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[摘要]目的：探讨应用激光选区烧结技术提高复杂颌面骨骨折的手术效果。方法：患者进行螺旋cT扫描，并进行容积三维重建，利用MINICS8.1软年进行滤波，二值化，轮廓提取，矢量重建，转化为STL文件，再进行实体分层，输入HLP-450型快速成型机，制作骨折头颅骨三维实体模型，模拟手术，制作个体化钛板，作为实施手术过程的参照。结果：患者术后咬合关系恢复良好，手术时间明显减少，效果满意。结论：应用激光选区烧结技术可以提高手术精度，缩短手术时间，明显降低手术难度。
[关键词]选区激光烧结技术；颌面骨骨折；个体化钛板
[中图分类号]R782
[文献标识码]A
[文章编号]1008-6455(2012)07-1153-03
口腔颌面部位于人体暴露部位，易受到创伤，造成面部外形改变及功能障碍。颌面部骨性架构组成骨数目多，解剖结构复杂，骨折及手术类型多变，因此，复杂颌面骨骨折的手术治疗一直是颌面创伤治疗的重点和难点。目前，手术多采用钛板行颌面骨的坚固内固定，但骨折的复位仍主要依靠术者的经验。本研究应用激光选区烧结法(selected lasersintering，SLS)，制作个体化钛板，为术中骨折的复位提供重要的参考依据，取得了较好的临床效果。
1资料和方法
1.1临床资料：2008年5月～2011年8月，于我院口腔颌面外科行复杂颌面骨骨折手术治疗患者24例，年龄24～65岁，平均38岁，所有患者均在伤后15天内进行手术。其中，单侧颧骨复合体骨折并同侧面部严重塌陷2例，双侧上颌骨骨折并下颌骨正中骨折2例，双侧上颌骨骨折并下颌骨颏孔区骨折4例，双侧上颌骨骨折并下颌骨下颌角骨折4例，双侧上颌骨骨折并单侧颧骨复合全骨折4例，双侧上颌骨骨折伴纵裂并下颌骨正中及颏孔骨折4例，单侧颧骨复合体并上颌骨骨折4例，入选病例均诊断明确，无全身其它重要器官既往病史。手术方式采用坚固内固定，切口选择有口内切口，眶周切口，头皮冠状切口，颌下切口。相同诊断、相同手术方式及相同手术切口的病例随机进入对照组及实验组。手术在同一组手术者下完成。研究组患者术前告知新手术方法的优缺点，并签订新方法的知情同意书。
1.2材料与器械：内固定材料采用颅颌面重建系统钛板(OSTMED，美国)，厚度0.6mm，1.0mm，螺钉长度为5mm、6mm、8mm 320排螺旋CT(东芝，日本)，PACS诊断工作站(西门子公司，德国)，MIMICS8.1软件(Materialise，比利时)，MagicsRP5.41软件(Materialise，比利时)，快速成形机(HLP-450型，北方恒利有限公司)。
1.3方法
1.3.1 CT数据采集与CT三维重建：采用320排螺旋CT(东芝，日本)扫描机，扫描条件电压130KV，电流110mA，曝光时间2.0s，层厚0.5mm，螺距1.0，窗宽280，窗位40。患者取仰卧位，扫描范围从眶上平面至舌骨平面，CT水平扫描。采用SGI重建系统，对头颅骨标本进行cT三维重建，矩阵1024*768。扫描完成后，进入PACS诊断工作站(西门子公司，德国)。登陆工作站，利用CDViewer软件对CT图像进行灰度、对比参数的调整，设定窗宽939，窗位140，达到对骨边界的最佳识别和获取骨的原始边界，数据以DICOM格式存储，光碟保存。
1.3.2接口数据转换与矢量化建模：将存储的DICOM格式数据导入MIMICS8.1软件(Materialise Software，比利时)，并对存贮的DICOM图像进行滤波，二值化，轮廓提取，分割等处理，得到颅骨骨组织图像，对轮廓曲线进行矢量叠加，得到头颅骨的三维模型，进行表面的光滑处理，STL格式存储。
1.3.3快速成型制作患者骨折后颅骨模型：将STL格式存储数据导入Magics RP5.41软件(Materialise，比利时)，对STL模型进行查错和修补，根据病例选择，可行健侧镜像重建。生成快速成型机所需的断层STL文件。将STL文件输入快速成形机(HLP-450型，北方恒利有限公司)，采用选区激光烧结技术加工成型，得到患者三维颅骨模型
1.3.4模拟手术过程：于骨折头颅骨模型上模拟手术过程，预先行钛板塑形，固定，标记坚固内固定位置，对内固定材料消毒，术中备用。
