一種個性化下頜角肥大手術導航實體的製造方法
2023-10-05 12:17:09 1
專利名稱：一種個性化下頜角肥大手術導航實體的製造方法
一種個性化下頜角肥大手術導航實體的製造方法技術領域：
本發明涉及一種下頜骨精確截骨的導航實體系統，特別是個性化下頜角 肥大手術導航實體的製造方法。背景技術：
隨著社會經濟發展水平和人民生活水平的提高，要求面部輪廓整形的患 者曰益增多，下頜角肥大截骨手術是最常見的面部輪廓整形手術之一。用各 類整形外科技術，顱面外科技術開展面部輪廓整形、美容，將是今後的發展趨勢。21世紀，人們的新生活觀是"創意全新自我，增強自信，打造精緻生 活。"因此人們對整形美容提出了新的要求和主張，美容手術更趨向於精確 化，個性化，數位化。常用的下頜角截骨手術採用口內切口 ，截除骨量包括下頜角區和部分下 頜骨外板，這樣才能有效改善面下1/3寬度和側面角區的形態。下頜骨的重 要結構是下齒槽神經，其處於內外骨板中間。手術前只能根據放射科影像學 手段確定其位置。手術過程中，暴露下頜骨外板和角區後，手術者只能看到 下領骨外板，神經的空間位置只能通過醫生的經驗來估計。去除外板時往往 截骨線的位置在下齒槽神經投影的上方，因此，合適的截骨角度才能避免手 術中損傷神經。目前臨床上多根醫師個人的經驗決定截骨的角度和大小，由 於口內切口視野小，截骨的角度和大小多靠醫生手持電鋸通過經驗來控制， 截骨雙側不均或截骨過多造成的顏面的不對稱和下齒槽神經的損傷其主要的 併發症。虛擬手術和計算機輔助手術導航系統融合醫學、計算才幾科學及生物醫學 工程等學科的優勢，在提高外科手術質量及可靠性方面具有很大的作用及發 展潛力。目前國內外多家研究機構均能通過CT數據建立患者的個性化三維 顱骨數字模型，實現下齒槽神經的空間定位，完成準確的手術前設計和虛擬 的截骨手術，但這些PC上的精確截骨僅通過醫生手持電鋸無法達到。要根 據手術前模擬完成精確的手術中定位操作，必須藉助計算機輔助導航系統。
該系統是個複雜的體系，包括定位、監控和操作等多個體系構成，典型的有DiGioia開發的Hip-Nav導4充系統，德國的Ortho-pilot系統等。手術中通過 定位跟蹤器獲得手術工具與解剖結構之間的空間位置關係，並於手術前的CT 圖像進行配準，在計算機中實時顯示手術工具在仿真模型中的位置關係，指 導醫生實施手術操作，未來可通過機械手臂完成截骨手術。空間定位技術是 其關鍵，必須在手術中實時確定手術器械及患者解剖結構之間的空間位置關 系，實現該技術的方法主要有CT定位，光學定位法等。在顱頜面外科領域， Hassfeld (2001年)完成頜面部胂瘤手術，Evertt (2002)建立頜骨立體三維 可視化和手術模擬交互式截骨。儘管在臨床上積累了一定成功的案例，但目 前仍存在一系列技術難點嚴重影響其實際的應用，首先在手術時術前CT掃 描數據-術中實體的配準過程大大影響手術的精度，造成配準實時性差，手術 時間長，另外手術中的組織移位問題至今還沒用很好的解決方法，同時對設 備要求高，不利於推廣。因此計算機輔助導航系統主要應用於某些特定手術， 手術部位往往需要固定，例如神經外科等。然而相對於下頜角截骨手術而言， 手術為口內切口且術中牽涉到頭部的大範圍移位，按現有的條件很難實現手 術中截骨和手術前模擬實時配準。
發明內容本發明的目的在於克服現有技術的不足，針對下頜角肥大截骨這一常見 的盧貞頜面手術，通過快速製造技術形成個性化的手術導航實體，實現下頜角 三維精確截骨，提高手術質量，減少併發症，在此基礎上有助於實現其他顱 頜面手術的個性化精確截骨及手術導航。導航實體採用快速成型技術製造， 該技術指在計算機的控制下，根據物體的CAD(計算機輔助設計)數學模型， 通過材料的精確堆積製造原型,直接生成三維實體，具有快速、準確以及擅長 製造複雜實體的優點。首先通過CT獲得三維頜骨數字模型，3D虛擬手術平臺進行虛擬下頜角 截骨，按下頜骨的形狀和截骨的角度和大小設計個性化的導航實體，導航實 體內側面和下頜骨緊密接觸，導航實體外側面由下頜角截骨角度和大小決定。 通過導航實體引導電鋸進行精確的截骨，這樣無需為實現精確導航而在手術 中採用CT定位和光學定位，避免了手術前模擬一手術中實時配準這一技術難點。本發明的目的是通過以下技術方案來實現的(一) 患者下領角肥大3D數位化虛擬截骨手術。