数字化三维正颌手术设计与模拟系统在本科生教学中的应用

牙颌面畸形患者常需要采用正畸结合正颌手术治疗的方法进行矫正。由于正颌外科学手术设计灵活抽象,操作复杂,如何使本科生在短时间内理解并掌握正颌手术的相关知识一直是口腔颌面外科临床教学的难点。数字化三维手术设计与模拟系统应用于本科生教育,既形象直观又可进行模拟手术操作,可使本科生加深对牙颌面畸形和正颌外科手术的理解和知识点的掌握。与传统教学方法相比,数字化三维手术设计与模拟系统是一种更加科学有效的本科生教学方式。

数字化正颌外科技术在临床实践中面临的挑战

计算机辅助正颌外科经过多年的发展、完善,其优势已被广泛认可,但在临床实际应用中,这项技术仍面临着诸多挑战。从影像数据采集、数字化技术的辅助诊断、数据处理及计算机辅助手术设计,到最后将虚拟方案转移到实际手术中,计算机辅助正颌外科流程中的每一步都可能产生误差,诸多误差的累计、放大,将会影响到最终的手术效果。目前正在探索的误差控制的思路包括:使用数字化设备,例如口内扫描仪;使用自动化方法和算法;使用个性化的骨块定位方式等。同时,术后软组织的精准模拟、下颌骨功能性运动评估、可吸收内固定材料等难题尚未得到完善的解决。只有充分理解当下计算机辅助正颌外科存在的不足之处,才能为继续优化现有方法提供方向,同时在临床实际工作中规避潜在的风险,充分发挥其优势,得到最佳的治疗效果。个体化钛板、人工智能和手术机器人等新技术的应用与发展,将进一步推动本学科的发展,期待未来数字化正颌外科技术在自动化、智能化、个性化方面的革新。

数字化正颌外科术前三维设计的护理配合流程

目的总结数字化正颌外科术前三维设计流程中专科护士的护理配合经验,以增加医护配合效率,提高患者满意度。方法2015年1月至2020年12月诊断为牙颌面畸形并接受数字化正颌外科治疗的患者7055例,建立数字化正颌外科术前三维设计的护理配合流程,行术前三维设计门诊专科护士的护理配合。结果行数字化正颌外科术前三维设计并完成治疗患者5277例,平均每年可完成879例,接诊3.5例/d。基于本护理配合流程,每例患者均可在当日完成检查,总时长<8 h,单项检查完成时长<2 h。结论数字化正颌外科术前三维设计的护理配合流程可显著提高医生和护士的接诊效率,减少患者的就诊时间。

数字化时代的正颌手术概况

近年来计算机三维成像、计算机辅助设计、3D打印技术、数字化导航系统被逐步应用于正颌手术,为临床正颌病例的术前分析、预测、手术方案设计、术中准确转移提供准确指导,起到优化治疗计划并改善治疗结果的作用。本文总结了浙江大学医学院附属第一医院口腔医疗中心近年来使用数字化正颌手术的概况,包括三维成像及手术设计、手术模拟、术中应用3D打印技术和手术导航系统。数字化正颌手术能够实现治疗计划的精确转移,便于术中操作,使患者获得功能和美学上最佳的治疗结果,患者满意度高。

数字化设计矫治伴面部不对称的髁突骨软骨瘤的疗效评价

目的 评价数字化设计在矫治伴有面部不对称的髁突骨软骨瘤患者中的疗效。方法 选取2018年至2021年因髁突骨软骨瘤行手术治疗的患者7例。所有患者均采用数字化设计,术前确定手术方案,术中切除患侧髁突骨软骨瘤,同期行正颌手术矫治颌骨畸形,术后1周行CT检查。选择上颌中切牙近中接触点(UI)、下颌中切牙近中接触点(LI)、上颌第一磨牙近中颊尖(U6-R、U6-L)以及下颌第一磨牙的近中颊尖(L6-R、L6-L)作为标志点,选择眶耳平面(FHP)、面中平面(与FHP垂直并通过鼻根点的矢状面)和冠状面(与FHP垂直且通过蝶鞍点)作为参考平面。在Mimics 21.0中测量比较术前设计与术后1周内复查颅颌模型中测量标志点至参考平面距离,并计算两模型间线性差异。测量咬合平面和下颌平面与眶耳平面和面中平面所成角度差异。结果 所有患者均按照术前计划完成髁突骨软骨瘤切除术及正颌手术,切除骨软骨瘤的同时矫治了面部不对称。数字化设计模型与术后1周重建模型间线性差异与角度差异无统计学意义(P>0.05),两者间线性测量指标差异均小于2 mm,角度测量指标差异小于4°。结论 数字化设计有助于髁突骨软骨瘤患者治疗方案的制定,增加手术治疗中骨软骨瘤切除及正颌手术的准确性。

