计算机辅助导航技术在口腔颌面外科的应用进展

王哲琨

摘   要：相较于传统的手术方式，在手术的过程中采用计算机导航技术，能够使手术的精度得到较大提升，完成手术所需要的时间也能够被大大缩短。口腔颌面部是一个具有极为复杂的解剖关系的区域，并且在这个部位当中的神经都非常重要，另外还有非常丰富的血管，所以，完成这一区域的手术是非常困难的。对计算机辅助导航技术进行应用以后，通过手术之前的规划以及手术进行过程中的实时导航等，能够有效避免手术中损伤一些重要组织等情况，进而使手术的准确度和精确度得到较大幅度的提升，所以，普遍应用于口腔颌面外科手术当中。首先简述了计算机辅助导航技术的应用，然后通过和各种技术的结合，阐述其应用进展。

关键词：计算机;导航;口腔颌面

在科学技术不断发展的情况下，现代医学中已经非常普遍地采用了数字化技术，在这样的基础上，数字医学这一创新性非常强的医学分支学科就此衍生出来。也就是说，所谓数字医学，就是对先进的计算机技术和数字化手段进行利用，来不断地创新和探索临床医学。其主要内容就是在辅助原有的医疗技术的基础上，让医生的诊断能够更加准确，同时，治疗方案能够更加有效。其中，计算机辅助外科和外科领域有着非常紧密的联系。

1    计算机导航技术的应用

计算机导航技术自研发出来开始，在各个医学领域当中都得到了非常广泛的应用。在20多年以前，我国就开始将计算机辅助导航技术应用到治疗口腔颌面外科疾病的过程中，但是，由于颌面部具有非常复杂的结构，即使到了今天，对于临床医生来说，要想顺利完成一台口腔颌面外科手术，依然是非常大的挑战。主要有以下几种体现：首先，多个小块的诸骨组成了颌面部，并且有非常多的骨缝，这些诸骨的骨质并不十分坚固。其次，有非常丰富的神经血管位于颌面部区域，如果在手术的过程中损坏了这些神经，会对面部肌肉的支配造成非常直接的影响，如果损坏了血管，那么供区可能会由于缺血而面临坏死。再次，颌面部这一区域是直接暴露在表面的，一旦发生损伤会使这一区域极易出现外伤。最后，可以说，在人的整体形象当中，颌面部起到了非常关键的作用，所以，对于医生来说，面临的另外一个难题就是保证术后的美观。

通过计算机辅助导航技术的应用，手术过程中的风险能够被大幅度降低，手术的准确性也能够得到有效的提升。相较于传统的手术方式，其具有的优势是非常突出的。第一，手术过程中观察图像是通过三维的形式呈现出来的;第二，在采用传统方式进行颌面外科手术的过程中，主要根据医生过往的经验来完成手术，但是对此技术进行利用之后，对于手术医生的要求大大放寬。特别是在图像引导技术不断发展的过程中，外科医生在进行手术时，能够对术前的设计方案进行实时的跟踪，大大降低了手术过程中出现事故的可能性。同时，通过对计算机辅助导航技术的利用，医生能够实时跟踪整个手术的过程，手术的准确性大大提高，手术的时间也被极大地压缩，进而手术的整体效率得到较大提高。另外，利用可视化操作软件，在手术之前将不同的手术方案设计出来，从中选择一个最为适合的手术方案，这样手术的效果能够更加理想。

目前，在口腔颌面外科手术当中，已经普遍应用了计算机辅助导航技术。总而言之，在口腔颌面部区域进行手术存在非常大的难度，并且有着极高的风险，通过对计算机导航辅助技术的利用，能够对手术操作的位置和方向进行正确的引导，对手术过程中可能出现的损伤周围血管神经等组织的情况进行有效的预防，有效规避风险，大大提升手术的成功率。

在计算机导航辅助技术不断发展的情况下，口腔颌面外科手术的术前设计已经越来越完善，并且术中导航的经验也越来越丰富。但是，由于一些软组织有机构性漂移的情况出现，在一定程度上制约了导航系统在软组织当中的应用。另外，相比较于上颌骨来说，下颌骨是具有可移动性的，这就造成导航在下颌骨区域应用时也会出现一定的阻碍。所以，更多的学者们为了让口腔颌面外科中计算机导航辅助技术的应用价值得到进一步的提升，并且在临床过程中能够更加便利地对其进行应用，计算机导航辅助技术的研究有了一些新的进展[1]。

2    与超声结合的技术

目前，计算机导航辅助技术主要是在术前计算机体层摄影术的基础上采集数据，并且在导航软件中导入数据，同时，在手术之前完成手术设计的环节，这样在手术的过程中就能够遵循设计好的内容，通过这种方式，手术中的风险会被大大降低，手术的精确性也会因此得到提升。但是对于颌面部的软组织来说，在手术的过程中非常容易出现形变的情况，以致产生影像漂移的现象，进而导致在手术的过程中无法对病灶和软组织的形变进行实时的测量，在这样的情况下，就容易出现较大的导航定位误差，在软组织手术当中对计算机导航辅助技术的应用形成了极大的制约。在多模态融合定位系统不断发展的情况下，能够在一个屏幕中将多种模态的图像显示出来，从理论的角度出发，诊断的准确性得到极大提升，但是要想完成这项工作，对于定位、更新等多个技术对应设备的精确配合操作会产生非常大的依赖性，但是设备本身会有一定的不完善之处，那么在实际操作过程中就可能会出现一些误差。针对上述提到的问题，学者们对图像融合算法不断进行深入的探究，实现了在光学定位的基础上建立颅颌面超声和电子计算机断层扫描（Computed Tomography，CT）图像融合的技术方法，并且已经在临床当中得到了初步的应用。这对颌面部软组织手术的导航起到了极大的推动作用，将更加准确的定位信息提供给软组织外伤和肿瘤等疾病的治疗，但是需要将以下问题有效解决之后才能够更好地进行应用，例如，如何在最短的时间将超声图像转化为三维图像等。

