呂德馨，單培芬，李 良，林思思，聶 鑫

1.溫州醫(yī)科大學附屬口腔醫(yī)院,浙江 溫州 325000；2.溫州醫(yī)科大學3D數(shù)字醫(yī)療研究與轉(zhuǎn)化中心,浙江 溫州 325000

交通事故、暴力打擊、運動損傷、意外跌傷是目前導致兒童頜面部骨折的主要病因，由于兒童期間頜骨處于生長發(fā)育期，受到暴力打擊后骨折斷端常會發(fā)生明顯移位[1-2]。與成年人骨折治療比較，兒童頜骨骨折的治療面臨諸多挑戰(zhàn)。首先兒童處于替牙期，頜骨內(nèi)有眾多恒牙胚，而且骨皮質(zhì)較薄，損傷常累及恒牙牙胚，導致萌出障礙；其次兒童乳牙列的牙冠較短，牙根吸收而致乳牙松動，難以實現(xiàn)頜間結(jié)扎固定；頜骨內(nèi)有眾多恒牙胚，采用內(nèi)固定時容易損傷牙胚。根據(jù)文獻報道，骨折線上的恒牙胚存在45%概率出現(xiàn)發(fā)育異常。此外，手術(shù)過程中的解剖復位也可能導致牙胚的繼發(fā)損傷[3-4]。由于兒童骨折復位具有更高的精確要求，傳統(tǒng)的手術(shù)模式下?？漆t(yī)師即便制訂了詳細的手術(shù)計劃，仍難以達到令人滿意的治療效果，導致兒童頜面部骨折的診斷和處理策略一直存在爭議和挑戰(zhàn)，尤其是骨折處理過程中的牙胚保護策略成為手術(shù)的焦點[5]。如何實現(xiàn)手術(shù)的精準化，對牙胚發(fā)育、損傷情況及術(shù)后效果進行預測評估，并制定切實可行的保護策略，目前尚無文獻報道。而近年來將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于手術(shù)設(shè)計和實施已成為研究熱點。其中數(shù)字虛擬設(shè)計和3D打印技術(shù)的臨床應(yīng)用已體現(xiàn)出顯著優(yōu)勢，該技術(shù)使外科醫(yī)師能夠改進術(shù)前規(guī)劃，通過該技術(shù)進行精細化建模，實現(xiàn)術(shù)前的數(shù)字化三維設(shè)計、虛擬仿真、3D打印和手術(shù)預演。在整個診療過程中，3D打印可以提供詳實的手術(shù)指導[6-8]。但針對兒童骨折中如何保障頜骨與牙胚正常發(fā)育這一臨床問題，目前臨床和醫(yī)學研究尚無規(guī)范標準及效果評估模式。本研究回顧性分析2018年1月—2020年1月溫州醫(yī)科大學附屬口腔醫(yī)院收治的下頜骨骨折兒童患者33例，以期為兒童頜骨骨折的手術(shù)治療提供更多的選擇模式。

臨床資料

1 一般資料

納入標準：(1)年齡2～13歲,替牙期；(2)出現(xiàn)咬合紊亂，影響開口咀嚼功能；(3)下頜骨骨折斷端有明顯錯位；(4)骨折線累及牙胚，無法采用常規(guī)固定方式。排除標準：(1)陳舊性骨折；(2)合并頜面部以外骨折或創(chuàng)傷，需優(yōu)先處理；(3)病歷資料及影像學資料不完整，無法實施虛擬設(shè)計；(4)優(yōu)先非手術(shù)治療或不愿實施手術(shù)。