数字化三维技术在正畸诊疗中的应用进展

口腔正畸学研究的是颅、颌、面三者在三维结构上之间的位置关系。传统的检查方法已不能满足现代正畸的诊断与治疗。随着数字化技术及相关学科的快速发展,医师对错?畸形的诊断、方案的设计及预防治疗均发生了变化。三维数字化技术的发展使医师有机会在此基础上模拟正颌手术,构建三维气道结构、预测治疗前后软硬组织的变化及数字化模型的推广应用。三维数字化技术具有效率高、精度高,可视化及可操作性高等优点,为个性化正畸治疗提供了有效手段,增加了评测的客观性。

高精度三维整合牙颌模型个体化微种植体手术导板的计算机辅助设计与制作

背景:基于三维锥形束CT模型设计的手术导板已有报道,但由于锥形束CT不能重建精细的牙龈等软组织,只能设计单纯牙齿固位的导板,稳定性相对较差。目的:采用三维自动配准方法将锥形束CT模型和三维数字化牙颌模型进行匹配,建立高精度三维整合牙颌模型,以此模型为基础设计与制作个体化微种植体手术导板。方法:选择6例错颌畸形患者进行头颅锥形束CT扫描、牙列石膏模型光学扫描,分别获取三维模型,采用三维自动配准方法将两模型重叠,获得三维整合牙颌模型。在三维整合模型上精确定位并虚拟植入微种植体,以此为基础设计并采用快速成型技术制作高精度个体化树脂手术导板,利用游标卡尺检测导板的轨道内径。于患者口内试戴树脂手术导板,嘱患者咬合,检查其就位及固位情况。结果与结论:模型配准精度高,所有树脂手术导板口内试戴吻合,患者咬紧后固位增强,患者佩戴舒适,无压迫或其他不适感;树脂手术导板轨道内径为(1.79±0.23)mm,不同操作者间的测量误差无统计学意义(P>0.05)。结果表明,基于高精度三维整合模型设计的手术导板精度高,能够为进一步研究手术导板的临床应用提供基础。

正颌手术三维牙颌融合模型牙列配准精度检验的方法建立

目的:应用医学图像软件的组合功能,建立正颌手术三维牙颌融合模型的牙列配准精度检验的新方法,并评价其临床可行性。方法:收集2016年10月-2018年8月于空军军医大学口腔医院颌面外科就诊的16例术前三维牙颌融合模型存在咬合误差经修正且已完成手术的正颌病例,基于Mimics21.0软件的布尔运算功能,对修正方案前的三维牙颌融合模型的上、下牙列咬合接触进行检验,与修正后方案做对比。采用SPSS25.0对结果进行统计学分析,验证其可行性。结果:建立了正颌手术三维牙颌融合模型的牙列配准精度检验的新方法,通过修正前、后手术方案的对比,重叠部分平均体积224.11mm3,与重叠对照组(平均值0.22mm3)对比有显著性差异,具有统计学意义(P<0.05);开牙合部分平均体积2340.24mm3,与开牙合对照组(平均值1.47mm3)对比有显著性差异,具有统计学意义(P<0.05)。结论:应用医学图像软件的组合功能可对正颌手术三维牙颌融合模型牙列配准精度进行检验,本方法可应用于临床虚拟手术方案的初步校正,并提高精确性。

数字化模型外科在牙颌面畸形治疗中的应用

目的 :探讨数字化模型外科在牙颌面畸形治疗中的应用价值。方法 :选取15例牙颌面畸形患者,通过CT重建模型与激光扫描牙列模型,构建数字化颅颌面-牙列模型,在此基础上进行手术设计,并且三维打印板及导板,指导手术。术后3个月进行面部对称性及手术精确度评价。结果:所有患者均顺利完成手术虚拟设计、板和导板三维打印以及正颌手术。偏颌畸形患者术后对称性明显改善,术后CT模型与术前设计比较,最大差异度<2 mm。结论:利用数字化模型外科可进行手术设计,模拟,预测,并且可以三维打印板及导板指导手术,在牙颌面畸形的治疗中具有广泛的应用价值,值得临床推广。

两种数字化咬合导板颌骨定位精度比较研究

目的对比研究数字化咬合导板的设计和制作方法,提高数字化咬合导板的颌骨定位精度。方法通过扫描口内天然牙列与体外石膏模型两种方法获取两组数字化牙模型,将数字化牙[牙合]模型导入Mimics Medical 20.0软件,进行咬合导板设计及3D打印制作,术中导航记录两组咬合导板定位颌骨的标记点坐标,计算7个颌骨测量点与设计方案数据间的距离偏差(DE)。应用咬合导板的适应性、偏差分析中的指标均方根值(RMS)、术中导航数据综合评价两组咬合导板的精度。结果两组咬合导板口内适应性比较差异具有统计学意义(χ^2=22.308,P<0.01)。两组咬合导板RMS比较差异有统计学意义(t=2.086,P<0.05)。两组咬合导板在上下颌导航X轴上A点和Y轴上A、FPR、FPL、RPR、RPL点与设计方案数据间的DE比较差异具有统计学意义(Z=-2.871^-2.020,P<0.05)。结论口扫咬合导板的定位精度优于模扫咬合导板。

