翁 羽

第三軍醫(yī)大學西南醫(yī)院整形外科, 重慶 400038

·醫(yī)療美容調(diào)研·

三維重建模擬技術(shù)在下頜角縮小整形術(shù)中的應(yīng)用

翁 羽

第三軍醫(yī)大學西南醫(yī)院整形外科, 重慶 400038

目的 透過螺旋CT掃描、三維重建和電腦模擬技術(shù)為下頜角縮小整形術(shù)供應(yīng)可靠、精準的手術(shù)數(shù)據(jù)以及評價參考。 方法 對做下頜角縮小整形術(shù)的對象實施術(shù)前掃描并重新構(gòu)建下頜骨三維影像，運用電腦規(guī)劃三維手術(shù)、模擬手術(shù)功效，并于手術(shù)之后和掃描重建影像比較，評定手術(shù)的功效。 結(jié)果 2010-2014 年有18 位患者接受手術(shù)，全部都是女性，年紀在19-28 歲，隨訪3 到12 個月，患者認可手術(shù)效果。 結(jié)論 手術(shù)以前三維CT 重建能夠較為真實、全方位地掌握患者下頜骨個體化解剖構(gòu)造；電腦模擬技術(shù)可以供應(yīng)數(shù)字化的手術(shù)方案；三維模擬技術(shù)與手術(shù)后圖像的比對能夠證明手術(shù)功效。

三維重建；模擬技術(shù)；下頜角；手術(shù)；個體化解剖構(gòu)造

伴隨下頜角肥大縮小整形術(shù)的大力推廣，使用螺旋CT進行下頜骨縮小業(yè)已開始在各大報刊中報道。傳統(tǒng)的有關(guān)技術(shù)都被約束于術(shù)前測試、診治層面。2010年到2014年，某醫(yī)院對18位進行下頜角縮小整形術(shù)的患者實施手術(shù)前以及手術(shù)后的螺旋CT掃描，重建下頜骨的三維模式，有目標地實施手術(shù)前的模擬規(guī)劃，并根據(jù)設(shè)計處置骨組織，取得了令人滿意的成果。

三維重建技術(shù)的概念是：運用二維投影復(fù)原生物體組織結(jié)構(gòu)三維信息的數(shù)字過程以及計算技術(shù)，其運作的原理是把電腦掃描之后的CT二維圖像數(shù)據(jù)信息使用有關(guān)軟件處理重建，就能夠得到三維立體圖像。而在人體二維影像信息的獲取以及處置方面，普通XX線和二維CT取得的圖像均是二維的，沒有辦法形成三維，所以無法實施三維重建[1][1]。

而盡管MRI選擇性較強，然而它成像的效果會由于它類元素額左右達不到最佳，并且成本偏高。運用電腦把二維圖像信息透過逆向工程和有關(guān)軟件取得的三維圖像在外形以及構(gòu)造上更為理想，還能夠隨意旋轉(zhuǎn)和切割，從任何視角以及模式都能夠觀測。

而這項技術(shù)對頜面骨折能夠直接觀察骨折的斷端、位置、范疇、程度、骨折端的位移狀況和周遭解剖構(gòu)造的聯(lián)系等等。三維重建技術(shù)在模型上模擬手術(shù)效果，比如：設(shè)計截骨線、添設(shè)假體和模擬手術(shù)之后的效果，還能夠?qū)κ中g(shù)完成之后的功效實施診療效果評定。另外，以三維重建技術(shù)為前提，融合快速成型技術(shù)制成三維模型，為手術(shù)的順利開展以及手術(shù)診療規(guī)劃方案的制定奠定了基礎(chǔ)。

1 資 料 與 方 法

1.1 資料來源

2010-2014年有18位患者接受手術(shù)，全部都是女性，年紀在19-28歲。-28

1.2 方 法

手術(shù)以前以及手術(shù)以后運用同樣的螺旋CT獲得患者頭部斷層數(shù)據(jù)圖像，層厚達到2cm，數(shù)據(jù)格式為DICOM3.0，兩回照射操作一樣，每個組別120張圖片，圖片規(guī)格是512×512像素。

第一步，使用三維常見軟件3D-Doctor（V3.5）構(gòu)建術(shù)前顱骨模型。這款軟件重建以輪廓線的面繪制為前提，因此對下頜骨的斷層輪廓線實施了人工修正，獲得較為理想的下頜骨模型。權(quán)衡到手術(shù)功效，筆者也重建了顱骨其它位置，構(gòu)建了完備的顱骨模型。重建完畢后，測試下頜骨有關(guān)參數(shù)，包含下頜骨頜角角度、下頜支寬度和下頜角外翻角度等[2][2]。

第二步，使用三維模型導進軟件GeoMagic Studio模擬手術(shù)，其是美國Raindrop企業(yè)研制的逆向工程軟件，可以迅速規(guī)整曲面點云數(shù)據(jù)并且自發(fā)生成網(wǎng)格，能夠構(gòu)建任何繁雜的精準曲面模型，創(chuàng)建原型曲面測量點云抑或多邊形數(shù)據(jù)的高質(zhì)量三維模型商品。通過這類超越以往的軟件功效，參考東方典型美麗解析面罩，模擬截骨以及打磨，持續(xù)調(diào)節(jié)強度數(shù)值和操控視角，修正并獲得上佳的下頜骨模型[3][3]。

第三步，對模擬手術(shù)模型和傳統(tǒng)模型實施配準以及三維對比，如此反推出三維截骨線以及打磨深度圖像，而截骨量則通過兩類模型的體積差明確；并確定截骨線以及模擬截骨量，方便手術(shù)方案的訂立，手術(shù)完成后8周再對患者實施CT掃描，并重建手術(shù)以后的三維模型，并且測試有關(guān)參數(shù)。

2 結(jié) 果

18例患者正常端與術(shù)后畸形端的第一磨牙到下頜角下端的垂向距離、第二磨牙到下頜角下端的垂向距離、第二前磨牙到下頜角下端的垂向距離、下頜角升支高度比較，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），見表1.1.

