一種數(shù)字化技術(shù)在口內(nèi)進(jìn)路下頜骨髁突病變外科切除術(shù)中的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種計(jì)算機(jī)輔助外科技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種數(shù)字化技術(shù)在口內(nèi)進(jìn)路下頜骨髁突病變外科切除術(shù)中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，髁突是頜面部重要的解剖結(jié)構(gòu)，髁突形態(tài)與功能的完整是保證下頜骨張閉口以及咀嚼運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵。髁突有骨皮質(zhì)和骨松質(zhì)組成，表面覆蓋軟骨成分。發(fā)生于骨性結(jié)構(gòu)和軟骨組織的腫瘤，例如骨軟骨瘤等疾病，也會(huì)發(fā)生于髁突。髁突的腫瘤性疾病常會(huì)導(dǎo)致顳下頜關(guān)節(jié)的疼痛、關(guān)節(jié)功能障礙以及面部不對(duì)稱畸形和咬合紊亂。其主要的治療方法為通過(guò)外科手術(shù)切除腫瘤，甚至切除累及的髁突。而傳統(tǒng)外科方法的入路常常需要采用耳前切口或耳后切口，以暴露腫瘤，進(jìn)行切除。但是，這些切口及入路方式往往有面神經(jīng)損傷風(fēng)險(xiǎn)，并造成面部疤痕，影響患者術(shù)后美觀效果。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)文化的發(fā)展，人們對(duì)自身面貌美觀越發(fā)關(guān)切。越來(lái)越多的患者不能接受較大的手術(shù)創(chuàng)傷以及面部疤痕對(duì)外貌美觀的影響。近年來(lái)，微創(chuàng)手術(shù)已經(jīng)成為一個(gè)外科發(fā)展趨勢(shì)。內(nèi)鏡技術(shù)的使用，可以使手術(shù)醫(yī)生在處理如顳下頜關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)這樣如此深在的解剖結(jié)構(gòu)時(shí)，也可以提供良好照明與清晰的局部視野。由于內(nèi)鏡技術(shù)自身的限制，僅能提過(guò)二維視野。內(nèi)鏡探頭雖然可以清晰放大地顯示局部解剖結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)，但是不能通提供整體的立體視野。由于不能在直視下進(jìn)行手術(shù)操作，手術(shù)醫(yī)生僅僅依靠?jī)?nèi)鏡的局部視野，較難精確確定手術(shù)操作與手術(shù)器械的空間位置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足之處而提供一種數(shù)字化技術(shù)在口內(nèi)進(jìn)路下頜骨髁突病變外科切除術(shù)中的應(yīng)用。該方法提供一個(gè)連接術(shù)前規(guī)劃與術(shù)中實(shí)際操作的橋梁，大大地提高了手術(shù)的準(zhǔn)確性、精確性與可預(yù)測(cè)性，增加了手術(shù)醫(yī)生對(duì)手術(shù)的可控性和自信心。同時(shí)，也取得了微創(chuàng)的效果，減少了手術(shù)創(chuàng)傷，避免了面部疤痕。
[0004]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下措施來(lái)實(shí)現(xiàn):一種數(shù)字化技術(shù)在口內(nèi)進(jìn)路下頜骨髁突病變外科切除術(shù)中的應(yīng)用，其特征在于:步驟如下:
步驟一、患者術(shù)前經(jīng)下頜骨唇側(cè)粘膜在下頜骨上植入自攻鈦釘5顆，5顆自攻鈦釘位置分別為下頜中切牙根間、雙側(cè)尖牙與第一前磨牙根間、雙側(cè)第一二磨牙根間，作為術(shù)中導(dǎo)航系統(tǒng)配準(zhǔn)標(biāo)志點(diǎn)；
步驟二、患者拍攝頜面部CT掃描，掃描范圍為上至顱頂，下至舌骨水平，掃描層厚為1.25mm,掃描數(shù)據(jù)以DICOM格式保存；
