法治療骨折[13，14]相比，在單側(cè)粉碎性骨折治療中具有明顯的優(yōu)勢，術(shù)后外形的恢復(fù)更加對稱，手術(shù)時間可以大大縮短，手術(shù)創(chuàng)傷更小等。

個性化鈦補(bǔ)件與樹脂補(bǔ)件間具有高度的相似性，具體誤差范圍為0.00±0.26mm。無論從大小還是形態(tài)方面均無明顯差異[15]。樹脂補(bǔ)件可以作為個性化鈦補(bǔ)件替身，首先完成樹脂補(bǔ)件，在利用CT 數(shù)據(jù)制作的樹脂頭模[16]上進(jìn)行裝配，直觀觀察補(bǔ)件有無缺陷，與缺損周邊骨組織是否契合，固定位置是否合適等，然后進(jìn)一步修改補(bǔ)件直至補(bǔ)件制作完成。樹脂補(bǔ)件制作相對簡單，節(jié)省時間，制作材料成本較低。

個性化鈦補(bǔ)件與樹脂補(bǔ)件均需通過采集CT 數(shù)據(jù)、三維重建技術(shù)，最終完成制作，誤差的來源于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的過程，提高各種軟件的數(shù)據(jù)提取精確度，比如提高CT 的掃描精度，增加組織的分辨能力，更好的做到邊緣提取，三維重建技術(shù)減少軟件的模糊處理數(shù)據(jù)，從而減少系統(tǒng)性誤差。可以提高補(bǔ)件的制作精度。另外，人體在接受CT 檢查時，射線會通過身體組織，采集圖像。射線的能量會有一部分被身體組織吸收削減，射線削減的程度與人體組織的密度呈正比。而骨組織缺損表面的軟組織量不同、密度不同，均可以對數(shù)字化補(bǔ)件的準(zhǔn)確性有一定的影響。

本實(shí)驗(yàn)的整個流程適用于頜面部單側(cè)截骨即刻修復(fù)的手術(shù)過程，術(shù)前在樹脂頭模上進(jìn)行截骨范圍的設(shè)計，在電腦上利用三維重建影像進(jìn)行模擬截骨，在利用CT 數(shù)據(jù)將截除部分進(jìn)行補(bǔ)件制作。所以在一次手術(shù)時間里可以同時完成病灶切除及骨缺損修復(fù)，減少了手術(shù)次數(shù)，患者術(shù)后無明顯畸形期，心理上更容易接受，對于提高患者術(shù)后生活質(zhì)量具有意義。但個性化鈦補(bǔ)件的制作周期較長，術(shù)前等待時間較長，并且費(fèi)用增加，均需進(jìn)一步改進(jìn)。