計算機輔助導航技術在頜面外科住院醫師規范化培訓中的應用

陳 紅 應 張 富 貴 ＊

（1.口腔頜面外科教研室<重慶醫科大學口腔醫學院>，重慶 400017；2.口腔疾病與生物醫學重慶市重點實驗室，重慶 400017；3.重慶市高校市級口腔生物醫學工程重點實驗室，重慶 400017）

計算機輔助導航技術作為空間定向技術、現代化電子計算技術和智能化影像技術相結合的時代產物，在現代醫學領域中得到了快速發展。 由于口腔頜面部解剖結構極具復雜特殊，同時狹小的操作空間無法清楚暴露術區的重要神經和血管，如果口腔頜面外科醫生缺乏臨床操作經驗，并且未經過長時間的臨床技能訓練，那只能長期進行簡易的手術操作，而無法突破因解剖特殊性形成的障礙成為一名優秀的頜面外科醫師。 縱觀口腔頜面外科學的發展，一名口腔頜面外科規范化住院醫師在畢業后只有通過漫長的臨床實踐才能成為一名技術嫻熟的合格口腔頜面外科醫師。本文提出了將計算機輔助導航技術和臨床病例結合后建立的口腔頜面外科手術虛擬平臺，讓頜面外科規范化住院醫師在數字化虛擬世界里完成手術整個過程，該全新的教學模式可以使頜面外科規范化住院醫師更好地理解和掌握手術操作，使其更快成長為熟練的口腔頜面外科專科醫師。

1 計算機輔助導航技術的概念

近年來，快速發展的醫學影像技術、圖像處理技術及機器人技術已經廣泛用于醫學各領域，它們通過有機地整合形成了臨床研究應用的熱點之一即為數字化輔助外科技術。 在數字化輔助外科技術中，計算機輔助導航技術是不可或缺的重要組成部分。 它延伸了口腔頜面外科醫生有限的視覺空間，突破了傳統外科手術的限定，對外科手術和外科手術器械有了重新的定義[1-2]。 對于提高手術定位精度、減少手術損傷、最優化手術路徑的選擇以及手術成功率具有十分重要的意義。

計算機輔助導航技術是連接虛擬設計和實際手術操作的橋梁，它可以將術前設計的優化方案在術中進行精準的實施。 導航技術是基于數字化影像學數據，比如 CT、MRI、DSA 等，進行計算機編程處理，然后利用三位空間立體定位技術，可以為術者直觀展示肉眼無法達到的解剖結構，從而提高手術的安全性及精準性[3-5]（見圖 1）。

圖1 Brainlab iplan 3.0 操作系統界面

計算機輔助導航技術在20 世紀80 年代后期最先應用于神經外科領域。 隨著數字化技術的發展，在20 世紀90 年代中期逐漸在口腔頜面外科領域應用。計算機輔助導航技術在口腔頜面部創傷、發育畸形及頭頸部腫瘤等疾病方面發揮著重要的作用，并且已經發展成為口腔頜面部治療領域的主要技術手段[6-7]。

2 計算機輔助導航技術的主要優點

計算機輔助導航技術自研發以來，在各個醫學專業領域當中得到了極為廣泛的運用。 由于口腔頜面部是由大量的骨塊組成，因此口腔頜面部支架存在大量的骨縫，術者一旦操作不正確，將會導致骨塊之間連接不穩定，發生病理性骨折及移位。 其次，口腔頜面部含有非常豐富的神經血管，若果手術過程中損傷了重要的神經，患者術后會出現嚴重的并發癥。 如果是損傷到重要的血管，對于供區可能會引起缺血而導致組織感染壞死。 因此，利用計算機輔助導航技術，可以很好地避開口腔頜面部重要的解剖結構，讓手術過程中的風險被大幅度降低，從而手術準確性也能夠得到明顯的改善。 相較于傳統的手術方式，計算機輔助導航技術具有的優勢是非常突出的，利用計算機輔助導航技術，是頜面外科手術治療精準化、微創化發展，有利于患者術后的康復[8]。

通過術前的影像檢查資料，利用數字化技術進行術前設計和模擬，計算機輔助導航技術可以避開口腔頜面部病變區域重要的血管和神經，從而制訂周密的手術方案。 同時計算機輔助導航技術也為位于特殊位置的腫瘤提供安全、準確的入路，尤其對深部腫瘤穿刺活檢可以通過計算機輔助導航技術提高診斷的準確率。 最后，通過計算機輔助導航技術結合虛擬及現實，可以幫助口腔頜面外科規范化住院醫師進行教學及遠程醫療等。

