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基于反求及快速成型技术的颌骨畸形整复的临床应用研究

龚振宇  
【摘要】:功能性外科与功能性整复是国内外均十分关注的课题和研究热点,人们在疾病获得治疗的同时,还要求有较高的生存质量。因肿瘤切除、外伤及炎症等所致的下颌骨缺损不可避免地会导致不同程度的颜面畸形与功能障碍,需通过各种修复手段恢复其连续性、外形与功能。众所周知,由于下颌骨形态、功能上的特殊性,其功能性整复一直是未能满意解决的问题。常用的修复方法有非血管化骨移植、血管化骨移植及各种骨代用品植入等。目前,虽然下颌骨重建手术的目的在很大程度上得以实现,但应用中存在以下问题:骨瓣塑形困难,面部外形恢复不理想;后期义齿修复困难,咀嚼功能恢复差;手术时间较长、次数多等。因此,采用个体化设计和个体化制造的理念和手段,针对不同患者颌骨缺损范围、部位针对性设计并制作与之匹配的人工替代物,是目前颌骨缺损整复的研究重点和发展趋势。 快速成型技术具有快速性、准确性以及擅长制造复杂实体的特点,广泛应用于工业精密制造领域。该技术与反求工程相结合,形成包括设计、制造、检测为一体的快速设计制造闭环反馈系统。将反求与快速成型技术运用于颌面畸形与骨缺损的整复领域,能够达到理想恢复面部形态与功能的目的,特别是在颌骨替代物的形状匹配中具有独特的优势,符合当前修复体个体化设计的趋势,具有广泛的应用前景。本研究将反求与快速成型技术应用于下颌骨部分缺损、小颏畸形及半侧颜面萎缩的整复设计,取得 第四军医大学博士学位论文 了满意的临床效果。 1反求与快速成型技术在下领骨缺损整复中的应用研究 目的:探讨应用反求和快速成型技术进行下颇骨缺损修复设计和植入 体制作的可行性。方法:对3例下颇骨部分缺损病例,以CT图像为数据 源,通过图像处理得到残存下领骨的点云数据,利用镜像对称变换的方法 进行缺损数据的恢复。应用反求软件对下领骨基体、延伸板和种植体固位 钉进行曲面设计,借助CAD软件对曲面模型进行实体化操作及工艺结构 设计。在骸状突设计时,为了避免曲面重构造成的特征损失,直接将其轮 廓数据转换为快速成型系统巾的轮廓数据,进行即模型制作后经铸造得 到个体匹配的纯钦修复体,茸加工出与之配套的种植体。在手术植入修复 体的同时,结合自体骨移植术进行下领骨缺损修复。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,咬合关系良好,下领 偏斜纠正。结论:反求结合快速成型技术可用于下颁骨缺损修复体的设计 和制造,提高了修复精度,节省了手术时间,在领骨缺损的个体化修复中 具有独特优势。 2反求与快速成型技术在小颊畸形整复设计中的应用研究 目的:针对无法利用镜像对称变换的方法获取缺损或畸形部位数据的 对称性缺损或畸形,探讨应用反求和快速成型技术对此类畸形进行整复设 计和植入体制作的可行性。方法:对2例小颇畸形患者,利用X线头影 测量方法分析患者畸形类型和严重程度,并计算出需要恢复的数据,在计 算机上用反求工程软件在下领骨颊部点云数据上恢复患者正常的骨性外 形,制作个体化植入体。其中,为1例患者实施衬垫领成形术。结果:手 术过程顺利,植入体精密就位,术后外形达到了术前设计的预期效果。结 论:反求和快速成型技术可用于对称性畸形整复的设计和植入体的制作, 为面部畸形整复开辟了新的途径。 3反求与快速成型技术在颜面萎缩术前设计与整复中的应用研究 目的:探讨应用反求与快速成型技术制作用于整复半侧颜面萎缩等不 对称畸形的衬垫物的可行性。方法:对患者行螺旋CT扫描,将扫描图像 第四军医大学博士学位论文 进行三维重建后,重新间隔分层,以BMP格式下载。应用课题组自主开 发的CT图像处理软件对下载的二维图像进行过滤、筛减、降噪、校正失 真等处理,进行图像边缘轮廓的提取,得到皮质骨边缘轮廓的矢量化线图, 并将其输入Surfacer 9.0重建软件进行矢量叠加,从而得到颅面骨的三维 三角形面片线框模型及实体模型。将健侧颅面骨的点云数据按镜像关系对 称变换到患侧,在患侧骨面和健侧镜像之间形成衬垫物的三维模型,为补 偿软组织的萎缩,将其外表面点云数据外移1.5~。对CAD后的三维数 据重新分层,输出快速成型所需的加工文件,制造出衬垫物模板,作为实 施手术过程中的参照。结果:获得了患者颅面骨表面轮廓的三维实体模型, 并由计算机辅助设计,快速成型制造出衬垫物模板,并以此为参照完成手 术,效果满意。结论:反求及快速成型技术可用于半侧颜面萎缩等不对称 / 畸形的衬垫物的设计和制作,其精度高,快捷,在颅领面外科假体的个体 化制造方面具有良好的应用前景。 4单端固定式下领骨修复体的应力分析 目的:针对包括一侧骸状突的下领骨缺损,探讨使下领骨断端和修复 体应力分布合理的最佳设计方案和固定方式。方法:建立下领骨断端的简 易三维模型和三种修复体模型,模拟咀嚼运动,施加垂直方向载荷,进行 有限元法应力分析。结果:三种设计方案中,


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