1.3.5对患者实施手术：手术均在气管内插管全麻下进行。首先行上、下颌骨牙弓夹板结扎，按术前设计切口入路，翻瓣寻找骨折断端，充分松解骨折断端，根据塑形好的钛板及三维模型标记点，复位各骨折断端，并行骨折钛板坚固内固定。坚固内固定顺序：先固定下颌骨，再固定颧骨，行颌间固定，最后固定上颌骨。模拟咬合，咬合良好后，冲洗创面，逐层关闭伤口。术后常规应用抗生素预防感染，局部轻压包扎，口内辅助以颌间固定1周，术后1周拆除缝线。
2结果
2.1咬合关系：测量上颌第一磨牙近中舌尖偏离下颌第一磨牙中央窝的距离为咬合偏差。研究组：平均咬合偏差(0.07±0.05)mm，对照组：平均咬合偏差(0.24±0.08)mm，配对研究平均咬合偏差(0.17±0.07)mm，t=7.89(n=11)，P<0.05，研究组咬合关系恢复明显好于对照组。
2.2手术内固定时间：计算自暴露骨折断端至内固定结束时的时间：研究组行内固定平均时间(52±10)min，对照组内固定平均时间(99±13)min，配对研究时间平均缩短为(48±14)min，t=11.42(n=11)，P<0.05，研究组手术时间较对照组明显缩短。
2.3应用费用：手术费用(手术当日)，研究组平均费用(30449±1610)元，对照组平均费用(23892±1802)元。人均增高费用(6557±575)元。
2.4患者主观评价：患者主观评价：采用双盲法，对进入研究对象的手术患者进行调查，根据手术的效果分：研究组满意个数为10例，不满意2例，对照组：满意例数为8例，不满意为4例。X2=1.25，P>0.10，研究组与对照组满意度无明显差别。 3典型病例
某男，37岁，因“车祸致伤头面部疼痛、出血2h”入院。专科检查：面部肿胀，面中份比例增大，双侧眶周瘀血，无复视，无眼球运动障碍。咬合关系紊乱，张口重度受限，上、下颌肌均可触及明显的骨动度。诊断为双侧上颌骨骨折、下颌骨正中骨折。对患者及家属进行告知后，进入实验组。制作三维实体模型及手术前咬合情况(如图1)，模拟手术过程并行植入钛板塑形(如图2)，送消毒，手术中使用(如图3)。手术经鼻插管全麻下进行，先行上、下颌牙弓夹板固定术。入路选择为：下颌前庭沟切口+上颌前庭沟切口+睑下缘切口，暴露骨折断端后，根据手术模拟过程，参照塑形钛板形状，先行下颌骨正中骨折内固定(如图4)，再行双侧上颌骨内固定(如图5)。术后，颌间牵引3天，咬合关系恢复良好(如图6)。
4讨论
快速成型技术(rapid prototyping，RP)是国外20世纪80年代末期发展起来的一门新兴制造技术，于1991年在维也纳被引入到医学领域，体现了计算机辅助设计、激光加工，数控和新材料开发等多学科、多技术的综合应用。激光选区烧结法(selected laser sintering，SLS)、是快速成型技术的一种，是有选择地将可熔性粘结粉末烧结居型并层层叠加成实体的成型方式，以速度最快，原型复杂系数最大，应用范围最广，运行成本最低而著称。虽然与立体平版印刷成型技术相比，精度略有降低，但仍可达0.1mm，这在医学临床应用已经足够。因激光选区烧结法模型制作成本的降低，为临床推广使用奠定了基础。选区激光烧结技术其精度的损失主要发现在CT扫描过程以及图像处理过程，这也是目前快速成型技术在医学领域中应用研究的难点和热点问题。
坚固内固定(rigid internal fixation，RIF)技术现已成为治疗颌骨骨折的常规方法，骨折治疗的目的是最大限度地恢复颅颌面的形态和功能，良好的钛板成形使其与下颌骨表面贴合，保证固定后的稳定性是手术成功的关键之一。但复杂颌面骨骨折传统坚固内固定手术的难点在于骨折断端的复位及钛板的术中塑形，由于术中骨折复位的参考点有很大的不确定性，主要依靠术者的经验，大大增加了手术难度，术中钛板的塑形又会使手术的时间延长，增加了手术及麻醉风险。本研究通过三维模型制作个性化钛板，较传统的手术方法相比，在术中复位骨折断端时提供了可靠的参考依据，同时节省了钛板的塑形时间，因此能够降低手术难度，缩短手术时间，提高了手术效果。术后颌问间牵引，仍为治疗复杂颌面骨骨折不可缺少的手段，其能够对抗钛板固定时产生的细微变形所引起的骨折断端的轻度移位，起到稳定及细调咬合的作用。
