上交大医学院附属医院王旭东《3D打印技术在颅颌面外科中的应用---潮流与思考》

2018年10月26日，由上海市人民政府指导、上海市经济和信息化委员会支持、上海市增材制造协会主办的第三届SAMA国际论坛暨2018世界3D打印年会在上海盛大开幕。吸引了来自中国、美国、英国、法国、德国、荷兰、比利时、新西兰、加拿大、日本、韩国、瑞典、埃及、土耳其、乌克兰、瑞士、以色列等来自全球30余国近100位全球顶级专家以及近1000名参会代表出席。10月27日，同期举办了3D打印医疗应用论坛，来自国内外医疗领域相关专家做了精彩分享。

上海交通大学医学院附属第九人民医院教授王旭东发表了《3D打印技术在颅颌面外科中的应用---潮流与思考》的分享。

从1995年开始了3D打印解剖模型的应用，举个例子，这是19岁女孩子面部有个肿瘤，引起异常，同时可能引起眼睛的问题，打印了3D打印的头模，进行了模拟手术，把对侧的组织结构做了一个贴近的假体，然后做了翻膜的假体，然后通过导航技术，进行精准的安全的手术的切除，最后一张图实际上脑膜的显示，这是颅和面的联合切除，通过精准的切除以后，通过个性化的假体做一个精准的安置颌面骨组结构的恢复，这是术前和术后，可以保证她的外形恢复她的功能。两年半以后肿瘤切的很干净没有复发，外形上软组织略有收缩。解剖模型用了两次，一个是对于疾病的认识，第二个是假体的制造，翻膜技术的应用。

打印导板会成为一个常态化，科里基本上所有骨组织手术都用了三维设计。做的最多的是这样的病例，叫颌骨畸形的病例，中国常见的是地包天的病人，需要把错位的骨头重新人工骨折以后移到正确的位置上，再进行一个钛板的固定。这个过程当中要有依据的指导医生在手术当中把骨头放在什么位置。

所以有一个依据通过牙和牙的咬合位置作为移动的参考，电脑里面可以使骨头进行移动，通过牙的互相关系，通过软件的设计设计颌板，然后进行手术。这是应用，手术前和手术后得到了改善，功能得到了恢复。去年我们应用了将近823例的手术，利用3D打印导板。

还有人下巴比较小，可以做一个很简单的手术，把下巴往前移，这个手术里就会有一个导板，导板指导我们怎么接骨，然后往前移到什么位置才可以更对称，这个就有一个定位导板，这边定位导板固定以后打一个接骨板就可以固定住了。这就是手术以后的情况，整个的面部就得到了改善。当然这个导板可以有各种各样的，比如说这个下巴比较宽可以缩窄，下巴比较长可以缩短，这个就是缩窄和缩短的设计。这是一个前移的设计，通过不同接骨线的改变达到不同的需求，患者对自己的下巴可以有不同的要求。

大家知道韩国脸，颧骨的缩窄，这个是下颌角的切除，下颌角肥大的病人，通过手术以后，就完全变了一个人，身份证是要换的，这个是小下颌的病人，我们怎么利用3D打印技术指导我们的手术，这个也是我们从骨科学来的，我们应用牵张成骨技术，骨头打断，然后装置不断延长，骨头就可以延长，我们用到颌骨上，颌骨用的比长骨多，因为血供比较好，效果可预测，所以我们反而应用比骨科多。

三维设计里面可以看到神经如果损伤下唇就麻了会引起很多的问题，我们不断的设计，模拟当骨头延长以后达到什么样的情况，然后我们设计导板，设计导板就可以指导我们进行手术，这就是手术安装完以后在嘴巴里面露出两个小头，我们不断的进行启动牵引器，这个地方成骨，骨头就延长了，下颌骨就延长了。我们还做牙齿拥挤的矫正，前面的照片这里是黑的说明没有成骨，这里变白说明了骨质不断的生成，这是5个月以后拆除以后，对比5个月前得到了翻天覆地的改变，然后我们继续做矫正，在18个月之内，不管从外形还是牙齿都得到了非常好的恢复病人也非常满意。

这个可能是更稍微复杂一点，这个是颌骨肿瘤引起的缺损，这么漂亮的女孩子术前因为颌面部肿瘤，怎么把肿瘤既切干净，又能恢复以后可以使她恢复到肿瘤之前的美貌，通过我们的设计，我们有一个导板先在电脑做一个腓骨重建下颌骨。可以保证外形，另外和重要的一点，我们颌骨的重建还要一个考量我们还要装牙。颌骨重建当中有一个比较不一样的地方，是我们需要咀嚼功能的恢复，要装牙。而且颌骨周围的软组织包裹是很薄的，相对髋关节这么多的肌肉包住，对于我们来说只有很薄的口腔黏膜包括皮肤、肌肉是很薄的一层，如果3D打印金属假体是需要更长的更深入的研究，目前为止我们还是用自体组织瓣修复，我们使她恢复了基本的面型。

