一種輔助下頜區(qū)異物取出的術(shù)中實時導航方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及術(shù)中導航系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種輔助下頌區(qū)異物取出的術(shù)中實時導 航系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 頌面頸部外傷后異物存留十分常見。對于淺部異物，其取出術(shù)相對容易，但如果異 物存留的位置很深，或位于重要的解剖結(jié)構(gòu)附近，如顳下窩/頸部神經(jīng)血管束，其取出的難 度和風險極大。對于異物在人體內(nèi)存留位置的確定，我們可以采用B超、X平片、全景片、 CBCT、CT和MRI等影像學檢查的方法。在手術(shù)中，醫(yī)生也可以采用實時手術(shù)導航的方法。
[0003] 手術(shù)導航系統(tǒng)是現(xiàn)代影像技術(shù)、立體定向技術(shù)、電子計算機技術(shù)和人工智能技術(shù) 相結(jié)合的產(chǎn)物，它的基本工作原理是:首先利用數(shù)字化掃描技術(shù)得到術(shù)前影像信息，通過媒 介體輸入至計算機工作站中，處理后重建出患者術(shù)區(qū)的三維模型，然后通過相關(guān)軟件進行 術(shù)前計劃并模擬手術(shù)進程，并可在實際手術(shù)過程中通過紅外線或者激光探頭動態(tài)適時地在 顯示器上顯示術(shù)區(qū)和追蹤器械的當前位置，實現(xiàn)術(shù)區(qū)、器械與虛擬環(huán)境中手術(shù)與組織結(jié)構(gòu) 的交互動態(tài)定位。手術(shù)醫(yī)生可通過顯示屏有選擇性地從各個方位適時觀察手術(shù)入路以及手 術(shù)區(qū)域的各種參數(shù)，從而精確設(shè)計手術(shù)方案，最大限度地減少創(chuàng)傷及術(shù)后并發(fā)癥，完成真正 意義上的微創(chuàng)的計算機輔助外科手術(shù)。手術(shù)導航系統(tǒng)延伸了外科醫(yī)生有限的視覺范圍，突 破了傳統(tǒng)外科手術(shù)的界限，更新了外科手術(shù)和手術(shù)器械的概念，對于提高手術(shù)定位精度、減 少手術(shù)損傷、優(yōu)化手術(shù)路徑及提高手術(shù)成功率都具有十分重要的意義。
[0004] 利用導航系統(tǒng)引導顱頌面部存留異物的取出術(shù)，在國內(nèi)外已經(jīng)得到較為成熟的應 用，它減小了手術(shù)創(chuàng)傷，縮短了手術(shù)時間，提高了異物取出的成功率。但在下頌區(qū)域，由于下 頌骨是一塊活動骨，其在進行CT掃描和手術(shù)中難以取得完全一致的解剖學位置，依照導航 基礎(chǔ)原理，該技術(shù)難以在下頌區(qū)域?qū)嵤庥袀€別學者和廠家采用了一種特殊的注冊支 架，將其固定在下頌骨或者下頌牙齒上，這樣注冊支架上的熒光反射球就隨著下頌骨的移 動而移動，導航技術(shù)得以實施。但其缺陷明顯：1.支架固定在下頌骨上，增加了非手術(shù)區(qū)域 的創(chuàng)傷;2.支架固定在牙齒上，難以獲得重復的固定位置和穩(wěn)定的固位;3.支架如果經(jīng)過 口內(nèi)固定，必定影響手術(shù)視野，干擾手術(shù)操作;4.支架和固位螺釘?shù)氖褂茫黾恿撕牟牡馁M 用。迄今為止，國內(nèi)外仍缺乏一種經(jīng)濟便捷的方法來實現(xiàn)下頌可移動區(qū)域的實時手術(shù)導航。 因此，有必要找到一種經(jīng)濟便捷的方法來實現(xiàn)下頌可移動區(qū)域的實時手術(shù)導航系統(tǒng)和方法 來解決此技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種簡便高效的下頌區(qū)導航系統(tǒng)和方法，重 點在于創(chuàng)新性的開發(fā)出了一種下頌區(qū)導航系統(tǒng)，特別是系統(tǒng)中的張口固定導板，實施過程 中在上下頌牙列間咬住此導板，能使CT掃描時和手術(shù)中取得完全一致的下頌骨位置，并使 患者呈穩(wěn)定的張口位，固定了下頌骨的同時不影響手術(shù)操作，還免去了被動金屬開口器的 使用，保護了健康牙列，使下頌區(qū)異物取出的術(shù)中導航技術(shù)得以實施。