本組下頜骨骨折兒童患者33例，男性20例，女性13例；年齡2～12歲，平均6.9歲。因本技術(shù)需要一定的額外經(jīng)濟支出，按照患者自愿原則分為3D組(18例)和常規(guī)組(15例)。3D組通過計算機虛擬設(shè)計與3D打印制備頜骨損傷模型、術(shù)后復位模型及咬合導板，按預定位置行下頜骨骨折固位；常規(guī)組采用小型內(nèi)固定器械實現(xiàn)骨折堅固內(nèi)固定。兩組患者同時采用牙間結(jié)扎進行加強。3D組男性11例，女性7例；年齡2～12歲，平均6.7歲；單發(fā)骨折13例，多發(fā)骨折5例；摔傷6例，道路交通傷5例，高處墜落傷4例，運動傷2例，其他1例。常規(guī)組男性9例，女性6例；年齡3～11歲，平均7.1歲；單發(fā)骨折12例，多發(fā)骨折3例；摔傷7例，道路交通傷6例，高處墜落傷2例。所有手術(shù)由同一專業(yè)組手術(shù)醫(yī)師實施，患者均通過薄層CT三維重建影像學資料判斷骨折損傷移位程度，并制訂手術(shù)方案?；颊咝g(shù)前進行常規(guī)檢查，完善臨床資料，行血常規(guī)、心電圖、血凝常規(guī)等生化檢驗，排除手術(shù)禁忌證。本研究獲筆者醫(yī)院醫(yī)學倫理委員會批準(wydw2019-0224)，患者及家屬均簽署知情同意書。

2 術(shù)前虛擬設(shè)計與3D打印

3D組行薄層CT數(shù)據(jù)，層厚為 0.625mm，掃描基準面平行于眶耳平面，垂直于水平面。掃描范圍為顱頂至舌骨水平; 數(shù)據(jù)輸出格式為 Dicom。以Dicom格式導入Mimics 21.0軟件(比利時 Mate．rialise公司)，精確分割骨折處并重建三維模型。在軟件中對牙胚進行三維重建，模擬骨折復位，分析頜骨中牙胚情況并標識固位區(qū)域，設(shè)計牙胚體表投影及手術(shù)警示區(qū)，根據(jù)相關(guān)信息選擇合適的固位器械。將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為STL數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)導入3D打印機打印模型，精度為0.1mm，材質(zhì)為PC-ISO材料，同時標記患者相關(guān)信息(圖1)。

圖1 計算機虛擬設(shè)計明確牙胚狀況。a.骨折后牙胚三維重建；b.計算機模擬復位后牙胚重建；c.牙胚在頜骨體表投影

根據(jù)影像學資料獲取患者咬合狀態(tài)，通過虛擬設(shè)計模擬骨折復位后咬合情況的改變，設(shè)計下頜咬合導板，導板應(yīng)具有一定深度以確保復位后能輔助固位。術(shù)前將導板在模型試戴進行驗證，對于移位明顯患者可設(shè)計為上下頜咬合導板(圖2)。

圖2 3D打印導板設(shè)計與手術(shù)實施。a.手術(shù)區(qū)域設(shè)計；b.咬合導板制備；c.模型應(yīng)用與鈦板預制

3 手術(shù)方法

3D組：根據(jù)患者骨折具體情況，決定需要顯露的范圍并選擇合適入路。在骨折模型上模擬骨折復位過程，再次確定所需的內(nèi)固定材料，并對鈦板提前進行預成型。術(shù)中對預成型鈦板根據(jù)患者實際情況進行微調(diào)，以實現(xiàn)穩(wěn)定貼合。手術(shù)以恢復骨折斷端的連續(xù)性，安裝咬合導板檢測是否與虛擬設(shè)計咬合狀態(tài)一致作為復位固定標準，鈦板植入后反復沖洗傷口，關(guān)閉縫合切口，根據(jù)患兒情況口內(nèi)可采用鋼絲固位，2周后拆除。

常規(guī)組：根據(jù)手術(shù)醫(yī)師經(jīng)驗進行術(shù)區(qū)暴露、骨折復位、術(shù)中鈦板塑型及骨折固定。手術(shù)以恢復骨折斷端的連續(xù)性，咬合關(guān)系基本正常作為復位固定標準，根據(jù)患兒情況口內(nèi)可采用鋼絲固位，2周后拆除。

