劉 泉， 陳卓凡

（中山大學(xué)光華口腔醫(yī)學(xué)院·附屬口腔醫(yī)院珠江新城門診，廣東省口腔醫(yī)學(xué)研究所，廣東省口腔醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州510623）

醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的日趨成熟和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的開發(fā)極大地推動了現(xiàn)代口腔醫(yī)學(xué)的發(fā)展。21世紀(jì)初，錐形束CT（cone beam CT,CBCT）面世，其具有遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)螺旋CT的輻射劑量和更高的分辨率。此后，基于CBCT的計(jì)算機(jī)輔助導(dǎo)航即動態(tài)導(dǎo)航（dynamic navigation）[1]和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)制作的光固化樹脂導(dǎo)板，也稱靜態(tài)導(dǎo)航（stereolithographic surgical guide，static navigation）[2]得以在口腔治療中迅速推廣。動態(tài)導(dǎo)航的術(shù)中流程為計(jì)算機(jī)軟件全程追蹤和實(shí)時(shí)反饋，而靜態(tài)導(dǎo)航則將術(shù)前設(shè)計(jì)的全部信息轉(zhuǎn)換成導(dǎo)板，并由導(dǎo)板完成術(shù)中呈現(xiàn)。

1 動態(tài)導(dǎo)航的原理與流程

動態(tài)導(dǎo)航系統(tǒng)基于CBCT三維成像技術(shù)、虛擬設(shè)計(jì)軟件和運(yùn)動追蹤技術(shù)。運(yùn)動追蹤包括機(jī)械、光學(xué)、超聲和電磁等追蹤方式，其中光學(xué)追蹤根據(jù)紅外光的發(fā)射與接收方式不同，分為主動和被動追蹤系統(tǒng)兩類[1,3]。被動追蹤系統(tǒng)較常見，其基本原理是：二極管光源發(fā)出的紅外光投射到患者和術(shù)區(qū)后，被固定在患者和外科器材上的反射球反射到立體攝像機(jī)，動態(tài)導(dǎo)航系統(tǒng)軟件利用攝像機(jī)捕捉的光學(xué)信息，計(jì)算出患者和外科器材在術(shù)前設(shè)計(jì)中的相對空間位置，并轉(zhuǎn)化成虛擬圖像投射到顯示器上，從而允許術(shù)者在呈現(xiàn)術(shù)前設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行必要調(diào)整[4]。盡管現(xiàn)有動態(tài)導(dǎo)航系統(tǒng)繁多，其共同的治療流程包括以下幾方面。①數(shù)據(jù)獲?。簬в谢鶞?zhǔn)標(biāo)志物的CBCT掃描；②術(shù)前設(shè)計(jì)：手術(shù)方案的虛擬設(shè)計(jì)；③校準(zhǔn)和配準(zhǔn)：對器材進(jìn)行校準(zhǔn)，并將術(shù)前設(shè)計(jì)與患者配準(zhǔn)；④執(zhí)行設(shè)計(jì)：在動態(tài)導(dǎo)航下進(jìn)行手術(shù)[1,4]。

2 動態(tài)導(dǎo)航的應(yīng)用

2.1 口腔頜面外科

計(jì)算機(jī)導(dǎo)航外科在口腔頜面外科的應(yīng)用主要見于正頜外科、腫瘤切除、異物探查[5]、面部骨折復(fù)位、顱底手術(shù)、顳下頜關(guān)節(jié)外科[6]、復(fù)雜阻生齒拔除術(shù)[7]以及下頜骨壞死病灶累及下牙槽神經(jīng)的清創(chuàng)術(shù)等[8]。對于正頜外科，其目的是更精準(zhǔn)地將術(shù)前設(shè)計(jì)的面頜骨框架在患者身上呈現(xiàn)，并可在術(shù)中實(shí)時(shí)核查移動骨塊的對位情況，同時(shí)避免損傷重要解剖結(jié)構(gòu)[9]。不僅如此，動態(tài)導(dǎo)航可令術(shù)野更直觀清晰[6]，縮短手術(shù)時(shí)間，大量減少術(shù)中出血[10]，還可用于示教和培訓(xùn)[11]；其缺點(diǎn)在于，由于下頜骨的可動性，動態(tài)導(dǎo)航在上頜骨的應(yīng)用優(yōu)于下頜骨，而如何通過提升技術(shù)和軟件進(jìn)而增強(qiáng)其在下頜骨導(dǎo)航手術(shù)中的校準(zhǔn)、配準(zhǔn)和實(shí)時(shí)追蹤仍存在挑戰(zhàn)[6]。

2.2 口腔種植科

根據(jù)外科手術(shù)引導(dǎo)方式，口腔種植外科可分為徒手、靜態(tài)導(dǎo)航和動態(tài)導(dǎo)航種植。徒手種植外科的精準(zhǔn)度低，靜態(tài)導(dǎo)航的應(yīng)用提高了種植體植入的精準(zhǔn)度，而動態(tài)導(dǎo)航則通過實(shí)時(shí)導(dǎo)航功能進(jìn)一步提高了種植治療的可預(yù)期性[4,12-16]，因其可極大限度地避免重要解剖結(jié)構(gòu)的損傷，同時(shí)為復(fù)雜病例提供更可靠的方案，如即刻種植、美學(xué)區(qū)種植、連續(xù)多牙缺失種植、牙槽骨嚴(yán)重萎縮的無牙頜種植、頜骨先天發(fā)育不良的種植治療、“盾構(gòu)術(shù)”的開展，以及穿翼、穿顴種植等[17-20]。

2.3 其他

基于動態(tài)導(dǎo)航的精準(zhǔn)性，其在根尖切除術(shù)中對患牙根尖的定位和切除應(yīng)用中明顯優(yōu)于傳統(tǒng)方法[21]。此外，動態(tài)導(dǎo)航還被用于根管折斷器械的探查和取出[22]以及正畸支抗釘?shù)闹踩隱23-24]。

3 動態(tài)導(dǎo)航的誤差及處理

動態(tài)導(dǎo)航的誤差分為技術(shù)、影像、配準(zhǔn)、應(yīng)用和人為誤差[25]。其中技術(shù)誤差指導(dǎo)航系統(tǒng)的軟硬件對空間位置在測量上的內(nèi)在誤差；影像誤差指影像設(shè)備對解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行幾何描述時(shí)產(chǎn)生的誤差；配準(zhǔn)誤差指患者與影像數(shù)據(jù)間的配對誤差；應(yīng)用誤差指在導(dǎo)航下外科工具的實(shí)際位置與反饋位置之間的誤差；人為誤差則是以上誤差中摻雜的人為因素而導(dǎo)致的誤差。以上誤差的分類、原因及處理方法歸納見表1。

表1 動態(tài)導(dǎo)航常見誤差及處理[25]Table 1 Errors and error management of dynamic navigation

基于三維成像、虛擬設(shè)計(jì)與追蹤技術(shù)，動態(tài)導(dǎo)航將術(shù)前設(shè)計(jì)精準(zhǔn)呈現(xiàn)，并為術(shù)者實(shí)時(shí)反饋信息，提高了口腔治療的精準(zhǔn)度和效果的可預(yù)期性，但仍存在成本高、誤差來源廣、臨床隨機(jī)對照研究證據(jù)較少等不足，有望在未來加以完善，從而成為臨床診療的有力輔助手段。