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甘肃省肿瘤医院头颈外科成功开展计算机辅助设计结合3D打印技术在“口腔颌面部骨肿瘤切除术中骨缺损重建的临床应用”
所属科室:头颈一科    文章作者:管理员    发布时间:2016/7/25 9:46:00
 

    如果不用手术刀解剖就能让医生“看到”复杂人体组织结构的全貌,尤其是病变组织的周围解剖关系,那治疗时岂不是就能做到心中有数,不再像“盲人摸象”那样仅凭借经验一概而论,利用高科技手段做到外科手术的“精准治疗”,让治疗效果也更perfect!如今,计算机技术的发展,计算机辅助设计及 3D打印技术正如火如荼的渗透到人们生活的各个领域,其最大的优势就是3D打印技术可以依据病患的特点和要求真正实现个性化制造,完全符合我国现阶段倡导的“精准医疗”政策。自1986年第一台商用3D打印机问世以来,3D打印机的精度日益精细,为外科手术带来革命性变化。

    3D打印技术属于快速成形技术的一种,是一种数字模型文件为基础,通过材料逐层堆叠积累的方式来构造物体的技术(即“积层造型法”),常在模具制造,工业设计等领域被用于制造模型,后逐渐用于一些产品的直接制造,已经有使用这种技术打印而成的零部件,3D技术在医学领域可以通过CT扫描把人体的软硬组织在计算机里进行数据重建,构建出1:1的模型后,通过3D技术打印出来,目前该技术在医学临床上比较成功的应用有以下两方面:一是3D打印模型。在手术前,把病人需要手术的部位事先打印出一个立体三维模型,医生在手术前就能很直观的看到手术部位的结构,了解病变组织的范围,尤其针对一些复杂部位的手术,提前制定精密手术计划,减少手术风险,提高手术的成功率。二是通过计算机辅助设计,提前预制植入体的形状,使得手术更为简捷,甚至可以直接通过解剖对称性的镜像原理打印出植入物用于患侧的适形植入。三是3D打印模板。手术模板是医生在手术中辅助手术的重要工具,尤其是异型或个性化的模板,通过3D 打印模板可以精确预定手术截骨线,设计移植用血管化植骨的形状,可极大提高医生进行复杂手术的成功率,缩短手术时间。

    在我国在3D打印模型上比较成功的案例是去年上海市第一人民医院普外科中心主任彭志海教授团队采用3D打印技术为一位来自贵州的患先天性自身免疫性肝硬化门静脉高压症的病人进行活体肝移植。术前为了能精准制定手术方案,专家想到了3D打印技术。3D打印将患者的肝胆胰脏器和相应的病变部位以1:1的"实物"形式呈现在医生面前,通过精确评估病变范围与临近脏器组织的三维空间关系,专家团队确定切除病患307克的肝脏。在进行肝切除时,专家将模型带入手术室在术中进行实时比对,通过调整3D打印模型并置于最佳解剖位置,为手术关键步骤提供直观的实时导航,对关键部位快速识别和定位;通过精确定位病灶、血管,实时引导重要脉管的接合,提高了手术精准性,有效降低了手术风险。

    3D打印技术在颌面骨肿瘤手术所致骨缺损修复重建的应用在我国的发达省份已由开展,由于颌面部具有解剖结构复杂、血管神经丰富,以及与呼吸、咀嚼、吞咽及发音等功能密切相关的特点。该部位疾病如肿瘤、外伤和发育畸形等导致的组织缺损变形,可引发面部畸形和功能障碍。颌面外科患者当中,恶性肿瘤和部分颌骨良性肿瘤需要完成颌骨截骨术。但是颌骨通常一是个不规则的几何形态,尤其是下颌骨,还牵扯着咬合和颞颌关节的问题,通常在修复过程中,如何恢复一个正常的功能性的解剖结构,是评价颌面外科手术金标准。

    近日,我科在省内率先采用计算机辅助设计配合3D打印辅助技术,成功完成了右侧下颌骨肿瘤切除并钛板内固定修复重建术,确保肿瘤在安全界下完整切除,最大程度的合理的保留自体正常骨组织,同时大大缩短了手术时间。

    患者,女,28岁,于3月前出现右侧面颊部肿胀,当地医院考虑炎症并进行抗炎治疗后未见缓解,就诊于外院行口腔曲面断层片示:右侧下颌骨骨质破坏,侵及下颌骨升支喙突及下颌骨体,考虑下颌骨肿物,为求进一步诊治来我院。

    专科情况:张口略受限,呈2指,右侧下颌骨升支及水平支局部隆起,可触及5.0×4.0cm肿物,瘤体表面按压呈乒乓球感,表面皮温略高,口内颊粘膜破溃与瘤体形成窦道,双侧下颌骨不对称,咬合错位,右侧下颌骨牙齿无缺失,牙列错位,左侧下颌骨正常,双侧颈部淋巴结未触及肿大。

    术前通过手术规划系统生成病灶和健侧镜像虚拟模型,利用患者健侧下颌骨结合计算机辅助设计的镜像技术,重建患侧正常下颌骨外形,利用3D打印技术制作1:1快速成型与实际硬组织一致的实物模型,术前设计截骨区域,可参照下颌骨镜像模型,测量所需重建钛板长度及完成钛板塑形,预弯重建钛板,使其完全贴合于模型表面,确定固定螺钉的位置,达到理想贴合。手术中严格按照术前计划进行手术,手术过程顺利,手术时间缩短一半,术后获得良好的效果。

    该例手术通过计算机辅助设计及3D打印技术,直观的展现了颌骨和肿瘤的形态,方便医生完成手术设计。更为主要的是,在截除肿瘤之后,3D打印技术重现了下颌骨的功能性解剖结构,使术前完成重建钛板的预成型成为了现实,手术中精准定位内固定做到有的放矢。保证患者术后外形及咬合功能的最大恢复。

    术后跟踪调查患者,在面部形态、咬合恢复和关节功能及张口度的评定均取得了良好的手术效果。

    因此,计算机辅助设计结合3D打印技术,在头颈部肿瘤,尤其是口腔颌面部颌骨肿瘤手术中的临床应用,将极大的提高手术治疗的精准性,有利于患者外形、功能的恢复。同时仿真模型可促进多学科诊疗模式下各科医生进行更直观有效的沟通。便于临床医生向患者解释手术计划,建立医患互信基础,从而取得患者在诊治中的积极配合与理解。该项新技术的临床应用及广泛开展将极大的造福于广大患者。




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