数字化模型辅助下钛网三维塑形修补颅骨

doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2010.39.010

摘要/Abstract

摘要：

背景：数字化塑形的钛网已应用于颅骨缺损的修补，但存在设备技术条件要求较高，塑形周期较长，费用较高的问题。许多研究者试图找到一种不仅简便而且保留数字化塑形优点的制造方法，而制造出颅骨缺损的三维实物模型无疑是解决这一问题的关键。
目的：观察数字化模型辅助下进行钛网三维塑形的可行性及临床应用价值。
方法：颅骨缺损修补患者92例，根据钛网塑形方法分为2组：数字化模型辅助塑形组32例，利用常见设备快速制作出颅骨缺损的数字化模型，在模型辅助下进行钛网的三维塑形。手工塑形组60例，按照颅骨缺损形状利用钛网成型工具将三维钛网进行手工塑形。
结果与结论：数字化模型辅助塑形组患者的手术时间明显少于术中手工塑形组(P < 0.01)。数字化模型辅助塑形组使用固定用钛钉平均为5.781个，术中手工塑形组使用钛钉平均为7.050个，两组差异有显著性意义(P < 0.01)。数字化模型辅助塑形组术后并发症发生率为3.1%，术中手工塑形组为13.3%，两组差异无显著性意义(P > 0.05)。数字化模型辅助塑形组术后满意度明显优于术中手工塑形组(P < 0.05)。可见钛网的数字化模型辅助塑形简化了塑形过程、降低了对设备条件的要求，解决了颅骨缺损手术的费用与美观的均衡问题，便于在临床推广。

关键词: 数字化神经科技术, 颅骨修补, 钛网, 数字化塑形, 脑损伤

Abstract:

BACKGROUND: The titanium mesh with computer-aided design and individual shaped titanium armor plate has been widely used in repairing skull defects, but there exist many problems such as equipment, time, expenses etc. Researches attempt to develop a simple method that can retain digital molding to establish three-dimensional solid model of cranial defects.
OBJECTIVE: To evaluate the feasibility and clinical application value of digital model for cranium osteoplasty.
METHODS: A total of 92 patients undergoing cranioplasty were selected and divided into 2 groups: digital model-aided molding group (n=32), treated with the digital model made by simple device and the titanium mesh mold according to the digital model; manually molding group (n=60), treated with manually mold titanium mesh.
RESULTS AND CONCLUSION: Compared with the manually molding group, the operation time was shorter (P < 0.01) and the number of titanium screws was fewer (5.781 vs. 7.050) in the digital model-aided molding group (P < 0.01). There were no significant differences in complications between two groups (P > 0.05). The satisfactory rate of patients was higher in digital model-aided molding group compared with the manually molding group (P < 0.05). Results showed that titanium mesh with computer-aided design and individual shaped titanium armor plate simplifies molding, reduces requirement for equipment and balances operation cost and outlooking.

中图分类号:

R318

刘继东. 数字化模型辅助下钛网三维塑形修补颅骨[J]. 中国组织工程研究, 2010, 14(39): 7259-7262.

Liu Ji-dong. Digital model-assisted titanium mesh three-dimensional molding for cranium osteoplasty[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2010, 14(39): 7259-7262.