在研究中也发现，对于解剖精细区如眶区及粉碎性骨折的病例，三维模型的手术模拟及模型骨折块的移动较困难，原因在于颌面骨与颅底骨的粘连，对于脱体骨折断端的游离骨折片，因三维模型制作过程中缺少支持，会脱落、丢失，因此病例应有所选择。另外，三维模型制作设备一般医院没有配备，需与工科院校合作，增加了术前准备时间。目前，激光烧结技术在临床应用的费用仍较高，但随着人们生活水平的提高，可望得到较好的推广。
[关键词]选区激光烧结技术；颌面骨骨折；个体化钛板
[中图分类号]R782
[文献标识码]A
[文章编号]1008-6455(2012)07-1153-03
口腔颌面部位于人体暴露部位，易受到创伤，造成面部外形改变及功能障碍。颌面部骨性架构组成骨数目多，解剖结构复杂，骨折及手术类型多变，因此，复杂颌面骨骨折的手术治疗一直是颌面创伤治疗的重点和难点。目前，手术多采用钛板行颌面骨的坚固内固定，但骨折的复位仍主要依靠术者的经验。本研究应用激光选区烧结法(selected lasersintering，SLS)，制作个体化钛板，为术中骨折的复位提供重要的参考依据，取得了较好的临床效果。
1资料和方法
1.1临床资料：2008年5月～2011年8月，于我院口腔颌面外科行复杂颌面骨骨折手术治疗患者24例，年龄24～65岁，平均38岁，所有患者均在伤后15天内进行手术。其中，单侧颧骨复合体骨折并同侧面部严重塌陷2例，双侧上颌骨骨折并下颌骨正中骨折2例，双侧上颌骨骨折并下颌骨颏孔区骨折4例，双侧上颌骨骨折并下颌骨下颌角骨折4例，双侧上颌骨骨折并单侧颧骨复合全骨折4例，双侧上颌骨骨折伴纵裂并下颌骨正中及颏孔骨折4例，单侧颧骨复合体并上颌骨骨折4例，入选病例均诊断明确，无全身其它重要器官既往病史。手术方式采用坚固内固定，切口选择有口内切口，眶周切口，头皮冠状切口，颌下切口。相同诊断、相同手术方式及相同手术切口的病例随机进入对照组及实验组。手术在同一组手术者下完成。研究组患者术前告知新手术方法的优缺点，并签订新方法的知情同意书。
1.2材料与器械：内固定材料采用颅颌面重建系统钛板(OSTMED，美国)，厚度0.6mm，1.0mm，螺钉长度为5mm、6mm、8mm 320排螺旋CT(东芝，日本)，PACS诊断工作站(西门子公司，德国)，MIMICS8.1软件(Materialise，比利时)，MagicsRP5.41软件(Materialise，比利时)，快速成形机(HLP-450型，北方恒利有限公司)。
1.3方法
1.3.1 CT数据采集与CT三维重建：采用320排螺旋CT(东芝，日本)扫描机，扫描条件电压130KV，电流110mA，曝光时间2.0s，层厚0.5mm，螺距1.0，窗宽280，窗位40。患者取仰卧位，扫描范围从眶上平面至舌骨平面，CT水平扫描。采用SGI重建系统，对头颅骨标本进行cT三维重建，矩阵1024*768。扫描完成后，进入PACS诊断工作站(西门子公司，德国)。登陆工作站，利用CDViewer软件对CT图像进行灰度、对比参数的调整，设定窗宽939，窗位140，达到对骨边界的最佳识别和获取骨的原始边界，数据以DICOM格式存储，光碟保存。
1.3.2接口数据转换与矢量化建模：将存储的DICOM格式数据导入MIMICS8.1软件(Materialise Software，比利时)，并对存贮的DICOM图像进行滤波，二值化，轮廓提取，分割等处理，得到颅骨骨组织图像，对轮廓曲线进行矢量叠加，得到头颅骨的三维模型，进行表面的光滑处理，STL格式存储。
1.3.3快速成型制作患者骨折后颅骨模型：将STL格式存储数据导入Magics RP5.41软件(Materialise，比利时)，对STL模型进行查错和修补，根据病例选择，可行健侧镜像重建。生成快速成型机所需的断层STL文件。将STL文件输入快速成形机(HLP-450型，北方恒利有限公司)，采用选区激光烧结技术加工成型，得到患者三维颅骨模型
1.3.4模拟手术过程：于骨折头颅骨模型上模拟手术过程，预先行钛板塑形，固定，标记坚固内固定位置，对内固定材料消毒，术中备用。
1.3.5对患者实施手术：手术均在气管内插管全麻下进行。首先行上、下颌骨牙弓夹板结扎，按术前设计切口入路，翻瓣寻找骨折断端，充分松解骨折断端，根据塑形好的钛板及三维模型标记点，复位各骨折断端，并行骨折钛板坚固内固定。坚固内固定顺序：先固定下颌骨，再固定颧骨，行颌间固定，最后固定上颌骨。模拟咬合，咬合良好后，冲洗创面，逐层关闭伤口。术后常规应用抗生素预防感染，局部轻压包扎，口内辅助以颌间固定1周，术后1周拆除缝线。
