咬合引导下改良性颌骨功能重建的临床应用及精度分析

Abstract

目的

探讨在咬合引导下功能性颌骨重建中，新型外科导板的设计应用对新建颌骨以及种植体位置的精度影响，为临床治疗提供指导。

方法

2017 年 1 月—2019 年 5 月收治 11 例下颌骨节段性缺损患者，其中男 8 例，女 3 例；年龄 19～45 岁，平均 31.8 岁。下颌骨肿瘤病理诊断为成釉细胞瘤 6 例、角化囊性瘤 3 例、骨化纤维瘤 2 例。下颌骨缺损根据 Urken 下颌骨缺损分类法分类，CRB 1 例，RB 4 例，RBS 2 例，SB 4 例。以咬合为引导，设计并制备具有钛板钉道和种植体位置信息的新型外科导板，在其辅助下采用“一层半”腓骨重建模式进行颌骨功能性重建，并最终完成种植体支持式义齿修复。采集术后 1 周 CT 数据，对术前虚拟设计颌骨和术后颌骨进行形态学分析，计算腓骨段（上层水平部、升支部及整个腓骨段）和种植体的拟合度，当拟合度<80% 认为是偏差明显。术后 6 个月检查口腔全景 X 线片和锥束 CT，评价种植体修复前的骨结合情况。

结果

术后 11 例皮瓣均未发生血管危象。1 例皮瓣于术后 1 个月皮瘘形成，术后 6 个月手术取出腓骨瓣及 3 枚种植体；余 10 例患者皮瓣成活。术后 1 周，对术前虚拟设计颌骨和术后颌骨进行形态学分析显示，上层水平部腓骨段、整个腓骨段及种植体拟合度分别为 87.55%±3.08%、82.68%±5.94% 和 88.00%，与 80% 比较差异均有统计学意义（t=8.131，P=0.000；t=2.118，P=0.046；Z=4.070，P=0.000）；升支部腓骨段拟合度为 77.82%±3.54%，与 80% 比较差异无统计学意义（t=−2.042，P=0.068）。术后 6 个月口腔全景 X 线片和锥束 CT 示 22 枚种植体均实现了骨结合，并于术后 6～9 个月进行腭黏膜移植以及种植体支持式固定义齿的修复。所有患者对于术后外形均较满意。

结论

新型外科导板可为咬合引导下功能性颌骨重建提供精度保证，最终恢复颌骨轮廓和咬合功能重建，提高患者生活质量。

下颌骨节段性缺损有多种重建术式，其中腓骨肌皮瓣因具有多种优势成为下颌骨重建的“金标准”^[1]。双层腓骨段技术^[2]重建下颌骨缺损不仅可以恢复下颌骨下缘的连续性，保证外形轮廓的美观，同时也可以解决天然颌骨和单层腓骨之间垂直高度不匹配的问题^[3]，为种植修复提供足够的骨高度以实现口颌功能，因而被颌面外科医生所采用。然而双层腓骨段技术往往存在垂直骨量过多^[4]，上下层腓骨之间难以获得精确而稳定的位置关系^[5]，以及对于缺损长度>9 cm 的下颌骨重建，该技术常常会导致血管蒂长度不足而造成血管吻合困难^[6-7]等缺点，并未在临床广泛应用。

另一方面，下颌骨节段性切除患者术后进行种植体植入的比例非常低^[8]，仅个别文献报道了腓骨肌瓣联合种植体一期重建下颌骨缺损^{[5, 9]}。分析原因，除了患者对多次手术产生恐惧心理及经济因素外，还与以往过分追求外形轮廓而忽视功能的重建模式^[10]有关。因此，我们以咬合为引导，采用“一层半”腓骨重建模式，即将血管化腓骨置于上层以恢复牙槽突，并同期植入种植体，同时将非血管化半片腓骨置于下层以恢复下颌骨下缘进行外形轮廓重建，设计并制备具有重建钛板钉道和种植体信息的外科导板，在其辅助下完成腓骨肌瓣联合种植体一期修复下颌骨节段性缺损。2017 年 1 月—2019 年 5 月，浙江大学医学院附属第一医院口腔颌面外科对 11 例下颌骨节段性缺损患者采用上述方式进行修复。现从手术过程、新建颌骨及种植体位置与术前规划之间的偏差方面，分析该术式精度及可行性。报告如下。

