本方案描述了磁性连接、患者特异性截骨导板的数字化设计、三维(3D)打印及其在术中的应用,用于三段式Le Fort I截骨术中精确转移虚拟手术计划并改善骨段对位。
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本方案描述了磁性连接、患者特异性截骨导板的数字化设计、三维(3D)打印及其在术中的应用,用于三段式Le Fort I截骨术中精确转移虚拟手术计划并改善骨段对位。
本研究介绍了一种新型磁性连接数字化截骨导板的设计及其在上颌骨节段截骨术中的临床应用,旨在提高手术的精确性与效率。节段性Le Fort I型截骨术是矫正复杂横向及垂直向牙颌面畸形的关键技术,然而传统的手工石膏模型外科方法易产生显著误差。为解决这些问题,本方案结合CT扫描与专用建模软件进行虚拟手术规划(VSP),从而构建一种患者特异性的、3D打印的两部分导板系统。主导板用于引导水平方向的Le Fort I型截骨线及双侧前磨牙拔除线。当下颌骨完成下折后,通过四个嵌入式钕铁硼磁体(直径3 mm,厚度1.5 mm)将次级节段导板与主导板连接。该磁性连接方式提供稳定、快速且无干扰的固定,可精确引导腭侧及中线截骨线的定位。本方案展示了模块化磁性导板系统在上颌前突及牙弓宽度不调患者中实现虚拟截骨计划向术中转移的临床应用。术后色图分析显示,在可见截骨边缘区域的局部表面偏差约为0.5–0.9 mm,验证了截骨区域转移的初步准确性。该模块化磁性设计实现了分阶段截骨引导,可能减少重复调整、不必要的骨质去除及软组织操作,符合血管保护原则,尽管未直接评估节段灌注情况。钕铁硼磁体具有良好的生物相容性,灭菌后仍能保持稳定,且因可重复使用而具备成本效益。尽管当前三维(3D)打印树脂材料可能存在一定脆性,磁性连接数字化截骨导板在连接虚拟规划与外科执行方面仍具有重要临床价值。该方法确保了骨质切除与定位的高度准确性,代表了复杂正颌外科手术的一项有前景的技术进步。
分段式上颌Le Fort I截骨术是一种成熟的外科手术方法,用于矫正骨骼发育成熟患者的横向上颌骨差异。在三段式Le Fort I截骨术中,首先通过Le Fort I截骨术松解上颌骨,然后经由牙间和腭侧截骨将其分为三个骨段。这使得外科医生能够根据预定的咬合关系和横向矫正方案,重新定位前部和后部上颌骨段。根据上颌骨段的预期移动方式,该技术可用于横向扩弓、矫正不对称的横向畸形,或缩小过宽的上颌牙弓宽度1,2。与整体式Le Fort I截骨术相比,分段式Le Fort I截骨术需要额外的牙间和腭侧截骨线,这些附加截骨增加了虚拟手术规划和术中操作的复杂性2,3。
虚拟手术规划和计算机辅助设计/计算机辅助制造技术在正颌外科中日益广泛应用,用于将术前计划准确转移至手术区域4,5。患者特异性截骨导板有助于将计划的截骨线转移至手术部位,并减少徒手标记的需求5,6。然而,在三段式Le Fort I截骨术中,初始的Le Fort I截骨、牙间截骨以及腭部截骨通常在不同的手术阶段进行3。上颌骨下折后,手术入路、视野以及导板稳定的条件均与下折前不同。这可能导致在整个截骨过程中难以使用传统的单件式导板。因此,一种可在下折前后依次使用、同时保持各导板组件之间稳定关系的模块化导板,可能更适用于该手术操作。
本文介绍了一种磁性连接的、患者特异性的三段式Le Fort I截骨导板系统。本方案的典型应用针对上颌牙弓过宽的患者,旨在缩小牙弓宽度。第一个导板组件用于引导Le Fort I截骨以及通过双侧上颌第一前磨牙拔除部位的牙间截骨。上颌骨下折后,第二个导板组件通过磁性与第一个组件连接,并用于引导腭侧截骨及预定的腭部骨组织去除。该方法的目标是提供一套可重复的操作流程,涵盖术前虚拟规划、数字化导板设计、三维(3D)打印、磁体组装以及导板系统在手术中的分步应用。
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本研究经昆明医科大学机构审查委员会批准(批准号:KYKQ2024MEC0087),所有患者均签署了书面知情同意书。
1. 指南设计前的准备工作
三段式 Le Fort I 截骨术的虚拟手术规划
3. 磁性连接截骨导板系统的设计
注意:首个向导组件的设计工作流程如图2所示。
4. 钕磁铁连接结构的设计
5. 3D打印与磁体组装
6. 导引系统在术中的应用
7. 术后准确性评估
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通过该工作流程,完成了针对三段式Le Fort I型截骨术的患者特异性虚拟手术计划及磁性连接截骨导板系统。整合术前CT数据与牙科模型扫描,构建出综合的骨骼-牙科模型。在代表性病例中,针对上颌牙弓过宽的患者进行了牙弓宽度缩小的虚拟手术规划。将双侧第一前磨牙拔除部位作为牙间截骨区域,并根据最终咬合关系及计划的骨段位置,设计腭侧截骨线及楔形骨切除区域。在截骨线最终确定后,使用3-matic Research 13.0软件设计导板系统。第一个导板组件用于引导Le Fort I型截骨及牙间截骨,第二个导板组件用于上颌骨下折后引导腭侧截骨。导板中预留直径约3 mm、深度1.5 mm的孔槽,用于嵌入钕磁铁。经三维打印后,将四枚钕磁铁嵌入并粘接固定于导板组件中。完成后的导板显示出稳定的磁性连接,可稳固地就位于打印的上颌模型上,无明显晃动或干扰。
通过CT数据重建术后颌面模型,并使用三维数据分析软件(如Geomagic Wrap 2021)将其与术前虚拟手术设计进行叠加,从而评估术后准确性。在采用本方案治疗的五名患者中,采用色图分析评估截骨区域周围及可见截骨边缘的局部表面偏差。在代表性病例中,可见截...