参考文献

引言

材料方法

讨论

3.1 相关知识点 钛网是目前在颅骨缺损修补中应用最广泛的材料^[1-4] ，钛网需要进行适当塑形后才能与患者颅骨缺损区吻合，钛网的塑形有术中塑形和术前塑形两种方式^[5-6] 。钛网的术中塑形延长了手术时间，增加出血量及感染率^[7-8] 。随着计算机技术的发展，钛网的数字化设计及制造技术应运而生^[9-12] 。这种技术结合CT数据，能在术前精确的进行钛网修复体制作，达到了缩短手术时间、减少患者出血和感染机会，从而降低了手术风险，是目前较成功的技术^[13] 。但由于钛网无模多点成型和阴模阳模压制的方法需要设备复杂，制作周期长，制作费用高，限制了这一技术在中小城市的广泛应用^[11，14] 。许多患者因为经济条件的限制，不得不放弃这一方式。
3.2 提供临床借鉴的意义 为了解决这一问题，许多研究者试图找到一种不仅简便而且保留数字化塑形优点的制造方法，而制造出颅骨缺损的三维实物模型无疑是解决这一问题的关键，只要有了颅骨缺损的三维模型，完全可以在其辅助下利用简单设备进行钛网的塑形。因此，首先放弃使用昂贵的快速成型机进行模型制造的方法，开发出利用常用的电脑雕刻机制造模型的方法，还创造性将颅骨缺损模型和修复体模型结合在一起，突出显示了颅骨缺损线，从而使钛网的塑形和剪裁能比照单个模型完成，不仅更简捷，而且具有数字化模型的精确度。另外还放弃使用无模多点成型机和阴模阳模压制的方法，利用手动压力机配合钛网塑形工具进行钛网的拉伸造型，解决了钛网塑形这一问题，从而使本方法具有以下优点：①对设备要求低，塑形成本低。快速成型机和无模多点成型机价格较高，而阴模阳模压制方法的模具制造费用也较高，从而增加了钛网塑形的成本。而本方法使用常见的电脑雕刻机制造颅骨缺损的三维实物模型，用手动压力机结合钛网塑形模具进行钛网塑形，显著降低了塑形成本。②具有数字化塑形同样的精度。首先由于大部分患者的双侧颅骨并非完全对称，实际上缺损修补面的设计主观性较强，精确度较低；其次无模多点成型机和阴模阳模压制后的钛网并没有颅骨缺损边缘的对照线，在将压制后的钛网与颅骨缺损模型进行对位裁剪的过程中主观性较强，甚至须手工敲打才能与模型吻合，精度也有限。利用本方法制作的数字化模型保留了颅骨缺损线，可以对比同一个模型进行钛网的塑形和裁剪，不仅简便而且具有较高的精确度。③术前准备时间短。由于术前要将CT数据发往钛网塑形公司，成型后再将钛网寄回^[15-16] ，往往需要三四天的术前等待时间。而本方法所需设备条件在当地就能实现，无需较大投入，当天即可塑形成功，显著减少了患者术前等待时间。④可适用于不同的手术方式^[17] 。由于数字化无模成型和阴模阳模压制法在设计阶段仅考虑颅骨，而忽视了颞肌的存在^[18] ，且一旦钛网压制后是无法重新修改的，故仅适用于颞肌下修补。而本方法可以根据手术方式的需要进行调整。只要在钛网成型时预留出颞肌的位置，即可适用于颞肌外修补的手术方式。⑤钛网的强行压制过程中往往存在褶皱、断裂等缺陷，本方法使用手动压力机可随时调节压力力度，避免了上述缺陷。
作者利用此方法对32例患者进行了颅骨修补手术，数字化模型辅助塑形组的满意度明显高于术中手工塑形组，说明患者对数字化模型辅助塑形方法的认可。对比结果还显示明显缩短了手术时间，从而有利于减少了手术切口暴露时间、出血量以及麻醉剂使用量，术后患者恢复较快。钛钉使用量的减少降低了材料费用，由于术前塑形使用的二维钛网较术中使用的三维钛网价格便宜^[19-20] ，也降低了手术费用。虽然术后并发症的比较差异无显著性意义，但从并发症的出现绝对数量及类型可看出，术中手工塑形组并发症较复杂^[21-22] ，与文献报道接近^[23]，可能由于手术例数少，尚不足以产生统计学上的差异。
3.3 文章的偏倚或不足 钛网作为目前颅骨修补的主要材料，也存在一些不足之处。就目前而言，解决了颅骨缺损修补手术的美观与费用的均衡问题，随着新型颅骨修补材料的应用，相信会有更先进的技术应用于临床，取代现有的颅骨修补技术。　

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