快速成形技术修复下颌骨缺损的实验研究

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颌面部肿瘤切除、炎症、创伤和颌面部发育畸形均可能造成颌骨缺损畸形、颌骨大面积缺损不但会导致颌面部畸形,而且会严重影响咀嚼、吞咽和语言功能,致使患者生存质量下降。因此大面积颌骨缺损的修复一直是颌面外科临床工作的热点和难点。目前,临床常用的各种骨移植方法均程度不同地存在骨量有限、供骨手术创伤较大、塑形困难等问题。寻找一种生物相容性好、创伤小、易塑形、精度高且有一定强度的大面积骨缺损的修复方法对于解决上述问题具有重要的临床意义。钛具有与骨组织相匹配的硬度和弹性模量,有良好的生物相容性,已在颌面外科获得了广泛应用。但是目前一般是应用普通钛网,在手术前比对正常颌骨标本预制大致的形态,手术中根据实际缺损解剖形态进一步修整,这种方法的主要缺点是手术中钛网塑形比较困难。对于形态较为复杂颌骨缺损,往往耗用大量的时间,也不能得到满意的形态。而形态不密合及由此而导致的应力过度集中正是钛板或钛网修复下颌骨缺损的远期失败的主要原因之一。因此采用精确方法制造符合颌骨形态的钛网支架对颌骨重建有重要意义,但是颌骨形态复杂,达到上述要求决非易事,快速成形技术(rapid prototyping,RP)的出现使解决上第四军医大学硕士学位论文述问题成为可能。RP是涉及计算机辅助设计、激光加工、数控和新材料开发等多学科、多技术的新型先进制造技术,其在结构复杂产品、小批量物件的生产中具有高效、快捷以及精确等显著优势,快速成形技术与医学领域的合作开发已经成为该领域的热点。但是快速成形技术用于领骨缺损修复方面的基础研究报道很少,本研究就快速成形技术应用于下领骨大面积缺损修复进行了初步研究。 本研究利用犬做实验动物,通过外科手术建立矩形全层下领骨缺损模型,建立缺损范围为7.Oxl .5一2.ocm,并且包含形态较为复杂的下领角,缺损范围远远超过能自行愈合的临界骨缺损值(CSD)。于术后两周进行三维CT扫描,对图像数据利用MIMICS软件对下领骨缺损骨质进行三维重建,生成点云数据,利用Mimics 7.10、Surfacer7.1软件通过镜像复制原理及数据插补原理建立下领骨大面积缺损的数字模型,根据下领骨的形态特点以及功能要求,设计修复领骨缺损的个体化预制钦支架,并通过计算机辅助设计技术(eomputer一aided design,CAD)完成修复支架的数字模型,通过间接制模的方法,将模型数据输入LPS600A激光快速成形机,应用激光固化快速成形(stereolithography)技术,采用几乎可完全气化的光敏树脂建立原型,并将该模型直接作为烧失模,经过包埋,用离心浇铸法铸造纯钦修复体,经过喷砂、化学抛光、机械抛光以及钝化处理,完成下领骨大面积缺损修复支架精密铸件的个体化制造。 本研究同时对快速成形制造的个体化预制钦支架+松质骨修复下领骨缺损与预成钦网修复进行了对照研究。实验动物为成年犬,分组为实验组(快速成形个体化预制钦支架+松质骨)12只和对照组(普通钦板+松质骨)6只、空白对照2只,均建立前述下领骨大面积缺损模型,实验组及对照组同时切取骼松质骨,并将其打碎充填入不同的钦网内修复下领骨缺损,空白组不做修复。观察手术中钛支架的形态、稳定性、贴合程度和下颌角外形,并于术后观察大一般情况、口内粘膜情况、伤口以及重建后的下颌骨外形。分别于术后8周、16周取材,通过肉眼与X线观察以检查下颌骨重建区域的成骨情况及其和对侧下颌骨对称性,HE染色、三色法染色观察骨质形成情况。 本研究结果显示,采用外科手术方法建立的下颌骨大面积缺损实验动物模型,具有快速、稳定的特点。其缺损面积远远大于临界性骨缺损值(CSD),而且缺损区包含结构复杂的下颌角,与临床常见的下颌骨缺损相符,可用于下颌骨大面积缺损修复的实验研究。而基于三维CT扫描数据建立数字模型并在此基础上完成支架的设计,最终将模型数据输入 LPS 600 A激光快速成形机,应用激光固化快速成形K 技术以及精密铸造技术完成的个体化预制钛支架,符合缺损区域的形态,应力分布合理。动物实验结果表明,应用RP技术设计制造的个体化预制钛支架,对于获得性下颔骨缺损,在维持下颌骨的连续性、恢复下颌骨在口颌系统中的功能和形态方面显示出很大的优越性。个体化预制钛支架与个体下颌骨更贴合,术中操作简单,手术时间短,创伤小,提高了手术精度。术后下颌角及预部的形态自然,面部外形恢复好,在颌骨缺损的个体化和定制化修复中有独特的优势。综上所述通过实验,RP技术在下颌骨大面积缺损修复的应用具有重要的临床意义及广阔的应用前景。
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