Improved assessment and treatment of abdominal aortic aneurysms: the use of 3D reconstructions as a surgical guidance tool in endovascular repair

Background  Endovascular repair is fast becoming the treatment of choice for abdominal aortic aneurysms in anatomically suitable patients. 3D reconstructions not only aid conventional 2D measurements but also allow further analyses of the vessel anatomy. Methods  Computed tomography scan data for four male patients awaiting endovascular repair were obtained. 3D reconstructions were performed to determine measurements. Wall stress was determined on one particular case using finite element analysis. Results  3D reconstruction allows measurements to be obtained that can be difficult to determine using 2D images. This method complements traditional 2D approaches. Reconstructions also provided imaging of potential anatomical problems. Wall stress results showed key regions that may be possible rupture sites. Conclusion  3D reconstructions greatly aid surgical planning. As stent-graft devices evolve, anatomical difficulties previously considered contraindications to endovascular repair can now be overcome with careful planning. 3D reconstruction is a useful adjunct to assessment and planning of endovascular repair.     

3D打印技术在提高80例应用血管化腓骨移植修复下颌骨缺损精确度方面的临床探讨

目的  探讨3D打印技术在提高80例应用血管化腓骨移植修复下颌骨缺损精确度方面所发挥的作用。方法  80例下颌骨病变患者在计算机辅助设计软件上模拟完成病变切除及腓骨移植修复重建，打印出重建后的实体模型及指导截骨和取骨塑形的数字化导板，并根据模型预弯制重建板。术后1周复查CT，再将患者的CT数据导入计算机辅助设计软件，对比实际手术与模拟手术截除的下颌骨颊舌侧与腓骨内外侧的长度误差。结果  实际手术截除颊侧下颌骨与模拟手术截除颊侧下颌骨误差（MB）为（0.99±1.06）mm；实际手术截除下颌骨舌侧与模拟手术截除下颌骨舌侧误差（ML）为（1.47±1.30）mm；实际手术截除腓骨内侧与模拟手术截除腓骨内侧误差（FM）为（1.41±0.97）mm；实际手术截除腓骨外侧与模拟手术截除腓骨外侧误差（FL）为（1.62± 1.46）mm。结论  3D打印技术在血管化腓骨移植修复下颌骨缺损方面可获得较高的精度。

     

计算机辅助设计和制造技术在血管化腓骨移植修复下颌骨大型缺损中的应用

目的:探讨计算机辅助设计(computer-aided design,CAD)和计算机辅助制造(computer-aided manufactured,CAM)技术在下颌骨肿瘤切除术后大型骨缺损的个体化修复重建中的应用。方法:对7例下颌骨肿瘤病变范围大的患者,术前行螺旋CT扫描并三维重建成像,采用CAD/CAM技术,制成与患者骨组织相同的个体化实体模型,设计病变切除范围,确定移植的血管化腓骨长度,根据其镜像模型预弯制重建钛板。术中按术前设计切除下颌骨病灶区骨段,切取血管化腓骨,根据术前预弯制的重建钛板进行腓骨塑型,固定腓骨及重建板于骨缺损两端正常下颌骨,并对腓动静脉进行显微吻合。结果:在三维实体模型上进行的模型外科操作与真实手术吻合程度很高,实体模型病变区测量数据与术中所见病变范围完全一致。预制的下颌骨重建钛板形态与术中下颌骨外形匹配;腓骨塑型快而准确。术后患者面部外形对称,X线片显示重建的下颌骨两侧对称,患者对术后结果均表示满意。结论:CAD/CAM技术的应用,为下颌骨大型骨病变的术前手术范围设计、移植骨形态设计提供了个体化实体模型,提高了手术的精确性,节省了手术时间,降低了手术并发症,改善了手术效果,具有良好的辅助作用。     

基于"中国数字人"切片建立包含牙列的下颌骨三维模型

目的 利用虚拟人数据资料借助医学三维重建软件快速重建包含下颌牙列的人体下颌骨三维模型,为数字化虚拟人体作出技术探讨.方法 选择合适的尸体标本,经固定、动脉灌注、包埋、数据采集后获得虚拟人数据集,按照不同数据格式保存虚拟人切片图像数据.为今后不同规模的人体解剖结构重建目的 作准备.取虚拟人切片数据图像中下颌骨切片部分图像共计280张经二维图像处理软件去噪、描边后导入专用医学三维重建软件进行下颌骨的三维重建,生成的下颌骨三维模型经表面光滑处理后进行渲染.结果 利用虚拟人的数据得到了包含牙列的下颌骨精细的三维模型,在三维方向上真实地再现了下颌骨的解剖形态.结论 利用中国数字化可视人体图像能建立准确的下颌骨三维模型.     

