3D printed presurgical passive nasoalveolar molding designed with facial balance and the occlusal plane for cleft lip and palate infants
本研究表明，一种利用整合的面部和牙槽数据来解决垂直和水平差异的新型 3D 打印术前鼻唇腭裂矫形器方案，能够有效改善单侧唇腭裂婴儿的面部对称性和牙槽对齐情况，且无需进行 CT 成像。
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当婴儿出生时患有唇腭裂，上颌的缝隙不仅仅是缺失了一块皮肤；它是一种结构性的失衡，即口腔的两侧已经向彼此分离，并且在高度上也往往存在上下错位。在外科医生缝合嘴唇之前，正畸医生通常会在婴儿口内使用一种定制的塑料板，通过轻柔地推动分离的牙龈嵴使其靠拢。这一过程被称为术前鼻唇牙槽成形术（presurgical nasoalveolar molding），它有助于对齐牙齿并塑造鼻子，使随后的手术更容易进行，并使最终的效果更加对称。然而，一个持久的挑战依然存在：虽然这些塑料板在水平方向上将两侧拉近方面表现出色，但它们往往无法解决两侧颌骨之间的垂直高度差异。如果一侧颌骨比另一侧更高，可能会导致整个咬合和面部倾斜，从而引发可能在成年后需要进行重大手术的复杂问题。
大阪大学的一个研究小组开发了一种利用数字技术解决这一特定垂直失衡问题的新方法。该团队不再仅仅依赖于婴儿口腔的物理模型，而是创建了一个统一的数字地图，将婴儿面部的3D扫描与口腔内部的3D扫描相结合。通过合并这两个视图，他们可以精确观察到颌骨相对于整个头骨的位置关系，而这种关系在不让新生儿暴露在CT扫描辐射下的情况下是很难判断的。利用这个结合后的地图，研究团队在计算机上进行了虚拟手术。他们在数字空间中将分离的颌骨段进行上、下、左、右移动，直到它们相对于面部达到了完美的平衡位置。基于这个理想的数字方案，他们设计并3D打印了一系列定制的塑料板。这些塑料板由婴儿分阶段佩戴，每隔几周更换一次新的，以在唇部手术前逐渐引导颌骨进入正确的位置。
该研究对十二名患有此种情况的婴儿进行了追踪，测量了他们在治疗开始前以及唇部重建手术前的面部和颌骨情况。结果显示，这种数字方法成功地纠正了垂直高度差异。在治疗前，裂隙侧的颌骨段明显高于另一侧，尤其是在犬齿区域和上颌后部。治疗后，这些高度差异减少了一半以上，使两侧实现了更好的对齐。治疗还显著改善了颌骨的水平位置，使裂隙侧更靠近中心，并纠正了上唇的倾斜。虽然该治疗在处理上下和左右对齐方面非常有效，但研究人员指出，它并未显著改变颌骨段的前后位置。
研究人员发现，裂隙侧的颌骨在三个方向上自然发生了位移：它比健康侧更高、更偏向一侧且更靠后。他们的数字模拟允许他们针对高度和左右位置进行精确的矫正计划，随后由物理塑料板执行该计划。研究证实，裂隙宽度大幅缩小，从平均接近12毫米缩减到约3毫米，且没有过度挤压整个牙弓。至关重要的是，通常随不均匀颌骨而出现的嘴角倾斜也得到了显著改善，从明显的倾斜变为接近水平的状态。团队认为，通过早期修复这些垂直和水平失衡，可以减少青少年时期进行复杂矫正手术的需求，并使未来的植骨手术更容易进行。
这项工作代表了此类早期治疗规划方式的转变。此前，这些成形板的设计仅基于牙齿和牙龈的形状，忽略了这些部分在整个面部大结构中的位置。通过将面部骨骼整合到规划过程中，研究人员得以纠正一种以往在没有侵入性影像辅助下难以处理的畸形。该研究并未通过侧向对比试验将这种新方法与旧方法进行直接比较，因此其相对于传统技术的优越程度在更广泛的研究中仍有待观察。然而，数据清楚地表明，这种由数字模拟引导的方法可以有效地实现颌骨段相对于面部的重新对齐，为唇腭裂婴儿实现更好的对称性提供了充满希望的路径。
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