ocp证书口腔颌面外科杂志2010年2月第20卷第1期JournalofOralandMaxillofacialSurgeryVol20No1February2010随着现代计算机辅助外科技术在临床上日新月异的发展越来越多的导航设备进入了口腔颌面外科手术领域。以前曾用于神经科或者骨科的导航设备经过重新设计现在已经用于口腔颌面外科。相信随着医学科技的发展会有更多的设备进入口腔领域。按照导航工具与手术医生的交互方式手术导航系统可以分为主动式、半主动式和被动式三类。1导航系统的分类1.1主动式导航系统这种导航系统目前在口腔领域的应用很少它其实就是手术机器人。该系统全凭机械手臂按照手术计划进行精确的手术操作但其灵活性较差而且术中需要严格的安全措施来保障医生和患者的安全并且相关硬件和软件的开发在现阶段也不成熟所以这种系统目前还没有用于口腔颌面外科领域的临床报道。1.2半主动式导航系统该类型可以说是二代手术机器人它将术者和机器人相结合允许在机器人可控的范围内由术者自由移动手术工具以达到机器人精确性和术者灵活性相结合的目的。但这种系统目前尚处于研发阶段国内外口腔颌面外科临床领域的应用报道也很罕见。1.3被动式导航系统此类型是目前临床上应用最广的导航系统在手术过程中的作用仅仅是辅助作用即通常所说的由计算机辅助的外科导航系统其关键的手术步骤要靠手术医生来完成。这类系统的作用主要是在实际手术过程中通过红外线或者激光对手术器械位置的追踪实时显示术区信息用虚拟环境指示实际环境中的手术。由于可以结合术前或者术中医学影像资料从而可以精确地设计手术方案提高手术的精确性减小手术切口减少病人所承受的痛苦所以它也成为微创外科的一个新的手术方案。目前导航被应用于口腔各个领域包括口腔颌面部肿瘤、颌面部外伤、正颌矫形、牵张成骨近年来被应用于颞部复杂结构的手术1、眼眶和面中部重建2、颧干煸扁豆>邯郸阳光集团
骨颧弓手术3、骨移植和修整4等。其实导航手术被称为image-guidedsurgery有些勉强现在科技的发展已经使导航手术突破了传统的医学影像的引导尽管临床上现在仍以图像引导的导航系统为主。根据导航系统是否要求影像资料的数据可以分为依赖影像导航系统和不依赖影像导航系统。影像的来源包括X线、CT、MRI等。口腔颌面外科手术导航分类及其定位配准辛鹏飞综述沈国芳审校上海交通大学医学院附属第九人民医院口腔颌面外科上海市口腔医学重点实验室上海200011关键词口腔颌面外科导航空间配准影像漂移中图分类号R78.2文献标识码A文章编号
005-49792000-0060-04ClassifictionLocliztionndRegistrtionofNvigtionSystemsinOrlndM xillofcilSurgeryXINPeng-feiSHEGuo-fangDepartmentofOralandMaxillofacialSurgerythe NinthPeople’sHospitalSchoolofMedicineShanghai JiaotongUniversityShanghaiKeyLabor atoryofStomatologyShanghai200011ChinaKeywordsoralandmaxillofacialsurgerynavigati onregistrationimage-drifting收稿日期009-05-08基金项目国家自然科学基金资助项目3087906上海市科学技术委员会资助项目08DZ71100上海市科委重点基础资助项目08JC1417800“十一五”支撑计划资助项目007BAI18B04。作者简介辛鹏飞1985-男山西吕梁人硕士研究生.通信作者沈国芳教
授.60··辛鹏飞等.口腔颌面外科手术导航分类及其定位配准
XINPeng-feietalClassificationLocalizationandRegistrationofNavigationSystemsinOralan dMaxillofacialSurgery1.3.1CT影像导航系统口腔颌面外科应用最多的导航系统就属于此类。目前临床上的CT导航系统是在术前拍摄带有定位标记的CT数据然后于手术中配准拍摄的时候可以使用普通CT或者CBCT锥形束CT精确度无统计学差异5这