步驟三、將患者CT掃描圖導(dǎo)入手術(shù)規(guī)劃軟件，在冠狀面、矢狀面及橫斷面對(duì)髁突病變或異常部位邊界進(jìn)行描劃，建立患者上頜骨、下頜骨及髁突病變?nèi)S圖；
步驟四、根據(jù)所述患者病變?nèi)S圖的病變邊界設(shè)計(jì)截骨面和截骨范圍，所述截骨面為截?cái)嗟镊镣徊∽兓虍惓２课慌c截?cái)嗪蟠嬗嘞骂M骨部分的分界面之間的部分，將患者上頜骨、下頜骨及髁突病變或異常部位的三維幾何模型和截骨平面以STL格式保存；
步驟五、將所述截骨面以STL格式導(dǎo)入導(dǎo)航軟件，重建患者頭顱的三維幾何模型；步驟六、在患者下頜骨頦部正中安置導(dǎo)航參考架，使用導(dǎo)航定位探針將患者在手術(shù)臺(tái)上的實(shí)際圖像與步驟一中的配準(zhǔn)標(biāo)志點(diǎn)配準(zhǔn)；
步驟七、在患者患側(cè)下頜骨下頜支前緣處至對(duì)側(cè)第一磨牙根方前庭溝作切口，切開(kāi)粘膜暴骨面，沿患側(cè)下頜支向上，內(nèi)鏡輔助下解剖顳肌暴露冠突，在導(dǎo)航下按照術(shù)前計(jì)劃截?cái)喙谕?，繼續(xù)在內(nèi)鏡視野的幫助下解剖分離關(guān)節(jié)囊，暴露髁突；
步驟八、使用定位探針通過(guò)導(dǎo)航圖像探尋截骨面位置，將導(dǎo)航系統(tǒng)的工具示蹤器夾上裝配骨鋸，通過(guò)導(dǎo)航系統(tǒng)的工具標(biāo)定器對(duì)骨鋸標(biāo)定坐標(biāo)便于其后定位追蹤；
步驟九、在導(dǎo)航系統(tǒng)定位引導(dǎo)下，手術(shù)醫(yī)生可以準(zhǔn)確地將骨鋸調(diào)整至所述的截骨面的位置、切割角度；
步驟十、在所述切口伸入的內(nèi)鏡探頭，提供照明及手術(shù)視野，通過(guò)導(dǎo)航定位圖像的引導(dǎo)下，手術(shù)醫(yī)生在截骨面的引導(dǎo)下手持骨鋸進(jìn)行髁突截骨。
[0005]所述步驟三的描劃為根據(jù)腫瘤的生長(zhǎng)方式、形態(tài)和邊界以及正常髁突的形態(tài)在規(guī)劃軟件中的橫斷面、冠狀面和矢狀面看到每一層次的2維掃描圖像中，將腫瘤的范圍描記出來(lái)。
[0006]所述步驟四的截骨面或?yàn)槠矫?、或?yàn)橛啥鄠€(gè)折面組成。
[0007]所述步驟五的重建患者頭顱的三維幾何模型為根據(jù)高密度的骨骼在CT成像中顯示的高灰度值圖像，自動(dòng)選定骨骼部分。而后通過(guò)計(jì)算機(jī)算法將每一層二維圖像中的輪廓線連接起來(lái)，形成三維圖像。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用了本發(fā)明提出的一種數(shù)字化技術(shù)在口內(nèi)進(jìn)路下頜骨髁突病變外科切除術(shù)中的應(yīng)用，具有如下優(yōu)點(diǎn):1)根據(jù)患者CT數(shù)據(jù)重建患者頭部的三維數(shù)字模型，精準(zhǔn)設(shè)計(jì)截骨面和截骨范圍；2)采用內(nèi)鏡技術(shù)，經(jīng)口內(nèi)切口入路進(jìn)行髁突腫瘤切除手術(shù)，避免了面部切口造成的術(shù)后瘢痕，從而避免了手術(shù)對(duì)患者術(shù)后美觀效果的影響，實(shí)現(xiàn)了髁突手術(shù)的微創(chuàng)化，美觀化及人性化；3)通過(guò)導(dǎo)航及內(nèi)窺鏡清楚準(zhǔn)確的確定手術(shù)器械位置，調(diào)整骨鋸切割角度及切割范圍。本發(fā)明讓手術(shù)醫(yī)生可以精準(zhǔn)地按照術(shù)前規(guī)劃切除髁突腫瘤，最小程度的損傷髁突的形態(tài)結(jié)構(gòu)，從而最大程度地保留顳下頜關(guān)節(jié)的功能，使微創(chuàng)外科和精準(zhǔn)外科的理念得到統(tǒng)一，并可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是本發(fā)明給出的一個(gè)腫瘤患者在CT圖像上某個(gè)層面上的異常影像圖特征。
[0010]圖2顯示參考架固定于下頜骨的位置以及固定于下頜骨的導(dǎo)航配準(zhǔn)釘。