[0006] 解決以上技術(shù)問題的本發(fā)明中的一種輔助下頌區(qū)異物取出的術(shù)中實時導航方法， 包括以下步驟： (1)術(shù)前制作張口固定導板:調(diào)制聚丙烯酸自凝樹膠，在其處于橡膠期時初步塑形后置 于最大張口狀態(tài)下的健側(cè)上下頌牙列之間，患者輕咬合對樹膠進行按壓最終成型，使其外 邊緣處包裹少量牙體組織，取出待樹脂固化成型； 反復試戴已固化成型的導板，檢查其支撐張口狀態(tài)的可重復性和穩(wěn)定性，從而提高后 續(xù)操作步驟的準確性和可操作性。初步塑形時可為長方體形，厚度約為后牙頌面頰舌徑的2 倍，2cm，固化時亦可置于熱水中加速其固化。
[0007] (2)對患者頌面部進行術(shù)前的螺旋CT掃描：患者在CT掃描時戴上張口固定導板，處 于被動和穩(wěn)定的張口位，掃描范圍為眶上緣至舌骨水平，獲取足夠范圍的面部影像學數(shù)據(jù) 以便術(shù)中導航儀的精確注冊，將CT數(shù)據(jù)保存為DICOM格式拷盤備用； (3)導航標定:在導航系統(tǒng)工作站的主機上，將DICOM數(shù)據(jù)導入i-plan軟件，重建頌面部 軟硬組織的三維模型，分析下頌區(qū)異物的特征，用特殊顏色標識出其具體位置和外形大小， 并設(shè)計器械進入路徑和軌跡;最短路徑即為異物點到口腔內(nèi)或體表的最短連線，但要避開 明顯阻擋的硬組織和其他重要組織，如血管、神經(jīng)、腺體導管等。
[0008] 此步驟中，可以利用商業(yè)化的成熟的手術(shù)導航系統(tǒng)，如德國BrainLAB頌面外科手 術(shù)導航系統(tǒng)，其術(shù)前計劃工作站中有i-plan軟件，CT數(shù)據(jù)導入后可以進行頌面骨骼的三維 重建，在重建模型上標注出異物的具體位置，再設(shè)定夾持器械進入組織的路徑，指導術(shù)中操 作。
[0009] (4)注冊并驗證精度:手術(shù)開始時給患者戴上張口固定導板，使下頌骨處于與術(shù)前 CT掃描時同樣的被動和穩(wěn)定的張口位。將參考支架用頭帶穩(wěn)定的固定在患者頭額部，調(diào)整 導航儀定位器使其能感應到參考支架上的示蹤球，然后使用激光掃描筆采用面注冊的方法 進行導航注冊(掃描面部表面的范圍主要為眶周和額部，主要使患者真實的解剖位置與導 航系統(tǒng)中立體模型做空間上的三維對應），用指示桿驗證注冊的精度，達到〈1.0 mm即為注 冊成功。
[0010] 參考支架的固定可以避免使用傳統(tǒng)的、有創(chuàng)的螺釘顱骨固定法，因為手術(shù)全程患 者頭部固定不動，使用頭帶固定也可以保證其術(shù)中的穩(wěn)定性，降低了導航手術(shù)的附加創(chuàng)傷， 減少了影響導航精度的影像漂移誤差。本發(fā)明中的方法在準確的頌面術(shù)區(qū)面注冊后，使用 指示探針驗證注冊精度很容易達到〈1.0 mm的要求。
[0011] (5)術(shù)中導航:依照術(shù)前計劃的最短路徑和軌跡，明確異物的位置，在導航系統(tǒng)的 引導下實現(xiàn)術(shù)中實時導航。
[0012] 依照術(shù)前計劃的路徑和軌跡，在口腔粘膜或皮膚上做微創(chuàng)切口，切口大小以能夠 置入夾持器械為準，可以先順著路徑置入導航探針，明確異物的位置。隨后使用帶有注冊器 的血管鉗或鑷子等夾持器械，在導航系統(tǒng)的引導下進行異物夾持操作(此過程無需操作導 航系統(tǒng)，只需在顯示器上實時觀察器械尖端的位置，沿著預定的路徑深入組織內(nèi)，期間可不 斷調(diào)整行進路徑），即可實現(xiàn)術(shù)中實時導航取異物手術(shù)。
[0013] 所述聚丙烯酸自凝樹膠與水以0.8-1.2:1的水粉比例混合，在常溫下經(jīng)過約5 -7min固化。
[0014] 所述聚丙烯酸自凝樹膠與水以1:1的水粉比例混合。
[0015] 所述張口固定導板為長方體形，厚度為2 cm，長寬比3: 2，寬度根據(jù)患者最大張口 度來確定，一般為3_4cm，使整個導板具有一定的機械強度，并能穩(wěn)定支撐下頌骨在一固定 張口解剖位置。
[0016] 所述步驟(2)中CT掃描參數(shù)為分辨率512X512,層厚<0. 9 mm，掃描電壓和電流 分別為140 kV和171 mAs。
