3D打印，让口腔颌面外科手术进入“精准时代”

穆一

2012年末，成龙主演的电影《十二生肖》在全国热映，该影片在打破IMAX制式中国影片首周票房纪录的同时，也将3D打印技术带入大众视野。电影中有这样一个情节：成龙戴上一副特殊的手套，轻轻摸了一遍兽首后，另一端的3D打印机就复制出了一个一模一样的兽首来。这实际上就是3D打印的一个体现。

使用机器打印出一个物体，听上去像是电影里才有的情节，但3D打印技术已经出现了将近40年。早在20世纪80年代，3D打印技术就诞生了。1983年，美国科学家查克·赫尔（Chuck Hull）在一家公司工作时突然萌生了3D打印的想法，同年，他便发明了光固化（SLA）3D打印技术，查克·赫尔将它称作立体平版印刷，3D打印技术由此正式诞生。1986年，他开发了第一台商业3D印刷机。

3D打印，又称增材制造，属于快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可黏合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。

随着3D打印技术的发展，其应用已渗透航空航天、建筑、教育、医疗等各行各业，也逐渐融入老百姓的日常生活，很多人可能都把玩过3D打印而成的手办、手机壳等。

在医学领域，3D打印技术也帮助医生解决了很多技术上的难题，让很多过去难以实现的梦想得以轻松实现。口腔医学的发展离不开填充材料和模型制作技术的发展，这也让3D打印技术在口腔医学领域，特别是口腔整复领域，发挥着越来越重要的作用。

颌面部具有解剖结构复杂、血管神经丰富的特点。颌面部与呼吸、咀嚼、吞咽、发音等功能密切相关，如果颌面部因为肿瘤、外伤、发育畸形等因素导致组织缺损变形，不仅影响形象，而且会影响最基本的生活动能，甚至危及生命。数字化医学的发展，改变了我们以往对口腔疾病诊疗模式的认识，这个“后起之秀”对为患者提供更精准、更全面、更科学的治疗方案，挽回失去的“面子”与功能，创造了更多的可能性。

精准“打印”，让颌骨重建更具“个性”

口腔癌是发生在口腔颌面部的恶性肿瘤的总称，大部分属于鳞状上皮细胞癌。根据口腔癌发生的部位，可分为牙龈癌、舌癌、腭癌、颌骨癌、颊癌、口底癌、唇癌等。

口腔颌面部的肿瘤被切除后，往往会在颌面部留下巨大的缺损，比如出于治疗的需要，口腔癌患者的上颌骨或下颌骨往往要被切除一部分，如果肿瘤较大，切除的颌骨范围还会更大。卢主任表示，现在自体骨移植是修复颌骨缺损的主要方式之一，目前临床上普遍采用自体腓骨、髂骨、肩胛骨等进行移植。

很长一段时间以来，颌骨的修复大多停留在形态修复的层面，这主要依靠医生的经验，截骨量和移植位置的精确度有时难以保证，还会出现截骨后反复磨骨的情况，重建的效果参差不齐。

颌骨形态复杂，对重建手术的精度要求非常高，如果仅仅停留在形态修复，会造成颌骨功能的缺失，难以让患者回归社会。因此，颌骨缺损的重建，不单单是恢复颌骨的连续性和容貌这么简单，还要进行咬合关系的恢复，重建咀嚼、吞咽、言语等功能，更要保证生命通道的畅通，让患者正常呼吸和进食。

复杂的颌骨重建手术对操作精度的要求达到毫米级，技术难度大，如何才能降低误差，提高手术安全性，实现个体化、精准化、功能化的颌骨重建？3D打印技术为患者颌面部的精确修复与功能重建创造了更大的可能性。

在手术前，通过颌面部CT和口腔扫描仪获取的数据，设计和制作出手术模板，辅助医生进行精准定位。卢主任表示，现在3D打印技术在口腔科的应用越来越广泛。“1︰1的精确模型有助于医生制订精确的手术方案，辅助设计制造个性化的修复体，不仅可以指导医生精确地切除颌面部的肿瘤，还能够最大限度地保留患者的器官和组织，恢复其功能达到精准医疗的目的。”

通过3D打印技术，口腔癌病变的位置、大小、几何形状以及与周围组织的空间关系，都可以得到清晰的呈现，颌骨重建手术所需要截取自体骨的数量和最终填充硬组织的形状，也可以得到精准的预测。

卢主任表示，传统的人工石膏模型操作工序烦琐，精确性也远不如3D打印。但是，3D打印也并不是完全没有误差，只是它的误差很小，一般来说前后或左右距离的误差基本不超过2毫米。