1. 临床资料

1.1. 一般资料

本组男 8 例，女 3 例；年龄 19～45 岁，平均 31.8 岁。下颌骨肿瘤病理诊断为成釉细胞瘤 6 例、角化囊性瘤 3 例、骨化纤维瘤 2 例。下颌骨缺损根据 Urken 下颌骨缺损分类法^[11]进行分类，CRB 1 例，RB 4 例，RBS 2 例，SB 4 例。

1.2. 术前计算机虚拟设计及导板制作

1.2.1. 数据获取

所有患者术前均行上下颌骨薄层 CT 扫描（64 排螺旋 CT；Siemens 公司，德国）和双下肢腓骨动脉 CT 血管造影（CT angiography，CTA）检查。数据以 DICOM 格式输出，并导入三维重建软件 Mimics10.01 软件（Materialise 公司，比利时）中，选择合适骨组织阈值进行图像分割，并处理由金属造成的图像伪影，完成下颌骨与腓骨的虚拟重建模型。

同时术前检查患者咬合关系，制备精确石膏模型并记录其咬合关系。通过牙科光学扫描仪（3Shape 公司，美国）对石膏模型进行扫描，获取 SLT 模型数据并导入 Mimics10.01 软件中，与下颌骨虚拟重建模型进行匹配，获得具有精确牙列信息的下颌骨病变虚拟模型。

1.2.2. 手术设计及模型制作

结合 CT 影像及下颌骨病变虚拟模型，明确病变部位（图 1a），按良性肿瘤切除原则（肿瘤外 5 mm 安全边界）模拟下颌骨部分切除术，获得下颌骨缺损虚拟模型，即可知缺牙牙位、颌骨缺损类型及长度；按照缺损类型确定移植骨段数量，并摆放腓骨段，初步实现下颌骨下缘的连续对称以及适合于义齿修复的腓骨高度（图 1b）；再根据原有牙列位置和咬合关系，确定重建后拟修复的义齿位置和类型，进而可确定种植体的数量、位置和方向（图 1c）；最后根据种植体的三维位置，调整移植骨块的最终位置（颊舌向以及冠根向），并通过“镜像”技术，确定新建颌骨是否满足两侧对称的要求，如偏差较大，可进一步微调种植体及腓骨位置，最终获得具有种植体具体信息的腓骨重建下颌骨虚拟模型（图 1d）。

图 1.

Virtual planning of surgery and manufacture of surgical templates

术前计算机虚拟设计及导板制作

a. 设计截骨范围；b. 初步摆放腓骨段；c. 参照原有咬合关系放置种植体；d. 获得含有种植体信息的腓骨重建下颌骨虚拟模型；e. 术前沿 3D 打印模型预弯钛钉并予以固定；f. 将模型和钛板一并扫描至软件中；g～i. 获取外科导板设计数据；j～l. 3D 打印制作腓骨取骨导板、下颌骨截骨导板以及塑形导板

a. Designed the osteotomy range; b. Initial placement of fibula; c. According to occlusion, designed the implants position in the fibular bone; d. The virtual model of mandible reconstructed by fibula with implant information was obtained; e. Pre-bented and fixed the titanium plate according to the 3D printed model; f. The model and titanium plate were scanned into the software; g-i. Obtained the design data of surgical template; j-l. The fibula osteotomy guide plate, mandibular osteotomy guide plate, and molding guide plate were made by 3D printing

1.2.3. 预弯钛板

通过 3D 打印技术获得重建后下颌骨光敏树脂模型，借助该模型进行重建钛板的预弯。按照颌骨重建钛板固定要求，将预弯的钛板固定于模型上：颌骨端（残颌）至少植入 4 枚钛钉，每段腓骨段最多植入 2 枚钛钉，下层半片非血管化腓骨段通过长螺钉（12～14 mm）串联固定于上层腓骨段；固定含有种植体位置信息的腓骨段时，应避免钛钉与种植体位置的重叠（图 1e）。此时，新建颌骨模型上不仅含有种植体位置信息，也包含了最终重建钛板位置，钛钉（钉道）数量、位置和方向的信息。

1.2.4. 外科导板制备

将新建颌骨模型与钛板一并通过光学扫描仪进行扫描，获取钛板与修复模型的相对位置模型，标记钛板固定孔位点（图 1f）；根据病灶截骨位置以及修复颌骨模型，通过 Geomagic 软件（3D systems 公司，美国）设计截骨导板及塑形导板；设计腓骨取骨导板时，将带有位孔标记点的腓骨段回复拟合至完整腓骨相应部位，取得腓骨截骨相关信息（腓骨段长度、血管蒂长度、分段数目，各骨段截骨线及其钉道和种植体相关信息）；根据钛板固位孔标记信息，在截骨导板、塑形导板以及腓骨取骨导板上设计钉道位置和方向，获取导板设计数据（图 1g～i）。