下颌骨形态变量的计算机辅助三维测量

目的 探讨计算机辅助三维CT重建下颌骨形态变量可视化模型的方法及其可靠性.方法 选取离体成人下颌骨18具.通过拔除颌骨模型上的1颗目标牙进行形态改变;分别记录拔牙前后的下颌骨三维CT数据,通过图形分析软件生成相应的三维数字模型;再通过图形分析软件对所得三维数字模型进行布尔运算,从而实现下颌骨形态变量的可视化模型重建,即目标牙的三维模型.对目标牙三维模型测量结果与手工测量结果进行比较,评价该方法的可靠性.结果 电脑重建目标牙模型所测冠根长度、近远中长度、颊舌向长度分别为（21.62±1.21）、（8.65±0.47）、（8.71±0.70）mm,相应手工实测结果分别为（21.72±1.20）、（8.54±0.37）、（8.87±0.77）mm.冠根长度、近远中向长度和颊舌向长度的电脑测量值与手工实测数值无明显差异（P〉0.05）.结论 以不同时期的模型CT数据为基础,利用计算机软件重建下颌骨形态变量的可视化模型并进行三维测量是一种可靠的颌骨形态变量定量评价方法.     

激光三维扫描系统重建下颌骨

目的 利用激光三维扫描技术重建下颌骨三维结构,探索建立有限元几何模型的新方法。方法 利用激光三维扫描系统,多次、分区域地扫描人体下颌骨标本并形成下颌骨表面轮廓点云文件,然后对扫描点云文件进行拼接,重建下颌骨表面轮廓。结果 建立了一个人体下颌骨骨性表面的三维模型。此模型造型逼真,并可以适当的文件格式应用于有限元结构力学仿真分析。结论 在生物力学仿真实验中,激光三维扫描系统可以用于建立有限元几何模型,可解决常规CAD(computer aided design)方法难以建立非规则人体结构模型这一难题。     

基于三维下颌骨平均模型的颌骨标志点自动确定方法

目的：探索一种高效、自动确定三维下颌骨数据解剖标志点的方法,并对该方法的定点效果进行初步评价。方法：选取40例颅颌面三维形态正常患者的CT数据(其中30例用来建立三维下颌骨平均模型,10例作为测试本研究方法确定下颌骨标志点效果的测试数据),将数据导入到Mimics软件中进行下颌骨三维重建。在这40例三维重建后的下颌骨数据中,选取与中国人下颌骨特征均值更为接近的30例,在MATLAB软件中基于普氏分析(Procrustes analysis)算法对此30例下颌骨数据进行尺寸归一化处理,并在Geomagic Wrap软件中,构建上述30例下颌骨数据的三维平均形状模型,通过对称化处理、曲率采样、索引标记等过程,构建出具有18 996个类标志点和19个下颌骨解剖标志点索引的三维下颌骨结构化模板。应用开源非刚性配准算法程序Meshmonk,将上述构建的三维下颌骨模板通过非刚性变形与患者三维下颌骨数据进行匹配,获得患者三维下颌骨数据的19个解剖标志点位置。与口腔专家手动标注的标志点位置误差(定点误差)进行比较,评价本方法的准确性。结果：将本研究方法应用于10例无显著下颌骨形态畸形患者数据,19个标...     