样的方式是目前最容易实现的但有一定的缺点比如术中如果有软组织的肿胀或移位即影像漂移再次配准CT数据就有很大的困难。为此有人把CT也搬进了手术室采用术中CT患者不需要在术前拍摄CT片进入手术室后先拍摄采集数据之后系统导航配准如果术中出现了影像差异手术台可以移动的桌面会再次把病人送入CT机重新采集数据进行配准6。这样大大提高了手术的精度减少了术前病人被钛钉等标记的痛苦。这种术中CT成像手术医生应该注意自我防护减少CT的辐射剂量。1.3.2X线头影片和牙齿模型导航系统Tsuji等7用X线头影的正、侧位片与石膏牙齿模型结合术前首先用激光扫描仪将模型和正、侧位片数字化然后在所成像上定位3个点这个点易于在患者口内获得且比较稳固并利用计算机技术配准正、侧位头影片上的牙齿影像与模型上的点即患者口内的点。这种方法一般无需在患者颌骨做标记大大缩减了患者的经济开支减少了射线的辐射剂量但需要患者口内有足量且稳固的牙齿。牙齿缺失较多或者无牙颌的患者需要评估进一步的情况必要时配合下颌骨植入标记钉使用。1.3.3MR影像导航系统这种系统目前尚未正式投入临床使用因为MR对手术环境、手术器械的要求过高。可以良好地显示软组织影像是这种导航系统的最大优势配合实时导航甚至可以完全解决软组织影像漂移的问题。1.3.4
荧光透视导航系统这种导航系统的应用在口腔颌面外科手术中不太广泛它主要包括术前手术计划和术中手术干预。由于这种导航系统仍依赖术前CT的三维模型且因配准的精度不够实时性差和耗时性大等缺点导致患者的经济负担加重医生的积极性下降。现在的趋势是研究机构正在寻找一种便于手术成像的新方式并对传统的C型臂成像系统进行内部校准。改进的这种导航系统省去了术前的手术计划并简化术中配准过程实时性也有进一步提高所以在欧美地区的脊柱和创伤手术中应用相对较多。在口腔颌面外科的应用报道较少见。1.3.5不依赖影像的导航系统这种系统近年来发展迅速主要是利用激光表面扫描或者激光探头探取关节的某些点进而建立与实体相符的三维影像。按其建模方式可分为两大类8一类是以解剖标志点与运动学相结合的几何学建模另一类是以三维骨建模为基础的几何学与形态学相结合建模这些系统比较适合完全开放性的手术在骨科全关节置换导航技术方面的应用比较广泛口腔颌面外科的报道罕见2颌面外科导航手术中所应用的定位技术导航手术中的定位系统主要有两大种一种是需要框架定位在病人的头部粘贴或用其他方法固定一个坐标系统接着拍摄X线影像然后定位这种定位技术的框架会对手术本身造成不便和干扰而且精确度也不是最高所以颌面外科现在较少使用框架定位临床上使用改良的框架一般不用于定位而是用于配准另一种是无框架定位系统没有框架自然减少了对手术的干扰无框架定位系统是建立在物理学定位技术快速发展的基础上具体可以分为以下五大类2.1光学定位这种定位方式是目前为止最精确的定位方法穆晓兰等9报道此种定位方法的精度在
怎么练小臂0105mm最大分辨率可达001mm颌面外科主要采用这种定位方法在这种系统中红外线发光二极管是主
要的组成部分信号接收装置也是由许多个电荷动耦合元件构成的红外线接收器而且通常配备两个红外跟踪摄像机这种系统在红外发射和接收装置之间不能有任何遮挡物光学定位器根据其原理可以分为主动式、被动式和混合式种2.1.1主动式光学定位器将一组红外发光二极管集成在某刚体上由发光管按特定的顺序发射脉冲由摄像机接受信号从而推算刚体的位置这种定位器的优点是精度高算法简单可靠缺点是定位器中的发光二极管电源续航时间和电源导线对手术器械的灵活性有一定的影响目前主流的定位器采用线阵CCD摄像器件构成只能追踪一个目标
点当然也有采用至少两个面阵的CCD摄像机器件的定位器可以追踪多个目标点
什么可以美白
2.1.2被动光学定位器基于立体视觉原理将被观察目标连接在刚体上匹配至少两个视频图像的对应点重建这些点的空间三维坐标这种定位器的61··口腔颌面外科杂志2010年2月第20卷第1期JournalofOralandMaxillofacialSurgeryVol20No1February2010优点是可以进行空间多目标的定位与识别无妨碍手术的导线缺点是定位器中的构成刚体在使用和清洗时需要严格遵照操作规范。2.1.3混合式光学定位器这种系统集成两种光学定位器的优点可同时跟踪主动和被动目标灵活性好。22机械定位定位器由6个自由度的被动机械臂构成每个关节处有电位器构成的编码器。此种导航系统的精度与设备的制作和保养有很大的关系精度范围在0.12.5mm之间。该定位器在使用时也要注意不能有物理性的阻挡这种系统的优点是可长时间在特定位置夹持器械但灵活性差只能跟踪一个目标且需要经常重新覆盖消毒的外套。2.3电磁定位电磁定位器由3个可以各自定位一个空间方向的磁场发生器组成造价低而且
