基于PC机上颅颌面虚拟手术仿真平台的建立及应用

颅颌面解剖结构复杂使得外科手术难度较大,因此十分必要进行术前模拟以保证手术成功,颅颌面结构的三维重建与手术仿真是目前国内外研究的热点.应用薄层CT扫描数据集,利用Mimics软件对336层,层厚为1.0 mm的CT二维图像数据进行分析处理,并进行颅颌面的三维重建研究与虚拟手术设计.初步建立了数字化可视颅颌面虚拟手术仿真平台,并精确地模拟了颌面外科常见的3种手术方式,即Lefort Ⅰ截骨术、下颌角截骨术和颏成形术.结果提示在普通计算机上应用Mimics软件可以建立数字化可视颅颌面虚拟手术仿真平台,并对其应用进行了探讨,为科研、教学及临床手术规划提供了方便、快捷、直观的方法,并就虚拟手术设计在普通计算机上的应用进行了讨论.     

计算机辅助设计个体化塑形钛网修补大面积额颞顶部颅骨缺损16例

背景:近几年来,采用计算机设计的修复体修补颅骨缺损,使颅骨重建技术得到革命性的发展。目的:利用计算机辅助设计技术进行个体化塑形钛网,观察其用于大面积额颞顶颅骨缺损修补的临床应用价值。设计、时间及地点:回顾性病例分析,于2006-01/2007-08在柳州市人民医院神经外科完成。对象:重型颅脑损伤大骨瓣减压术后额颞顶部颅骨缺损患者16例,男12例,女4例;年龄16～52岁。合并脑积水同时行V-P分流2例。缺损面积9.2cm×11.2cm～12.2cm×14.6cm。均于去骨瓣术后3～8个月行颅骨修补。方法:应用计算机辅助设计、计算机辅助制造技术和快速自动成型技术,将钛网制成个性化颅骨修复体,将已塑形好的钛网置入颅骨缺损处,用钛钉固定缺损边缘。主要观察指标:颅骨修复后塑形效果、并发症。结果:1例出现少量皮下积液,经穿刺抽液加压包扎后积液消失;钛网固定牢固,无浮动,头部正面观察对称适中,侧面观察曲度适合,无不规则凹陷,咀嚼无障碍。所有患者随访3～18个月,无感染现象发生,无修补材料外露、塌陷、松动等常见颅骨修补并发症发生。结论:应用计算机辅助设计颅骨缺损成型技术,对大面积颅骨缺损进行修复,可有效减少术后并发症,提高修复效果。     

数字化塑形与手工塑形钛网在大面积颅骨缺损修补应用中的比较

背景：计算机辅助设计个体化塑形钛网修补大面积额颞顶部颅骨缺损能最大限度地达到生理解剖形态上的成型。目的：对比观察数字化塑形钛网与手工塑形钛网修补大面积额颞顶颅骨缺损塑形效果。设计、时间和地点：对比观察,于2004-01/2008-07广西柳州市人民医院神经外科完成。对象：2004-01/2008-07广西柳州市人民医院神经外科收治重型颅脑损伤大骨瓣减压术后大面积额颞顶部颅骨缺损患者62例,男43例,女19例;年龄16～58岁。方法：34例重型颅脑损伤大骨瓣减压术后大面积额颞顶部颅骨缺损患者采用手工塑形钛网修补,28例颅骨缺损患者采用计算机辅助设计、计算机辅助制造技术和快速自动成型技术,将钛网制成个性化颅骨修复体进行修补。主要观察指标：两种方法手术时间、钛钉用量、塑形效果及术后并发症比较。结果：数字化塑形钛网组手术时间比手工组缩短约30min（P〈0.05）;数字化塑形组钛钉用量比手工塑形组用量少（P〈0.05）。数字化塑形组钛修复体塑形曲度及边缘与缺损处吻合良好,两侧对称,达到生理解剖形态上的成型,外观满意率（96.5%）优于手工塑形组满意率。数字化塑形组2例出现皮下积液。手工塑形组3例出现皮下积液,9例有头皮刺痛现象,4例咀嚼疼痛,2例钛网边缘翘起。结论：采用数字化塑形钛网对大面积颅骨缺损进行修复,与传统手工塑形相比,具有手术步骤简单,塑形的钛修复体曲度自然,达到生理解剖形态上的成型、术中无需再加工,术后并发症少等优势。     