所有导板数据以 STL 格式文件传输至 3D 打印机，打印获得下颌骨截骨导板、腓骨取骨导板以及塑形导板（图 1j～l）。术前将导板进行低温等离子消毒备用。

1.3. 手术方法

手术分两组同时进行，一组由肿瘤组医生进行下颌骨原发病灶的切除，受区吻合血管的制备；另一组由显微组医生进行腓骨瓣的制取、塑形以及种植体的植入。

1.3.1. 受区准备

暴露下颌骨病变区域，就位下颌骨截骨导板并予以精确固定；沿截骨导板上的套筒进行下颌骨钻孔制备腓骨固定于残颌的钉道（图 2a），接着沿截骨凹槽（颌骨保留侧）进行下颌骨节段性切除。截骨前应行颌间牵引以稳定咬合关系。

图 2.

Occlsion guided mandibular functional reconstruction

咬合引导下颌骨功能性重建术

a. 截骨导板引导下截除病变颌骨并制备钉道；b. 固定腓骨取骨导板并在其引导下制备腓骨段及钉道；c. 植入种植体；d. 塑形导板辅助下将腓骨段固定于两端颌骨上，完成颌骨重建

a. Guided by osteotomy guide plate, the diseased mandible was excised and the nail path was prepared; b. Fixed the fibula osteotomy guide plate and prepared the fibula segment and nail path under its guidance; c. Placed the implant by implants drill guide; d. Reconstructed the neo-mandible using the reconstructive template, the fibula segment was fixed to the mandible at both ends with the help of molding guide plate to complete mandible reconstruction

1.3.2. 供区制备及种植体的植入

腓骨断蒂前，就位并固定腓骨取骨导板（图 2b）。在取骨导板上钛钉套筒以及种植体导板部分引导下，依次进行血管化腓骨段上钉道的制备、种植体的植入以及腓骨段的截取，并用已预弯的钛板按设计进行塑形固定（图 2c）。

1.3.3. 颌骨重建

将已塑形的腓骨及钛板就位于塑形导板内侧，将其整体植入下颌骨缺损处；在塑形导板辅助下，通过残颌上的钉道将腓骨固定于颌骨上，完成颌骨重建（图 2d）。塑形导板的使用可以减少下颌骨近心端的移位。显微镜下吻合腓动脉和颌外动脉（甲状腺上动脉）、伴行静脉和面总静脉（颈外静脉）。检查血流通畅后，分层缝合创口，对于口内黏膜创口的关闭应尤为重视。

1.4. 术后评价指标

所有患者术后 1 周分别摄颌面骨 CT 和口腔全景 X 线片，将术后 CT 数据导入 Mimics10.01 软件中，对术前虚拟设计颌骨和术后颌骨进行形态学分析，将重建后颌骨拟合至术前设计的重建颌骨上进行变量分析（图 3），计算腓骨段（上层水平部、升支部及整个腓骨段）和种植体的拟合度，当拟合度<80% 认为是偏差明显^[10]。术后 6 个月检查口腔全景 X 线片和锥束 CT，评价种植体修复前的骨结合情况。

图 3.

The morphological analysis of the virtual surgical planning (yellow) and reconstructed neomandible (purple) at 1 week after operation

术后 1 周，对术前虚拟设计（黄色）和新建颌骨（紫 色）进行形态学分析

1.5. 统计学方法

采用 SPSS19.0 统计软件进行分析。采用单样本 K-S 法进行正态性检验，符合正态分布的数据以均数±标准差表示，差异性检验采用独立样本 t 检验；不符合正态分布的数据以中位数表示，差异性检验采用 Wilcoxon 符号秩和检验；检验水准 α=0.05。

2. 结果

术后 11 例皮瓣均未发生血管危象。1 例皮瓣于术后 1 个月皮瘘形成，术后 6 个月手术取出腓骨瓣及 3 枚种植体；余 10 例患者皮瓣顺利成活。术后 1 周，对术前虚拟设计颌骨和术后颌骨进行形态学分析显示，上层水平部腓骨段、整个腓骨段及种植体拟合度分别为 87.55%±3.08%、82.68%±5.94% 和 88.00%，与 80% 比较差异均有统计学意义（t=8.131，P=0.000；t=2.118，P=0.046；Z=4.070，P=0.000）；升支部腓骨段拟合度为 77.82%±3.54%，与 80% 比较差异无统计学意义（t=–2.042，P=0.068）。术后 6 个月口腔全景 X 线片和锥束 CT 示 22 枚种植体均实现了骨结合，并于术后 6～9 个月进行腭黏膜移植以及种植体支持式固定义齿的修复。所有患者对于术后外形均较满意。见图 4。

图 4.

