快速成型技术在下颌骨缺损修复中的应用研究

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1、快速成型技术在下颌骨缺损修复中的应用研究作者：高俊武薛玉萍高翔李涤尘【摘要】目的：应用快速成型技术进行下颌骨缺损的个体化钛修复体的设计和制作。方法：应用快速原型技术完成1例下颌骨缺损个体化修复体的设计和制作,并完成其植入。结果：个体化钛修复体术中就位顺利,各部件达到设计位置。结论：利用快速成型技术进行下颌骨缺损的个体化修复,方法简便、修复精确、优势独特。【关键词】快速成型;下颌骨缺损;个体化钛修复体7　下颌骨位于面下1/3，常常因为肿瘤、创伤、炎症及发育不良等原因导致缺损与畸形。下颌骨不仅与美观密切相关，而且与上颌骨共同承担着咀嚼功能，同时与保持呼吸

2、道畅通还有一定的关系，其缺损的修复治疗一直备受关注。目前，下颌骨缺损的修复多采用人工材料(钛重建板等)及生物材料(自体骨、异体骨、异种骨等)进行修复，对于移植骨块或钛板的塑形及面部外形的构筑，术者除了依据头颅标本外，均根据个人的临床经验来估计，主观性大、重复性差，难以恢复理想的颌面形态。快速成型技术具有快速性、准确性以及擅长制造复杂实体的特点，能根据产品的三维模型数据，不借助其它工具设备，迅速而精确地制造出该产品。将其运用于下颌骨缺损修复，可以针对不同患者的骨缺损情况，采用个体化设计和制造下颌骨替代物。　　1资料与方法　　1.1病例资料　　患者女，3

3、5岁，下颌骨左侧造釉细胞瘤，截骨范围：中线至左下第三磨牙远中。　　1.2个体化钛修复体的设计及制作　　1.2.1原始数据提取　　原始数据提取自患者的CT图像，扫描条件：120kV，58mA，1.0s，层厚1.3mm，矩阵512×512，窗宽2000，窗位200。患者平卧于扫描床，扫描平面平行于眶耳平面，扫描范围从眶上缘至下颌骨下缘，获得患者原始的断层影像。然后利用影像中心的工作站对扫描的图像进行三维(three-dimentional，3D)与多平面重建(multi-planarreconstruction，MPR)，所谓多平面重建(MPR)是将扫描

4、范围内所有的轴位图像叠加起来，再对某些标线指定的组织进行冠状位、矢状位以及任意角度斜位或曲面的切层及图像进行重组，最后输出CT图像。7　　1.2.2病理模型的重建　　将前期处理好的CT图片数据输入比利时Materialise公司的图形软件Mimics7.1软件中进行三维重建。Mimics是运行在WindowsNT/95/98环境下的高度集成的三维图像处理软件，先设定图像层距和像素值，再通过定义灰度阈值来识别目标区域，高于阈值的部分为要去除的组织，从而准确的获得组织的轮廓。然后对目标区域进行三维叠加运算，目标区域就以3D形式直观的显示了。　　1.2.3

5、曲面设计　　将Mimics7.1中输出的目标数据在GeomagicStudio4.0中打开，在其中对目标数据进行抽壳操作，并在GemagicStudio4.0中确定截骨范围，以指导临床手术，保证术中钛下颌假体与两侧骨断端的严密吻合。截骨线见图1、图2。图1截骨线(前界)图2截骨线(后界)　　1.2.4实体建模7　　将设计好的曲面模型输入实体建模软件使下颌实体化。直接在Geomagic中给设计好的曲面加厚，并以STL格式文件输出即可。本案例设计骨替代物的体部厚度为0.8mm，延伸板为1.2mm，见图3。将输出的STL格式文件装载入LPSC快速成形零件数

6、据准备系统软件RPData中进行轮廓编辑和支撑的加载，并将轮廓数据输入LPS600快速成型机进行骨替代物RP(RapidPrototyping)模型的制作，见图4。最后将设计满意的修复体树脂模型经精密铸造，翻模加工成生物材料-钛合金，然后对钛体进行喷沙、抛光、清洗处理。在钛体的表面用转床均匀分布转孔，以利于术后组织包裹钛体和减轻钛体重量。在延伸板预留固位螺钉孔，螺钉直径依据固位部位骨组织厚度确定，每个延伸板打3～4个螺钉为宜。最后对钛体进行消毒备用，见图5。图3个体化骨替图4骨替代物RP模型图5个体化钛体代物的反求设计　　2结果　　手术在全麻下进行，

7、假体“U”型槽内填入自体松质骨，上覆皮质骨块。术中钛体与两骨断端严密接触，顺利就位，完全达到术前计算机模拟之手术效果，见图6。图6钛体术中就位　　3讨论　　快速成型技术采用了材料层层精确堆积的思想，突破了传统的“毛坯→成品”7的模式，同时又促进了设计思想的变革，由三维直接到三维，而不是传统的三维到二维，再返回到三维的设计思路。快速成型技术大大缩短了新产品的设计周期，降低设计成本，同时在模具制造业、空气动力试验、工程结构分析、医学领域中有广泛的应用。　　本文利用快速成型技术研究建立下颌骨缺损的个体化修复体，并完成了具有临床代表性的下颌骨体部缺损(未过中

8、线)临床案例1例。验证了应用数字化设计的下颌骨替代物在临床应用上的可行性。结果显示，手术时间和手术难度得到较