可视化三维重建数字化模型外科技术在正颌外科学临床教学中的应用

目的:探讨可视化三维重建数字化模型外科技术在正颌外科学临床教学中的应用。方法:运用三维重建软件,将颌骨畸形病例CT录入三维重建软件,可视化三维重建颅颌面骨、牙列、下颌神经等,以三维立体方式清楚地展示其相对位置关系,并通过三维重建模型进行牙列匹配及颌骨分割,可视化演示虚拟手术中颌骨的移动。在上海交通大学口腔医学院实习学生中选取50人,随机分为三维重建模型外科学习组和传统教学组2组,每组各25名学生,分别进行正颌外科学基本理论知识和手术操作的临床教学,并在教学课程结束后对学生进行理论考核、综合实践考核及问卷调查,采用SPSS 23.0软件包对数据进行统计学分析。结果:2组学生在正颌外科学相关理论考核成绩无显著差异,但三维重建模型外科学习组在综合能力考核中显著优于传统教学组。问卷调查结果显示,三维重建模型外科学习组学生对学习的满意度及兴趣度显著高于传统教学组。结论:通过可视化三维重建模型外科进行临床教学,加深了学生对颌骨畸形正颌外科治疗的理论基础及手术虚拟实践的理解,显著提升了学习兴趣。运用三维重建软件进行数字化虚拟手术示教教学提高了正颌外科学教学效果,学生接受度高,值得推广。

三维打印手术导板在偏颌畸形正颌外科治疗中的初步应用

目的探讨对偏颌畸形患者应用计算机辅助设计与三维打印技术制作个性化手术导板,评价其在正颌外科治疗中的有效性。方法选取5例偏颌畸形患者,术前进行颌骨CT扫描与牙齿激光扫描,数据三维重建与融合后进行虚拟手术设计,根据手术设计方案双颌加颏成形术式,设计并三维打印上颌骨Le Fort I型截骨术钛合金、颏成形术树脂截骨与定位导板,下颌支矢状劈开术采用三维打印颌板技术。术后结果与手术规划进行三维测量,并统计比较分析。结果手术导板应用顺利,上颌骨最大误差为1.2 mm(0.3~1.2 mm),颏成形术最大误差为1.7 mm(0.5~1.7 mm),平均误差小于1 mm。术后随访12个月未见不良事件。结论三维打印手术导板可以准确地提供截骨信息,有效地控制颌骨移动,提高了偏颌畸形患者正颌手术精度。

虚拟技术在牙颌面畸形治疗中的应用

目的探索虚拟技术在牙颌面畸形治疗中的应用。方法通过颅颌面CT扫描,进行颌面部骨的三维重建,将该模型与激光扫描牙列模型拟合,建立数字化颅颌面-牙列模型。基于此模型进行手术虚拟设计和模拟预测。确定手术方案后,进行牙合板及导板的3D打印。在手术牙合板及导板的指引下进行手术。通过拟合虚拟设计与手术后重建模型来检验手术精确性。结果通过CT重建图像与激光扫描牙列模型的拟合,获得了颅颌面-牙列模型。利用此模型可进行虚拟手术设计和手术模拟。通过不断调试和修正,可获得最佳个体手术方案。3D打印牙合板及导板可精确指导手术的实施。结论在牙颌面畸形的治疗中,虚拟手术设计和虚拟导板技术是一个理想的选择,值得临床推广应用。

3D打印技术在上颌Le Fort Ⅰ型截骨术中的应用

目的:探讨3D打印技术制作的定位导板在上颌Le FortⅠ型截骨术中的应用效果。方法:选择牙颌面畸形患者8例,男4例,女4例;年龄18~32岁,平均24.6岁。所有患者术前均行头颅CT扫描,将CT数据导入Mimics16.0,重建出上颌骨和下颌骨的三维模型,用3-matic 9.0设计定位导板,在上颌Le Fort I型截骨线的上方骨壁厚的位置选4个点作为标志点,利用这4个标志点来定位上颌骨术后的位置,设计好后采用光敏树脂用三维打印机打印制作,在术中应用。结果:所有患者均采用新的方法行正颌手术,上颌骨模拟位置和术后实际位置绝对差异的平均值小于1mm,患者对术后美学效果均满意。结论:初步的结果显示此技术定位上颌骨精确,可在临床应用。