4 觀察指標

比較兩組患者手術(shù)時間以及出血量情況；手術(shù)時間從切開皮膚開始計時，到縫合完畢結(jié)束，出血量為手術(shù)總出血量。住院期間觀察患者有無發(fā)熱、出血、感染及過敏癥狀。同時采用視覺模擬評分(VAS)評估患者術(shù)后疼痛程度，得分越高疼痛程度越重。所有患者出院時進行滿意度調(diào)查，總分為10分，9～10分為完全滿意，6～8分為基本滿意，<6分為不滿意。術(shù)后1周觀察顏面部腫脹(采用骨折腫脹程度分級評分法進行評價腫脹程度。0度：肢體無腫脹， 與正常肢體無異常改變；1度：腫脹肢體較正常一側(cè)皮膚腫脹，皮紋仍存在；2度：腫脹肢體較正常肢體的皮膚腫脹，皮紋消失；3度：肢體腫脹部位皮紋消失，且出現(xiàn)散在分布的張力性水皰。腫脹程度超過1度者記為術(shù)后腫脹發(fā)生)，同時拆除結(jié)扎鋼絲。

術(shù)后3、6個月隨訪，評價方法采用問診與臨床檢查相結(jié)合的方法，內(nèi)容包括患兒面容恢復、咬合關(guān)系及牙齒萌出情況的評定。其中術(shù)后6個月進行影像學評價并拆除鈦板，術(shù)后12～24個月進行電話隨訪，內(nèi)容包括頜面部發(fā)育情況及有無嚴重并發(fā)癥。

5 統(tǒng)計學分析

結(jié) 果

3D組術(shù)中總出血量少于對照組，但差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)；3D組平均手術(shù)時間顯著少于常規(guī)組(P<0.05)。見表1。

表1 兩組患者手術(shù)時間及出血量情況比較

術(shù)后不良事件發(fā)生率主要表現(xiàn)為術(shù)后腫脹和疼痛，腫脹與手術(shù)時間及手術(shù)困難程度相關(guān)；疼痛考慮為患兒的應(yīng)激反應(yīng)，經(jīng)對癥處理后有所緩解，對兩組發(fā)生情況分別采用卡方檢驗，兩組間差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表2。

表2 兩組患者術(shù)后不良反應(yīng)情況比較[n(%)]

3D組患者完全滿意72.2%(13/18)，基本滿意27.8%(5/18)；常規(guī)組完全滿意53.3%(8/15)，基本滿意40.0%(6/15)，不滿意為6.7%(1/15)?；颊邼M意度3D組顯著高于對照組，P<0.05。見表3。

表3 兩組患者術(shù)后滿意度比較

部分患者術(shù)后腫脹明顯導致顏面不對稱，術(shù)后3～6個月復查均未發(fā)現(xiàn)明顯的面容畸形。3D組出現(xiàn)輕度咬合關(guān)系紊亂4例，術(shù)后隨訪均有所改善。常規(guī)組出現(xiàn)輕度咬合關(guān)系紊亂6例，術(shù)后隨訪5例有所改善，1例由于創(chuàng)傷較重伴有牙胚萌出異常導致其后牙咬合關(guān)系輕度錯亂。術(shù)后12～24個月定期隨訪兩組患者均無明顯并發(fā)癥。

術(shù)后各出現(xiàn)局部炎癥反應(yīng)5例，表現(xiàn)為骨折部位局部牙齦紅腫或牙齦增生。3D組術(shù)區(qū)切口發(fā)紅、瘢痕增生1例，后期整形外科給予瘢痕切除術(shù)。3D組牙胚發(fā)育情況顯示萌出時間延遲3例，但無停滯現(xiàn)象；常規(guī)組出現(xiàn)遲萌6例，影像學檢查為恒牙胚萌出停滯形成埋藏牙2例，恒牙胚被固位釘限制導致無法萌出 1例。典型病例見圖3。

圖3 患者女性，5歲，“高處墜落致全身多處傷3d”入院，診斷為“下頜骨骨折”。頜面部三維CT示下頜骨自中線向左下方折斷，右側(cè)骨折段向內(nèi)側(cè)移位，33恒牙胚位于骨折線上。行計算機虛擬設(shè)計，標記恒牙胚在頜骨內(nèi)位置，對骨折斷端進行計算機復位，按復位情況設(shè)計咬合導板，標記牙胚的體表投影并明確手術(shù)禁忌區(qū)，設(shè)計鈦板放置最佳位置，術(shù)中暴露骨折斷端，可見牙胚暴露。按設(shè)計復位并行鈦板內(nèi)固位，通過咬合導板進行微調(diào)，骨折斷端兩側(cè)乳牙行鋼絲固位，2周后拆除，術(shù)后定期隨訪，可見牙胚正常發(fā)育，6個月后拆除鈦板，未見明顯異常。a.術(shù)前患者骨折移位情況；b.術(shù)后患者固位情況；c.術(shù)后患者骨折愈合情況;d.骨折后牙胚損傷情況；e、f.隨訪牙胚萌出情況(水平位和矢狀位)

