專利名稱：一種個性化下頜角肥大手術(shù)導(dǎo)航實體的制造方法
一種個性化下頜角肥大手術(shù)導(dǎo)航實體的制造方法技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種下頜骨精確截骨的導(dǎo)航實體系統(tǒng)，特別是個性化下頜角 肥大手術(shù)導(dǎo)航實體的制造方法。背景技術(shù)：
隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)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(shù)是最常見的面部輪廓整形手術(shù)之一。用各 類整形外科技術(shù)，顱面外科技術(shù)開展面部輪廓整形、美容，將是今后的發(fā)展趨勢。21世紀(jì)，人們的新生活觀是"創(chuàng)意全新自我，增強(qiáng)自信，打造精致生 活。"因此人們對整形美容提出了新的要求和主張，美容手術(shù)更趨向于精確 化，個性化，數(shù)字化。常用的下頜角截骨手術(shù)采用口內(nèi)切口 ，截除骨量包括下頜角區(qū)和部分下 頜骨外板，這樣才能有效改善面下1/3寬度和側(cè)面角區(qū)的形態(tài)。下頜骨的重 要結(jié)構(gòu)是下齒槽神經(jīng)，其處于內(nèi)外骨板中間。手術(shù)前只能根據(jù)放射科影像學(xué) 手段確定其位置。手術(shù)過程中，暴露下頜骨外板和角區(qū)后，手術(shù)者只能看到 下領(lǐng)骨外板，神經(jīng)的空間位置只能通過醫(yī)生的經(jīng)驗來估計。去除外板時往往 截骨線的位置在下齒槽神經(jīng)投影的上方，因此，合適的截骨角度才能避免手 術(shù)中損傷神經(jīng)。目前臨床上多根醫(yī)師個人的經(jīng)驗決定截骨的角度和大小，由 于口內(nèi)切口視野小，截骨的角度和大小多靠醫(yī)生手持電鋸?fù)ㄟ^經(jīng)驗來控制， 截骨雙側(cè)不均或截骨過多造成的顏面的不對稱和下齒槽神經(jīng)的損傷其主要的 并發(fā)癥。虛擬手術(shù)和計算機(jī)輔助手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)融合醫(yī)學(xué)、計算才幾科學(xué)及生物醫(yī)學(xué) 工程等學(xué)科的優(yōu)勢，在提高外科手術(shù)質(zhì)量及可靠性方面具有很大的作用及發(fā) 展?jié)摿?。目前國?nèi)外多家研究機(jī)構(gòu)均能通過CT數(shù)據(jù)建立患者的個性化三維 顱骨數(shù)字模型，實現(xiàn)下齒槽神經(jīng)的空間定位，完成準(zhǔn)確的手術(shù)前設(shè)計和虛擬 的截骨手術(shù)，但這些PC上的精確截骨僅通過醫(yī)生手持電鋸無法達(dá)到。要根 據(jù)手術(shù)前模擬完成精確的手術(shù)中定位操作，必須借助計算機(jī)輔助導(dǎo)航系統(tǒng)。
該系統(tǒng)是個復(fù)雜的體系，包括定位、監(jiān)控和操作等多個體系構(gòu)成，典型的有DiGioia開發(fā)的Hip-Nav導(dǎo)4充系統(tǒng)，德國的Ortho-pilot系統(tǒng)等。手術(shù)中通過 定位跟蹤器獲得手術(shù)工具與解剖結(jié)構(gòu)之間的空間位置關(guān)系，并于手術(shù)前的CT 圖像進(jìn)行配準(zhǔn)，在計算機(jī)中實時顯示手術(shù)工具在仿真模型中的位置關(guān)系，指 導(dǎo)醫(yī)生實施手術(shù)操作，未來可通過機(jī)械手臂完成截骨手術(shù)。空間定位技術(shù)是 其關(guān)鍵，必須在手術(shù)中實時確定手術(shù)器械及患者解剖結(jié)構(gòu)之間的空間位置關(guān) 系，實現(xiàn)該技術(shù)的方法主要有CT定位，光學(xué)定位法等。在顱頜面外科領(lǐng)域， Hassfeld (2001年)完成頜面部胂瘤手術(shù)，Evertt (2002)建立頜骨立體三維 可視化和手術(shù)模擬交互式截骨。盡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(shù)難點嚴(yán)重影響其實際的應(yīng)用，首先在手術(shù)時術(shù)前CT掃 描數(shù)據(jù)-術(shù)中實體的配準(zhǔn)過程大大影響手術(shù)的精度，造成配準(zhǔn)實時性差，手術(shù) 時間長，另外手術(shù)中的組織移位問題至今還沒用很好的解決方法，同時對設(shè) 備要求高，不利于推廣。