牙槽骨弧形牵张成骨修复单侧上颌骨缺损的实验研究

【摘要】： 由于外伤、肿瘤切除、先天畸形等原因造成的上颌骨缺损,不可避免地导致不同程度的颜面畸形与功能障碍,严重损害患者的咀嚼、发音、吞咽等功能,并进一步伤害患者的自尊、自信,在一定程度上阻碍其参加正常的社交活动,严重影响患者的生活质量。 在各式各样的上颌骨缺损中,单侧上颌骨缺损是临床上最常见的一种上颌骨缺损。具有缺损区大、余留牙和支持组织偏于一侧,属于侧方游离端等特点。对单侧上颌骨缺损患者的修复与重建,主要包括外科重建与阻塞器式义齿修复。外科方法主要是通过植骨、植皮、皮瓣转移等进行缺损的骨性重建,在此基础上行义齿修复,恢复或部分恢复患者的容貌及丧失的功能。但是,传统的外科重建往往存在需骨供区、对患者二次创伤的问题。同时,由于上颌骨解剖结构复杂、形态极不规则,外科手术重建的难度很大。因此,上颌阻塞器式义齿修复仍是目前单侧上颌骨缺损修复行之有效的方法,精心设计制作的上颌阻塞器式义齿可以较好地恢复患者的面容和语音、吞咽等功能。然而,由于该种阻塞器义齿主要依靠健侧余留牙提供固位与支持,缺损侧缺乏有效的骨性支持结构。在咀嚼状态下,患侧义齿不可避免的向缺损腔方向转动,出现下沉不稳定现象。当咀嚼压力去除后,义齿又将回到原来的位置上。这种不稳定现象一方面严重影响了咀嚼功能的有效恢复,另一方面对健侧基牙产生较大的侧向扭力,损害基牙的健康。同时阻塞器与缺损腔颊粘膜及软腭间存在潜在的间隙,在进食时,该间隙往往成为食物返流入鼻腔的通道,影响患者的生活质量。所以,单侧上颌骨缺损时,如何在不给患者带来二次创伤的情况下,重建缺损侧骨性支持结构,争取以自体组织封闭口鼻腔是急待解决的一个难题。 牵张成骨(distraction osteogenesis, DO)技术是近年来颌骨缺损修复中的一项重要技术。牵张成骨是指利用组织的张力-应力效应,对部分离断但仍保持血供的骨段(骨转移盘)给予特定频率和方向的牵引力、使骨段逐渐分开,间隙由新生骨取代,从而达到骨骼延长或改建目的的技术。应用该技术,可引导缺损区周围余留骨组织沿预期轨迹向缺损区生长,通过调节骨引导的方向,使新生骨组织达到所需要的形状。在新骨生成的同时,相应的软组织也会随之重新塑形或衍生。因此,如果能够利用牵张成骨技术在上颌骨缺损侧原牙槽嵴位置重建新生牙槽嵴,再于新生牙槽嵴上行种植义齿或常规义齿修复,将大大提高义齿的稳定性,较好的恢复咀嚼功能。同时伴随新生牙槽嵴而新生的软组织将大大缩小口鼻腔交通的面积,为自体组织封闭口鼻腔奠定基础。但是,如何使新生牙槽嵴基本处于原牙槽嵴的位置是一个关键环节。 20世纪80年代以来,随着计算机技术的发展,一些学者将CT技术、虚拟现实技术(Virtual Reality VR)、快速成型技术(Rapid Prototyping RP)及计算机辅助设计与制作技术(CAD/CAM)引入了牵张成骨修复颌骨缺损领域。应用CAD/CAM技术重建单侧上颌骨缺损的三维颅骨模型,设计骨切开线,设计及放置个体化牵引成骨器,模拟牵张成骨过程以及预测结果等。通过对手术过程的模拟及效果的预测,克服单纯凭临床经验带来的盲目性。 本实验根据单侧上颌骨缺损重建中存在的问题及对文献的回顾,从三方面对利用牵张成骨重建单侧上颌骨缺损侧牙槽嵴的相关问题进行探索性研究。一、犬牙槽骨牵张成骨重建单侧上颌骨缺损的实验研究,模拟临床患者单侧上颌骨缺损的实际情况,建立犬单侧上颌骨缺损的动物模型。通过CT扫描及专业软件建立犬单侧上颌骨缺损的三维模型,并在三维模型上设计个体化弧形牵张器。通过动物实验验证所设计的牵张器的可用性及利用牵张成骨在原牙槽嵴位置上重建牙槽嵴的可行。总结分析实验中的经验及存在问题,提出解决方案;二、根据第一部分实验结果及对结果的分析,改进牵张器的设计,通过动物实验验证利用改进设计的牵张器在原牙槽嵴位置重建缺损牙槽嵴的可行性。根据实验结果,分析得出个体化弧形牵张器的设计规律,初步认识上颌牙槽骨弧形牵张时所生成新骨的位置的基本规律;三、在动物实验的基础上,利用人颅颌骨三维模型,探索适用于单侧上颌骨缺损患者的个体化弧形牵张器,并虚拟模拟分析利用牙槽骨弧形牵张成骨在原牙槽嵴位置上重建牙槽嵴的手术方式及存在问题。提出了联合牙槽骨及颧骨牵张成骨真正在缺损侧重建骨性支持结构的思路,并进行了牵张器的设计制作及牵张成骨过程的虚拟、实体模拟实验,为临床应用奠定了基础。通过分析人牙槽骨与牙弓形态的关系,得出了利用牵张成骨重建缺损牙槽骨时,制作骨转移盘的截骨方式。该截骨方式使得牵张结束时余留的口鼻腔相通面积可以最小,为以自体组织封闭口鼻腔提供了必需的软组织。本研究获得以下结果: 1、首次提出利用牙槽骨弧形牵张成骨在原牙槽嵴位置上重建新生牙槽嵴,实现单侧上颌骨缺损侧骨性重建的方法。 2、利用虚拟设计技术及数控加工技术实现了牙槽骨弧形牵张器的个体化设计和制作,并通过动物实验验证了所设计牵张器的可用性、在原牙槽嵴位置上重建新生牙槽嵴的可行性。 3、首次建立了与临床最为相似的单侧上颌骨缺损的犬动物模型,并通过动物实验证实了应用弧形牵张成骨重建单侧上颌骨缺损侧牙槽嵴的可行性。 4、首次设计了用于单侧上颌骨缺损患者的联合牙槽骨及颧骨的牵张成骨器,并通过虚拟及实体模型模拟证实了牙槽骨、颧骨联合牵张成骨在缺损腔内重建骨性支持结构的可行性。 5、通过对人牙槽骨与牙弓形态关系的分析,得出通过点与平面间垂线最短的原理设计适合截骨方式的理论,使得牵张成骨结束后余留的口鼻腔相通面积最小,为以自体组织封闭口鼻腔提供了必需的软组织。 6、初步认识了弧形牵张成骨的基本规律,预使牵张新生骨位于理想位置,则牵张轨迹必须大于该理想位置的弧度。