A 29-year-old female patient with ossifying fibroma of right madible (The Urken classification of mandibular defect was SB)

患者，女，29 岁，右侧下颌骨骨化纤维瘤（下颌骨缺损 Urken 分类为 SB）

a. 术前正面相；b. 术前口腔全景 X 线片；c. 术后 6 个月口腔全景 X 线片；d. 术后 12 个月正面相

a. Front view before operation; b. Panoramic X-ray film before operation; c. Panoramic X-ray film at 6 months after operation; d. Front view at 12 months after operation

3. 讨论

下颌骨良性肿瘤最理想的治疗结果是充分切除肿瘤以减少复发，同时患者术后既可获得美观的外形轮廓又能实现理想的口颌功能，进而提高生活质量^[8]。然而由于腓骨和下颌骨各自的特点，导致重建的下颌骨中腓骨段和残颌之间存在明显的垂直向高度差异，进而影响后期义齿的修复，无法恢复理想的面型以及口颌功能，这在前牙区尤为突出^{[3, 12]}。针对这一问题，目前有 3 种术式可以选择：① 重建板置于下颌骨下缘水平连接两端残颌，上移腓骨段重建牙槽突^[13]；② 二期进行牵张成骨^[14]；③ 双层腓骨技术^[15-16]。通过抬高腓骨段再造牙槽突，重建板沿下颌骨下缘连接两端残颌以恢复颌骨的连续性和轮廓，会导致短面型，尤其重建颌骨前牙区段时；另外，术后处于下颌骨下缘的重建板因没有骨支撑，极易探及，这在体型偏瘦的患者中更为常见^[5]。通过牵张成骨可以获得较理想的颌骨高度，但是由于牵张矢量难以控制^[14]，常出现不可预计的偏斜，最终导致种植体无法植入甚至出现牙颌关系紊乱。而双层腓骨技术中如何实现上下层腓骨段之间的精确位置关系，仍是一个挑战^[9]。首先，腓骨是一个类三角形的筒状结构^[17]，上下层腓骨段之间类弧形接触面因线性接触而无法稳定固定；其次，相对于下颌骨下缘，牙槽突为了适应上颌牙列，由近中向远中逐渐偏向舌侧^[18]，因此上层腓骨不合适的位置往往会导致反颌，导致后期义齿修复难以实施。此外，根据我们的经验，在重建下颌骨体部时，双层腓骨段的高度往往接近于或高出残余下颌骨高度，这常常导致缝合时颊舌两侧黏膜张力过大，术后容易出现黏膜开裂进而引发口内瘘。基于以上考虑，本研究中 11 例患者均采用“一层半”腓骨段重建模式，即上层血管化腓骨段重建牙槽突，满足一期种植体植入的骨量高度，腓骨段放置高度常常定位于截骨线邻牙牙根 1/2 水平，以保证牙龈黏膜无张力缝合；而下层非血管化半片腓骨段通过长螺钉固定于上层腓骨段下外侧，以恢复下颌骨下缘轮廓。由于腓骨为中空筒状结构，沿其长轴适当纵行剖开后可稳定骑跨于任何弧形界面，同时将其固定于上层腓骨下外侧面更利于实现天然下颌骨的解剖特征。本组所有患者对术后外形均较为满意。

近年来，越来越多研究强调颌面外科医生应关注下颌骨良性肿瘤根治性切除一期自体骨重建术后患者的生活质量，如咀嚼功能、美观以及产生的心理影响问题^{[8, 15, 19]}。既往报道的下颌骨重建中，由于过分注重恢复外观轮廓，常常给二期修复带来了困难^[10]，造成“医源性”牙列缺损修复障碍。另一方面，由于二期进行种植体手术意味着较多的手术次数、较高的费用以及过重的心理负担^[8]，导致颌骨重建患者种植体植入比例非常低^{[8, 15, 19-20]}。而这些未进行种植体支持式义齿修复的患者与完成了口颌功能重建的患者相比，往往存在更为突出的心理问题，如明显减少公共场合下进食次数，对于肿瘤复发、咀嚼效率降低等问题存在担忧等焦虑情绪^[8]。因此，颌骨重建后即刻种植极为必要。本研究通过改良外科导板设计^[21]，参照患者原有咬合关系和牙列位置，设计出包含种植体数量和位置信息的腓骨取骨导板，实现了咬合引导下的一期颌骨功能性重建。除 1 例腓骨瓣失败患者外，其余患者对该术式的接受度非常高。