討 論

兒童頜面部骨折的治療與成人頜面部骨折的治療有原則性區(qū)別，不能簡單地按照成人骨折的治療原則處理。近年來，對兒童頜面部骨折臨床治療方法的選擇更趨向于專業(yè)化、個性化，在治愈骨折的同時把治療對兒童的發(fā)育及功能的影響減至最低[9-10]。尤其是近年來計算機虛擬設(shè)計與三維打印技術(shù)的普及，對兒童頜面部骨折臨床治療方法的選擇提供了更多機會。3D打印是一種三維立體模型技術(shù)，在醫(yī)學領(lǐng)域3D打印迅猛發(fā)展，廣泛應(yīng)用在醫(yī)學的不同領(lǐng)域，如骨科的腫瘤切除、骨盆骨折、脊柱畸形及損傷、肢體畸形、骨缺損和假肢制作、頜面外科的頭顱整形和下頜骨修復[11-13]。筆者團隊研究進一步拓展3D打印的應(yīng)用范疇，研究結(jié)果證明該技術(shù)在兒童頜骨骨折手術(shù)中的應(yīng)用優(yōu)勢，通過3D打印技術(shù)可以直觀反映其三維立體結(jié)構(gòu)。通過計算機虛擬設(shè)計，分析出臨床病例中傷情，通過3D打印對骨折進行術(shù)前設(shè)計模型，能夠輔助內(nèi)固定鈦板及螺釘準確置入，縮短手術(shù)時間，幫助醫(yī)師制定術(shù)前規(guī)劃，內(nèi)固定選擇等有重要意義。

兒童頜面部骨折是口腔頜面外科最為常見的損傷，兒童活潑好動，自控性差，極易造成跌傷和墜落傷。此外，兒童安全防范意識差，以道路交通傷多見。兒童正處于快速生長發(fā)育期，其生長發(fā)育過程中的頜骨骨質(zhì)、乳牙列、混合牙列及恒牙胚的存在以及面部美觀與咬合關(guān)系有其一定的特殊性[14]。既往依據(jù)患者創(chuàng)傷部位的X線片與CT影像等二維圖像作為手術(shù)依據(jù)，醫(yī)師完全靠三維空間想象力來確定牙胚位于頜骨的位置。常規(guī)3D打印對頜骨骨折的診療具有一定的幫助，但無法了解牙胚的具體位置和損傷情況[15]。本文針對兒童下頜骨骨折如何保障牙胚正常發(fā)育的關(guān)鍵問題，有針對性地設(shè)計并優(yōu)化個性化治療策略，在保障骨折臨床治愈的同時確保牙胚能夠正常發(fā)育。在保護策略上，筆者團隊也不斷改進和優(yōu)化，主要通過以下步驟來實現(xiàn)：(1)通過術(shù)前模型和計算機虛擬設(shè)計精確了解兒童替牙期牙胚的發(fā)育情況與損傷程度；(2) 通過計算機虛擬設(shè)計標記牙胚體表投影模式，通過區(qū)域劃分模式優(yōu)化手術(shù)方案，明確內(nèi)固定器械放置及禁忌區(qū)域，避免術(shù)中牙胚損傷；(3)通過咬合導板的設(shè)計模擬術(shù)前患兒咬合情況，規(guī)避因替牙期無法實施頜間牽引的缺陷；(4)針對替牙期植入物空間受限的問題，采用乳牙牙間鋼絲結(jié)扎模式進一步確保手術(shù)質(zhì)量。研究結(jié)果表明通過以上措施可以全面了解患者的牙胚發(fā)育情況，可以有效避免兒童骨折術(shù)后并發(fā)癥，提高手術(shù)質(zhì)量。本組術(shù)后隨訪顯示3D組僅4例因嚴重骨折影響牙胚發(fā)育患者，與常規(guī)組差異有統(tǒng)計學意義。

