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快速原型技术在口腔医学中的应用
快速原型技术是一种新型成型技术,被用在加工各种机械零件中,由于其快速性、自动化以及可制造复杂实体等优点,在口腔医学领域上的作用越来越突出,本文将针对快速原型技术在口腔医学中的应用做简单的介绍.
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快速原型个体化牵引成骨在颌骨畸形治疗中的应用
目的: 探讨颅颌快速原型制作在颅颌面畸形牵引成骨治疗中应用的方法及其临床意义.方法:对16例平均年龄16.8岁的下颌骨畸形病例,应用计算机辅助设计制作颅颌三维原型.分析颌骨畸形的类型并在模型上进行个性化牵引成骨设计,选择牵引器及模拟牵引过程以指导实际手术操作.结果:16例均进行了术前模拟,术中按术前设计顺利进行了骨切开及牵引器的固定安置,所有16例病例术后牵引均达到了预期的目标.牵引长度15～23mm(平均18.5 mm).结论:通过计算机辅助的头颅三维原型制作及分析,可以大大增加牵引成骨的合理性及可靠性,有助于降低手术难度并获得良好的预期效果.
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快速原型技术辅助制作牙颌光弹模型方法的建立
目的:探讨快速原型技术辅助制作牙颌光弹模型的方法.方法:采用计算机三维重建结合快速原型技术,加工制作口腔光弹模型的阳模,通过常规印模翻制浇注成形法,制作包含下颌牙列的下领骨光弹模型.结果:所制得的整个合颌骨光弹模型各组成部分在几何形态和大小上与原型比接近1:1;模型中牙体、牙槽骨和牙周膜的弹性模量比与实际组织的弹性模量比基本一致;通过光弹仪对模型进行观察,该模型内部初始应力小,光学灵敏度高.结论:快速原型技术辅助制作的牙颌光弹模型.能很好地满足光弹实验的要求,为口腔光弹模型提供了新的设计和制作方法.
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三维模拟技术在游离腓骨瓣移植重建下颌骨缺损中的应用
目的:探讨在游离腓骨肌瓣移植修复下颌骨缺损过程中应用三维模拟技术(CAD/CAM)的方法.方法:对11例患者(成釉细胞瘤8例,骨化性纤维瘤1例,下颌牙龈癌2例)术前应用三维模拟技术进行模拟手术,利用快速成型机制作出与患者下颌骨实际大小和外形完全一致的实体模型和手术辅助导板,在模拟修复完成的下颌骨模型上预成形重建钛板.手术中,一组根据术前设计的截骨方案切除病变下颌骨;另一组利用辅助导板在不断蒂状态下对腓骨进行精确的分段截骨,将截开的腓骨段准确塑形后,用预成形重建钛板加以固定,待受区准备完成后断蒂移植.结果:11例患者移植的腓骨肌(皮)瓣均存活,术中移植腓骨所截取的长度合适,截骨、塑形、定位速度明显加快.术后随访1～24个月,影像学检查显示患者下颌骨重建形态及固位良好,颞下颌关节就位准确,口内检查剩余牙列咬合关系恢复正常.结论:在游离腓骨肌(皮)瓣移植修复下颌骨缺损中应用三维模拟技术,不仅能够降低手术难度与风险,节省手术时间,还可提高手术质量,保证手术效果.
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快速原型技术及石膏模型外科技术在下颌骨不对称畸形中的应用及效果评价
目的:探讨快速原型(rapid prototyping,RP)技术制作的高仿三维头颅模型与精确制取的牙弓石膏模型在面弓介导下精确结合,进行模型外科,用于指导下颌骨不对称畸形患者正颌手术的可行性,并评价其应用效果.方法:15例下颌骨不对称畸形、需要正颌手术的患者均进行全头颅三维螺旋CT扫描,将数据输入快速原型机,制作三维头颅模型,然后将牙弓石膏模型按等比例替换三维头颅模型的牙弓,以组成RP-石膏模型复合体;利用RP-石膏模型复合体进行术前模拟截骨,评价截骨位置及截骨量,评估患者颏部的对称性以及颞下颌关节的改变情况,术后6个月评估手术效果.结果:15例患者术前建立RP-石膏模型复合体,很好地预测了手术效果;2例发现经双侧下颌骨矢状劈开截骨术(BSSRO)后,颏部仍有偏斜,增加颏成形术.术后半年随访,患者对外形感到满意,无颞下颌关节紊乱综合征(TMJ)等并发症.结论:RP-石膏模型复合体可精确模拟截骨,对患者术后颏部及TMJ的改变,正颌手术的效果及可能出现的问题都具有重要指导价值.