另一方面，数字化外科导板因具有大大缩短手术时间、明显提高重建效果等优势，广泛应用于腓骨修复重建下颌骨缺损术式中^[22]。通过比较术后 CT 和术前虚拟设计之间的偏差，有学者发现在外科导板辅助下虚拟设计大多数能准确传达到实际手术，只有少数偏差会超过 4.00 mm^[23]。近年，有学者在外科导板中引用“钉道转移”的概念^[21]，认为相比传统的外科导板技术［髁状突点偏差（6.04±1.49）mm，下颌角点偏差（5.77±1.16）mm］，包含钉道信息的导板更能准确传递设计理念［髁状突点偏差（2.61±0.83）mm，下颌角点偏差（3.16±0.81）mm］。本研究以咬合为引导，结合种植导板设计理念，在外科导板中不仅引入钛钉钉道信息，同时附加上种植体钉道信息。通过对术前虚拟设计颌骨和术后颌骨进行形态学分析，得到除升支部腓骨段拟合度<80%，其余测量指标均在理想范围内的结果。这与 Qu 等^[9]在对计算机辅助设计及制作（CAD/CAM）辅助下双层腓骨重建下颌骨的精度分析研究中，所得结论（升支段和髁状突拟合度为 68.32%±0.18%，上层腓骨段、下层腓骨段以及种植体位置均>80%）一致。通过形态学分析，我们发现升支部腓骨段（即新颌骨近心端）多出现重建后升支段外展甚至髁状突脱位，其偏差较大可能与预弯钛板时无法使其与下颌骨骨面完全贴合有关。根据我们的经验，解决偏差的方法有以下 3 个：① 术前预弯钛板和设计钉道者与术中实际术者为同一人，虽然该方法最简单直接，但效果也最不稳定；② 术中应用塑形导板就位腓骨并予以塑形，以减少人为操作引起的偏差；③ 使用 3D 打印的个性化重建钛板，可使钛板与下颌骨表面紧密贴合，从而避免人为误差。因此，借助该新型外科导板，可使患者获得理想的术后外形轮廓，精确的手术效果，同时在已知可避免二期种植外科手术的心理暗示下，该部分患者对于后续治疗充满信心，故而对医护人员及治疗方案的信任度和配合度非常高，建立了易于沟通的医患关系。

最后，需要强调的是，在设计腓骨段种植体植入时应注意以下 3 个问题：① 腓骨种植体植入面和血管蒂的关系，一般认为种植体应从腓骨前缘向后底面植入，以避免种植体对血管蒂的影响^[17]；② 种植体长度是决定种植体稳定性的重要因素^[24]，由于腓骨前缘到后底面的距离最大，因此将腓骨前缘作为牙槽嵴更利于后期种植体的稳定性^[17]；③ 为保证腓骨血供不受种植体植入的影响，应尽可能减少腓骨骨膜缺血再灌注损伤，不仅应限制每段腓骨种植体数目（不超过 2 枚）^{[8, 25]}，同时也应减少钛钉数量。本研究中 1 例病例失败，分析与血管化腓骨段上大量钻孔（3 枚种植体、2 枚长螺钉以及 4 枚钛钉）有关。钻孔过多破坏了腓骨血供，导致后期腓骨缺血坏死，故而术后 1 个月皮瘘形成，并最终在 6 个月时取出失活腓骨及种植体。因此在后续的功能性重建中，我们严格控制血管化腓骨段中植入物数量，保证腓骨供血的完整性，未再出现皮瓣坏死情况。

综上述，以咬合为引导，采用“一层半”腓骨重建模式，借助计算机辅助设计与制作技术，制备出具有钛板钉道以及种植体植入信息的外科导板，在其辅助下，可以安全精确地实现下颌骨节段性缺损的功能性重建，减少患者缺牙时间，提高其生活质量。

作者贡献：余丹负责手术设计与实施、患者随访、文章撰写；黄建瑶负责手术及文章设计建议；于长洋负责文章数据测量和模型设计制作；陈俊伶负责数据统计分析；赵文权、刘建华负责手术设计建议和手术实施；朱慧勇全程负责手术实施、文章审核质控。

利益冲突：所有作者声明，在课题研究和文章撰写过程中不存在利益冲突。

机构伦理问题：研究方案经浙江大学医学院附属第一医院科研伦理审查委员会批准［（2014）科研快审第（369）号］。