激光三维扫描系统重建下颌骨

目的 利用激光三维扫描技术重建下颌骨三维结构，探索建立有限元几何模型的新方法。方法 利用激光三维扫描系统．多次、分区域地扫描人体下颌骨标本并形成下颌骨表面轮廓点云文件，然后对扫描点云文件进行拼接，重建下颌骨表面轮廓。结果 建立了一个人体下颌骨骨性表面的三维模型。此模型造型逼真，并可以适当的文件格式应用于有限元结构力学仿真分析。结论 在生物力学仿真实验中，激光三维扫描系统可以用于建立有限元几何模型，可解决常规CAD(computer aided design)方法难以建立非规则人体结构模型这一难题。     

有限元分析3种单侧颞颌关节强直治疗手术模型双侧髁突表面应力分布的特点

目的:采用三维有限元法探讨正常咬合时正常下颌骨及3种单侧颞颌关节强直治疗手术模型双侧髁突表面应力分布的特点,为临床颞颌关节强直术式选择提供参考.方法:建立正常下颌骨三维有限元模型及3种单侧颞颌关节强直治疗手术模型,对各模型下颌角区及髁突横嵴中点进行固定约束,以各个模型下颌第一磨牙咬合面为承载面,分别向各模型双侧下颌第一...     

下颌骨的计算机三维重建

目的建立下颌骨的三维数字化模型。方法选择1具合适的尸体标本,经固定、动脉灌注、包埋、数据采集,获得数字人数据集,取其切片数据图像中与下颌骨有关的二维图像,在计算机上去噪、描边、提取其轮廓线,导入Amira医学三维重建软件进行三维重建,生成的下颌骨三维模型行表面光滑处理并渲染。结果利用数字人数据得到了下颌骨精细的三维模型,在三维方向上真实地再现了下颌骨、下颌牙的解剖形态,并准确地显示下颌管的位置。结论应用软件重建方法获得的下颌骨三维模型,为下颌骨的影像诊断及正颌外科手术治疗、下颌牙齿种植等提供了解剖学依据。     

螺旋CT三维重建对下颌骨骨折的诊断价值及临床意义

目的:探讨螺旋CT三维重建对下颌骨骨折的诊断价值及临床意义。方法:采用德国西门子SOMATOM EMOTIONDUO螺旋CT扫描机,共检查下颌骨骨折患者35例,男27例,女8例,年龄18~47岁,平均32.6岁,所有病例均有外伤史并经下颌骨螺旋CT扫描。结果:本组35例图像全部进行三维重建,其中,下颌体骨折18例,角部骨折2例,下颌支骨折3例,下颌骨髁状突骨折5例,下颌骨多发骨折伴颞颌关节脱位或半脱位7例。结论:螺旋CT三维重建能够清楚显示下颌骨骨折的三维空间结构,对下颌骨骨折的诊断及制定治疗方案有重要临床意义,应作为下颌骨骨折的常规检查方法。     

3D打印在上颈椎肿瘤治疗中的研究进展

近年来,3D打印技术已进入临床医学领域,特别是越来越多地用在上颈椎复杂肿瘤类疾病的手术治疗中,大幅度提升了手术效果和病人术后生活质量.本文从专业的角度,收集、整理、分析并总结了许多类似治疗成功的病例,发现3D打印技术在上颈椎肿瘤手术治疗中特有的作用是:术前能帮助手术医生选定妥当的手术路径和重建方案,病灶模型可供术中参考...     

不同致伤条件下人下颌骨投射伤计算机仿真模拟和对比分析

目的：利用有限元数字模拟技术动态仿真不同致伤条件下人下颌骨颏部投射伤动态致伤过程,通过生物力学分析探讨下颌骨投射伤致伤机制。方法建立人下颌骨投射伤三维有限元模型,动态模拟在不同致伤条件下（高、中、低三种投射速度）投射物致伤下颌骨颏部的动态过程,对模拟结果进行生物力学对比分析。结果成功模拟不同致伤条件下人下颌骨投射伤动态致伤过程,模拟结果逼真,投射速度越高,下颌骨损伤更为严重。结论利用数字模拟技术可以有效地仿真下颌骨投射伤,为口腔颌面部战创伤基础研究、临床救治提供参考和指导。     

Deep circumflex iliac artery flap with osseointegrated implants for reconstruction of mandibular benign lesions: clinical experience of 33 cases

Background

A variety of free flaps have been successfully used for mandible reconstruction. The iliac crest has similar dimensions and form to the lateral mandible. The success rate and complication rate of deep circumflex iliac artery flap transplants had no significant difference to those of other microvascular bone transplants.

Aims

The purpose of this study was to evaluate our experience with the use of the vascularized free iliac flap for the reconstruction of mandibular defects following surgical resection.