重拾自信，挽回“面子”，也是挽回生命

3D打印技术对辅助矫正颌面部畸形也发挥着重要的作用。颌面部畸形是由患者个体的遗传因素，或外伤、不良习惯、疾病等后天因素引起颌骨生长发育的异常，从而引起上下颌骨之间及其与颅颌面其他骨骼之间的关系出现异常。

颌面部畸形对颜面的影响无疑是最直观的，從前后向、垂直向、左右向等不同的维度来看，颌面部畸形的类型多样，正像我们常说的“地包天”“歪嘴”等。

颌面部畸形带来的不仅是“面子问题”，也会影响到全身健康，颌面部畸形会降低咀嚼效率，加重患者胃肠负担，引起消化不良或胃肠疾病。此外，颌面部畸形也会影响口腔健康，给其他口腔疾病埋下隐患。

颌面部畸形有时甚至会带来致命风险。“如果下颌发育不足，过于短小，不仅严重影响形象，还会导致气道受阻。”卢主任表示，下颌发育不足意味着口腔容量小，会导致舌根后坠。当人体进入睡眠状态时，舌根后坠可使上气道变窄，让气流通过受阻，随着气道进一步变窄，上气道软组织开始振动，会引起打鼾和呼吸困难，当肌肉过度松弛，上气道被完全堵塞，严重者可发展成OSAS（阻塞型睡眠呼吸暂停综合征）。气道不通畅，久而久之就会给有心血管疾病、呼吸道疾病打开便利大门，甚至可能危及生命。

“通过正颌手术将下颌‘拉长，使之达到一个正常的位置，既改善了外形，同时又改善了气道，这样才能降低健康隐患。”卢主任介绍，正颌手术需要口腔正畸科和口腔颌面外科两个科室的协同合作，这样才能保证患者的咬合关系和良好的矫正效果。需要进行外科手术的患者，一般都需要先接受一段时间的正畸治疗，而外科手术完成后，也需要通过持续的正畸治疗进行细微的调整，这就是一个完整的“正畸-颌面外科联合治疗”。

“地包天”、偏颌畸形也是颌面部畸形的常见类型。“地包天”是由于下颌过度发育而引起的颌面部畸形，而偏颌畸形的主要特点是颏部偏斜，常造成患者双侧颜面的不对称及颌关系紊乱。颌面部畸形严重影响患者容貌、咀嚼、发音功能，会给患者生理和心理健康造成伤害。

“如果追溯一下病史，有不少偏颌畸形的患者小时候发生过外伤，外伤导致下颌骨的两侧发育不对称，从而导致偏颌畸形。”卢主任表示，在下颌骨有一个部位叫作髁状突，它是一个下颌骨的生长中心，如果髁状突受到损伤，哪怕当时没有大碍，等到几年以后，甚至十几年以后出现症状时，往往已经迟了。”

在临床上，偏颌畸形的治疗难度在于这种颌骨畸形的不对称性：既有位置的异常，又有大小的差异，除了骨组织外，还伴有软组织的不对称畸形。进行治疗时，既要纠正咬合关系的紊乱，矫正颌骨空间位置，又要恢复颌骨的对称性。

在纠正颌骨发育偏斜的问题上，3D打印技术表现出了它独特的优势。利用3D打印技术，可以得到患者1︰1的头颅三维模型，医生可以在此模型上进行模拟截骨、骨块移位和固定等操作。“比如偏颌畸形的患者，下颌骨是偏的，常伴有上颌和平面的歪斜，上颌骨是否要去骨、要抬高还是下降、移动的距离是多少，通过3D打印技术，都可在术前通过电脑先进行颌骨的截取和移动的模拟。”待模拟手术完成后，上下颌骨咬合，便可以打印出截骨导板及咬合导板，使手术中的截骨位置及截骨量更加明确，大大提高了手术的精确度，缩短了手术时间，也统一了医患之间的审美观。

得益于3D打印技术的发展，目前3D打印协助完成了不少临床案例，患者个性化的修复需求得到了進一步的满足。可以预见，3D打印技术在口腔颌面外科领域的应用前景将非常广阔。

从苏格兰科学家利用人体细胞首次用3D打印机打印出人造肝脏组织，再到以色列特拉维夫大学的研究人员使用患者自己的细胞和生物材料打印出世界上第一个3D血管化心脏，不难发现，从不直接植入人体的医学模型、器械，到具有生物相容性的人体植入物，再到使用活细胞、蛋白及其他细胞外基质作为材料的具有生物活性的产品，3D打印技术在生物医学领域的探索与应用正一步一步不断深入，随着新型材料、制造技术和计算机科学的发展进步，未来“人造组织器官”的制备和应用，也许真的不再是梦想。

（编辑    杨小龙）