没有任何光路或遮挡问题。穆晓兰等2004年的报道称其精度约5mm但这个数据较为保守。现谒孀鸥弥肿爸玫母慕 图际醯某墒炀 纫丫 ∮谡飧鍪 荨５绱哦越鹗粑锾迕舾幸话憬鹗羝餍挡荒苁褂眯枰 独氪懦∫ 笈浔柑囟ǖ氖质跏沂质跏业呐渲梅延媒细摺?.4超声定位设备简单而廉价可探测多点或刚体的位置无手术区域阻碍如果周围环境理想精度约1mm就可以满足手术的要求。这种定位装置对周围环境的光线、温度、湿度、气流等的要求相当高。现主要应用于开颅手术应用范围不如上面的3种广泛。25玻璃纤维定位10这是一种完全不同概念的定位系统原理是某种特殊的玻璃纤维当受到弯曲时可以改变它的光学特性根据这些光学特性的改变推算位置的改变。理论上这种系统只需要与它相连的一个远端控制系统即可。一种可能就是将它整合到内镜系统中目前这种定位导航系统需要进一步的技术支持与开发几乎没有应用到口腔颌面外科领域但有一定的发展前景。3配准方法配准就是手术过程中将人体上的参考点与CT、MRI、荧光透视等影像数据上的标记点相关联、重叠的过程。术前、术中拍摄影像时以及配准的过程中病人必须保持严格不动这点极其重要。由于导航系统的种类不同其空间配准方法也不尽相同。第一种是需要在患者身上植入标记物的如钛钉这些标记物的大小和性质必须在影像上可以清楚地显示出来大小要求大于CT等设备的扫描层厚X线不透射显示为高密度影像。多数文献支持现阶段配准的金标准是用稳定的标记物如钛钉直接标记在骨组织上1011。另一种是无需在患者身上作标记物。无需在患者头上植入标记物的配准方法较多其中一种是使用咬合板这种咬合板上已经包埋5个钛钉作定位标记。Eggers等12研究的结果显示这种方法可以满足前颅底手术范围的配准需要精度为1.531.61mm但不满足侧颅底手术范围的配准要求。临床广泛采用的是5个钛钉标记法术前把5个钛钉
会计理论
寒假生活手抄报植入患者的上颌骨一般不在同一个水平线上也不在同一平面。如果手术部位偏高可在两侧眼眶外侧上缘各加一枚钛钉定位。术中要把这些在影像图像上可显影的定位标记物首先配准从而达到整体术区的配准。Luebbers等13研究了4种配准方法后得出结论一般上颌垫和两枚眼眶外侧上缘的定位钉合用其配准精确度足够颌面部一般的手术需要这样可以较大程度上减轻患者的痛苦和不适感。如果病人在拍摄定位CT影像前已经有CT数据显然要求病人再重新拍摄带有定位标记的CT影像不仅加重病人的经济负担也导致了病人接受过量的X 线辐射所以表面配准方法应运而生。Marmulla等14使用激光扫描成像技术利用人体自身的解剖结构作配准得出的结论是上颌骨可以用作配准精度为0.8±0.3mm。因为
舌头和口底的激光扫描效果不够好下颌骨需要进一步改进或许可能作为配准的自然标记。外耳廓可以在行颞部手术时作为配准标记手术部位距离耳廓越远精度越差。他们的三维光电成像技术15可以直接显示术区信息因而无需植入定位钉可以避免因标记钉引起的误差。文献报道高分辨率CT激光扫描点在30000或更高时配准效果很成功当激光扫描点低于6000时效果不理想16。还有一种不需要植入钛钉标记的配准方法就是模型配准法利用牙齿模型数据做配准7。某些手术如骨切开术等术前可在立体头颅模型上进行模拟配准和设计手术方案17。62··4减少影像漂移的几点建议影像漂移在很大程度上影响着导航系统的精确性是导航系统的最大弊病18。影像漂移包括系统性影像漂移和结构性影像漂移。系统影像漂移与定位标记物和配准方法有重要关系。Mascott等1研究发现植入式配准方法的误差最小为1.7±0.7mm利用解剖标志或其他配准方法的误差为3.05.0mm但有相当数量的文献报道其他不少配准方
法的误差要比3.0mm小结构误差是术区软组织因肿胀、拉伸或者破溃等使软组织的移位变形所导致。自从影像漂移这个问题被发现以来一直有人探索解决这个问题所以也发现不少减少影像漂移的方法。总结临床经验概括起来有如下几条系统性影像漂移的解决方式①严格遵照导航手术的操作规范②如需应用骨钻钻孔安放标志物应注意钻孔的大小③固位钛板的钛钉与定位标记物不应过于靠近一般在2cm以上④在用探针定位标记配准时应注意力度⑤术前或术中影像扫描时可使用约束装置固定病人要拍摄的位置⑥改用精度较高、实时更新影像的定位导航系统结构性影像漂移的解决方式主要以预防为主手术过程中避免术区软组织的用力牵拉对于囊性变的肿物在明确肿物边界前应避免穿刺释放囊液当然如能用显示软组织的影像导航系统效果更好参考文献鲜百合的做法
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