求引荐研制虚拟网游的黑科技文 手术「黑科技」:虚拟导航技能助力颌面手术

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2019年04月08日 01:48

在神经、整形、耳鼻喉外科手术中,手术导航体系得到广泛运用。手术导航体系依据术前收集的图画行三维重建,术中经过盯梢器将虚拟印象与患者实践的解剖结构行三维匹配、实时交互,避开重要功用区、血管、神经等,进行精准的手术操作。

来自上海交通大学隶属第九人民医院的朱明医师等运用增强实际(Augmented Reality,简称 AR)成像技能为颌面外科手术导航,以真假结合的方法进行视觉增强,更好地维护下牙槽神经术(inferior alveolar nerve bundles,简称 IANs),其研究成果发表于 2017 年 2 月的 Scientific Reports 上。

在 2014 年 3 月至 2015 年 10 月期间,研究人员共进行了 20 例 AR 体系导航的颌面整形手术(图 1),手术别离触及下颌角切除、牵引成骨术、下颌成形术、颏成形术。

首要,术前选用 CT 多层面扫描重建 3D 印象,运用不同灰度差使术区解剖结构明晰可视(图 2),拟定手术计划(图 3),另依据患者下颌形状定制牙颌模型、牙合垫(图 4),追寻模型上基准点定标(图 5),最终将 CT 重建 3D 印象及牙颌模型扫描图整合为集成图画(图 6,图 7)。

术中依据 AR 体系显现的集成虚拟图画导航,使手术精确地按计划进行(图 8),避开术区重要神经、血管,维护下牙槽神经束(图 9)。


图 1 示试验的作业流程图


图 2 示 IANs 解剖结构图 :依据不同 CT 灰度,能对 IANs 独立显现,再对下颌骨及 IANs 行三维重建


图 3 示 3D 印象上手术计划的拟定 (A) 患者头颅 3D 重建 (B) 下颌骨规划 2 条截骨线,将偏斜下颌分红 3 部分(C)中心部分的下颌骨块(黄色)旋转 180°纠正不对称下颌


图 4 示牙颌模型、牙合垫及定标物粘合固定


图 5 示在 3D 印象及模型上定标的 11 个基准点


图 6 示 3D 印象与牙颌模型整合进程 (A) 牙颌模型、牙合垫及定标物的 3D 模型的扫描图 (B)CT 多层面扫描重建的下颌骨 3D 印象 (C) 整合后的 AR 集成虚拟印象


图 7 示虚拟 IAN 印象在模型上的「集成图画」


图 8 示 AR 技能在术中运用(A)AR 体系下虚拟图画运用在实在场景(B)虚拟图画掩盖于下颌骨(C)在 AR 体系导航下,按规划的截骨线进行手术(D)运用 L 型板固定下颌骨骨块


图 9 示 3D 图画中重建 IANs,规划的截骨线避开 IANs。术中在 AR 体系导航下暴露 IANs 图画,使术者截骨时不损害 IANs

试验成果示 AR 体系虚拟图画显现的 IANs 掩盖在正确的方位,而且随下颌运动时,同步盯梢符号、实时交互。AR 体系导航下可见每个方位、多个视图的立体图画。术前施术者用 1-5 分钟时刻点评虚拟印象与对应方位的差错,差错规模 0.52–2.00 mm。研究者以为差错值近可忽略不计,AR 体系导航可以为是高度精准。在 AR 体系导航下,协助术者精密化操作,防止重要结构损害,进步术后效果、削减并发症(图 10,图 11)。


图 10 示一例,27 岁,男性,确诊下颌偏斜伴右半侧下颌骨肥壮变形,行下颌成形术(上)术前(下)术后 3 月,患者满足术后效果


图 11 示一例,30 岁,女人,确诊下颌角肥壮变形,行下颌角切除术(上)术前(下)术后 4 月,患者满足术后效果

综上所述,手术导航体系在外科手术的辅佐效果毋庸置疑,尽管手术导航体系使手术更耗时,但大大进步了手术操作的精密程度。但在临床运用上,对硬件设备及相关计算机专业知识要求高,模型制造技能要求、耗时,眼镜佩带给术者不适应、额外负担等实践问题仍待处理。

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