3 在規范化住院醫師臨床操作技能教學中的應用

到目前為止，口腔頜面外科臨床教育仍然是以口述講解、頜面部模具、大體標本以及實驗動物教學為主。 通過調查研究發現傳統的口腔頜面外科臨床教學方法存在較多的缺點，比如重復使用率過低、實驗動物費用較高、大體標本數量無法滿足日益增長的學生數量、教學模具和多媒體圖片過于抽閑導致理解困難等嚴重問題。 為了解決以上由傳統教學所帶來的弊端，現代教育模式——計算機輔助導航技術可以解決相關弊端。 計算機導航技術可以循環播放并進行暫停回放等相關操作，住院醫師在其中也會更具有學習的興趣以及主動性，對于原本抽象的器官模具可以通過多角度、多切面以及部分與整體相結合的方式進行學習和理解。 住院醫師可以通過計算機導航技術平臺復習病史采集、體格檢查、閱讀影像資料，與患者交流溝通手術治療方法等。

隨著高科技發展日新月異， 計算機輔助導航技術作為一種新興產物，因為其精準的數字化導航特點，被廣泛運用于臨床各個專科領域。眾所周知，口腔頜面外科是強調實踐操作的一門學科， 而對于規范化住院醫師所接觸到的教科書卻不能實時更新學科知識， 因此僅依靠傳統的講授臨床教學模式讓規范化住院醫師理解、掌握和應用數字化導航技術是有困難的。為了提高口腔頜面外科臨床教學成果， 能最大限度調動規范化住院醫師的學習積極性和主動性， 在傳統的教學模式中增添新鮮的數字化教學訓練模式是必要的。

4 對頜面外科規范化住院醫師手術培養的作用

由于頭頸部解剖的復雜性，各式各樣的頜面外科輔助技術，比如內窺鏡、顯微鏡、數字化3D 打印導板等不斷應用于口腔頜面外科手術，使口腔頜面外科手術方式變得越來越復雜，越來越微創。 隨著數字化輔助外科的蓬勃發展，對頜面外科醫生的要求也越來越高，獲得熟練技能的時間周期也越來越長。 計算機輔助導航技術可以降低真實手術所帶來的多種風險，還可以互補傳統教學資源分配不足的問題[9-10]。通過建立與頭頸部相關的頜面外科手術的數字化導航技術的平臺，口腔頜面外科規范化住院醫師可以通過導航技術打破時間和空間的限制條件，不僅可以短時暫停和循環播放反復學習， 還可以進行多角度動態觀察，提高口腔頜面外科規范化住院醫師的空間想象力及學習的積極性，并且通過在計算機輔助導航平臺上練習一些復雜的手術技能操作， 增加手術操作的熟練程度，縮短口腔頜面外科醫生的培養周期。

5 計算機輔助導航技術在手術訓練中需要注意的問題

通過計算機輔助導航技術對口腔頜面外科規范化住院醫師進行臨床技能教學中應需強調注意誤差。這些誤差主要來源系統誤差、導航注冊誤差以及操作誤差[11-12]。 操作誤差會導致患者影像資料與數據庫重建的圖形出現飄移，主要包括由頭架或注冊標記物引起的系統性影像漂移以及口腔頜面部軟硬組織結構出現變化的結構性影像飄移。 考慮到計算機輔助導航技術可能出現誤差，因此必須要強調對于任何一臺口腔頜面外科手術，術者的經驗和基本臨床操作技能才是手術成功的關鍵，不能對計算機輔助導航技術過度依賴而忽略理論的更新和技術的進步。 另一方面，也不能完全照搬傳統的手術治療方式，應該隨時學習新知識，尤其在數字化時代的大背景下，數字化醫學技術引領臨床事業更大的進步。

6 結語

雖然目前計算機輔助導航技術正在進行廣泛推廣，但是由于硬軟件的制約，相關人員互動關系需要進一步完善。 一個針對口腔頜面外科規范化住院醫師臨床技能訓練的計算機輔助導航數字化平臺，不僅需要有口腔頜面外科各種疾病的系統性數據庫，同時還需要有相關手術治療的對于分類數據庫，將兩者數據庫的完美結合構建操作模擬平臺，充分發揮數字化技術互動性和精確性的優勢，通過計算機輔助導航技術提高研究生的學習興趣， 加強夯實實踐操作能力，讓規范化住院醫師完全模擬頜面外科相關手術技能操作，不僅可以降低實驗經費，縮短研究生的培養時間，而且很大程度上培養醫師對疾病的思考能力和動手能力，從而提高手術成功率，讓更多的病人能夠享受到規范安全和專業的口腔頜面外科治療。