本研究結(jié)果顯示3D組與常規(guī)組比較主要有以下區(qū)別：(1)3D組術(shù)中總出血量少于對照組，但差異無統(tǒng)計學意義(P>0.5)；3D組平均總手術(shù)時長顯著短于常規(guī)組(P<0.05)。與成年人相比，手術(shù)時間上除正常操作外，骨折復位時間和鈦板放置時間上有明顯的優(yōu)化。通過模擬手術(shù)可以對內(nèi)固定材料進行預成型，對于移位嚴重的患者通過虛擬設(shè)計無需反復嘗試，而且精確度也明顯提高，術(shù)后療效明顯高于常規(guī)組，這與前期的研究基本一致[16-17]。結(jié)果中筆者發(fā)現(xiàn)手術(shù)時長減少能一定程度減少患兒術(shù)中的總出血量，但單位時間內(nèi)出血量并無明顯改變，這與既往研究有所區(qū)別[18]。(2)患者滿意度有較大提升，滿意度不僅涉及手術(shù)療效，也體現(xiàn)醫(yī)師與患者是否能有效溝通。虛擬設(shè)計和3D打印模型不僅可以進行術(shù)前計劃，并開展模型手術(shù)，提高手術(shù)的精確度，而且可以讓患者及家屬深入了解自身病情和治療過程，讓患者直觀地觀察仿真模型，能夠清楚了解整個手術(shù)過程，提高患者的配合程度，更好地處理醫(yī)患關(guān)系[19]。在術(shù)后反應(yīng)中，主要表現(xiàn)為疼痛和腫脹，其中疼痛位居首位，術(shù)后疼痛管理應(yīng)作為骨折術(shù)后的診療重點；在腫脹方面，雖然相關(guān)例數(shù)無明顯差異，但在腫脹程度上3D組優(yōu)于常規(guī)組。(3)咬合關(guān)系的恢復上，常規(guī)組出現(xiàn)輕度咬合紊亂6例，但隨著頜骨的改建，大部分得到改善，其與成年人有所區(qū)別。因此對于兒童性骨折，不僅要注重解剖復位，更要考慮手術(shù)實施中如何最大可能地保存牙胚，這也是是否手術(shù)的主要爭議點[20-21]。常規(guī)模式無法了解牙胚的損傷情況，需要多次對位才能實施解剖復位，加大了骨折斷端和牙胚的損傷程度。此外，醫(yī)源性牙胚損傷也應(yīng)引起注意，本研究中有1例出現(xiàn)鈦釘導致牙胚損傷。筆者團隊的研究表明通過一系列牙胚保護策略，可以有效避免骨折斷端牙胚的損傷。

綜上，替牙期兒童頜骨改建能力較強，醫(yī)師不僅要關(guān)注骨折斷端的解剖復位，更應(yīng)關(guān)注頜骨損傷及手術(shù)實施對牙齒萌出的影響。同時筆者團隊研究也顯示計算機虛擬技術(shù)除了幫助醫(yī)師了解患兒牙胚發(fā)育情況，還可作為手術(shù)對牙胚影響的預測，便于醫(yī)患溝通和交流，提高患者滿意度。3D打印技術(shù)的應(yīng)用能夠引導骨折段精確復位，避免反復拼對骨折段對恒牙胚造成的醫(yī)源性損傷，并避免內(nèi)固定及鈦釘導致恒牙胚的繼發(fā)損傷，使得骨折修復達到良好解剖復位。此外，通過一系列保護策略在提高手術(shù)效果的同時更能保證患者的后期牙胚的正常萌出，值得臨床推廣。不足之處是筆者團隊研究缺乏長期隨訪以明確患兒下頜骨與牙齒發(fā)育的影響，需要在后期研究中進行深入探索。此外，術(shù)前準備時間較長，虛擬設(shè)計和3D打印也需要設(shè)計者與手術(shù)實施者反復溝通才能達到理想效果。同時在研究中也發(fā)現(xiàn)，兒童骨折的自愈和改建能力較強，即便術(shù)中不太滿意的患兒，通過后期的恒牙萌出和頜骨發(fā)育也能獲得較滿意的療效，因此對于骨折移位大或不合作的患兒，仍應(yīng)當選擇非手術(shù)治療或簡單復位固定。