3    与颌板结合的技术

大多数计算机导航辅助系统在设计之初都是服务于神经外科的，但是神经外科的手术和口腔颌面外科手术之间的区别非常巨大，所以，需要非常小心地在口腔颌面外科手术中应用导航辅助系统。相较于神经系统和上颌骨，下颌骨周围的关节以及神经等都连接着上颌骨，其活动是不被限制的。因此，在手术的过程中，下颌骨发生移动的情况下可能会改变手术的定位，对这个区域手术的准确性会造成一定的影响。为了使手术的准确性得到更好的保障，在完成术前检查之后，下颌骨需要一直维持在同一个状态当中。但是，由于下颌骨本身的特点和手术过程中进行的一些操作，很难让下颌骨一直维持在同一状态。针对这一问题，有学者提出可以采用下颌骨参考架来解决，使用这种方法之后，就能够随意地移动下颌骨，大多会对医生的手术视野和操作造成一定的影响。如果利用光导航技术，手术过程中流出的血液以及唾液等会污染参考架上的荧光小球，导航的准确性和实时性都会受到极大的影响。这样一来，就可以对计算机导航辅助技术进行利用，在手术的过程中采用颌间导板，能够有效避免下颌骨参考架对于手术区域产生的干扰，并且也能够让下颌骨维持在术前检查时的状态不变，手术的准确性和安全性都能够提到较大提升。

4    与3D打印结合的技术

由于颅颌面部的解剖关系是非常复杂的，有很多重要组织和血管在这个区域当中穿梭而过，并且该区域位于表面，对美观性的要求也非常严格。对于每一个口腔颌面的外科医生来说，在操作每一个颌面外科手术时所面临的挑战都是非常严峻的。在为一些患有骨髓炎、良恶性肿瘤以及外伤而造成的阶段性下颌骨切除时，在完成基础的手术之后需要重建患者的下颌骨，这个位置上的手术难度通常都非常大。但是在影像学检查技术不断发展的情况下，采用CT技术，能够对患者每一个区域的解剖结构都进行非常详细并且十分清晰的观察，但是，通过CT技术虽然能够采用三维的方式来对其进行测量，不足的一点就是依然会以二维的形式来显示图片，真正意义上的三维观察目前还没有实现。另外，对CT拍摄技术进行利用，能够向第三方软件导入医学数字成像和通信（Digital Imaging and Communications in Medicine，DICOM）数据，在虚拟的条件下模拟外科手术，还可以利用虚拟的图像将解剖模型制作出来，这样手术区域的三维观察就能够真正得以实现[2]。

5    磁导航技术的应用

目前，计算机导航辅助技术采用的主要技术还是光学跟踪，虽然使用了此種技术之后能够让手术的准确度得到较大的提升，并且将可能发生风险的概率降低，手术的时间也能够得到压缩，但是光线追踪无法有效控制的问题依然存在。有学者利用头颅模型来模仿口腔颌面的外科手术，验证在头颅模型中应用磁导航系统的精确度和准确度。后来，又在尸体模型上再次验证了在口腔颌面外科手术中应用磁导航的准确性。

最近几年，在临床当中已经慢慢开始采用磁导航系统。例如患者如果需要做正颌手术，特别是双颌手术，在将患者上颌骨Le Fort Ⅰ型劈开之后完成移位，这样一来就无法保证下颌骨移动的准确性。出现这种情况的原因是，在光学跟踪导航、配准以及定位的过程中都是对上颌骨的位置进行利用，一旦移动了上颌骨的位置，那么就必须恢复上颌骨本来的位置，这样下颌骨移动的准确性才能够得到验证和保证。

正颌手术是一种非常特殊的手术类型，因此，专家学者们基于磁场工作的原理，专门设计出了一种导航系统。相较于传统的导航系统，这种导航系统稍微改变了一下软件模块，对上颌骨进行利用，将手术之前的配准和定位的工作完成之后，就能够移动上颌骨，并且能够精准地验证其准确性。接下来，上颌骨截骨移动的配准和移动工作会同时进行。在临床中已经验证了此种操作方式，正是在开发和应用了磁导航系统的情况下，此项功能才得以实现。在口腔颌面外科手术当中，正颌手术占据的地位是非常关键的，相较于普通患者，正颌手术的患者对于美容方面有着非常严格的要求，尤其重视手术的准确性。

6    结语

通过将计算机导航技术和各种技术结合在一起，在口腔颌面外科应用的过程中，这些计算机导航辅助技术对手术的适应症进行了极大的拓展，同时，手术的精确性也得到了非常大的提升，手术能够更加方便地完成，保证了颌面外科手术的质量和效率。

[参考文献]

[1]孙国文.计算机导航技术在临近颅底肿瘤病变手术中的应用[J].口腔医学研究，2018（4）：419-423.

[2]叶兰峰.外科导航技术在颧骨颧弓骨折治疗中的应用[J].华西口腔医学杂志，2015（33）：322-325.