Methods

Data from 33 patients who underwent operations, including segmental mandibulectomy, immediate mandibular reconstruction and second-stage surgery, were retrospectively analysed. The size of segmental mandible defects ranged from 6 to 13 cm. Surgicase for cranio-maxillofacial reconstruction software was used for patients with mandible defects greater than 10 cm.

Results

One flap loss occurred related to vascular thrombosis. The survival rate was 96.97 %, and the mean follow-up was 26 months. A total of 81 osseointegrated dental implants were placed in 25 patients with adequate outcomes; 21 patients (63.64 %) showed complete recovery, and in 18 out of these 21 patients, occlusion rehabilitation with fixed dentures benefitted from an appropriate distance between upper teeth and new alveolar bone. Donor-site morbidity was moderate, and most of the patients were satisfied with their functional and aesthetic results.

Conclusions

Our results show that deep circumflex iliac artery is a reliable method for reconstructing hemimandibular body defects with an acceptably low rate of morbidity. The iliac crest is a safe foundation for the placement of osseointegrated implants, which enable good reconstruction and further improve life quality of patients.     

Printed Three-dimensional Anatomic Templates for Virtual Preoperative Planning Before Reconstruction of Old Pelvic Injuries: Initial Results

Background:

Old pelvis fractures are among the most challenging fractures to treat because of their complex anatomy, difficult-to-access surgical sites, and the relatively low incidence of such cases. Proper evaluation and surgical planning are necessary to achieve the pelvic ring symmetry and stable fixation of the fracture. The goal of this study was to assess the use of three-dimensional (3D) printing techniques for surgical management of old pelvic fractures.

Methods:

First, 16 dried human cadaveric pelvises were used to confirm the anatomical accuracy of the 3D models printed based on radiographic data. Next, nine clinical cases between January 2009 and April 2013 were used to evaluate the surgical reconstruction based on the 3D printed models. The pelvic injuries were all type C, and the average time from injury to reconstruction was 11 weeks (range: 8–17 weeks). The workflow consisted of: (1) Printing patient-specific bone models based on preoperative computed tomography (CT) scans, (2) virtual fracture reduction using the printed 3D anatomic template, (3) virtual fracture fixation using Kirschner wires, and (4) preoperatively measuring the osteotomy and implant position relative to landmarks using the virtually defined deformation. These models aided communication between surgical team members during the procedure. This technique was validated by comparing the preoperative planning to the intraoperative procedure.

Results:

The accuracy of the 3D printed models was within specification. Production of a model from standard CT DICOM data took 7 hours (range: 6–9 hours). Preoperative planning using the 3D printed models was feasible in all cases. Good correlation was found between the preoperative planning and postoperative follow-up X-ray in all nine cases. The patients were followed for 3–29 months (median: 5 months). The fracture healing time was 9–17 weeks (mean: 10 weeks). No delayed incision healing, wound infection, or nonunions occurred. The results were excellent in two cases, good in five, and poor in two based on the Majeed score.

Conclusions:

The 3D printing planning technique for pelvic surgery was successfully integrated into a clinical workflow to improve patient-specific preoperative planning by providing a visual and haptic model of the injury and allowing patient-specific adaptation of each osteosynthesis implant to the virtually reduced pelvis.     

构建不同矢量骨吸收的牙周炎下颌骨3D数字解剖学模型

目的：构建不同矢量骨吸收的牙周炎下颌骨3D数字解剖学模型。方法：采用CT扫描志愿者下颌骨获取扫描图像数据,利用医学三维图像重建软件Materialise Mimics10.0、逆向工程软件Geomagic Studio12.0、有限元前处理软件HyperMesh 11.0等生成含完整解剖结构牙列的下颌骨模型。根据牙槽骨不同矢量骨吸收水平,构建体外典型以牙槽骨吸收水平为标准的无牙周炎模型以及轻度牙周炎、中度牙周炎、重度牙周炎患者下颌骨3D数字解剖学模型。结果：建立了不同程度骨水平吸收的牙周炎下颌骨3D数字模型。正常下颌骨模型节点总数55 034个,面单元总数108 273个;轻度牙周炎下颌骨模型节点总数53 703个,面单元总数105 608 个;中度牙周炎下颌骨模型节点总数52 362 个,面单元总数102 821个;重度牙周炎下颌骨模型节点总数50 445个,面单元总数99 099个。结论：建立的模型可有效实现对不同程度骨吸收牙周炎下颌骨的数字解剖学和生物力学研究。     