关键词： 快速原型技术 RP-石膏模型复合体 正颌外科 -
三维软硬组织模拟与虚拟截骨导板在牵张成骨中的应用:附1例报告
目的:探讨三维软硬组织模拟以及应用虚拟截骨导板将手术设计转移至牵张成骨术的效果.方法:将患者全头颅三维CT扫描数据以DICOM格式输入surgiCase CMF 4.0软件,重建颅面骨三维影像.在计算机三维头颅影像中模拟截骨,通过预测不同方向牵张后软硬组织的三维改变,确定合理的截骨线及牵张器位置;利用快速原型(rapid意prototyping,RP)技术制作虚拟截骨导板,指导术中截骨和牵张器安置.结果:在实际手术中,导板与下颌骨表面贴合良好,根据导板引导孔钻孔,确定牵张器及截骨线位置.牵引完成后,面形改变与术前软件预测吻合程度高.结论:计算机辅助设计软件和快速原型截骨导板的应用,使牵张成骨手术的设计更加直观方便,并能够将设计精确转移到实际手术中,术前预测与术后实际吻合度高,提高了手术精密度,具有一定的临床应用前景.
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快速原型技术在颞下颌关节重建中的应用
目的:计算机辅助软件进行颞下颌关节手术前设计,经快速原型技术制作模型,探讨该技术在下颌骨及颞下颌关节重建中的应用价值.方法:选取11例(13侧)需要进行髁突-下颌支-下颌体重建手术的患者为快速原型组,术前均进行头颅三维CT扫描(层厚0.625mm);将DICOM格式的CT数据输入电脑软件Simphnt CMF,通过软件对头颅模型进行下颌骨分离、截骨线设计、截骨及骨块移动;利用镜面反射原理,以健侧下颌骨为标准,重建患侧下颌骨;然后以重建的头颅模型为标准,对钛板进行翅形;术中根据已经塑形好的钛板,对移植骨块进行塑形,重建颞下颌关节.另选24例用传统方法进行髁突一下颌支一下颌体重建的患者作为对照组.采用SPSS13.0软件包分析2组患者手术用时,并采用两独立样本t检验:对Simplant测量出的CT扫描数据,采用配对t检验分析快速原型组内手术前、后面部对称性的差异.结果:所有患者伤口均一期愈合,无感染、出血、面神经损伤等并发症发生;术后临床及影像学检查显示,患者而形基本对称,对手术效果满意,咬合关系良好;MRI显示移植的肋骨肋软骨头均在关节窝内.手术用时传统方法平均为7.09h,快速原型组平均为5.67h,两组之间有显著性差异(P<0.05);应用Simplant对下颌骨CT扫描的数据进行处理,测量每个患者术后的CI(condyle-incisor)、CM(condyle-mental foramen)、CA(condyle-angle)3组变量,对健、患侧的测量数据进行配对t检验,3个指标的健、患侧均无显著差异(P>0.05).结论:利用快速原型技术,可以达到准确重建颞下颌关节、保持下颌骨双侧对称的目的,有利于改善术后颞下颌关节功能,提高颞下颌关节及下颌骨重建的效果.
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上颌骨大型缺损的个体化三维闭合式功能性重建
目的介绍一种以CAD/CAM快速原型模型预成钛网支架,结合前臂皮瓣或串联腓骨肌瓣行闭合式上颌骨缺损三维重建的新方法.方法自2000年3月起,对10例上颌骨因肿瘤及外伤后缺损的病例,分别行上颌骨次全切除4例(Ⅱ类缺损),全上颌骨切除6例(Ⅲ类缺损).术前均以三维CT及快速原型技术预成实体模型,并通过CAD/CAM将健侧上颌骨复制到患侧缺损处,在模型上精确塑形钛网.8例前臂皮瓣与2例前臂串联腓骨肌瓣覆盖钛网以重建上颌骨,关闭口鼻腔.结果10例上颌骨缺损病例经6～24个月随访观察,皮瓣除2例因术后放疗部分坏死外全部成活,面部外形满意.除1例于术后9个月眶外侧壁复发外,其余经CT或MRI检查证实,肿瘤未见复发.张口度2.5～4cm,进食时无食物从鼻腔返流.语言较为清晰,其清晰度经语音工作人员评定,术前术后趋于一致.其中6例钛网支架构筑外形的患者已行可摘局部义齿修复,能进普食.经Tekscan Ⅱ(牙合)力测定仪术前术后对比研究,发现能在一定程度上恢复患者原有的咬合力.3例上颌骨全切的病例修复术后6～12个月经鼻咽内窥镜检查,发现钛网内衬有正常软组织覆盖.结论我们设计的这种以CAD/CAM快速原型模型预成钛网支架、结合前臂皮瓣或串联腓骨肌瓣闭合式三维重建上颌骨缺损的新方法,使术后患者上颌骨外形和口腔功能令人满意,值得推广应用.
