吳亮穎， 屠軍波， 劉 堅(jiān)， 張衛(wèi)平

（1. 蘭州市口腔醫(yī)院影像放射科，甘肅 蘭州 730000；2. 西安交通大學(xué)口腔醫(yī)院,陜西省牙頜疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心，陜西西安 710004；3. 蘭州市口腔醫(yī)院頜面外科，甘肅 蘭州 730000；4. 蘭州市首席專家工作室，甘肅 蘭州 730000）

復(fù)雜埋伏阻生牙拔除術(shù)是口腔外科中常見的診療技術(shù)之一。 由于復(fù)雜埋伏阻生牙的位置特殊，常緊鄰重要解剖結(jié)構(gòu)[1-3]，所以，復(fù)雜牙拔除術(shù)也是口腔齒槽外科醫(yī)生面臨的難題之一。 因此，如何更好、 更準(zhǔn)確地在術(shù)前獲知阻生牙的位置及鄰近關(guān)系，顯得尤為重要。 目前臨床醫(yī)生主要通過影像學(xué)的檢查對復(fù)雜牙拔除手術(shù)進(jìn)行評估[4-6]。 近年來，隨著數(shù)字化醫(yī)學(xué)的飛速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)、仿真操作、手術(shù)模擬、導(dǎo)航系統(tǒng)及機(jī)器人輔助外科等在臨床中得到廣泛運(yùn)用， 尤其是可視化技術(shù)和快速成型技術(shù)的結(jié)合，該方法比傳統(tǒng)的手術(shù)設(shè)計(jì)更加精準(zhǔn)、安全和高效。 本研究通過收集60 例復(fù)雜埋伏阻生牙患者的錐形束（CBCT） 數(shù)據(jù)，重建患者頜面部三維可視化圖像， 應(yīng)用三維可視化數(shù)據(jù)打印3D 實(shí)體模型進(jìn)行術(shù)前評估和手術(shù)方案制訂，探討基于CBCT 數(shù)據(jù)的三維可視化技術(shù)與3D 打印技術(shù)在復(fù)雜阻生牙拔除術(shù)的術(shù)前評估及手術(shù)規(guī)劃中應(yīng)用的優(yōu)缺點(diǎn)，分別評價(jià)兩者在復(fù)雜牙拔除術(shù)中的臨床應(yīng)用價(jià)值。

1 資料和方法

1.1 研究對象

選取2020 年4 月—2020 年8 月在蘭州市口腔醫(yī)院頜面外科就診，且需要進(jìn)行復(fù)雜牙拔除術(shù)的患者作為研究對象。 納入標(biāo)準(zhǔn)：①年齡18～55 歲；②下頜第三磨牙水平阻生； ③符合復(fù)雜牙拔除適應(yīng)證；④所有患者均簽署知情同意書；⑤通過醫(yī)院倫理委員會(huì)審查。排除拔牙禁忌證[7]。采用隨機(jī)信封法將患者分為 A 組和 B 組， 每組各 30 例，2 組患者在年齡、 性別及阻生牙復(fù)雜程度上沒有明顯差異 （P＞0.05），所有病例的手術(shù)均由同一名外科醫(yī)生完成。

1.2 數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理

所有患者采用CBCT 機(jī)（KaVo 公司，德國）進(jìn)行掃描，管電壓90 kV，管電流12 mA,層厚0.3 mm，層距0.3 mm，掃描范圍為16 cm×13 cm，曝光時(shí)間為14.2 s。掃描結(jié)束后，將患者CBCT 數(shù)據(jù)以DICOM 格式導(dǎo)入Invivo 5 軟件系統(tǒng) （KaVo-Sybron Dental 公司，德國），重建出三維立體的頜骨及牙齒模型，展示其與周圍組織的空間關(guān)系（圖1～3）。對三維可視化模型進(jìn)行分析， 測量拔除牙與周圍重要解剖組織的距離。

圖1 三維可視化側(cè)面觀Figure 1 Three-dimensional visualization lateral view

圖2 虛擬重建重要解剖結(jié)構(gòu)Figure 2 Virtual reconstruction of important anatomical structure