数字化外科技术在上颌骨缺损重建中的应用

上颌骨是面中份结构的基石,毗邻口腔、鼻腔、上颌窦及眼眶,参与上颌 眶 颧骨复合体等重要的面中份结构的组成。由于肿瘤、外伤或先天性畸形造成的上颌骨缺损,不仅严重影响患者外形,而且直接导致患者的语音、咀嚼、吞咽等生理功能障碍,严重影响患者的生活质量。由于上颌骨及面中份解剖结构的复杂性,使得上颌骨缺损的修复与重建一直是临床医生面临的难题［1］。 1999年以来,本课题组在国内率先开展应用游离组织瓣功能性重建上颌骨缺损的系统研究,提出游离腓骨瓣功能性重建上颌骨缺损的临床应用方法、适应证及围手术期处理原则。同时,通过三维有限元分析探讨腓骨瓣重建上颌骨缺损的生物力学基础,对患者术后的语音功能、咀嚼功能、生存质量及供区并发症等进行了系统的分析评价,客观反映了该方法良好的临床治疗效果,提高了上颌骨缺损修复重建的临床治疗水平［2-7］。     

手术导航系统在下颌骨修复重建术中的疗效研究

目的 应用手术导航系统辅助下颌骨缺损修复重建,与单纯使用CAD/CAM导板技术对比,评价导航技术疗效。 方法 选择已行下颌骨肿瘤切除同期修复重建的患者22例,术中采用实时导航系统BrainLab+CAD/CAM导板辅助自体移植骨关键部位定位的病例10例(A组);术中单独采用CAD/CAM导板辅助关键部位定位的病例12例(B组),2组均术前行计算机辅助设计、术中行模型外科技术处理。术后均予颌面部三维CT复查,与术前设计三维CT比对,选择下颌角点(A)和髁状突外极点(C)作为下颌骨重建外形的关键标志点,利用Geomagic studio 12.0软件测量两标志点在术前设计与术后完成的三维位置的直线距离(AL、CL),并进行统计学分析;术后6个月复查随访,对颜面部对称性进行手术效果比较。 结果 2组均顺利完成手术,两个标志点的距离偏差为:A组AL为(1.86±0.20) mm,CL为(1.63±0.24) mm;B组AL为(3.75±1.14) mm,CL为(2.96±0.85) mm。2组AL、CL测量值分别进行独立样本t检验比较,差异具有统计学意义(P<0.05);关键标志点就位A组较B组精确,A组术后面型对称性较B组好。 结论 术中采用手术导航系统比单纯使用CAD/CAM导板更能提高下颌骨修复重建的手术精确度和疗效,恢复面部对称性。      

基于三维技术的保护性肝切除治疗肝胆管结石

目的评价基于三维技术的保护性肝切除治疗肝胆管结石的临床应用价值。方法采用MI-3DVS软件对21例肝胆管结石患者上腹部64排多层螺旋CT薄层图像进行三维重建及可视化仿真手术,制定手术规划,指导临床施行保护性肝切除术。观察实际肝切除方式与仿真手术符合情况,平均手术时间及住院日,术中出血量,结石取尽情况及术中术后并发症发生情况等。结果 21例患者实际肝切除方式与仿真手术一致,与常规的规则性肝切除术相比,均不同程度的保留功能正常的肝脏组织,平均手术时间(215.2±51.3)min,住院时间(10.7±4.3)d,术中出血量(301.4±60.7)ml,结石取尽率为95.2%(20/21),手术并发症发生率为19.0%(4/21)。结论基于三维技术的保护性肝切除治疗肝胆管结石,在实现取尽结石、祛除病灶、解除狭窄、通畅引流的同时,能最大程度保留残肝体积,并降低肝切除相关并发症的发生。     

3D重建垂体瘤数字化模型在医患沟通中的应用价值

目的 通过3D重建技术,重建垂体瘤数字化模型,并探究数字化模型在医患沟通中的应用价值.方法 选取5名垂体瘤患者的CT、MRI数据,以DICOM格式导入MIMICS21.0软件中,得到3D垂体瘤数字化模型;招募32名垂体瘤患者家属(每名患者对应一名家属),采用数字随机表法,分为对照组(n=16)与实验组(n=16),实验...