颅颌面部畸形个体数字化修复技术的临床应用

背景:由于颅颌面部骨骼解剖关系的复杂性,传统诊疗方法不能准确再现颅颌面部畸形的特点,更无法进行术前手术模拟.数字化模型外科技术可以提供给医生一个真实头颅的仿体,反应头颅结构的细节,能够更准确地解决颅颌面部修复对称性等难题.目的:观察数字化外科技术在颅颌面复杂畸形修复重建中的临床应用效果.方法:针对四川大学华西口腔医院2008,2009收治的7例复杂颅颌面畸形患者利用CT断层扫描得到颅颌面骨三维数据,通过计算机辅助设计并结合三维重建技术,对畸形进行修复前精确诊断、手术模拟设计,并通过快速成型技术和反求工程技术制作出三维头颅模型及个性化修复体,实现畸形的精确化修复.结果与结论:基于计算机辅助设计-计算机辅助制造技术的个体数字化修复技术能够完成颅颌面部畸形修复体的设计和制造,可以提高手术精度,缩短手术时间,降低手术风险,改善治疗效果,明显提高了复杂颅颌面外科手术的精确性.提示数字化外科技术针对复杂颅颌面畸形修复重建病例有重要的临床实用价值.     

计算机辅助设计个体化三维成形钛网修补颅骨缺损

目的探讨利用计算机辅助设计技术进行个体化三维成形钛网修补颅骨缺损的临床应用价值。方法对我科2008年2月～2010年1月21例颅骨缺损拟行手术者,术前将头颅CT数据在计算机上进行三维重建,采用颅骨缺损部位的三维几何模型数据,应用人工智能技术设计钛网几何形状,利用模具压制钛网成形,实施常规手术修复。结果患者手术效果满意度100%,1例术后出现少量皮下积液,经抽吸后继续无菌敷料加压包扎痊愈。术后经3个月～2年随访观察,15例有颅骨缺损综合征者症状均消失。结论应用计算机辅助设计三维钛网成形技术修复颅骨缺损,实现了个体化配置,使患者颅骨修补后头颅形状最大限度地恢复生理原貌,值得在临床推广。     

计算机辅助设计个性化硅橡胶及钛网制作缺损颅骨补片模型的比较

目的:观察嵌入性修补材料和覆盖性修补材料个性化修补颅骨缺损的效果.方法:回顾性分析80例颅骨缺损患者,选用了计算机辅助设计个性化硅橡胶及钛网制作缺损颅骨补片模型,经患者认可后植入修补.调查手术并发症发生率及患者对塑形的满意度.结果:80例中采用嵌入性修补材料(硅橡胶)35例、覆盖性修补材料(钛网)45例,补片与颅骨均完整适配.93.7%(75例)患者认为基本或完全恢复了原有颅骨形状.硅橡胶组发生头痛3例,钛网组发生头痛2例,硅橡胶组术后出现积液9例,钛网组术后出现积液3例,硅橡胶组出现松动及移位2例.结论:以计算机辅助设计个性化修补材料,应根据患者颅骨缺损部位和特点,选择不同的修补材料.对美观要求高的部位建议应用嵌入性修补材料;对于缺损面积较大,美观要求相对较低的部位建议应用生物相容性较好的钛网修补材料,实现了按人配置的目的,能够恢复缺损部位的生理原貌,达到自然的外观效果.     

