林俊生

1965年，瑞典Nobelpharma公司根據(jù)Branemark教授研究開發(fā)出的以Branemark教授命名的骨結合種植系統(tǒng)，首次對一位下頜無牙頜的患者進行修復并獲得成功。骨結合技術用于患者義齒種植，在臨床上顯示沒有任何松動、沒有一點臨床癥狀，且X線片上顯示，在種植體周圍和骨組織之間沒有任何陰影。采用骨結合技術種植義齒不斷在牙齒功能、種植成功率、美學、醫(yī)患滿意度等方面屢創(chuàng)新高。在世界范圍內(nèi)，種植義齒收到越來越多醫(yī)生和患者的青睞，口腔種植學得到了飛速的發(fā)展和壯大。

虛擬現(xiàn)實技術（Virtural Reality，VR），又稱靈境技術，是具有交互性、沉浸性及構想性三種基本特征的計算機高級人機界面。它將仿真技術、計算機圖形學、人工智能技術、多媒體技術、計算機網(wǎng)絡技術、多傳感器技術與并行處理技術綜合為一體，模擬出人的聽覺、視覺及觸覺等眾多感覺器官的功能，使人充分沉浸在由計算機所生成的虛擬環(huán)境中，且能夠通過人的語言、手勢等人類自然方式和系統(tǒng)進行實時交流溝通，創(chuàng)建了一種適人化的多維信息空間，具有廣闊的應用前景[1]。

VR技術在醫(yī)療方面的應用主要是虛擬手術、遠程醫(yī)療系統(tǒng)、虛擬人、醫(yī)學教育等方面[2-3]。在口腔種植學領域的應用目前主要集中在臨床仿真模擬教學、虛擬手術、遠程醫(yī)療服務等方面。我們主要對國內(nèi)虛擬現(xiàn)實技術用于義齒種植方面的應用情況做一簡單介紹和分析。

1 傳統(tǒng)義齒種植術

牙種植手術在臨床各種手術中屬精細手術，其成功與否和很多因素相關，術前周密細致的檢查及正確的分析并設計出縝密的手術方案是影響手術成功與否最為關鍵的兩個因素。而手術設計包括的內(nèi)容有：種植體數(shù)目、類型、深度、植入位置以及方向等的確定，同時還要考慮到后期修復治療的需要等[4]。所有這些設計都需要非常高的精準度，為高效、準確、順利地實施牙種植手術提供必要的信息，否則會造成術中神經(jīng)損傷、牙槽骨側壁穿孔、種植體位置偏移、方向和深度欠佳等現(xiàn)象，導致手術的失敗。一般情況下，手術設計的流程為：臨床經(jīng)驗豐富的牙種植醫(yī)生首先利用多種影像手段：曲面斷層、X線片、曲面CT、螺旋CT、以及MR等，對受植者的口腔進行檢查，了解口腔解剖結構，特別是對受植區(qū)域的骨和軟組織情況做出恰當評估后，確定出最佳的手術方案，寫下方案并在自己的大腦中模擬手術過程以發(fā)現(xiàn)是否存在設計上的缺陷以改進手術方案。這種方式對醫(yī)生的經(jīng)驗和技術、技能要求非常高，考慮稍有不慎會導致手術方案的質量不佳，對手術質量產(chǎn)生重大影響。而且，制定方案的醫(yī)生難以將該方案清晰、直觀的向其它工作人員或者患者進行講解和展示，使得手術的質量較為集中的背負在醫(yī)生身上，其它工作人員因為對手術方案不能直觀準確的理解，使其在手術中分配合質量大打折扣，也會對手術質量產(chǎn)生較大影響。

