三維重建模擬技術在下頜角縮小整形術中的應用

翁 羽

第三軍醫大學西南醫院整形外科, 重慶 400038

·醫療美容調研·

三維重建模擬技術在下頜角縮小整形術中的應用

翁 羽

第三軍醫大學西南醫院整形外科, 重慶 400038

目的 透過螺旋CT掃描、三維重建和電腦模擬技術為下頜角縮小整形術供應可靠、精準的手術數據以及評價參考。 方法 對做下頜角縮小整形術的對象實施術前掃描并重新構建下頜骨三維影像，運用電腦規劃三維手術、模擬手術功效，并于手術之后和掃描重建影像比較，評定手術的功效。 結果 2010-2014 年有18 位患者接受手術，全部都是女性，年紀在19-28 歲，隨訪3 到12 個月，患者認可手術效果。 結論 手術以前三維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造；電腦模擬技術可以供應數字化的手術方案；三維模擬技術與手術后圖像的比對能夠證明手術功效。

三維重建；模擬技術；下頜角；手術；個體化解剖構造

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

三維重建技術的概念是：運用二維投影復原生物體組織結構三維信息的數字過程以及計算技術，其運作的原理是把電腦掃描之后的CT二維圖像數據信息使用有關軟件處理重建，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軟件取得的三維圖像在外形以及構造上更為理想，還能夠隨意旋轉和切割，從任何視角以及模式都能夠觀測。

而這項技術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造的聯系等等。三維重建技術在模型上模擬手術效果，比如：設計截骨線、添設假體和模擬手術之后的效果，還能夠對手術完成之后的功效實施診療效果評定。另外，以三維重建技術為前提，融合快速成型技術制成三維模型，為手術的順利開展以及手術診療規劃方案的制定奠定了基礎。

1 資 料 與 方 法

1.1 資料來源

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

1.2 方 法

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

第一步，使用三維常見軟件3D-Doctor（V3.5）構建術前顱骨模型。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。權衡到手術功效，筆者也重建了顱骨其它位置，構建了完備的顱骨模型。重建完畢后，測試下頜骨有關參數，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，其是美國Raindrop企業研制的逆向工程軟件，可以迅速規整曲面點云數據并且自發生成網格，能夠構建任何繁雜的精準曲面模型，創建原型曲面測量點云抑或多邊形數據的高質量三維模型商品。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，持續調節強度數值和操控視角，修正并獲得上佳的下頜骨模型[3][3]。

第三步，對模擬手術模型和傳統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，方便手術方案的訂立，手術完成后8周再對患者實施CT掃描，并重建手術以后的三維模型，并且測試有關參數。

2 結 果

18例患者正常端與術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，差異無統計學意義（P＞0.05），見表1.1.

表1 下頜角術后畸形端與正常端的CT數據比較

3 討 論

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

運用CT參數重建了手術以前以及手術以后的兩類顱骨模型，并修正了模擬手術模型，模擬手術模型和術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、旋轉等等，也能夠打印出平面圖，能夠從任何視角觀測。筆者根據這種效果訂立了手術方案。

患者手術之后臉部輪廓有了明顯的改變。把術前、模擬以及術后3種模型實施比對以及觀測，發現一部分患者臉部有東方典型的美麗分析面罩指示線，術后模型與該面罩類似。在構建模型的流程中，對3種顱3骨模型均實施了表層光滑處置，數據、環境一樣，讓其與人體更為趨近，模型著色以及光照效果一樣。

對患者術前、模擬以及術后模型實施下頜骨有關參數的測驗得出：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]。截骨量的數值通過模型體積相減獲得。因為數據格式是DICOM3.0，當中包括患者的信息參數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，每一數據測試6回，得到算術平均值；若測試后有偏差，要馬上矯正。

筆者在上文述及的內容，是運用患者個人的CT參數重建顱骨模型，就是所謂的“數字化”顱骨，之后對模型實施模擬手術，運用逆向工程技術獲得三維截骨線以及量化的截骨量，并訂立手術方案。與以往醫師二維圖紙上的截骨線創設比較，這種模式創設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值。在全部模擬操控流程中，醫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參數，模擬截骨以及打磨對醫師的臨床操作助益甚多。

伴隨CT、MRI等新型設備投入使用，患者的數據搜集也更為簡便，鑒于此而重建的三維模型進度持續提升，與現實狀況基本上能夠吻合。而使用電腦模擬整形術和設計方案已經在業內開始推廣，并取得了較為理想的效果。然而，模擬手術還不算太成熟，模擬功效與具體手術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是一類精細的科目，除開術前精準的診療以及制定科學的手術方案以外，要利用CT三維重建技術來模擬手術過程。這在未來是醫學界應重點關注的技術。

[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[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,張力,鮑海宏,等.下頜角肥大截骨手術相關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].中國醫療美容,2014,4(2):35-3635-36