钛网电脑塑形颅骨修补

目的探讨钛网电脑塑形在颅骨缺损修补成形术应用过程中的利弊。方法对16例患者颅骨缺损面积的大小及曲率变化的幅度，通过CT薄层扫描后，收集颅骨缺损部位计算机扫描的原始数据，在计算机上进行三维重建，应用人工智能技术，设计钛网补片的几何形状，制作出模具，将钛网压制成型，边缘打磨，采用覆盖法对缺损颅骨进行修补。结果全部例数获得成功。1例术后脑内继发小血肿，治疗后完全吸收。结论采用计算机辅助设计塑形后的钛网对颅骨缺损的病人进行修补成形术，效果满意，不失为颅骨缺损修补成形术中较为理想的一种方法。     

计算机辅助技术在颌面部修复中的应用

根据头颅模型进行手术模拟设计以及个性化修复体的制作是数字化外科技术的核心部分。由于颅颌面部骨骼解剖关系的复杂性,传统诊疗方法不能准确再现颅颌面部畸形的特点,更无法进行术前手术模拟。数字化模型外科是近年来基于三维重建技术、计算机辅助设计技术、快速成型技术和反求工程技术发展而来     

本刊已出版的“计算机辅助颌面外科”热点文章题录

基于PC机上颅颌面虚拟手术仿真平台的建立及应用【基金】the National Natural Science Foundation of China,No.30770559;Science and Technology Development Project of Shandong Province during the Eleventh Five-Year Plan Period,No.2077GG3W202052;Science and Technology     

正颌外科颅面三维虚拟手术系统的建立

目的 应用计算机三维成像技术，开发建立基于体数据的计算机三维虚拟手术系统，在计算机屏幕“手术室”中完成正颌外科截骨手术。方法 将手术前牙颌面畸形患者CT断层序列图像重建成三维体数据，通过表面绘制的方法显示出三维图像，模拟骨组织的切割、旋转和平移等手术操作并预测手术效果。结果 该系统可以帮助医生直观地观测手术过程和效果，选择合理的手术方案。结论 颅面三维虚拟手术系统具有较强可视效果，对于提高手术的安全性和准确性具有重要作用。     

计算机辅助设计颅骨缺损成型技术在修复治疗中的应用

目的：计算机辅助设计技术在医学领域得到了越来越多的应用,将计算机辅助设计技术引入到颅骨缺损的修复过程中,观察其修复效果。 方法：选择2005-01/2006-12泸州医学院附属医院脑外科采用计算机辅助设计颅骨缺损成型技术修复颅骨缺损患者56例,对治疗均知情同意,且得到医院伦理道德委员会批准。所有病例经过CT扫描收集数据、缺损重建、钛网成型、模拟装配和手术修复等步骤完成修复过程;术后给以止血、抗炎、对症治疗;以手术切口一期愈合,无头皮下积血、积液,钛网无松动,外形美观为出院标准,出院随访6～18个月。 结果：56例颅骨缺损患者全部进入结果分析,除1例术后并发短时脑脊液切口漏、1例发生硬膜外血肿外,无切口感染和头皮坏死,无颅内出血与术后癫痫,无修补材料外露、塌陷、松动等常见颅骨修补并发症发生;钛网与骨缺损区吻合良好,颅腔塑形满意,效果良好。 结论：计算机辅助设计颅骨缺损成型技术简单易行,可有效减少术后并发症,提高修复效果。     