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三段式Le Fort I型截骨术比单段式Le Fort I型截骨术更为复杂。在此手术中,上颌骨不仅需要被游离,还需被分割成独立的骨段。分割后,每个上颌骨段都必须重新定位,以实现稳定的术后咬合关系及预定的横向矫正效果。7,8因此,该手术的准确性取决于两个主要步骤:术前对最终骨段位置的精确规划,以及术中对计划截骨线和骨切除区域的精确转移。4,9磁力连接导板系统在此方案中被设计用于连接虚拟手术规划与术中序列化导板应用,以支持上述两个步骤。第一步关键操作是基于稳定的术后咬合关系建立虚拟手术计划。在本方案中,通过模型手术及牙科模型上𬌗操作,可对三段式Le Fort I型截骨术后的术后咬合关系进行直接的视觉与手动验证。10确认咬合关系后,可在软件中确定每个骨段的最终位置。此时应根据各骨段的最终位置来规划牙槽骨及腭侧骨质的去除量,而不仅仅依赖视觉估计。在设计导板之前,应...
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作者声明无任何利益冲突。
本研究获得了昆明医科大学颅颌面复杂畸形诊疗团队(2024XKTDTS08)、云南省临床医学中心研究项目(2024YNLCYXZX0227,2024YNLCYXZX0229)、云南省口腔疾病临床研究中心(202505AJ310001)以及云南省高层次人才培养支持计划(YNWR-MY-2020-086)的资助。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 3-matic Research 13.0 | Materialise | 版本 13.0 | 用于导板组件的数字化设计,包括裁剪、包裹、标记、去除倒凹、翻转、加厚、修剪及布尔运算。 |
| Autoscan-DS-EX pro | SHINING 3D | https://www.shining3ddental.com/solution/ds-ex-pro-lab-sacnner/ | 3D扫描仪;用于扫描上下牙模及咬合记录 |
| Calibra 通用型双固化自粘接 | 登士柏西诺德 | https://www.dentsplysirona.com/zh-cn/discover/discover-by-brand/calibra-cements/calibra-universal.html | 树脂水泥;用于将钕磁铁粘接至3D打印手术导板中。 |
| CT扫描仪 | 西门子医疗,德国埃尔朗根 | https://www.siemens-healthineers.com/computed-tomography | 64排/128层;用于颅面/上颌模型的三维重建。 |
| Edge MAX/Edge E2 | RAYSHAPE | https://www.rayshape3d.com/3d-printers/edge-e2/ | 3D 打印机;用于打印第一和第二导向部件。 |
| Geomagic Wrap 2021 | 3D Systems | 版本 2021 | 用于术后模型叠加及彩色图偏差分析。 |
| Mimics Research 21.0 | Materialise | Version 21.0 | 用于分割、三维重建以及去除不必要的结构。 |
| 钕磁铁 | 购自金一新磁业 | https://jingxin-magnet.com/ | 3 mm 直径 × 1.5 mm 厚度;嵌入预留的磁体凹槽中,以连接第一和第二导向部件。 |
| ProPlan CMF | Materialise | 版本 3.0.1 | 用于虚拟正颌外科手术规划,包括Le Fort I型截骨术、BSSRO规划、分割及咬合记录。 |
| 树脂 | RAYSHAPE | SGV2/Model 1 lvory | 用于制作术中磁性连接截骨导板组件。 |
| ShapeCure | RAYSHAPE | https://www.rayshape3d.com/post-processing/uv-curing-machine-shapecure/ | 固化仪 |
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