因此計算機(jī)輔助導(dǎo)航系統(tǒng)主要應(yīng)用于某些特定手術(shù)， 手術(shù)部位往往需要固定，例如神經(jīng)外科等。然而相對于下頜角截骨手術(shù)而言， 手術(shù)為口內(nèi)切口且術(shù)中牽涉到頭部的大范圍移位，按現(xiàn)有的條件很難實現(xiàn)手 術(shù)中截骨和手術(shù)前模擬實時配準(zhǔn)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，針對下頜角肥大截骨這一常見 的盧貞頜面手術(shù)，通過快速制造技術(shù)形成個性化的手術(shù)導(dǎo)航實體，實現(xiàn)下頜角 三維精確截骨，提高手術(shù)質(zhì)量，減少并發(fā)癥，在此基礎(chǔ)上有助于實現(xiàn)其他顱 頜面手術(shù)的個性化精確截骨及手術(shù)導(dǎo)航。導(dǎo)航實體采用快速成型技術(shù)制造， 該技術(shù)指在計算機(jī)的控制下，根據(jù)物體的CAD(計算機(jī)輔助設(shè)計)數(shù)學(xué)模型， 通過材料的精確堆積制造原型,直接生成三維實體，具有快速、準(zhǔn)確以及擅長 制造復(fù)雜實體的優(yōu)點。首先通過CT獲得三維頜骨數(shù)字模型，3D虛擬手術(shù)平臺進(jìn)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(shè)計個性化的導(dǎo)航實體，導(dǎo)航實 體內(nèi)側(cè)面和下頜骨緊密接觸，導(dǎo)航實體外側(cè)面由下頜角截骨角度和大小決定。 通過導(dǎo)航實體引導(dǎo)電鋸進(jìn)行精確的截骨，這樣無需為實現(xiàn)精確導(dǎo)航而在手術(shù) 中采用CT定位和光學(xué)定位，避免了手術(shù)前模擬一手術(shù)中實時配準(zhǔn)這一技術(shù)難點。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的(一) 患者下領(lǐng)角肥大3D數(shù)字化虛擬截骨手術(shù)。a) 根據(jù)下頜角肥大患者手術(shù)前CT建立個性化三維數(shù)字模型；b) 下齒槽神經(jīng)管在顱骨三維數(shù)字模型上的精確定位；c) 下頜角肥大患者3D數(shù)字化虛擬截骨手術(shù)。根據(jù)患者不同類型下頜角肥大設(shè)計截骨的角度和大小，注意截骨設(shè)計的 避開下齒槽神經(jīng)管的走行。(二) 個性化手術(shù)導(dǎo)航實體的制造。d) 3D虛擬手術(shù)平臺進(jìn)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(shè)計個性化的導(dǎo)航實體，導(dǎo)航實體內(nèi)側(cè)面和下頜骨緊密接觸，導(dǎo)航實 體外側(cè)面由下頜角截骨角度和大小決定。e) 快速成型技術(shù)制作下頜骨實體模型及個性化的導(dǎo)航實體。電鋸在導(dǎo)航 實體引導(dǎo)下實現(xiàn)下頜骨的精確截骨?，F(xiàn)在(一) 本技術(shù)創(chuàng)新點快速制造技術(shù)形成個性化的手術(shù)導(dǎo)航實體，實現(xiàn) 下頜角精確截骨。主要和以下三種技術(shù)相比較①常規(guī)手術(shù)醫(yī)生根據(jù)X片及CT片估計下齒槽位置，手術(shù)中根據(jù)經(jīng) 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(jìn) 行。截骨的大小和對稱性取決于醫(yī)生的經(jīng)驗。雙側(cè)不可能做到很好的對稱性。② 第II種方法手術(shù)前在下頜骨全景片上據(jù)下頜神經(jīng)管位置標(biāo)記截骨線， 按截去骨的大小手工剪出平面模板，但手術(shù)中只能根據(jù)模板決定截骨線，無 法精確截骨角度和方向。③ 大型手術(shù)導(dǎo)航技術(shù)目前只在特定手術(shù)中應(yīng)用，不適合口內(nèi)切口，手 術(shù)部位不能固定區(qū)域，現(xiàn)階段在下頜角手術(shù)中無法應(yīng)用。本方法與以上技術(shù)相比，通過三維虛擬手術(shù)精確設(shè)計截骨大小和方向， 快速成形技術(shù)設(shè)計導(dǎo)航實體，精確引導(dǎo)截骨的精確性和雙側(cè)對稱性。(二) 效益分析目前，整形外科手術(shù)操作的量化、可控制化、易引導(dǎo)