a) 根據下頜角肥大患者手術前CT建立個性化三維數字模型；b) 下齒槽神經管在顱骨三維數字模型上的精確定位；c) 下頜角肥大患者3D數位化虛擬截骨手術。根據患者不同類型下頜角肥大設計截骨的角度和大小，注意截骨設計的 避開下齒槽神經管的走行。(二) 個性化手術導航實體的製造。d) 3D虛擬手術平臺進行虛擬下頜角截骨，按下頜骨的形狀和截骨的角度 和大小設計個性化的導航實體，導航實體內側面和下頜骨緊密接觸，導航實 體外側面由下頜角截骨角度和大小決定。e) 快速成型技術製作下頜骨實體模型及個性化的導航實體。電鋸在導航 實體引導下實現下頜骨的精確截骨。現在(一) 本技術創新點快速製造技術形成個性化的手術導航實體，實現 下頜角精確截骨。主要和以下三種技術相比較①常規手術醫生根據X片及CT片估計下齒槽位置，手術中根據經 驗在下頜骨表面決定截骨線，手持電鋸控制截骨角度，截骨無法在直視下進 行。截骨的大小和對稱性取決於醫生的經驗。雙側不可能做到很好的對稱性。② 第II種方法手術前在下頜骨全景片上據下頜神經管位置標記截骨線， 按截去骨的大小手工剪出平面模板，但手術中只能根據模板決定截骨線，無 法精確截骨角度和方向。③ 大型手術導航技術目前只在特定手術中應用，不適合口內切口，手 術部位不能固定區域，現階段在下頜角手術中無法應用。本方法與以上技術相比，通過三維虛擬手術精確設計截骨大小和方向， 快速成形技術設計導航實體，精確引導截骨的精確性和雙側對稱性。(二) 效益分析目前，整形外科手術操作的量化、可控制化、易引導
化的研究是醫學與圖形工程學科相結合的重要領域，從本學科最常見的骨整
形手術的下頜骨截骨開展研究工作，建立3D數位化虛擬手術，通過快速成
用於其它顱頜面骨整形手術，實現手術的數位化和精確化，同時下頜角精確
具體實施方式
以下通過實施例，對本發明進行詳細的描述。
首先對患者的頜骨進行CT掃描，進而獲得患者的三維頜骨數字模型， 然後再在3D虛擬手術平臺進行虛擬下頜角截骨，接下來按下頜骨的形狀和 截骨的角度和大小設計個性化的導航實體。在此過程中，根據患者的下頜角 肥大設計截骨的角度和大小，要格外注意截骨設計的避開下齒槽神經管的走 行。導航實體採用快速成型技術製造，具體是在計算機的控制下，根據物體 的CAD (計算機輔助設計)數學模型，通過材料的精確堆積製造原型，直接 生成三維實體。同時，導航實體的製備還必須滿足下面的條件導航實體內 側面和下頜骨緊密接觸，導航實體外側面由下頜角截骨角度和大小決定。個 性化的導航實體設計完成後，再通過導航實體引導電鋸進行精確的截骨。
權利要求
1. 一種個性化下頜角肥大手術導航實體的製造方法，其特徵在於所述的個性化下頜角肥大手術導航實體的製造過程包含二個步驟(1)患者下頜角肥大3D數位化虛擬截骨手術；(2)個性化手術導航實體的製造；其中步驟(1)包括a)根據下頜角肥大患者手術前CT建立個性化三維數字模型；b)下齒槽神經管在顱骨三維數字模型上的精確定位；c)下頜角肥大患者3D數位化虛擬截骨手術；步驟(2)包括d)3D虛擬手術平臺進行虛擬下頜角截骨，按下頜骨的形狀和截骨的角度和大小設計個性化的導航實體，導航實體內側面和下頜骨緊密接觸，導航實體外側面由下頜角截骨角度和大小決定；e)快速成型技術製作下頜骨實體模型及個性化的導航實體。
2. 根據權利1的要求所述的個性化下頜角肥大手術導航實體的 製造方法，其特徵在於所述的個性化下頜角肥大手術導航實體採用 快速成型技術製造，指在計算機的控制下，根據物體的CAD(計算 機輔助設計)數學模型，通過材料的精確堆積製造原型，直接生成三 維實體。
全文摘要
本發明涉及一種下頜骨精確截骨的導航實體系統，特別是一種個性化下頜角肥大手術導航實體的製造方法。本發明針對下頜角肥大截骨這一常見的顱頜面手術，通過快速製造技術形成個性化的手術導航實體，實現下頜角三維精確截骨，提高手術質量，減少併發症。與常規技術相比，本發明的優點為快速製造技術形成個性化的手術導航實體，從而引導截骨的精確性和雙側對稱性。同時在此基礎上採用快速成型實現精確手術導航的技術同樣可以應用於其它顱頜面骨整形手術，實現手術的數位化和精確化。
文檔編號A61B17/00GK101396291SQ20071004636
公開日2009年4月1日 申請日期2007年9月24日 優先權日2007年9月24日
發明者豔 張, 崗 柴, 妤 郭 申請人:上海交通大學醫學院附屬第九人民醫院