表1 下頜角術(shù)后畸形端與正常端的CT數(shù)據(jù)比較

3 討 論

逆向工程是近段時期以來在設(shè)計行業(yè)崛起的技術(shù)工程，其與以往的設(shè)計模式——“理念-圖紙-商品”-比較，使用“已有商品-電子數(shù)據(jù)-創(chuàng)新理念-新商品”的逆向工程創(chuàng)研新式商品。伴隨整形醫(yī)學與機械工程設(shè)計兩科目的交融，人體臟器以及組織甚至人體的三維重建已經(jīng)在業(yè)界受到重視。大批的工程模式以及觀念都被使用在手術(shù)模擬以及手術(shù)導航中。

運用CT參數(shù)重建了手術(shù)以前以及手術(shù)以后的兩類顱骨模型，并修正了模擬手術(shù)模型，模擬手術(shù)模型和術(shù)前模型實施三維配準以及體積比對后獲得三維截骨線圖像[4][4]。得到的圖像通過截骨和打磨，能夠隨意縮放、旋轉(zhuǎn)等等，也能夠打印出平面圖，能夠從任何視角觀測。筆者根據(jù)這種效果訂立了手術(shù)方案。

患者手術(shù)之后臉部輪廓有了明顯的改變。把術(shù)前、模擬以及術(shù)后3種模型實施比對以及觀測，發(fā)現(xiàn)一部分患者臉部有東方典型的美麗分析面罩指示線，術(shù)后模型與該面罩類似。在構(gòu)建模型的流程中，對3種顱3骨模型均實施了表層光滑處置，數(shù)據(jù)、環(huán)境一樣，讓其與人體更為趨近，模型著色以及光照效果一樣。

對患者術(shù)前、模擬以及術(shù)后模型實施下頜骨有關(guān)參數(shù)的測驗得出：下頜角角度是下頜支后緣和下頜體下緣生成的夾角，下頜角間的寬度為左邊以及右邊下頜支后緣間的最長間距，下頜外翻角度適中[5][5]。截骨量的數(shù)值通過模型體積相減獲得。因為數(shù)據(jù)格式是DICOM3.0，當中包括患者的信息參數(shù)都能夠在軟件中讀取，因此，具體角度值以及具體長度均能夠與軟件顯示值吻合，每一數(shù)據(jù)測試6回，得到算術(shù)平均值；若測試后有偏差，要馬上矯正。

筆者在上文述及的內(nèi)容，是運用患者個人的CT參數(shù)重建顱骨模型，就是所謂的“數(shù)字化”顱骨，之后對模型實施模擬手術(shù)，運用逆向工程技術(shù)獲得三維截骨線以及量化的截骨量，并訂立手術(shù)方案。與以往醫(yī)師二維圖紙上的截骨線創(chuàng)設(shè)比較，這種模式創(chuàng)設(shè)的三維截骨圖形更能夠滿足病患的需求，還能夠獲得量化的截骨量數(shù)值。在全部模擬操控流程中，醫(yī)師可以直接獲得患者下頜骨的三維形狀，而且能夠精準的測得下頜骨的有關(guān)參數(shù)，模擬截骨以及打磨對醫(yī)師的臨床操作助益甚多。

伴隨CT、MRI等新型設(shè)備投入使用，患者的數(shù)據(jù)搜集也更為簡便，鑒于此而重建的三維模型進度持續(xù)提升，與現(xiàn)實狀況基本上能夠吻合。而使用電腦模擬整形術(shù)和設(shè)計方案已經(jīng)在業(yè)內(nèi)開始推廣，并取得了較為理想的效果。然而，模擬手術(shù)還不算太成熟，模擬功效與具體手術(shù)狀況還無法完全吻合，需要不斷完善。

綜上所述，下頜骨的縮小整形術(shù)是一類精細的科目，除開術(shù)前精準的診療以及制定科學的手術(shù)方案以外，要利用CT三維重建技術(shù)來模擬手術(shù)過程。這在未來是醫(yī)學界應(yīng)重點關(guān)注的技術(shù)。

[1] 焦培峰,齊向東,祁佐良,等.下頜角的CT三維重建模擬整形術(shù)[J].解剖學報,2006,37(5):549-551.-551.

[2] 王吉昌,蔡景龍,楊加峰,等.下頜角整形截骨線厚度的三維CT測量及臨床意義[J].實用放射學雜志,2007,23(8):1031-1032.1032.

[3] 華澤權(quán),張力,鮑海宏,等.下頜角肥大截骨手術(shù)相關(guān)下頜管解剖標志的多層CT測量研究[J].中國美容整形外科雜志,2007,18(6):475-477.-477.

[4] 羅奇,柳大烈,韓路軍,等.正常女性下頜角區(qū)多層螺旋CT解剖學研究[J].中國臨床解剖學雜志,2010,28(2):162-165.-165.

[5] 程立新,朱慧茹,周著祖.下頜角整形截骨線厚度的三維CT測量及臨床意義[J].中國醫(yī)療美容,2014,4(2):35-3635-36