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高仿真牙颅颌模型外科技术辅助手术优先矫正颌面部不对称畸形
目的:探讨快速原型技术制作的高仿真牙颅颌模型与牙弓石膏模型精确结合用于手术优先指导矫正颌面部不对称畸形的可行性.方法:5例颌面部不对称畸形患者均进行全头颅三维螺旋CT扫描,将数据输入快速原型机,制作三维打印头颅模型,然后将牙弓石膏模型按等比例替换三维打印模型的牙弓,以组成高仿真牙颅颌模型复合体.利用该复合体进行术前模拟截骨,评价截骨位置及截骨量,评估患者颏部的对称性以及颞下颌关节的改变,术后6个月评估手术效果.结果:5例患者术前建立高仿真牙颅颌模型复合体,很好地预测了手术效果.术后随访半年,患者对外形感到满意,无颞下颌关节紊乱综合征(TMD)等并发症.结论:高仿真牙颅颌模型复合体更好地预测偏颌畸形患者术后颏部及髁突的改变,为该类患者的“手术优先”治疗模式提供了有益的参考.
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快速原型技术建立人颅段颈内动脉弯曲的动物模型及Willis覆膜支架的柔顺性测试
目的 在犬体内建立人颅段颈内动脉系列弯曲形态的动物模型,并测试Willis覆膜支架柔顺性.方法 3T磁共振3D-TOF MRA序列采集头颅横断面DICOM格式图像,导入MATERIALISEMIMICS和Pro-E软件,做出管状三维数字模型.根据该文件利用快速原型技术制作出TangoPlus材料的实体模型并硅胶涂层.将犬两侧颈内动脉切断,一端结扎,一端穿过模型做端端吻合,得到人颅段颈内动脉弯曲形态的动物模型.1周后在DSA下置入Willis覆膜支架8枚(3.5 mm×16 mm 2枚,3.5 mm×13 mm 2枚,3.5 mm×10 mm 2枚,3.5 mm×7 mm 2枚)通过模型段血管释放到远端,设对照2枚.结果 在犬体内成功复制了人颅段颈内动脉弯曲形态的动物模型10例.Pro-E软件中进行图像融合比较,模型血管与志愿者颈内动脉高度相似.Willis覆膜支架分组测试时,无血管痉挛和急性血栓形成,测试后病理检查3.5 mm×16 mm组可见血管内膜及中膜不同程度损伤,3.5 mm×13 mm组可见内皮损伤及肿胀,3.5 mm×10 mm组仅见内皮肿胀,3.5 mm×7 mm组内皮肿胀更少见.结论 本实验模型具有高度可控性,可重复性和真实性,手术操作简单,可用于神经介入材料的研究和测试,为神经介入医师培训提供了可靠的工具.Willis覆膜支架具有较好的柔顺性,在弯曲血管中长度越小对血管内膜损伤越小.