CAD/CAM预制个体化钛合金修复体颅骨缺损

背景:传统的颅骨缺损修复方法存在反复修整塑形时间长、术后效果取决于术者经验等弊端.计算机辅助设计与快速成型技术引入颅颌面外科,使颅骨缺损个体化三维仿真设计与修复成为可能.目的:拟利用CT数据、计算机辅助设计/与制造预制个体化钛合金修复体,探讨其对创伤后颅骨缺损的重建效果.方法:连续薄层扫描获得断层数据,在三维重建图像上设计修复体至外观形态满意,获得修复体的三维数据,将数据传输至快速成型机进行修复体的三维原型制造,最后利用医用钛合金铸造修复体.术中将修复体植入缺损区域,钛钉固定.共26例创伤后颅骨缺损患者运用该方法进行修复,缺损面积6 cmx8 cm～12 cmx15 cm.结果与结论:所有患者伤口 1期愈合,修复体与缺损区域有良好的适配性,术中无需修正、固定即可.术后随访4年,修复体形态良好,无感染和修复体外露发生.提示计算机辅助设计,与制造预制个体化修复体重建创伤后颅骨能最大限度的恢复患者外形,术中无需再加工,缩短了手术时间,修复效果良好.     

颅颌面外科导航手术安装参考头架的配合

总结了83例颅颌面外科导航手术安装参考头架的护理配合。颅颌面外科导航手术成功的关键是安装在患者头部参考头架上的荧光反光球能够精准反射红外线信号,导航手术中护理配合的重点是保障导航参考头架基座安装坚固、不移位。主要护理措施包括:未行眼膜覆盖患者加强眼的保护;改善鼻部护理;未剃毛备皮患者采取聚维酮碘溶液洗头;提醒手术医师术中操作轻柔、避免误伤参考头架基座等。     

本刊已出版的“计算机辅助脊柱外科”热点文章题录

经皮椎弓根植骨计算机辅助术前计划与模拟手术[关键词]椎体骨折;经皮椎弓根植骨;模拟手术计算机辅助术前计划Sky膨胀式椎体成形器治疗骨质疏松椎体压缩骨折[关键词]脊柱骨折;骨质疏松;Sky膨胀式椎体成形器;计算机辅助术前     

本期专题：数字化颅骨修复技术及应用①（本刊中文部）

1 颅颌面部畸形个体数字化修复技术的临床应用,见2010年14卷22期4032．4035页。 2 数字化三维重建钛网在大面积颅骨缺损修补中的应用,见2010年14卷26期4760-4763页。 3 计算机辅助设计与钛合金精密铸造的颅骨缺损个体化修复体,见2010年14卷35期6471—6474页。4 螺旋CT资料建立颅面三维模型,见2010年14卷35期6647—6650页。     

数字化钛网颅骨成形198例分析

背景：传统的颅骨缺损修复方法存在反复修整塑形时间长、修复后外观不满意等弊端。计算机辅助设计及成型技术（即数字化塑形）引入神经外科,使颅骨缺损个体化修复获得满意效果。目的：观察应用数字化塑形钛网进行颅骨成形的临床效果。方法：应用钛网进行Ⅱ期颅骨成形198例,数字化塑形钛网组（96例）进行头颅CT扫描取得颅骨及缺损的数据,传至数字化塑型钛网制造公司,获得个体化的预制钛网材料进行颅骨修复;传统手工成形组（102例）术中临时对钛网用手工裁剪、塑形进行颅骨修复。结果与结论：数字化组钛网置于颅骨缺损处,达到与骨窗缘紧密贴合,外形满意度达100%,每台手术时间较传统组平均少用约45min,术后无头皮下积血、感染、修补材料裸露等并发症,传统组修补材料裸露1例,切口感染2例,头皮下积血4例。结果可见数字化塑形钛网进行颅骨成形缩短了手术时间,降低了修补材料裸露、继发性感染等并发症,可获得满意的成形效果。     