2结果
2.1咬合关系：测量上颌第一磨牙近中舌尖偏离下颌第一磨牙中央窝的距离为咬合偏差。研究组：平均咬合偏差(0.07±0.05)mm，对照组：平均咬合偏差(0.24±0.08)mm，配对研究平均咬合偏差(0.17±0.07)mm，t=7.89(n=11)，P<0.05，研究组咬合关系恢复明显好于对照组。
2.2手术内固定时间：计算自暴露骨折断端至内固定结束时的时间：研究组行内固定平均时间(52±10)min，对照组内固定平均时间(99±13)min，配对研究时间平均缩短为(48±14)min，t=11.42(n=11)，P<0.05，研究组手术时间较对照组明显缩短。
2.3应用费用：手术费用(手术当日)，研究组平均费用(30449±1610)元，对照组平均费用(23892±1802)元。人均增高费用(6557±575)元。
2.4患者主观评价：患者主观评价：采用双盲法，对进入研究对象的手术患者进行调查，根据手术的效果分：研究组满意个数为10例，不满意2例，对照组：满意例数为8例，不满意为4例。X2=1.25，P>0.10，研究组与对照组满意度无明显差别。 3典型病例
某男，37岁，因“车祸致伤头面部疼痛、出血2h”入院。专科检查：面部肿胀，面中份比例增大，双侧眶周瘀血，无复视，无眼球运动障碍。咬合关系紊乱，张口重度受限，上、下颌肌均可触及明显的骨动度。诊断为双侧上颌骨骨折、下颌骨正中骨折。对患者及家属进行告知后，进入实验组。制作三维实体模型及手术前咬合情况(如图1)，模拟手术过程并行植入钛板塑形(如图2)，送消毒，手术中使用(如图3)。手术经鼻插管全麻下进行，先行上、下颌牙弓夹板固定术。入路选择为：下颌前庭沟切口+上颌前庭沟切口+睑下缘切口，暴露骨折断端后，根据手术模拟过程，参照塑形钛板形状，先行下颌骨正中骨折内固定(如图4)，再行双侧上颌骨内固定(如图5)。术后，颌间牵引3天，咬合关系恢复良好(如图6)。
4讨论
快速成型技术(rapid prototyping，RP)是国外20世纪80年代末期发展起来的一门新兴制造技术，于1991年在维也纳被引入到医学领域，体现了计算机辅助设计、激光加工，数控和新材料开发等多学科、多技术的综合应用。激光选区烧结法(selected laser sintering，SLS)、是快速成型技术的一种，是有选择地将可熔性粘结粉末烧结居型并层层叠加成实体的成型方式，以速度最快，原型复杂系数最大，应用范围最广，运行成本最低而著称。虽然与立体平版印刷成型技术相比，精度略有降低，但仍可达0.1mm，这在医学临床应用已经足够。因激光选区烧结法模型制作成本的降低，为临床推广使用奠定了基础。选区激光烧结技术其精度的损失主要发现在CT扫描过程以及图像处理过程，这也是目前快速成型技术在医学领域中应用研究的难点和热点问题。
坚固内固定(rigid internal fixation，RIF)技术现已成为治疗颌骨骨折的常规方法，骨折治疗的目的是最大限度地恢复颅颌面的形态和功能，良好的钛板成形使其与下颌骨表面贴合，保证固定后的稳定性是手术成功的关键之一。但复杂颌面骨骨折传统坚固内固定手术的难点在于骨折断端的复位及钛板的术中塑形，由于术中骨折复位的参考点有很大的不确定性，主要依靠术者的经验，大大增加了手术难度，术中钛板的塑形又会使手术的时间延长，增加了手术及麻醉风险。本研究通过三维模型制作个性化钛板，较传统的手术方法相比，在术中复位骨折断端时提供了可靠的参考依据，同时节省了钛板的塑形时间，因此能够降低手术难度，缩短手术时间，提高了手术效果。术后颌问间牵引，仍为治疗复杂颌面骨骨折不可缺少的手段，其能够对抗钛板固定时产生的细微变形所引起的骨折断端的轻度移位，起到稳定及细调咬合的作用。
在研究中也发现，对于解剖精细区如眶区及粉碎性骨折的病例，三维模型的手术模拟及模型骨折块的移动较困难，原因在于颌面骨与颅底骨的粘连，对于脱体骨折断端的游离骨折片，因三维模型制作过程中缺少支持，会脱落、丢失，因此病例应有所选择。另外，三维模型制作设备一般医院没有配备，需与工科院校合作，增加了术前准备时间。目前，激光烧结技术在临床应用的费用仍较高，但随着人们生活水平的提高，可望得到较好的推广。