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三维CAD颌骨模型在下颌骨肿瘤术前设计中的应用
目的：探讨三维CAD颌骨模型在下颌骨肿瘤术前设计及下颌骨缺损个性化重建中的应用特点及临床效果。方法选取10例单侧下颌骨肿瘤患者，术前所有患者均行颌面部三维螺旋CT扫描，利用数据通过快速原型技术制作实体模型，参照模型设计截骨线并预弯重建钛板，手术按术前设计方案施行，切除下颌骨肿瘤并就位钛板。结果三维CAD颌骨模型与患者颌骨大小、形状、结构等十分接近，可以显示病变侵蚀范围，利用三维CAD颌骨模型进行术前设计，手术过程顺利，大大缩短了手术时间，术后效果满意。结论三维CAD颌骨模型可用于下颌骨肿瘤等术前设计，具有精度高、简便快捷等特点，具有可靠的应用价值。
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正颌外科术前快速原型-石膏复合性模型精确性评价
目的 探讨正颌外科术前快速原型(RP)-石膏复合性模型的制作方法并评价其精确性. 方法 对RP模型进行标记,然后在牙弓石膏模型的相应位置标记,去除RP模型上的牙弓,利用面弓进行嫁接,按等比例替换三维头颅模型的牙弓,组成RP-石膏复合性模型.测量RP-石膏复合性模型、患者本体及术前RP模型从眉弓中点至颏前点的垂直距离及眶下缘中点至颏下点的垂直距离,并进行统计学分析. 结果 RP-石膏复合性模型标记线精确对位,能较精确复制患者的面部硬组织外貌特征及精确的咬合关系. 结论 RP-石膏复合性模型可用于正颌术前的模型外科,对模拟正颌手术具有较高的可信度.
关键词： 快速原型技术 RP-石膏复合性模型 模型外科 正颌外科 -
术前三维模拟技术在游离腓骨瓣修复下颌骨缺损的应用效果分析
将符合纳入标准的12例因下颌骨角化囊肿、下颌骨造釉细胞瘤、下颌骨放射性骨髓炎需行下颌骨切除术的患者，术前通过CT扫描下颌骨获得数据，制作三维原型实体模型，并在模型上同期弯制手术重建所需钛板，并模拟手术，术中利用已弯制的钛板及下颌骨模型进行手术。结果这12例患者均按照术前设计顺利完成手术。本组手术时间约4~7 h。术后大部分患者切口愈合良好，为Ⅰ期愈合，3例放射性骨髓炎患者伤口开裂，经换药II期愈合。术前三维模拟技术确实能提高游离腓骨瓣修复下颌骨缺损手术的准确性。
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快速原型技术在下颌骨缺损重建中的临床应用
由于下颌骨特殊的形态、解剖部位和复杂功能，下颌骨缺损重建在口腔颌面缺损修复中对外科医生来说一直是一项比较大的挑战。以往外科医生一般是依靠其临床经验及术中操作来设计修复方案的，因缺乏精确的数据支持，修复效果在形态功能及美观方面都不甚理想。1983年 Hemmy 等［1］首次将三维 CT 技术应用于颅颌面疾病的诊治中，Fuhmann 等［2］应用三维技术重建了颅面骨三维骨像，上个世纪八十年代后期出现快速原型技术（rapid prototyping，RP），突出的优点使其在医学领域的应用迅速成为研究热点之一，被广泛应用于医学物理模型、赝复体、可植入假体、组织工程支架的制作［3-4］。制作的模型不仅可以让医生直接在真实大小的实物模型上观察并掌握病情，辅助诊断，同时也可以方便教学、交流以及与患者进行沟通。结合计算机技术还可以提供一个真实的模拟空间，用于手术设计，模拟手术，对植入修复体进行预成型，制作手术导板等［5-6］。现代修复重建外科更注重外形和功能的协调发展，提高患者的生存质量。充分发掘下颌骨重建中的一些新技术、新方法和新观念，对全面提高下颌骨功能及外形的重建水平具有十分重大的意义。
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用反求工程和快速原型技术进行下颌骨缺损整复与种植修复的设计
目的:探讨应用反求工程和快速原型技术进行下颌骨缺损整复与种植修复的设计和植入假体制作的可行性.方法:应用反求工程和快速成型技术,包括获得基于螺旋CT的点云数据、数据的镜像对称和曲面设计等系列步骤为8例患者完成了下颌骨缺损的修复体设计以及进行种植体数量及空间位置的设计,制作出预留种植钉道的纯钛修复体并进行修复体植入手术.结果:修复体就位顺利,各部件达到设计位置,术后患者面部外形满意,种植修复完成后咬合关系良好,下颌偏斜纠正.结论:反求工程结合快速成型能够完成下颌骨缺损的修复体的设计和制造,同时完成种植修复设计,提高了手术精度,节省了手术时间,在颌骨缺损的个体化和功能性修复中有独特的优势.
