中国口腔颌面外科杂志
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打印技术在口腔颌面外科的应用

3D 打印技术(3D printing technology)又称三维快速打印成型技术、增材三维制造打印技术,本质上是一系列新型的数字化快速打印成型的技术,最早诞生于20 世纪80 年代末期,并逐步改进、发展和完善。该技术以三维数字信息打印机为主要技术基础,利用各种专业的软件快速抓取三维数据,将实体分割开来形成三维层状,通过3D 三维打印机,以各种分层或者叠加方式制造的三维打印方式,创建三维实体模型[1]。与其他传统打印技术相比,3D 三维打印技术在其制作的过程中完全避免了烦琐的三维打印工艺和步骤,实现了产品个性化的定制,有效地节省了人力、物力及财力,大大缩短了加工过程耗费的时间,提高了精确性,因此逐渐被广泛运用于军事、航空航天、船舶制造、工程建筑等重工业领域[2]。研究表明[3],3D 打印技术制造出来的三维模型产品,其打印精度甚至可直接达到原物体的±200 μm。20 世纪90 年代,临床医学领域首次尝试引入了3D 打印相关技术,医生使用该技术将颅骨CT 扫描模型中的数据直接转化为颅骨的实物扫描模型,与采用传统打印技术精密加工制作的实物扫描模型产品相比,该技术制作的模型扫描精确度明显更高[4]。21 世纪以来,随着精密加工技术的发展,3D 打印技术在临床医学领域的重要性明显提高,应用日益广泛。本文将对3D 打印技术在口腔颌面外科教学及手术等诸方面的应用情况进行综述。

1 口腔颌面外科教学

当前在口腔颌面外科理论及实践的教学中仍以传统的教科书、局部解剖图谱、手术操作图谱教学为主,多媒体教学、标本解剖、标本操作技术教学为辅。由于局部解剖图谱、手术操作图谱、多媒体教学资料无法精确地模拟正常及病变后的人体解剖结构,且标本来源有限、成本偏高,制作标本的过程导致细微组织结构不清晰、存在解剖组织结构的变异等,学生们对口腔颌面部的人体解剖结构关系、病变后软硬组织的具体结构、相对位置关系、各自的状态及手术操作过程难以深刻理解。而3D 打印技术所具有的精确性高、直观性强、可以放大等特点,弥补了传统教学手段的不足[5]。

1.1 局部解剖教学 3D 打印及相关技术的应用有助于学生充分了解真实的颞骨解剖结构,特别是细微结构、三维结构。Suzuki M 等[6]使用3D 打印技术加工制作等比例双倍放大的颞骨模型,作为教授颅底局部解剖的教具,学生可以从各个方位、各个角度观察颞骨的细微结构。吴颜延等[7]使用3D 打印技术制作颅骨模型用于颅底解剖教具,26 名学生中有88%的学生认为该方法增加了他们学习的兴趣,96%的学生认为相比于传统教学方法,使用该方法学习更加直观,有助于他们对空间解剖关系的理解。姚志涛等[8]使用口腔颌面部外伤患者的三维打印颌骨模型,对随机选择的学生进行口腔颌面部骨折的解剖教学及测验,结果显示,相比于使用传统方法教学的学生,这些学生对于口腔颌面部创伤病人的解剖情况的认识更加准确、完整。

1.2 手术教学 口腔颌面部的解剖结构复杂,重要血管、神经、导管分布密集,走行情况变异较多,手术医生的视野相对狭窄和局限,操作困难较大。在传统的培养模式中,青年口腔颌面外科医生在独立手术前,需先经历较多台次的手术观摩,而后在经验丰富的口腔外科医生的指导下,挑选适合的病例进行手术操作,机会相对有限,培养的周期相对较长。而借助3D 打印技术,Canellas JV 等[9]在3D 打印头颅模型上精确模拟了口腔颌面外科麻醉经常涉及的神经和血管,特别是三叉神经及其分支,并制作了神经阻滞麻醉操作的视频,提供给130 名青年医生及医学生学习麻醉操作技术,100%的参与者认为,与传统教学方式相比,该教学方式提高了他们对口腔颌面外科麻醉技术的理解和掌握。Olszewski R 等[10]指导青年医生在3D 打印头颅模型上模拟手术过程,结果提示进行模拟手术有助于在实际的手术操作中有效避开上颌窦、牙根及重要的血管神经等结构。赵雪竹等[11]指导学生在3D 打印颌骨模型上模拟正颌手术过程,并制作手术导板,进行3~5 次模拟操作之后,再进行实际的手术操作,100%的学生认为先在仿真的模型上进行模拟正颌手术,有助于制作更加合适的正颌手术导板。借助3D 打印技术,上述研究显示,在手术操作的教学中,可以挑选合适的病例,以3D 打印技术制作手术模型,用于模拟手术操作。此种教学方法大大增加了青年口腔颌面外科医生参与手术操作的机会,缩短了培养时间,可以尽快帮助他们熟悉并掌握手术的操作。