颌骨缺损的时候用3D打印植入物可能存在很多潜在的风险，但是这个题目怎么实现，这个是我们根据我们的临床的需求，对于颌骨畸形地包天的矫正要做手术，要人工骨折移到新的位置，在新的位置上进行接骨板固定，这个过程中如何控制颌骨的位置很重要，不同的颌骨位置带来的是不同的面型。

刚才专家说的提到误差是1.2毫米，对于我们来说不够准，我们重新设计了这么一套系统，通过金属的3D打印的技术，我们知道技术是怎么实现的呢？我们看一下这个病例，这个就是地包天的病例，我们要让上颌骨前移，下颌骨后退，而且下颌骨会分成5块重新整合，这个就是上颌骨往前移，这个是以骨表面作为参考的钛合金打印的接骨导板，接骨导板有一个预设的钉孔，可以让接骨导板贴合的放在颌骨的表面，同时有一条槽指导我们怎么接骨，方向是什么。在接骨的时候有效的提供更高的安全性。上颌骨往前移，往下降。前面我们看到过之前我们以牙齿关系作为参考，所以要把上下牙绑在一块再弯钛板，经验丰富的医生弯接骨板的水平和差的医生玩接骨板的水平就不一样，钛板是有弹性的，可能会让位置不那么精准。因为前面有预设的钉孔，我们可以把上颌骨重新定位，而且进行固定，就去掉了一步重新弯接骨板非常依赖手术医生的过程，也可以让这个手术非常简化，就像我们买了宜家的家具在家里安装一样。

下颌骨也是同样的处理，最体现技术的是在下颌骨前部的手术，下颌骨通过5种颜色可以发现分为5块，前面分三块，两种分两块，下面这块还要往前移，如果用普通的接骨板的话，要求医生技术非常高。现在我们有3D打印接骨板有预设的钉孔，我们通过指导的截骨线截下来，然后这个是再定位的接骨板，然后把螺丝打上去，骨头就到了我们设定的位置，精度实现是非常准的，小于1毫米的误差。

我们自己有自己的打印，谈一下感受，我们发现不同的设计当中，不同的打印机不同的打印原材料打印出来的导板变形率都是不一样的，这点如果当你作为一个企业，你直接向医院向医生提供服务的时候可能就会碰到问题，也就是黄处说的这个责任到底是企业还是医院的。

我只说这一点跟医生相关的在这两方面存在比较多的问题，比如说这是一个病人小下巴的病人，我们要给他做的是，这也是3D打印的钛金属，给他做上颌骨后退，下颌骨往前移，这是我们设计的非常漂亮的导板，手术也很顺利，做完以后我们发现很奇怪，这个人牙齿有点咬不上，后来拍了片子，普通的X光片看不到，再看了CT都蛮好的，仔细一看我们发现这个地方有一个啮合关节，如果我们张嘴的时候发现你的耳朵前面有一个会动的嘴巴一张，这个会出现凹陷这个就是啮合关节，这个位置理论上再往后一点，这个往前走了，牙齿就咬不大好了，为什么出现这个问题，再回去我们看到没有做手术之前，拍CT的时候就出现这个问题，所以这个问题出现在设计过程当中不管是技术人员还是审核方案的一生都没有发现他的关键的位置没有处在生理的位置上，在错误的位置上做了正确的设计，还是一个错误的结果，这个我想应该主要是医生的问题。

另外一例病例，因为肿瘤切除半侧牙都没了，一半牙都没了，时间长关节前移了，首先关节复位，然后再来通过镜像回复颌骨形态，规划做的非常好，各式各样的导板，一系列的导板做得都很好，手术以后这是我们看到的，后来发现什么问题呢？也是同样的问题，关节的位置没有在应该有的位置上，又往前了，这是谁引起的，这是医生引起的，所以有一个好的设计没有一个正确的执行也得不到一个正确的结果，这是我从医生角度进行反思。

另外病例的选择，医生的资质，工程师资质，很重要的一点我想提醒的是作为这么一个所谓的导板与植物物3D打印真的要在临床上应用，既要教工程人员技术人员怎么做医学设计，我们要把工程人员带到手术室看手术，让他们理解手术，同时要教执行手术的医生怎么规范的按照你的手术导板来完成手术，这两个缺一不可，缺了一个就可能达不到你想要的正确的效果，就不能充分体现我们3D打印技术的优势。

所以我想3D打印未来已来，但是应用的风险还是客观存在，也是显而易见可想而知的，所以如何进行医工交互和合作是非常重要的。

来源：SAMA国际论坛