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快速原型技术和腓骨肌皮瓣即刻重建下颌骨成釉细胞瘤术后缺损
目的 探讨即刻重建下颌骨成釉细胞瘤术后缺损解剖外形的理想方法. 方法 对6例需行下颌骨部分切除的成釉细胞瘤患者行术前CT扫描,MIMICS软件重建下颌骨三维数字模型,激光树脂成型机打印下颌骨实体模型,根据影像学检查结果在实体模型上设计截骨范围和重建钛网,数控成型机冲压钛网,腓骨肌皮瓣和钛网植入即刻修复下颌骨缺损. 结果 6例腓骨肌皮瓣全部存活,下颌骨缺损区解剖外形恢复满意,局部面容和余留牙咬合关系保持正常.结论 应用快速原型技术和腓骨肌皮瓣即刻修复下颌骨成釉细胞瘤术后缺损,不仅可以有效恢复下颌骨自然外形和患者容貌,也为局部咬合重建提供了解剖基础.
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结合快速原型技术进行下颌角肥大矫正
目的 探讨计算机三维重建及快速原型技术辅助下颌角肥大(prominent mandibular angle,PMA)矫正术的临床应用. 方法 15例PMA方脸型患者,行下颌骨电子束CT扫描及三维重建,应用快速原型技术制作下颌骨实体模型,根据模型设计手术方案.于术方法包括下颌角部分截除、外板矢状劈开切除及自体下颌骨移植隆颏等,其中下颌角部分截除5例,外板矢状劈开切除6例,下颌角部分截除+外板切除4例,另3例颏部短小者行自体下颌骨移植隆颏,均按照模型上确定的截骨部位及范围进行操作.结果所有患者快速成型制作的下颌骨模型外形完整,真实反映患者的下颌骨形态.手术过程顺利,所有患者术后下而部外形得到不同程度的改善,面部宽度明显减小,双侧对称,达到术前设计的预期效果.其中12例随访3个月至1年,面部外形良好,手术效果满意. 结论 快速原型技术能真实再现下颌骨的形态,为准确评估PMA程度、设计手术方案与指导手术操作提供理想的外科模型,是面部轮廓整形手术良好的辅助于段.
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快速原型技术在正颌手术中的应用
目的：探讨计算机辅助制作快速原型对正颌手术病人术中颌骨截骨的指导意义。方法：20例病人术前根据CT数据制作快速原型，原型上模拟截断上下颌骨，弯制钛板，手术中指导上下颌骨截骨。术后半年评价手术效果。结果：20例病人手术顺利，术后效果满意。合平面基本水平，面部基本对称。结论：快速原型模拟截骨可以精确指导正颌手术的截骨位置及截骨量。
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应用快速原型技术辅助矫正下颌骨不对称畸形
目的:探讨应用计算机辅助设计和快速原型技术,重建下颌骨三维模型,在基于模型的基础上矫正下颌骨不对称畸形的方法.方法:13例先天性下颌不对称畸形惠者,行电子束CT扫描及三维重建,应用计算机辅助制造与激光快速原型技术制作下颌骨实体模型,根据模型显示的畸形类型与程度设计手术方案并在术中指导操作;应用反求技术计算出偏小侧下颌部分恢复至对侧大小所需填充物的形状并快速成型制造出填充材料的模型,以此为参照雕刻填充材料并确定植入位置;畸形矫正手术包括一侧下颌角部分截除及外板切除、一侧下颌区假体填充成形、颏部水平截骨移位成形及假体隆颏等.结果:应用快速原型技术制作的下颌骨实体模型直观、精确地显示畸形下颌骨的立体结构,在此基础上进行的模型外科操作能辅助手术设计、指导手术进行.手术过程顺利,所有患者术后下面部外形均得到不同程度的改善,达到术前设计的预期效果.随访6月～2年,面部外形良好,手术效果满意.结论:计算机三维设计与快速原型技术能真实再现畸形颌骨的形态,为准确诊断、设计手术方案与指导手术进行提供理想的外科模型,对颅颌面畸形的矫正具有良好的辅助作用.
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个体化预制钛支架复合松质骨修复犬下颌骨缺损
目的:对快速原型技术(RP技术)应用于下颌骨大面积缺损修复进行了初步研究.方法:对快速原型制造的个体化预制钛支架+松质骨修复犬下颌骨缺损与预成钛网修复进行了对照研究.结果:手术中可见个体化预制钛修复体和缺损区域形态相吻合,节省了大量时间.成骨效果与成品钛网+松质骨成骨效果相同.结论: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.