1.3 設(shè)備及材料

應(yīng)用3D 打印機(jī)（型號(hào)：J401；珠海賽納打印科技股份有限公司，中國）進(jìn)行打印，打印技術(shù)為“white jet process”技術(shù)（白墨填充技術(shù)），采用彩色光敏樹脂材料，將B 組患者三維可視化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成STL 格式后導(dǎo)入到珠海賽納切片軟件進(jìn)行排版設(shè)計(jì)，將各解剖結(jié)構(gòu)定義為不同顏色，編輯結(jié)束后應(yīng)用彩色光敏樹脂材料進(jìn)行3D 打印，最終打印出實(shí)體模型。

1.4 術(shù)前評估和手術(shù)規(guī)劃

將A 組患者通過三維可視化軟件處理系統(tǒng)模擬復(fù)雜牙拔除術(shù)，模擬手術(shù)中的去骨、分根、分步拔除牙根等過程，選擇最佳手術(shù)路徑與方案（圖4）。B 組患者在實(shí)體口腔頜骨模型上行模擬手術(shù)， 設(shè)計(jì)手術(shù)切割平面，真實(shí)模擬術(shù)中情況，預(yù)先了解拔除過程中可能會(huì)觸碰的重要解剖結(jié)構(gòu)， 在3D 打印模型上預(yù)先進(jìn)行手術(shù)（圖5）。

圖4 三維可視化虛擬手術(shù)Figure 4 3D visual virtual surgery

圖5 3D 打印模型模擬手術(shù)Figure 5 3D printing model simulating extraction procedures

1.5 臨床應(yīng)用技術(shù)路線圖

2 組患者臨床應(yīng)用技術(shù)路線圖見圖6。

圖6 技術(shù)路線圖Figure 6 Technology roadmap

1.6 觀察指標(biāo)

收集2 組患者手術(shù)時(shí)間、術(shù)中與術(shù)后并發(fā)癥情況。 疼痛評分使用視覺模擬評分法（visual analogue scale，VAS）：0 分，無痛；1～3 分，輕度疼痛；4～6 分，中度疼痛；7～10 分， 重度疼痛。 比較 2 組治療優(yōu)良率。優(yōu)：患者術(shù)后頜面部無腫脹及疼痛情況；良：患者術(shù)后頜面部腫脹或輕中度疼痛；差：患者術(shù)后頜面部腫脹且伴隨重度疼痛。滿意度調(diào)查采用測評量表，分為非常滿意、滿意、不滿意3 個(gè)等級(jí)，由患者根據(jù)自身感受評定。滿意度=（非常滿意例數(shù)+滿意例數(shù)）/總例數(shù)×100%。

圖3 三維可視化阻生牙位置Figure 3 Three-dimensional visualization of impacted teeth position

1.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

對本次研究所取得的數(shù)據(jù)采用IBM SPSS Statistics 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析， 計(jì)量資料的比較采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（）來表示，采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，計(jì)數(shù)資料采用χ2檢驗(yàn)來進(jìn)行比較，等級(jí)資料（有序分類變量）選用Mann-Whitney U 檢驗(yàn)，當(dāng)P＜0.05 時(shí)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 2 組患者手術(shù)時(shí)間比較

A 組手術(shù)時(shí)間為26～46 min， 平均手術(shù)時(shí)間為（31.03±5.42） min，B 組手術(shù)時(shí)間為 23～38 min，平均為（27.03±4.40） min，差異具有統(tǒng)計(jì)意義（P＜0.05）。

2.2 2 組患者治療效果比較

B 組治療效果為優(yōu)的患者為19 例，占63.33%；良為 8 例，占 26.67%；差為 3 例，占 10.00%。 B 組優(yōu)良率為 90.00%高于 A 組的 63.33%（表 1，P＜0.05）。

表1 2 組患者治療效果比較[n（%）]Table 1 Comparison of the treatment effects in the two groups[n（%）]

