CBCT与3D打印技术在口腔颌面外科的研究进展

    随着计算机断层扫描（CT）的不断发展，以及随后的锥束计算机断层扫描（CBCT）问世以来，可以更有效地提供三维（3D）图像，这对外科和医学实践产生了深远的影响。在口腔颌面外科手术中，从业者几乎完全依靠二维平片，而CBCT在牙科中的应用和优势在日益凸显。
    同时，3D 打印在许多工业领域中已经实现了相当水平的发展。在医疗领域，3D 打印可应用于诊断或治疗，同时通过细胞生物打印技术对组织或器官进行3D打印，这项技术可能会改变医学界的模式。本文对近年来CBCT与3D打印技术在颌面外科中的研究进展进行综述。
    随着CT辅助口腔和颌面外科领域中基础科学研究的进步，将这些技术的功能引入常规临床实践中。在各种模式之间快速切换及查看叠加的图像，需要用到重建软组织和硬组织的3D 扫描分割技术。CT，特别是CBCT，越来越多地用于面部和颌骨病变的研究。
    1. CBCT 在颌面外科的应用
    传统CT 通常能及时、较准确地重建出颌面部断层图像并做出诊断，但CT扫描有很多层，很难避免断层CT 扫描时因呼吸运动容易造成遗漏小病灶的弊端。鉴于CBCT 在颌面区域成像中具有更高的分辨率、更低的辐射剂量及更低的成本，故可以轻松替代传统CT。颌面部囊肿和肿瘤的3D成像可以为外科医生提供计划手术所需的重要信息，通过体积分析，可以帮助预测重建所需的拟种植体数量和体积。
    CBCT 数据还可用于创建感兴趣区域的立体模型。通过辅助复杂的颅面重建，3D打印技术最近在医学和外科领域赢得了声誉。如今，颌面外科手术可以从各个方面和不同临床案例的增材制造（AM）中受益，获得患者颌面部全面的信息，以达到预期的治疗目的。
    1.1 颞下颌关节（TMJ）疾病
    TMJ疾病的诊断和治疗计划通常具有很大的挑战性。尽管MRI仍然是成像TMJ内组织的“金标准”，但通常仅对常规全景X线片进行骨组织的评估。全景X 射线照片可提供二维的关节总体影像，但评估髁突变化的敏感性较低，可靠性较差，并且评估关节的颞部组织的准确性较低。当前的CBCT 机器提供的影像已显示出可以对TMJ的骨组织进行完整的X 线评估，生成的图像具有很高的诊断质量。与传统CT 相比，由于放射剂量和成本大大降低，CBCT 可能很快将成为评估TMJ骨改变的首选研究工具。
    1.2 唇腭裂序列治疗
    由于唇腭裂患者年龄太小，有放射线暴露风险，因此CT 并非常规使用。牙槽实裂修复的时机通常是根据全景和咬合片确定的。与传统的X线影像相比，CBCT应该可以更好地评估牙齿的年龄、弓段的位置和裂口的大小。体积分析有望就缺损形态及修复所需的移植材料体积提供更好的预测。
    1.3 正颌外科
    临床医生长期以来一直在评估3D成像在正畸和正颌外科手术中的用处，主要关注的是软组织和硬组织变化之间的相关性。随着早期3D成像研究为当前的头颅测量分析和预测奠定了基础，认为采用3D模型进行正畸和正颌分析前和外科手术的预测，但需要实验验证测量的界标及其关系。像头影测量分析一样有用，但在诸如半侧颜面短小综合征、严重的面部不对称和咬合倾斜等畸形中，其成像准确性不足。硬组织和软组织的3D成像使所有数据都可用，可实施更精准的手术和治疗计划。
    1.4 埋伏牙和多生牙
    使用CBCT 定位和评估受影响的尖牙和多生牙似乎使手术过程更有效且损伤性更小，同时增加3D成像，大大提高患牙的潜在并发症的识别效率。此外，现场评估不仅减少了创伤概率和缩短了时间，而且更加完整。从3个维度看到与感兴趣区域相邻的解剖结构，可以降低手术期间的发病率和减少潜在的并发症，从而有助于获得更好的结果。
    总而言之，随着CBCT 技术成本的不断降低，CBCT进入普通口腔颌面外科手术的过程只是时间问题。较强的诊断能力和较低的辐射剂量也将有助于这项技术成为主流。
    2. 3D打印
    3D打印是一种制造过程，其中在融合或沉积不同材料（如塑料、金属、陶瓷、粉末、液体，甚至活细胞）以构建3D结构的过程中，以分层方法制造对象。此过程也称为快速原型制作（RP）、固体自由形式技术（SFF）或AM。3D 打印方法及其在当代口腔颌面部外科手术中已发挥出不同的应用和益处。
    在口腔癌手术或正颌手术前已经建立了使用3D打印的快速原型模型进行治疗计划和模拟的方法，以确保更精确、更安全的手术。此外，在牙科植入术领域中，使用CT图像可制造外科支架。例如，在骨折手术或重建手术中可能使用3D 打印，从而更容易生产定制的和重建的钢板，并进行骨缺损区域的形态重建。3D打印技术在口腔颌面外科手术中的应用如下。
    2.1 手术计划