数字化钛网颅骨成形198例分析

背景:传统的颅骨缺损修复方法存在反复修整塑形时间长、修复后外观不满意等弊端。计算机辅助设计及成型技术(即数字化塑形)引入神经外科,使颅骨缺损个体化修复获得满意效果。目的:观察应用数字化塑形钛网进行颅骨成形的临床效果。方法:应用钛网进行Ⅱ期颅骨成形198例,数字化塑形钛网组(96例)进行头颅CT扫描取得颅骨及缺损的数据,传至数字化塑型钛网制造公司,获得个体化的预制钛网材料进行颅骨修复;传统手工成形组(102例)术中临时对钛网用手工裁剪、塑形进行颅骨修复。结果与结论:数字化组钛网置于颅骨缺损处,达到与骨窗缘紧密贴合,外形满意度达100%,每台手术时间较传统组平均少用约45min,术后无头皮下积血、感染、修补材料裸露等并发症,传统组修补材料裸露1例,切口感染2例,头皮下积血4例。结果可见数字化塑形钛网进行颅骨成形缩短了手术时间,降低了修补材料裸露、继发性感染等并发症,可获得满意的成形效果。     

应用三维成像和快速成型技术构建犬下颌髁突模型

背景:颅颌面骨为不规则骨,具有复杂的三维立体结构。对于颅颌面的骨缺损,进行个性化精确修复十分重要。计算机辅助设计、计算机辅助制造和激光扫描技术是近年发展起来的高新技术,通过这些技术可以实现颅颌面个性化骨形态结构的三维仿真。目的:设计一个由计算机辅助设计、计算机辅助制造和激光扫描技术组成的数字医学系统,以实现生物材料对下颌骨髁突等形态的三维模拟。方法:通过CT扫描获得犬头颅影像信息,计算机辅助设计、计算机辅助制造实现下颌骨形态的三维重建影像,影像数据输入三维打印机,快速成型获得下颌骨髁突的树脂阳模。阴阳模转换获得相应石膏阴模,聚羟基乙酸/聚乳酸阴模内成型,激光三维表面扫描检测聚羟基乙酸/聚乳酸支架和影像原型匹配的精确度。结果与结论:聚羟基乙酸/聚乳酸支架和影像原型匹配的精确度检测结果显示,当测试点误差小于1.0mm时,复合率大于95%。提示通过这套数字医学系统,可实现颅颌面骨形态结构生物材料的三维仿真,为下颌骨骨缺损的精确修复打下基础。     

应用三维成像和快速成型技术构建犬下颌髁突模型

背景：颅颌面骨为不规则骨,具有复杂的三维立体结构。对于颅颌面的骨缺损,进行个性化精确修复十分重要。计算机辅助设计、计算机辅助制造和激光扫描技术是近年发展起来的高新技术,通过这些技术可以实现颅颌面个性化骨形态结构的三维仿真。目的：设计一个由计算机辅助设计、计算机辅助制造和激光扫描技术组成的数字医学系统,以实现生物材料对下颌骨髁突等形态的三维模拟。方法：通过CT扫描获得犬头颅影像信息,计算机辅助设计、计算机辅助制造实现下颌骨形态的三维重建影像,影像数据输入三维打印机,快速成型获得下颌骨髁突的树脂阳模。阴阳模转换获得相应石膏阴模,聚羟基乙酸/聚乳酸阴模内成型,激光三维表面扫描检测聚羟基乙酸/聚乳酸支架和影像原型匹配的精确度。结果与结论：聚羟基乙酸/聚乳酸支架和影像原型匹配的精确度检测结果显示,当测试点误差小于1.0mm时,复合率大于95%。提示通过这套数字医学系统,可实现颅颌面骨形态结构生物材料的三维仿真,为下颌骨骨缺损的精确修复打下基础。     

颅骨缺损钛网修补手术的临床体会

回顾分析2009年12月～2011年12月入院的29例颅骨缺损患者的颅部钛网修补手术,均采用覆盖法。对手术的三个时期进行探讨,即术前准备、手术方法、术后愈合。结果手术后仅有2例(6.9%)手术部位有皮下积液,经治疗后患者愈后良好;其他27例(93.1%)均愈后良好。利用钛网修补术对颅骨缺损患者进行手术治疗具有并发症少、颅骨外形修复好、操作简单等特点,值得临床推广。