2.3 2 組患者并發(fā)癥發(fā)生率比較

A 組并發(fā)癥發(fā)生率為36.67%，B 組并發(fā)癥發(fā)生率為10%，B 組患者的并發(fā)癥發(fā)生率顯著低于A 組患者（表 2，P＜0.05）。

表2 2 組患者并發(fā)癥發(fā)生率比較[n（%）]Table 2 Comparison of the incidence of complications in the two groups [n（%）]

2.4 2 組患者滿意度比較

A 組和 B 組滿意例數(shù)分別為 26 例（86.67%）與29 例（96.67%），B 組患者滿意度顯著高于 A 組患者（P＜0.05）。

3 討論

復(fù)雜牙拔除手術(shù)獲得成功的關(guān)鍵是對擬拔除牙情況進(jìn)行準(zhǔn)確的定位診斷，CBCT 是目前診斷的主要影像學(xué)手段[8-9]。 然而CBCT 的切層圖像為二維影像，臨床醫(yī)生需將連續(xù)的二維平面圖像在頭腦中進(jìn)行三維重建，形成立體圖像，從而分析并判斷埋伏阻生牙的具體情況，但其準(zhǔn)確性依賴于手術(shù)者的經(jīng)驗(yàn)水平。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，三維可視化技術(shù)和3D 打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸增多，在醫(yī)學(xué)外科的術(shù)前評估和手術(shù)規(guī)劃中也凸顯出很大的應(yīng)用價(jià)值，也為精準(zhǔn)外科的實(shí)現(xiàn)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

近年來， 計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) （virtual reality，VR）快速崛起，而在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中于三維環(huán)境下如何更好地實(shí)施虛擬手術(shù)（virtual surgery，VS）的研究也成為醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域所探討的熱點(diǎn)問題[10-12]。 3D 打印技術(shù)首先應(yīng)用于工程領(lǐng)域， 隨后被推廣到醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，其廣泛應(yīng)用于骨科、神經(jīng)外科[13]、口腔頜面外科[14]的術(shù)前診斷、手術(shù)規(guī)劃和模擬等各個(gè)階段。這些技術(shù)彼此獨(dú)立、相互關(guān)聯(lián),并通過程序性集成以不同方式應(yīng)用于外科診療，形成數(shù)字外科技術(shù)[15]。這些技術(shù)正逐步融入口腔外科的診療過程，也在改變著現(xiàn)有的診療思維和模式。 本研究基于CBCT 所獲得的數(shù)據(jù)，通過使用Invivo 5 軟件圖像處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜埋伏阻生牙手術(shù)的三維可視化，應(yīng)用三維數(shù)字化建模完成3D 打印實(shí)體仿真模型并模擬引導(dǎo)外科手術(shù)，真正意義上實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化外科技術(shù)。 本研究基于患者CBCT 數(shù)據(jù)分別進(jìn)行三維可視化及3D 打印處理，以此進(jìn)行術(shù)前評估和手術(shù)方案制訂，比較分析2 組治療療效和隨訪結(jié)果。 本研究對三維可視化組（A 組）實(shí)施具有可視化、視覺交互操作特點(diǎn)的手術(shù)，虛擬演練系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，并對關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探索，通過術(shù)前三維可視化處理，虛擬手術(shù)中的去骨、分根、分步拔除等操作步驟，從而選擇最佳的手術(shù)路徑與方案；對3D 打印模型組（B 組）基于三維可視化數(shù)字模型的3D 打印技術(shù)進(jìn)行探索應(yīng)用，應(yīng)用3D 打印實(shí)體模型模擬手術(shù)、規(guī)劃手術(shù)方案。結(jié)果顯示，B 組手術(shù)時(shí)間為（27.03±4.40） min，明顯低于 A 組的手術(shù)時(shí)間[（31.03±5.42） min]。 在并發(fā)癥發(fā)生率方面，B 組術(shù)后面部腫脹2 例、術(shù)后出血1 例，并發(fā)癥發(fā)生率為10.00%，明顯低于A 組的36.67%。 在治療效果方面，B 組治療效果為優(yōu)的為19 例，良為8 例，差為3 例，優(yōu)良率明顯高于A 組。 在患者滿意度方面， B 組患者滿意度顯著高于A 組患者。

