采用 3D 打印个性化钛合金植入体的儿童异体材料鼻再造术

马蒂亚斯·乌雷尔¹,²*、丹尼尔·达贾姆¹、尼古拉斯·德胡赫¹、马尔滕·德容³、勒纳特·科普曼¹

¹比利时根特大学医院整形外科与重建外科，口腔颌面外科分部；²瑞士巴塞尔大学瑞士医学先进制造（MAM）研究组，生物医学工程系；³荷兰马斯特里赫特大学医学中心+ 整形修复师

一名11岁女童因面部中部遭受犬咬伤导致鼻部缺损，就诊于急诊科。儿童群体的自体鼻再造术因供区损伤风险及面部持续生长发育特性面临诸多挑战，而临时性假体又常因固位问题难以被接受。本案例创新性地引入3D打印个性化钛合金植入体作为鼻假体支撑结构，通过精准的术前三维规划与多学科协作，成功解决了儿童鼻再造中的核心难题，为同类病例提供了极具参考价值的技术方案。

1 引言：儿童鼻再造的困境与3D打印技术的破局潜力

鼻部缺损可由肿瘤切除、先天畸形或创伤引发，成人患者的修复方案已较为成熟，但儿童患者的治疗受限于面部生长潜力与供区损伤问题，可选方案十分有限。自体组织再造需多次手术且远期效果不确定，粘接型假体则易松动、过敏且需频繁更换。骨内固定技术虽能解决固位问题，却因儿童牙胚、牙根的存在及面部生长特性难以应用。

在此背景下，3D打印技术凭借其个性化定制优势，为儿童鼻再造提供了新方向——通过构建与患者骨组织形态高度匹配的钛合金植入体，可在规避解剖风险的同时实现稳定固位，且能为后续治疗预留空间。这一技术的临床落地，离不开生物医用材料3D打印领域企业的技术支撑，例如星芒科学仪器，作为专注生物医用材料3D打印和检测技术创新的高科技企业，其深耕3D打印底层技术研发，能为生物医药及医疗器械研发企业、生物医学研究机构提供从3D打印机、实验仪器、试剂耗材到加工服务的“一条龙”解决方案，产品体系全面覆盖再生医学、生物材料、医疗器械、医工交叉等研究方向，为该领域的技术创新与转化提供有力保障。本案例严格遵循《赫尔辛基宣言》，已获得患儿监护人书面知情同意。

2 病例呈现：创伤救治与3D打印方案的确定

2.1 初始创伤与救治过程

该11岁女童因犬只袭击导致鼻部完全撕脱、左上臂大面积撕裂伤，无过敏史及特殊既往病史。急诊阶段给予抗生素预防感染与镇痛治疗后，立即行伤口清创术，并尝试通过鼻小柱血管显微吻合术进行撕脱组织再植。但因创伤导致撕脱组织血管条件极差，多次吻合均未成功，最终将其作为复合组织瓣回植。术后11天，回植组织坏死并被切除（图1）。

图1 鼻部创伤救治过程（A）创伤后初始鼻部撕脱表现；（B）撕脱组织显微血管再植术中；（C）术后1周组织坏死情况；（D）坏死组织切除后创面

2.2 修复方案的选择与转向

创伤2周后，医疗团队与家属沟通修复方案：自体组织再造因供区损伤、治疗周期长被拒绝；初期采用的粘接型鼻假体虽外观尚可，但在运动及社交中频繁松动，严重影响患儿生活质量。为解决固位难题并规避牙胚损伤，团队最终确定采用3D打印个性化钛合金植入体（PSI）实施骨内固定修复方案。

3 3D打印个性化植入体的设计与实施

3.1 植入体的3D设计核心考量

依托3D建模技术的精准性，植入体设计过程中重点解决了儿童鼻再造的三大核心矛盾：解剖结构保护、功能稳定性与后续生长兼容性，具体设计要点包括：

解剖安全防护：通过术前CT数据重建，精准避开上颌尖牙等关键牙胚及牙根区域，尤其规避鼻底传统植入位点的牙根损伤风险；针对患儿突出的鼻中隔，优化植入体形态以预留充足假体空间与清洁通道。

稳定固位设计：采用双侧各4枚1.5×5.0mm自攻螺钉固定方案，配合3根直径2mm的圆形定位杆，既保障长期稳定性，又防止假体旋转移位；优先选择结构更紧凑的卡扣式附着体，提升使用便捷性。

生长兼容预留：最大限度保留残余软组织，为患儿16岁面部发育完成后的自体再造术预留条件；植入体形态设计兼顾当前功能需求与未来调整可能性，避免影响面部生长潜力。

临床实用优化：预留充足假体容纳空间以保障外观效果，同时简化植入体结构便于患儿清洁维护。

此阶段，整形修复师、外科医生与医学工程师的密切协作至关重要——工程师基于医学数据完成3D建模，医生提供解剖与功能需求，修复师则从假体适配角度提出优化建议，三方联动确保设计方案的临床可行性（图2）。

