沈国芳口腔医学院院长（沈国芳 第九人民医院）

对美的追求是人类与生俱来的本能。随着人们对于美的要求越来越高，一些面容畸形或损毁的患者可以通过颅颌面外科手术重获一张漂亮的脸，同时恢复面部功能。

经过几代人的努力，上海交通大学医学院附属第九人民医院口腔颅颌面科已经成为一面“金字招牌”，吸引着全国各地的患者，去年一年各种颌面畸形整形的病例就达4000例，位居国内首位。作为口腔颅颌面科的带头人，沈国芳教授率领他的团队，在国内率先开发了具有自主知识产权的颅颌面外科三维导航仪，将三维可视化技术应用于颅颌面整复，给这一专业带来了革命性的变化。

从“三维可视化导航技术”，到“数字化医学平台”的建设，创新的脚步一直没有停下。沈国芳说，“口腔颅颌面的整形外科，也是一门艺术，在数字化技术的帮助下进行精确的个人定制，实现对美的极致追求。数字化医学是未来的发展趋势，这也与国际医学界倡导的精准医学不谋而合。”

多学科重塑颌面

在九院的口腔颅颌面科，患者多为面部轮廓歪斜或畸形，沈国芳将自己的专业比作“活体雕塑”，就是用外科手术的方式重建面型，为患者重塑一张漂亮的脸，很多“丑小鸭”都在沈国芳的一双巧手下获得了重生。

沈国芳说，口腔颅颌面科是口腔医学的重要专业之一，它涉及颅颌面整形、牙齿矫正、各种颅面裂（包括唇腭裂等）、颌面外伤、阻塞性睡眠呼吸障碍性疾病及口腔肿瘤的手术治疗等多方面内容，对医生的综合要求非常高。

发育性牙颌面畸形是指因颌骨生长发育异常所引起的颌骨体积、形态以及上下颌骨之间及其与颅面其他骨骼之间的关系异常，和随之伴发的咬合关系及口颌系统功能异常与颜面形态异常。常表现为上颌前突（俗称“暴牙”）、反颌（俗称“地包天”）、偏颌（面部不对称）畸形等。正颌手术是通过截断上下颌骨并移动骨段到新的位置，从而重建良好的咬合关系及和谐的面部比例，达到改善外形、恢复咬合功能的目的。三种常用手术方式包括上颌Le Fort Ⅰ型截骨术、下颌支矢状劈开截骨术、颏成形术等。通过截骨手术，将上下颌骨调整位置，再用钛板固定，达到重塑面型和改进咬合功能的目的。

医数聚ASP数字化模拟矫正偏颌

沈国芳说，“中国人由于人种特征，地包天的病例最多，去年700多个正颌外科手术的病例中，就有60%～70%是地包天，此外还有由于颞颌关节病变导致的‘小下巴’ 等。针对这些患者，我们采取多学科综合序列治疗的理念，正颌、正畸、颞颌关节、牙周、种植等多学科合作，按顺序完成牙齿正畸、颌面整形等不同阶段的治疗。往往整个治疗周期长达两三年，牙齿正畸改变了牙齿咬合关系，正颌手术则重新塑造患者的上颌和下颌，不仅改善了咬合功能，还重塑了患者的面型。”

翻看沈国芳的病例资料，一个个患者改变的尺度之大令人震惊。最常见的是“地包天”的面部重塑。对此类患者，往往采用截骨术，将过长的下颌劈开截短，再用钛板固定重塑，手术后就能拥有一个标准的下巴。还有一些患者左右两侧下颌发育不对称，导致下颌歪斜，严重影响面型。此类患者也通过手术，将过长的一侧下颌骨截短，重新塑形，达到面部的对称美观。

在所有案例中，一个患者先天性的下巴歪斜、左耳朵缺失。这是一种被称为“左侧第一、二鳃弓综合征患者”的罕见疾病，是由于在胎儿期第一、第二鳃弓之间的融合发生异常，导致一侧下颌骨发育不良，外耳缺失，甚至听力下降或缺失。

对这一患者的整形手术是一个复杂的过程，第一阶段先通过牵引装置将患者左侧的下颌骨牵引拉长。三维头骨CT呈像显示，经过一段时间的牵拉，患者左侧的颌骨明显加长，左右不对称的面型得到缓解。第二阶段手术将对患者的耳朵进行重建。第三阶段进行牙齿矫正。第四阶段可能还需要正颌外科手术等。

医数聚ASP为“小下巴”患者进行颌骨牵引模拟设计

除了一些先天性的发育畸形，还有一类是因为后天损伤造成的颅颌面畸形。如一个温州患者，车祸后导致严重的颅骨骨折缺损、眼睛缺失。前期急诊手术为了释放颅内压力，切除了骨折部位的颅骨，导致右侧头部像是缺了一块，头颅明显畸形，非常吓人。颅颌面科医生为他取模拍片，分析颅骨骨折部位，通过三维设计出缺损部位的模型，并通过3D打印出缺损部位，经过五六期的手术，对颅骨、颌面进行重建，并安装义眼。一年半以后，患者已经恢复了正常面型，戴上眼镜，看起来已经与常人无异。

