颌面外科是一个广泛的专业，其治疗范围包括后天创伤和诸如面部畸形、唇裂、腭裂、肿瘤之类的先天疾病。

以前这些问题的治疗方案基本类似，都是外科医生基于自己的能力用二维的检查结果（如X光片）向患者解释三维结构的疾病，这就会导致双方理解的出入，尤其是在一些复杂的病例上，因为复杂病例对外科医生的能力要求很高。随着计算机三维层析技术问世了，病灶部位的可视化得到一定发展，但是仍然是计算机屏幕上的虚拟图像，外科医生想要的远不止此。

随着3d打印(增材制造)技术的进步，外科医生现在能够将这些虚拟图像物化可触摸的实在模型，从而在手术过程中帮助他们实现准确定位，甚至在真实病例发生之前进行模拟手术。3D打印的作用不局限于此。解剖模型还可以作为医生和病人之间沟通的辅助工具，让病人更直观地了解自己的病情，已经手术具体是怎么实施的，缩小医患之间的信任鸿沟。

就解剖模型的教育目的而言，不仅外科医生和患者可以从中受益，教学机构还可以对特殊病例进行多次复制，使得住院医生可以用它们来模拟和训练复杂手术。有了处理三维图像的能力，医生们甚至可以从无到有创建具有挑战性的手术场景，并从这种训练中获得更高的职业资格/。

有了这些模型，下一步自然是复制三维外科手术过程并进行物理操作。一开始一般是用传统的CAD软件被用来执行这种操作，但在过去的几年里，许多公司开发了专门用于数字模拟手术过程的解决方案，许多媒体报道已经证实了它们的准确性和可复制性。

3D打印颅颌面外科术前模型 图片来源：Devid Zille 博士

现在，既然我们解决了虚拟手术计划(VSP)的问题，那么如何将数字化病人的虚拟手术过程转化为手术室里的真实手术呢？基本上,我们可以使用两套系统将虚拟信息传输到物理场景:一个是导航手术系统——一种利用相机和基准标记对手术器械和骨段进行实时定位的复杂系统，试图将电脑屏幕上的图像与真实情况精准匹配。

另一种是用外科手术导板复制所需的切割路径或骨骼位置。多位作者比较了两种方法在口腔和颌面外科领域的效果，发现使用手术导板确实有可以取得更好的手术效果的趋势。例如2013年Zinzer MJ发现在正畸手术中3d打印的手术导板提供的结果比导航程序精确三倍左右。

传统上，切割和定位导板都是与现成的固定系统结合使用的，这些固定系统仍然需要外科医生运用专业能力来将它们和病人的解剖结构对应起来，只有技术高超的医生才能精确地将轮廓板与骨表面匹配。在病人全身麻醉的宝贵时间内，有时这个过程耗时过长。在这个想法的基础上，3D打印手术导板和特定于某个病人的精准植入物相结合是我认为口腔和颌面部手术治疗的最佳方案。

3D打印的CMF工具图片来源：Devid Zille博士

Heufelder M和Suojanen J2017的研究表明，正畸手术的患者特异性植入物，结合钻孔导板，提供了极好的稳定性和可预测性。不仅如此，VSP与3D打印设备结合使用可以带来多种好处：一是医生不需要再将导板弯曲到适合病人的曲度并放置到精准的位置从而大大缩短手术时间；二是由于降低了手术和住院时间从而降低手术总成本：三是对可能的手术障碍和并发症的高预测性，可以提高外科医生和病人的安全性。

用于规划和设计此类系统的现代软件可以提供更多有价值的信息，比如便于骨钉固定的最佳骨厚度区域，从而避免骨厚度较薄的区域，同时可以精准控制手术导板的曲率。

图片来源： Devid Zille博士

适用于口腔和颌面部手术中的3D打印技术每天都在进步，为外科医生和病人提供越来越好的治疗效果。有些方面还在发展中，前景十分光明。就我的观点而言，3D打印在以下几个方面还有改进空间：

-软件：结合人工智能/机器学习，帮助外科医生为每个患者做出最佳决策。此外，结合更多的拓扑优化概念来减少种植体的体积和晶格结构，以降低重量。

-硬件：提供更便宜更省时的替代产品。

-材料科学：开发新的3D打印材料，增强机械性和生物相容性。