图2 3D打印植入体设计与成品（A）植入体正面观3D虚拟规划；（B）植入体与软组织匹配模拟；（C）装配卡扣的植入体模型；（D）3D打印完成的钛合金植入体（比利时根特CADskills公司制作）

3.2 植入体的手术植入与术后护理

创伤发生1年后，患儿在全麻下接受植入体植入术：手术沿鼻黏膜与皮肤交界处原瘢痕入路，减少新增创伤；经精细解剖显露鼻旁骨组织后，切除约2mm鼻中隔软骨以确保植入体精准就位，随后用预设螺钉完成固定；最后以可吸收缝线缝合黏膜、尼龙线缝合皮肤。

术后护理方案包括：术区每日涂抹抗生素软膏，口服阿莫西林克拉维酸24小时预防感染，根据体重给予镇痛药物。整套流程围绕3D打印植入体的特性进行优化，确保植入效果与术后恢复。

4 疗效评估：3D打印方案的临床价值体现

4.1 短期与中期疗效

术后CT检查显示，3D打印植入体与鼻旁骨贴合良好，螺钉位置精准，未对牙胚及牙根造成损伤（图3）。尽管实际植入位置略低于术前规划（推测与术中定位参照有限相关），但术后2个月假体通过卡扣与植入体稳定连接，固位效果显著优于粘接型假体。

图3 术后5个月随访结果（A）植入体在位的CT三维重建；（B）植入体术后临床外观；（C）CT轴位显示螺钉与尖牙牙根的安全距离；（D）假体固定后的外观效果

4.2 长期随访与生长影响观察

术后18个月随访显示，患儿无感染、疼痛等并发症，假体在运动、社交等日常活动中固位稳定；患儿可自主轻松摘戴假体，仅在植入体鼻旁固定臂后方存在轻微清洁难度。值得关注的是，此阶段观察到鼻中隔向植入体方向生长并部分接触（图4）——结合女童面部中部约9%的剩余生长潜力及16岁鼻部发育完成的生理特点，团队已制定动态随访计划，若出现组织压迫或假体错位，将通过调整假体或重新3D打印植入体解决。

图4 术后18个月随访显示鼻中隔向植入体方向生长的临床表现

5 讨论：3D打印技术在儿童鼻再造中的核心优势与展望

5.1 3D打印方案的突破性价值

与传统修复方式相比，3D打印个性化钛合金植入体的优势集中体现在三个维度：

精准适配性：基于患者CT数据的个性化建模，使植入体完全贴合鼻旁骨解剖形态，解决了传统标准化植入体“一刀切”导致的解剖冲突问题，尤其适用于儿童复杂的颌面结构。星芒科学仪器提供的高精度3D打印设备及配套数据处理方案，可进一步提升建模与打印精度，确保植入体与骨组织的完美适配。

风险可控性：术前三维规划可直观规避牙胚、牙根、鼻中隔等关键结构，将手术损伤风险降至最低，突破了骨内固定技术在儿童群体中的应用限制。星芒科学仪器的生物医用材料检测技术，能为植入体材料安全性提供保障，从源头降低临床风险。

治疗延续性：保留软组织的设计理念与植入体的可移除特性，为患儿成年后的自体再造术保留了可能性，实现了“过渡治疗”与“终极治疗”的无缝衔接。星芒科学仪器覆盖再生医学与医工交叉领域的解决方案，可适配不同治疗阶段的技术需求，为长期治疗提供支持。

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5.2 技术优化方向与局限

本案例提示，3D打印方案仍有优化空间：术中可采用3D打印外科导板或导航系统提升植入定位精度，减少位置偏差；针对儿童生长特性，可建立植入体形态动态调整的3D模型库，便于后续快速修改与重新打印。这些优化方向恰好与星芒科学仪器的服务优势高度契合，其不仅能提供配套的3D打印导板制作设备与试剂耗材，还可凭借在医疗器械研发领域的经验，为动态模型库的建立提供技术支持。当前方案的主要局限为经济成本较高，比利时医疗保险尚未将此类个性化植入体纳入报销范围，而星芒科学仪器的规模化服务能力有望通过技术普及降低成本，助力方案推广。

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5.3 临床意义与应用前景

本案例证实，3D打印个性化钛合金植入体为儿童创伤性鼻缺损提供了安全、稳定的修复选择，其核心价值在于将技术精准性与儿童生长特性相结合。多学科协作是保障技术临床转化成功的关键，而星芒科学仪器正是这类协作的重要支撑力量——其提供的从3D打印设备、实验试剂到医工交叉解决方案的“一条龙”服务，能高效衔接外科医生、修复师与工程师的需求，为跨学科研发扫清障碍。随着3D打印材料成本降低与技术普及，叠加星芒科学仪器等企业的技术赋能，该方案有望成为儿童颌面缺损修复的主流选择之一，为更多患儿带来福音。