由此可以看出，三維可視化技術(shù)可以通過計(jì)算機(jī)視覺交互的方式清晰、多角度地展示阻生牙的具體位置、狀態(tài)和毗鄰關(guān)系，虛擬手術(shù)步驟，術(shù)前準(zhǔn)確估計(jì)手術(shù)的難易程度，確定手術(shù)路徑，選擇合理的手術(shù)方案，縮短手術(shù)時(shí)間，減少手術(shù)對頜面部局部的創(chuàng)傷，提升手術(shù)治療效果和患者滿意度，從而降低術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生，在術(shù)前評估、手術(shù)規(guī)劃中發(fā)揮重要作用。 然而，3D 打印技術(shù)是三維可視化技術(shù)的延伸，通過程序設(shè)計(jì)和建模，將三維圖像轉(zhuǎn)變成實(shí)體物理模型，直觀展示解剖結(jié)構(gòu)和埋伏阻生牙的空間位置關(guān)系， 能夠建立真實(shí)的口腔頜面空間結(jié)構(gòu)，對空間關(guān)系有更好的理解，可在打印模型上真實(shí)模擬手術(shù)過程，通過顏色標(biāo)記神經(jīng)組織，不斷修正手術(shù)路徑，優(yōu)化手術(shù)方案，對術(shù)前評估和手術(shù)方案的制訂有極大幫助，通過模擬手術(shù)可對手術(shù)全過程有全面的掌握。同時(shí)，該技術(shù)可將3D 打印模型帶入手術(shù)室，與術(shù)中情況進(jìn)行比較，進(jìn)行術(shù)中導(dǎo)航，指導(dǎo)重要解剖結(jié)構(gòu)的規(guī)避和阻生牙的拔除，從而實(shí)現(xiàn)手術(shù)的精準(zhǔn)、安全、高效。 另外，由于復(fù)雜牙拔除患者對手術(shù)過程和風(fēng)險(xiǎn)不夠了解，所以常常產(chǎn)生過度的焦慮與恐懼，使治療效果低于預(yù)期，醫(yī)患關(guān)系緊張，甚至產(chǎn)生醫(yī)療糾紛。應(yīng)用3D 打印模型可以對患者作詳細(xì)、直觀的講解，讓其理解疾病的復(fù)雜性和手術(shù)過程中可能發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，使其能夠更好地配合醫(yī)生的手術(shù)操作，既減輕了患者緊張、焦慮的情緒，又能更好地保障患者的知情權(quán)，從而能夠提高治療的效果， 減少因患者不知情或誤解所導(dǎo)致的醫(yī)療糾紛。

通過臨床應(yīng)用研究我們發(fā)現(xiàn)， 基于CBCT 數(shù)據(jù)的三維可視化技術(shù)相較以往研究中的傳統(tǒng)診斷方式，其將二維影像轉(zhuǎn)化為三維圖像，能精準(zhǔn)地進(jìn)行術(shù)前評估，制訂合理的手術(shù)方案，對阻生牙拔除術(shù)中的指導(dǎo)意義和價(jià)值是可觀的。因此，具備CBCT 影像技術(shù)及三維可視化軟件的醫(yī)療機(jī)構(gòu)可選擇性開展三維可視化技術(shù)，有效提高手術(shù)治療效果，并且有助于青年醫(yī)生樹立信心。 3D 打印技術(shù)是近幾年發(fā)展起來新興技術(shù)，具有廣闊的發(fā)展前景，也需要我們不斷地探索和研究。 3D 打印技術(shù)也有其局限性，需要與三維可視化技術(shù)結(jié)合使用，且目前3D 打印技術(shù)費(fèi)用昂貴， 材料未完全實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化替代，應(yīng)用成本較高，在臨床上較難普及應(yīng)用。 但以其優(yōu)良的臨床應(yīng)用效果及個(gè)性化、定制化的優(yōu)點(diǎn)，3D 打印埋伏阻生牙模型教具在口腔醫(yī)學(xué)生的教學(xué)中具有較好的應(yīng)用前景。