医数聚ASP为面部创伤患者进行三维重建

由于口腔颅颌面科手术的技术含量高、风险大，对设备要求高，目前国内能够开展此类医疗服务的医院还不多。沈国芳说，“牙颌面畸形患者的外科治疗，对治疗方案、牙颌关系的调整，骨切开的部位，骨块的移动方向、距离以及手术方案的选择，均应于术前有精确的考虑和设计，并对选定方案的预计治疗效果，作出术前预测。由于手术风险高，需要对手术前的预测、手术的技术以及手术后的护理进行严格的管理。”

数字化“个人定制”

对于颌面整复手术，如何进行精准的术前预测，清晰准确地呈现出骨骼和血管的状态，是医生制订可靠手术方案的关键。沈国芳教授率领他的团队，在国内率先开发了具有自主知识产权的颅颌面外科科三维导航仪，通过数字化的“个人定制”，为患者打造一个“完美方案”。

沈国芳团队拥有一个3D打印实验室，以“设计”为核心，从拍片取模、外形设计、功能定位，所有步骤都可以通过数字化3D打印技术达到精确的“个人定制”。他说，“3D打印技术可以打印出人手所不能完成的非常复杂的结构，用于临床中可以做到精确的个人定制。通过三维设计，用金属或者树脂，可以打印出缺损部位的骨骼模型。还可以打印出各种导板，用于截骨手术中精密控制手术切除的范围；三维导航技术，可以在颅面部复杂的神经血管中，避免或减少神经血管的损伤。”

医数聚ASP三维设计颏成型截骨导板和复位导板

目前，沈国芳团队还在探索在三维设计基础上的机器人手术。他介绍说，数字化手术，可以整合三维导航、导板、内镜，实现精准的治疗；三维设计还能将手术前后的骨骼三维图像进行对比，对手术效果进行精准评价。

他们的数字化创新并非一蹴而就，早在2002年-2003年，沈国芳团队就开展三维可视化导航技术，而当时世界医学界的三维可视化导航技术也才刚刚起步。如今，经过了十几年的发展，九院口腔颅颌面科和上海交大合作的三维可视化导航技术已完成了第四代的研发，与世界最先进的技术几乎同步，成为常态化的诊疗手段。

沈国芳说，“三维可视化导航技术，包括高清CT设备、三维图像模拟软件及3D导板成形技术等一系列技术，实现了对颅颌面结构的精准定位。颅颌面上的血管和骨骼错综复杂，每条血管的连接状态、每块骨骼的形态就像是导航仪下的交通路线一样，组合起来就会呈现出多种手术方案，医生就可以从中选择出一个最佳的方案。”

以颌面肿瘤切除及颌面整复为例，颌面肿瘤被切除后，面部会留下巨大凹陷和缺损，此时，需要取下身体上的肋骨或者小腿上的腓骨，对缺损部位进行修补。在传统手术当中，截取多少量，以怎样的角度切割，切下后如何修整到与面部缺损部位相吻合，这些完全依赖医生个人的经验和技术。然而，即便是再好的医生，也无法做到百分之百的精确。

不过，借助三维可视化导航技术或导板的指引，修复手术便可以进一步精细化。医生先利用高清CT设备，拍摄一组面部CT断层图片。然后将这张图片输入到相关处理软件中生成一个三维图像，肿瘤生长情况一览无余，还可以实现360度旋转观察。

医数聚ASP三维重建颌面肿瘤病灶

电脑可以据此精准地测算出手术后缺失骨骼的大小、形态，之后医生可以通过3D镜像技术，将缺损骨骼一比一地还原出来，制成立体导板。依照此导板切割下来的骨骼，可以做到与缺损部位的“无缝”对接。

医数聚ASP腓骨截骨导板设计

如果是大段骨骼缺失，自身骨骼无法满足添补需求，技术人员还可根据相关结构数据，定制出一段钛合金材质或其他材质的人造骨骼。有了三维可视化导航技术，完全可以做到颌面整形的“个体定制”。

沈国芳经常对自己的学生说：“我们对于颌面外伤的修复可以实现两层境界：一、恢复其受伤前的正常面部外形和功能；二、让他的面部形态比从前更漂亮、完美。”因为通过三维可视化导航技术和多学科的合作诊治，能够制作出更符合患者脸型的“完美”骨骼。

此外，这些数据图像资料，易于整理存储，为今后科研提供了详尽的资料支持。而且，三维面部结构图更加形象而直观，患者在看了之后容易理解，这也是很好的医患沟通平台。

对三维可视化导航技术的未来，沈国芳充满憧憬：“将来，医生设计外科手术，就像现在开处方抓药一样，全部是在电脑里完成的，患者拍完CT片后将原始数据交给专业的团队，不需多少准备时间，一份手术设计方案就可以打印出来了。未来，还希望在医院里设立一个专门的制作部门，由该部门人员统一完成缺失骨骼的定制，到时候，把定制好的骨骼直接带到手术室里组装完成就可以了”。

三维可视导航技术的成功，让沈国芳认识到“数字化医学”的魅力。目前，沈国芳是中华口腔医学会计算机专业委员会的副主任委员，还正在组建上海数字化医学专业委员会，并对未来数字化医学充满信心。

他说，“数字化是颅颌面整形外科的整体趋势，我们将打造一个整个医院的数字化平台，从术前的三维设计到植入物的3D打印，希望形成产、学、研一条线。目前，我们正在对3D打印的植入物进行探索。我们也将对钛合金的植入物进行进一步研究。这个平台建成后，将辐射到全国甚至亚太地区，带动整个区域的学科发展。”

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