3D打印正颌手术模拟器的创新开发与培训效果评估：一项提升手术精准度的低成本解决方案

为解决正颌手术(Orthognathic surgery)培训中传统方法(如尸体标本成本高、动物模型解剖差异大)的局限性，德国法兰克福大学医院团队开发了一种经济型3D打印手术模拟器。该模拟器通过磁力球关节实现颌骨动态咬合、硅胶面罩模拟口腔操作限制，并整合弹性树脂牙龈模型。31名口腔颌面外科(OMFS)医师评估显示，其在LeFort I截骨术(评分8.26/10)和双侧矢状劈开截骨术(BSSO,8.16/10)培训中效果显著，虽软组织触感(4.51/10)有待改进，但单台成本仅181.55欧元。该成果发表于《Maxillofacial Plastic and Reconstructive Surgery》，为资源有限地区提供了标准化培训方案。

　　

正颌手术的“飞行模拟器”诞生记
当口腔颌面外科医师面对复杂的颌骨畸形矫正时，传统培训模式正遭遇三重困境：尸体标本受伦理和保存限制，猪颌骨与人解剖差异显著，而虚拟现实设备又难以还原真实触感。更棘手的是，现有3D打印模型多仅关注骨骼结构，忽略了软组织反馈和口腔操作的空间限制——这恰是手术并发症(如神经血管束损伤或“bad split”不良劈裂)的高发环节。

德国法兰克福大学医院的Lukas Benedikt Seifert团队决心打破这一僵局。他们以数字化光处理(DLP)技术为核心，用患者CBCT数据构建出包含磁力球关节颌骨、2.5mm弹性牙龈和硅胶面罩的“全要素”模拟系统。通过两场由31名平均完成5.6例双颌手术的OMFS医师参与的实操工作坊，这款成本仅181.55欧元的模拟器在《Maxillofacial Plastic and Reconstructive Surgery》上交出亮眼成绩单：不仅截骨步骤培训评分超8/10，更首次实现了口腔开闭度(7.58/10)和硬组织触感(6.74/10)的逼真模拟。尽管粉色Resione F80树脂牙龈的“橡胶感”(4.51/10)拖了后腿，但可重复使用的关节组件和模块化设计，让这款“正颌手术飞行模拟器”成为标准化培训的新标杆。

关键技术方法
研究采用临床CBCT数据，通过3DSlicer和Meshmixer软件分割上/下颌骨并设计牙龈罩；DLP技术打印白色刚性树脂骨骼与弹性牙龈组件；PLA材料铸造带水槽的 phantom head 基座；磁力球关节实现颌骨动态咬合；31名OMFS住院医师在240分钟工作坊中完成LeFort I+BSSO实操评估。

研究结果
解剖还原度
• 磁力关节与硅胶面罩成功模拟口腔操作限制(7.58/10)
• 硬组织触感接近真实骨骼(6.74/10)，但前颌窦厚度被2名医师指认过厚

培训效能
• BSSO关键步骤(如骨凿入路角度)评分达8.16，优于既往纯骨骼模型
• 10名医师特别肯定其“手术流程结构化训练”价值

成本分析
• 可重复使用的球关节(21.78欧元)和基座(14.10欧元)占成本主导
• 单次打印耗材仅占33.68欧元，显著低于尸体标本

讨论与展望
这项研究首次证实：整合动态咬合与空间限制的3D打印模型，能有效填补“观察-实操”间的技能鸿沟。其182欧元的成本，相当于高保真VR设备单次维护费，却解决了后者缺乏触觉反馈的痛点。值得注意的是，4.51分的软组织评分暴露出弹性树脂在模拟黏膜延展性上的不足——这恰是未来多材料打印技术的突破方向。

Seifert团队在讨论中特别强调，相比Yoshida²¹和Bertin²⁰的早期模型，本模拟器通过“口腔-颌骨-软组织”三重耦合设计，将培训重点从单纯器械操作转向整体手术决策。这种转变对预防下牙槽神经(inferior alveolar nerve)损伤等并发症至关重要。正如航空模拟训练重塑飞行员培养，这款带着“牙龈味”的3D打印模型，或许正在掀起一场颌面外科教育的静默革命。