[0017]術(shù)前獲取影像學資料而進行三維重建模型的精度將影響術(shù)中導航的精度，所以， CT數(shù)據(jù)盡量采用分辨率高，層間距和層厚較薄的數(shù)據(jù)。掃描前戴上張口固定導板，使下頌骨 處于穩(wěn)定可以重復的張口位是術(shù)前CT掃描的關(guān)鍵點。掃描的范圍包括要在術(shù)中進行面注冊 的面部范圍。
[0018] 本發(fā)明中使用牙科常用聚丙烯酸自凝樹膠制作的個性化張口固定導板，其作用為 使下頌骨在CT掃描時和手術(shù)中處于同一生理解剖學位置，同時下頌為開口位，便于經(jīng)口內(nèi) 途徑行異物取出術(shù)。張口固定導板制作過程簡單，費用低廉，易學易用，并且效果穩(wěn)定。進一 步，此種導航方法可以用在任何下頌骨相關(guān)導航手術(shù)中，比如下頌牙種植術(shù)。
[0019] 本發(fā)明是一種輔助下頌區(qū)異物取出的術(shù)中實時導航手術(shù)方法，該方法克服了術(shù)前 頌面解剖影像數(shù)據(jù)與術(shù)中真實解剖的位置差異，使傳統(tǒng)導航方法不能實施在下頌可動區(qū)域 的導航技術(shù)得以實現(xiàn)，避免了影像漂移對導航精度的影響，在不干擾手術(shù)區(qū)域的情況下實 施導航輔助技術(shù)，至今按照此方法進行下頌區(qū)異物取出術(shù)的患者，成功率達到95%，所有患 者術(shù)后恢復良好，未有出現(xiàn)嚴重的術(shù)中及術(shù)后并發(fā)癥。手術(shù)耗時與傳統(tǒng)手術(shù)方法相比，明顯 減少，同時手術(shù)達到微創(chuàng)化要求，患者的滿意度高。
[0020] 說明書附圖 圖1為本發(fā)明中的流程圖
【具體實施方式】
[0021] 本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥 的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0022] 實施例1 本發(fā)明中所用導航系統(tǒng)，包括三維圖像、外科手術(shù)導航系統(tǒng)、電腦系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)光掃描儀、 激光掃描筆、控制器和參考支架，外科手術(shù)導航系統(tǒng)包括定位儀、導航顯示器和導航探針， 定位儀與導航顯示器連接;系統(tǒng)還設(shè)有針對個體患者特制的個性化張口固定導板，張口固 定導板使患者處于大張口位，參考支架和掃描筆是注冊用的，參考支架與手術(shù)區(qū)域固定在 一起，其上的跟蹤球就是定位手術(shù)區(qū)域的，跟蹤球反射定位器發(fā)出的紅外線，定位器就知道 手術(shù)區(qū)域的具體位置。術(shù)中觀察顯示器，術(shù)者手上拿著帶有跟蹤球的探針，就知道探針在患 者身體里的位置和深度。
[0023] 在患者行術(shù)前CT掃描時即戴用個性化張口固定導板，在手術(shù)中患者也戴用此張口 固定導板，使患者處于大張口位，同時也使患者在手術(shù)中的頌面解剖位置與術(shù)前獲取的面 部影像學數(shù)據(jù)高度一致，手術(shù)按照常規(guī)導航外科流程和參數(shù)設(shè)置，參考支架固定和注冊后， 在顯示器界面實時顯示異物和器械相對位置的輔助下，依照術(shù)前計劃的路徑取出異物。
[0024] 輔助下頌區(qū)異物取出的術(shù)中實時導航方法，包括以下步驟： (1)術(shù)前制作張口固定導板:準備聚丙烯酸自凝樹膠約30ml，水約30ml，常溫條件下調(diào) 制聚丙烯酸自凝樹膠和水使其充分混合，再經(jīng)過5 _7min固化，其處于橡膠期時初步塑形成 厚度約為后牙頌面頰舌徑的2倍的長方形后置于最大張口狀態(tài)下的健側(cè)上下頌牙列之間， 患者輕咬合對樹膠進行按壓最終成型，使其外邊緣處包裹少量牙體組織，取出待樹脂固化 成型； 反復試戴已固化成型的導板，檢查其支撐張口狀態(tài)的可重復性和穩(wěn)定性，從而提高后 續(xù)操作步驟的準確性和可操作性。
[0025] 成型后的張口固定導板為長方體形，厚度約2 cm，長寬比3:2,寬度根據(jù)患者最大 張口度來