化的研究是醫(yī)學(xué)與圖形工程學(xué)科相結(jié)合的重要領(lǐng)域，從本學(xué)科最常見的骨整
形手術(shù)的下頜骨截骨開展研究工作，建立3D數(shù)字化虛擬手術(shù)，通過快速成
用于其它顱頜面骨整形手術(shù)，實現(xiàn)手術(shù)的數(shù)字化和精確化，同時下頜角精確
具體實施方式
以下通過實施例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
首先對患者的頜骨進(jìn)行CT掃描，進(jìn)而獲得患者的三維頜骨數(shù)字模型， 然后再在3D虛擬手術(shù)平臺進(jìn)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(shè)計個性化的導(dǎo)航實體。在此過程中，根據(jù)患者的下頜角 肥大設(shè)計截骨的角度和大小，要格外注意截骨設(shè)計的避開下齒槽神經(jīng)管的走 行。導(dǎo)航實體采用快速成型技術(shù)制造，具體是在計算機(jī)的控制下，根據(jù)物體 的CAD (計算機(jī)輔助設(shè)計)數(shù)學(xué)模型，通過材料的精確堆積制造原型，直接 生成三維實體。同時，導(dǎo)航實體的制備還必須滿足下面的條件導(dǎo)航實體內(nèi) 側(cè)面和下頜骨緊密接觸，導(dǎo)航實體外側(cè)面由下頜角截骨角度和大小決定。個 性化的導(dǎo)航實體設(shè)計完成后，再通過導(dǎo)航實體引導(dǎo)電鋸進(jìn)行精確的截骨。
權(quán)利要求
1. 一種個性化下頜角肥大手術(shù)導(dǎo)航實體的制造方法，其特征在于所述的個性化下頜角肥大手術(shù)導(dǎo)航實體的制造過程包含二個步驟(1)患者下頜角肥大3D數(shù)字化虛擬截骨手術(shù)；(2)個性化手術(shù)導(dǎo)航實體的制造；其中步驟(1)包括a)根據(jù)下頜角肥大患者手術(shù)前CT建立個性化三維數(shù)字模型；b)下齒槽神經(jīng)管在顱骨三維數(shù)字模型上的精確定位；c)下頜角肥大患者3D數(shù)字化虛擬截骨手術(shù)；步驟(2)包括d)3D虛擬手術(shù)平臺進(jìn)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(shè)計個性化的導(dǎo)航實體，導(dǎo)航實體內(nèi)側(cè)面和下頜骨緊密接觸，導(dǎo)航實體外側(cè)面由下頜角截骨角度和大小決定；e)快速成型技術(shù)制作下頜骨實體模型及個性化的導(dǎo)航實體。
2. 根據(jù)權(quán)利1的要求所述的個性化下頜角肥大手術(shù)導(dǎo)航實體的 制造方法，其特征在于所述的個性化下頜角肥大手術(shù)導(dǎo)航實體采用 快速成型技術(shù)制造，指在計算機(jī)的控制下，根據(jù)物體的CAD(計算 機(jī)輔助設(shè)計)數(shù)學(xué)模型，通過材料的精確堆積制造原型，直接生成三 維實體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種下頜骨精確截骨的導(dǎo)航實體系統(tǒng)，特別是一種個性化下頜角肥大手術(shù)導(dǎo)航實體的制造方法。本發(fā)明針對下頜角肥大截骨這一常見的顱頜面手術(shù)，通過快速制造技術(shù)形成個性化的手術(shù)導(dǎo)航實體，實現(xiàn)下頜角三維精確截骨，提高手術(shù)質(zhì)量，減少并發(fā)癥。與常規(guī)技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點為快速制造技術(shù)形成個性化的手術(shù)導(dǎo)航實體，從而引導(dǎo)截骨的精確性和雙側(cè)對稱性。同時在此基礎(chǔ)上采用快速成型實現(xiàn)精確手術(shù)導(dǎo)航的技術(shù)同樣可以應(yīng)用于其它顱頜面骨整形手術(shù)，實現(xiàn)手術(shù)的數(shù)字化和精確化。
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(yōu)先權(quán)日2007年9月24日
發(fā)明者艷 張, 崗 柴, 妤 郭 申請人:上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院