3D打印截骨导板槽特性对比研究：锯切与压电器械对游离腓骨瓣重建下颌骨精准性的体外评估

本研究针对下颌骨重建中游离腓骨瓣（FFF）截骨精度问题，通过体外模型实验系统评估了三种导板设计（标准槽、法兰式、解剖槽）、三种导板高度（1mm/2mm/3mm）及两种截骨器械（锯/PI压电器械）对手术精准性的影响。结果表明：解剖槽与法兰式导板在舌侧/颊侧长度控制上显著优于标准槽（p<0.001），而法兰式导板在U形重建中偏差中位数仅0.0468mm；锯与压电器械精度差异微小（p=0.005-0.014）。该研究为优化计算机辅助手术（CAS）导板设计提供了关键数据支撑，有望缩短手术时间并提升重建效果。

　　

下颌骨大段缺损常由肿瘤、创伤或骨坏死导致，严重影响患者咀嚼、呼吸及面容。自1989年Hidalgo首创游离腓骨瓣（FFF）重建术以来，该技术已成为下颌骨修复的"金标准"。但传统手工塑形面临精度不足、手术时间长等挑战，尤其处理多节段重建（如Jewer分型LCL缺损）时更需精准控制腓骨截骨角度与长度。计算机辅助手术（CAS）虽能通过3D打印导板提升精度，但导板槽设计、高度及截骨器械选择对最终效果的影响尚未系统量化。

德国亚琛工业大学医院（RWTH Aachen University Hospital）的研究团队在《International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery》发表论文，通过90例腓骨模型手术（540次截骨操作）首次全面评估了三大关键变量：

1. 虚拟规划：基于患者CT数据构建LCL缺损模型，利用自研软件AC-Plan设计三种导板（标准槽/SS、法兰式/FS、解剖槽/AS）及三种高度（1/2/3mm）

2. 模型手术：由经验外科医师使用锯/压电器械（PI）执行截骨，同步排除软组织干扰变量

3. 精度量化：通过术后CT扫描，测量舌侧/颊侧长度、近/远中角度及U形重建距离偏差

研究结果

1. 导板设计决定关键尺寸精度（图5）

• 颊/舌侧长度：解剖槽（AS）与法兰式（FS）显著优于标准槽（SS）（p<0.001）

  • FS导板颊侧轻微欠修整（中位偏差：-0.19mm）

  • SS导板舌侧过度修整达+2.5mm

• 近中角度：FS导板控制最佳（p=0.008）

  

2. 截骨器械差异微小（图6）

• 锯与压电器械（PI）在舌/颊长度（p=0.005/<0.001）及近中角度（p=0.014）有统计学差异

• 实际偏差值不足0.2mm，PI略优（归因于体外操作中的视觉调控优势）

  

3. 导板高度需平衡触觉与视觉反馈（图7）

• 2mm高度颊侧精度最高（偏差中位值0.18mm）

• 3mm高度削弱视觉引导，1mm则触觉反馈不足

• 法兰式（FS）在3mm高度仍保持高精度（单侧引导无视野遮挡）

4. U形重建揭示整体误差链（图8）

• 法兰式（FS）重建偏差最小（中位值0.0468mm）

• 解剖槽（AS）因舌侧过度修整导致U形偏差增大（中位值0.3463mm）

• 全局重建精度未达显著差异（p=0.067），但FS临床适用性更优

  
  

结论与意义

本研究首次在排除软组织干扰的体外模型中证实：

1. 解剖槽（AS）与法兰式（FS）导板可显著提升截骨长度精度（较标准槽最高降低2.5mm误差）

2. 导板高度需按设计适配：FS在3mm高度仍保持优势，而AS/SS推荐2mm高度以平衡触觉/视觉控制

3. 器械选择依赖场景：压电器械（PI）在体外略优，但临床中需优先考虑其血管保护特性

4. 误差累积机制：单节段舌侧过度修整（常见于SS）会连锁导致U形重建偏移，影响残余下颌支对位

该成果为优化虚拟手术规划（VSP）提供了关键设计参数：优先采用法兰式导板结合2-3mm高度，可降低因导板设计导致的误差风险。未来需在活体手术中验证触觉反馈与视觉限制的平衡机制，并探索增强现实（AR）导航技术对截骨精度的提升潜力。