2 VR技術用于口腔義齒種植

VR以直觀、清晰的方式為義齒種植外科醫(yī)生的諸多工作提供了非常大的便利，可以通過VR技術進行手術模擬、手術定位、手術導航，為制訂出直觀、清晰、準確、科學的手術方案提供了技術手段。義齒種植醫(yī)師可以通過VR技術，進行虛擬的手術實現(xiàn)對手術過程的模擬，并且在手術方案演示過程中可以不斷進行修正，生成一個讓義齒種植醫(yī)師自己滿意的理想手術方案?；赩R的環(huán)境生成和結構重建，義齒種植醫(yī)師可以自由地對根據(jù)CT掃描數(shù)據(jù)所生成的患者頜骨采用3D重建模型進行全方位旋轉甚至任意截面的細致觀察，直至選取到最適宜種植體植入的位置，并確定種植體的數(shù)目、規(guī)格、類型、植入深度和方向。采用這種三維位置信息所指定的手術方案，可以大大減小手術創(chuàng)面，對患者造成最低程度的肉體損傷和痛苦。VR技術還能實時生成根據(jù)種植外科方案所需的修復假體，并試安裝在受植者的頜骨模型上，義齒種植醫(yī)師可以根據(jù)安裝上義齒的模型，準確預測出修復的最終治療結果，可根據(jù)這一結果存在的缺陷進一步對義齒種植方案進行調(diào)整優(yōu)化，還可參考內(nèi)建專家系統(tǒng)，對醫(yī)師自己的手術方案進行對比修正，使手術方案更趨完美嚴謹。在醫(yī)師使用這個系統(tǒng)確定手術方案的過程中，所有考慮到的手術方案都可以數(shù)據(jù)的形式存儲，并可隨時在其他終端上進行讀取器(viewer)讀取，并可以圖像和模擬手術錄像的形式展示。這為義齒種植醫(yī)師向受植者和手術配合者講解手術方案提供了便利、直觀、清晰的方法。通過演示模擬種植手術過程，使得沒有口腔醫(yī)學專業(yè)基礎的受植者能夠更直觀地了解醫(yī)師的意圖，加深信任感和合作意愿。牙種植醫(yī)師通過VR虛擬手術可實現(xiàn)對手術過程的模擬，且在過程中所生成的理想手術方案，該方案以數(shù)據(jù)形式存在于計算機內(nèi)，但虛擬環(huán)境中的理想手術方案和實際種植手術操作之間，仍然缺乏信息轉化系統(tǒng)以確保虛擬和現(xiàn)實之間的高度吻合，即在手術的實施過程中，還缺少能夠指引醫(yī)師操作的手術導航系統(tǒng)。適用于種植外科的定位導向模板充當了這個信息轉化系統(tǒng)。

表1 暨南大學醫(yī)學院附屬惠州口腔醫(yī)院采用VR技術

3 VR技術用于義齒種植應用情況

VR技術用于義齒種植已經(jīng)商業(yè)化，且被世界級的大型醫(yī)院廣泛應用于義齒種植。目前較成功的義齒種植虛擬手術系統(tǒng)主要有：瑞典Nobel Bioeare公司開發(fā)的Nobel Guide系統(tǒng)、比利時魯汶大學下屬的Materialise公司開發(fā)的SIMPLANT系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)都建立了自己的種植體數(shù)據(jù)庫，幾乎存儲了全世界所有種植體系統(tǒng)和具體的種植體規(guī)格、型號、材料等數(shù)據(jù)，醫(yī)師通過簡單普通電腦操作方法就可實現(xiàn)義齒種植的虛擬植入過程，其最終確定的手術方案以特定的數(shù)據(jù)格式保存，能夠被遠程調(diào)用，利用快速成型技術生成種植手術外科定位導向模板。

目前我國在這方面的科研工作也出現(xiàn)了重大突破，由重慶大學光電工程學院與暨南大學醫(yī)學院附屬惠州口腔醫(yī)院共同承擔的“口腔智能化虛擬種植導航定位系統(tǒng)的研究”項目，成功轉化成了臨床實用技術，且部分技術指標已達國際同類水平。該系統(tǒng)已在惠州口腔醫(yī)院投入使用，通過幾年的使用，顯示出了該技術強大的社會效益和經(jīng)濟效益。它成功使國內(nèi)義齒種植成功率由95%提高到99%，使義齒種植幾乎沒有了禁忌證。相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)見表1。

從表1可以看出，VR技術和義齒種植相結合具有強大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

4 小結

我國VR技術還處于初級階段，在實際使用過程中還存在著諸多理論問題和尚未克服的技術障礙。需要廣大臨床義齒種植醫(yī)生和信息技術工程師通力合作，將這一利國利民的技術不斷向前推進。

[1] 丘京松．國內(nèi)外虛擬現(xiàn)實技術發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢的技術報告[EB／OL]．http：／／www．cmr．com．cn／distance／wangluo／007．htm，2008-01-08.

[2] 劉文霞，王樹杰，張繼偉，等．虛擬現(xiàn)實技術在醫(yī)學上的應用[J]．生物醫(yī)學工程學雜志，2007，24(4)：946-949.

[3] Plesser B，Tiede U，Honml KH．Computer vision，virtual reality，and robotiea in medicine：first international conference．CVR Med 95.Nice，F(xiàn)rance，April 3-6，1995：proceedings[M]．NewYork：Slringer-Verlag,2003.

[4] 朱嘯．影響口腔種植及修復成功的因素分析[J]．國際口腔醫(yī)學雜志，2007，36(6)：461-463.