    由于3D 打印可以更有效地区分创伤性和病理性缺陷，因此已证明可以增强颌面部区域的诊断和治疗，此功能可进行精确的决策。在病理性病变方面，3D 打印能够呈现与周围组件的空间关系，这些重要的可视化可以最大限度地减少手术并发症。通过3D打印，外科医生可以通过可视化程序提高手术的可行性与精确性，使口腔和颌面部的手术更加精确，吻合术前的预判，3D打印可以快速生成具有可接受的精度和结构细节的模型，以实现更好的结果，并缩短操作时间。
    2.2 创伤手术
    3D打印机可以帮助治疗具有近期或延迟的骨折和缺损的创伤患者。颌面结构的不同骨折可从3D打印中受益，其眼眶骨折是这些方法的最佳目标。这些患者可以通过钛网或薄板的3D定制重建眼眶壁缺损来治疗，在手术开始前，将钛网或平板精确地适配在3D 打印的复制品上，以帮助缩短全身麻醉的时间。
    复杂的轨道解剖很难重建轨道缺陷，术后眼睑或复视总是发生在没有正确重建眼眶壁的情况下。外科医生可以通过使用对侧眼眶解剖结构的3D打印钛网来解决这些并发症，评估使用3D 打印系统定制的植入物在重建眶底爆裂性骨折中的应用，术后患侧的平均眼眶容积（OV）明显降低，矫正眼眶的OV 与健侧相比没有差异。
    有研究使用3D模型治疗了3例眼眶内侧壁骨折的患者，使用3D模型作为模板，轻松、精确地测量和采集from 骨的骨移植物，从而实现了完美的适应性，并缩短了手术时间。
    2.3 正颌外科
    基于精确诊断的精确计划和决策对正颌外科手术的成功至关重要。如前所述，3D 打印技术在正颌外科手术中显示出一些临床上明显的不正确之处，这对于理想的牙齿咬合来说是麻烦的。
    2.4 面部假体
    在过去的十年中，有报道制造假体的鼻子、耳朵、眼睛和面部。文献表明，与传统修复相比，通过3D打印的应用可以实现更好的美学和功能效果。用RP 方法制造的面部假肢已被成功利用。
    随着3D打印技术的应用，面部修复术已经得到了广泛的发展。这项技术可以在短短几个小时内制作出面部结构的复制品。AM 技术是制造面部假体的常用方法。较长的生产时间，软组织变形和患者不适是该过程的主要限制。最近，3D打印已被用于生产面部修复术，以减少传统手术的局限性。AM 技术可以通过排除压印程序来简化程序，缩短实验室程序，并为蜡模型化。
    毫无疑问，3D 打印将成为制造面部假体的首选方式。这些步骤是：（1）压印；（2）制造蜡模；（3）制造模具；（4）制作具有合适颜色的假体。3D 打印技术简化并缩小了前3个步骤，该过程可以在24~48h完成，而不是1个星期。
    2.5 定制化TMJ重建
    在TMJ重建领域，足够的暴露和进入对防止损坏该区域的许多重要结构至关重要。必须正确放置同种异体和同种异体移植物，以恢复颌骨的生理功能。3D打印可用于治疗具有完全下颌髁突吸收的TMJ疾病患者，如通过骨移植和使用AM 的TMJ假体对患者进行治疗，表明3D打印有助于测量需要采集的骨骼的确切比例。
    2.6 牙种植体
    新的牙科植入物的创建得益于3D打印技术。3D打印可作为创建具有复杂几何形状的牙科植入物的工具，钻孔导向器对将种植体从其计划位置转移非常有用，用常规方法制造钻孔导向器很费时，并且需要多次拜访患者并进行大量的实验室工作。
    2.7 复杂的面部重建
    肿瘤、创伤和感染是下颌骨缺损或缺失的主要病因，需要部分切除和骨重建。保持可接受的美学和功能结果及面部对称是下颌骨重建的主要目标。钛重建板具有生物相容性和适应性，可用于临时重建。为了更可靠地重建，通常使用自体骨移植物。复杂的下颌形态和肌肉附着使颌骨处于不利位置，这对口腔和颌面部外科医生进行下颌骨重建提出了挑战。
    3D打印技术可用于面部重建的不同方面，主要被广泛用于下颌骨重建。更好的解剖学理解，适当的钢板适应性，钢板预弯曲，利用缺损的阴性模板进行精确的骨收集，缩短的骨板距离，手术时间短，失血量少及全身麻醉时间短是3D 打印技术在下颌骨重建中使用AM 的主要优势。
    3.总结与展望
    基于CBCT数据的3D重建快速便捷、分辨率高、图像清晰，可很好地满足口腔临床需求。而3D 模型技术的优势包括对骨骼形态的特殊理解，对钢板术前弯曲的准确而轻松的计划，以及通过使用要重建间隙的负压痕进行的更准确的骨骼收集。3D打印技术是使用骨板和植骨进行精确下颌重建的可靠方法，该方法更快速，更容易生产且更具成本效益。
    此外，3D 打印技术在打印更小和更复杂的结构方面具有优势。建议将来基于CBCT结合使用此新技术，甚至可能在口腔颌面部外科手术的其他领域中使用，如牙种植体治疗、TMJ手术、正颌外科手术和颌骨牵张成骨术。CBCT与3D打印技术在口腔颌面部重建中具有广阔的应用前景。