[0011]圖3手術(shù)醫(yī)生根據(jù)內(nèi)鏡圖像和導(dǎo)航指導(dǎo)手術(shù)。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對(duì)【具體實(shí)施方式】作詳細(xì)說(shuō)明:一種數(shù)字化技術(shù)在口內(nèi)進(jìn)路下頜骨髁突病變外科切除術(shù)中的應(yīng)用，其特征在于:步驟如下:
步驟一、患者術(shù)前經(jīng)下頜骨唇側(cè)粘膜在下頜骨上植入自攻鈦釘5顆，5顆自攻鈦釘位置分別為下頜中切牙根間、雙側(cè)尖牙與第一前磨牙根間、雙側(cè)第一二磨牙根間，作為術(shù)中導(dǎo)航系統(tǒng)配準(zhǔn)標(biāo)志點(diǎn)。
[0013]步驟二、患者拍攝頜面部CT掃描，掃描范圍為上至顱頂，下至舌骨水平，掃描層厚為1.25mm，掃描數(shù)據(jù)以DICOM格式保存。本步驟中，在患者植入鈦釘后，拍攝頜面部CT掃描，DICOM格式包含了檔案格式的定義及網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)定，它以TCP/IP為基礎(chǔ)的應(yīng)用協(xié)定，并以TCP/IP聯(lián)系各個(gè)系統(tǒng)。在兩個(gè)能接受DICOM格式的醫(yī)療儀器間，可借由DICOM格式的檔案，來(lái)接收與交換影像及病人資料。
[0014]步驟三、將患者CT掃描圖導(dǎo)入手術(shù)規(guī)劃軟件，在冠狀面、矢狀面及橫斷面對(duì)髁突病變或異常部位邊界進(jìn)行描劃，建立患者上頜骨、下頜骨及髁突病變?nèi)S圖。本步驟中，現(xiàn)有多種手術(shù)規(guī)劃軟件可供選擇，本發(fā)明采用的軟件為SurgiCase CMF 5.0 -Materialise,NV Leuven, Belgium。所述描劃為根據(jù)腫瘤的生長(zhǎng)方式、形態(tài)和邊界以及正常髁突的形態(tài)在規(guī)劃軟件中的橫斷面、冠狀面和矢狀面看到每一層次的2維掃描圖像中，將腫瘤的范圍描記出來(lái)。
[0015]具體做法是這樣的:由于腫瘤是異常組織，所以腫瘤與髁突正常結(jié)構(gòu)在CT圖像上是有比較明顯的分界線的，在每層CT圖像中，使用軟件中的分割功能，將腫瘤部分涂畫(huà)出來(lái)。如，圖1中的1.1給出了患者在某個(gè)層次的髁突橫斷面截圖，圖中T為腫瘤區(qū)域，同時(shí)，在冠狀面、矢狀面進(jìn)一步檢查描畫(huà)范圍，圖1中的1.2、1.3分別為髁突的冠狀面截圖、矢狀面截圖，圖中的T為腫瘤區(qū)域，這樣可以在三個(gè)平面上進(jìn)行進(jìn)一步確定，提高描劃的準(zhǔn)確性。而后，軟件通過(guò)逐層涂畫(huà)描記，并自動(dòng)分割建立描畫(huà)上頜骨、下頜骨及髁突腫瘤部分的三維幾何模型。圖1中的1.4髁突的三維幾何模型。圖中，1.1為冠狀面的截圖，1.2為橫斷面截圖，1.3為矢狀面截圖，1.4這三維圖像。圖中的T:腫瘤區(qū)域，CS為:截骨面。
[0016]步驟四、根據(jù)所述患者病變?nèi)S圖的病變邊界設(shè)計(jì)截骨面和截骨范圍，所述截骨面為截?cái)嗟镊镣徊∽兓虍惓２课慌c截?cái)嗪蟠嬗嘞骂M骨部分的分界面之間的部分，將患者上頜骨、下頜骨及髁突病變或異常部位的三維幾何模型和截骨平面以STL格式保存；所述截骨面或?yàn)槠矫妗⒒驗(yàn)橛啥鄠€(gè)折面組成。本步驟中，可以先在手術(shù)模擬軟件中，模擬切割的位置與范圍，體現(xiàn)為截骨面，使用截骨面進(jìn)行虛擬切割后，可以得到截除掉的髁突腫瘤部分或部分髁突，其與剩下的下頜骨部分的分割面，就是截骨面。在實(shí)際的手術(shù)中，患者病變可能不是單純的平面，在數(shù)字化的條件下完全可以將患者的病變用多個(gè)折面進(jìn)行描劃，利于最大程度地保留髁突外形及組織結(jié)構(gòu)。同樣，截骨范圍指離開(kāi)病變區(qū)域一定的距離，做到既去除病變部位，又盡可能地保護(hù)原有組織。
[0017]步驟五、將所述截骨面以STL格式導(dǎo)入導(dǎo)航軟件，重建患者頭顱的三維幾何模型。STL格式為一種可以記錄形態(tài)結(jié)構(gòu)以及空間位置的數(shù)據(jù)形式，使用STL格式的導(dǎo)出與導(dǎo)入，我們可以將截除掉的髁突腫瘤部分與剩下的下