数字化正颌外科技术在半侧颜面短小畸形矫治中的应用

目的探讨数字化正颌外科技术在半侧颜面短小畸形(HFM)患者正颌手术矫治中的应用效果及患者满意度。方法回顾性分析2017年1月至2020年5月武汉大学口腔医院正颌与唇腭裂整形外科收治的HFM患者的临床资料。术前应用数字化正颌外科技术设计手术方案,三维打印中间导板及终末导板用于术中定位上、下颌骨含牙骨块的位置。术后第5天拍摄面部标准照和头颅CT,与术前设计方案拟合,以测量上颌骨各标志点及颏前点术后实际位置和术前设计位置与参考平面距离的误差,数据以±s表示,采用配对t检验进行比较,P<0.05表示差异有统计学意义。采用间隔尺度法调查患者术后第7天及6个月的满意度(满分为100分)。结果共纳入9例HFM患者,男5例,女4例,年龄(25.8±3.8)岁。其中患侧位于左侧6例,位于右侧3例。所有患者手术实施顺利,术中导板就位良好,上、下颌骨含牙骨块按照术前设计的位置准确移动并固定,术中未发生颌骨意外骨折等情况。术后5 d拍摄的面部标准照和CT显示,患者口颌系统功能恢复良好,无明显并发症发生。上颌骨各标志点及颏前点术后实际位置和术前设计位置与参考平面距离的误差,差异均无统计学意义(P>0.05),其中上颌骨左侧第一磨牙近中颊尖点误差最大,为(0.92±0.34)mm。患者术后第7天满意度评分为(83.2±2.7)分,术后6个月评分为(73.8±2.5)分。结论数字化正颌外科技术能够精确指导手术,有效矫正HFM患者咬合平面、牙列中线及颏中线偏斜等畸形,患者术后初期满意度较高,但6个月后有所下降。

虚拟设计与传统模型外科矫治偏突颌畸形的对比研究

目的 比较传统模型外科和虚拟正颌外科治疗的偏突颌畸形患者术后面部不对称性的改善情况,以期为临床提供参考.方法 回顾2013年1月至2014年7月上海交通大学医学院附属第九人民医院收治的偏突颌畸形患者,获取传统石膏模型外科和虚拟设计正颌外科治疗患者（分别为模型外科组和虚拟设计组,每组各30例）CT数据,以鼻根点为原点,水平面为过双侧耳点及左侧眶下点构成的平面,正中矢状面为过颅底点、鼻根点且垂直于水平面的平面,冠状面为过鼻根点并同时垂直于水平面和正中矢状面的平面,建立三维测量参考坐标系.以上切牙点、上颌双侧第一磨牙近中颊点构成的三角形,下切牙点、下颌双侧第一磨牙近中颊点构成的三角形和颏下点、下颌双侧体部点构成的三角形分别代表上颌（骀）平面、下颌（骀）平面及下颌体部平面,对两组患者正颌手术前后各平面的偏航角和侧滚角进行成组t检验,比较两组偏突颌畸形不对称性的矫正效果.结果 经检验数据符合正态分布,其中下颌（骀）平面的偏航角（模型外科组为0.36°±0.48°,虚拟设计组为0.84°±0.36°,P=0.043）和侧滚角（模型外科组为0.26°±0.77°,虚拟设计组为0.54°±0.40°,P=0.032）、下颌骨体部平面的偏航角（模型外科组为0.60°±1.04°,虚拟设计组为0.23°±0.52°,P=0.008）和侧滚角（模型外科组为0.82°±0.72°,虚拟设计组为0.53°±0.37°,P=0.028）,两组差异均有统计学意义;而上颌（骀）平面的偏航角和侧滚角两组差异均无统计学意义（P〉0.05）.结论 相比石膏模型外科,虚拟正颌外科对下颌骨轮廓对称性的纠正有较明显的优势.

颜面部不对称畸形患者头颅结构的三维测量和聚类分析

目的尝试采用聚类分析方法对颜面部不对称畸形患者进行分类。方法对2008年7月至2013年7月到中国医科大学口腔医学院口腔颌面外科就诊的44例颜面部不对称畸形患者的头颅三维CT数据测量值进行统计学研究,通过聚类分析方法将这些患者进行分类。结果 44例患者根据颌骨及牙齿的测量指标值聚类分析,可分成三大类。第一类16例,占36.4%,为上颌骨基本对称,下颌骨体部水平方向平移,双侧下颌升支与正中矢状面成角对称;第二类25例,占38.6%,为下颌骨双侧升支及下颌骨体部发育不对称,上颌骨未随之发生明显的旋转;第三类11例,占25%,为上下颌骨均整体旋转移动。结论可以依据下颌骨体部、下颌骨升支是否对称,上颌骨是否随之发生明显的旋转把颜面部不对称畸形分成三类,便于颜面部不对称畸形的分类诊断、手术设计,有利于对此类疾病的进一步研究和学者间的交流。