三维重建模拟技术在下颌角缩小整形术中的应用

翁 羽

第三军医大学西南医院整形外科, 重庆 400038

·医疗美容调研·

三维重建模拟技术在下颌角缩小整形术中的应用

翁 羽

第三军医大学西南医院整形外科, 重庆 400038

目的 透过螺旋CT扫描、三维重建和电脑模拟技术为下颌角缩小整形术供应可靠、精准的手术数据以及评价参考。 方法 对做下颌角缩小整形术的对象实施术前扫描并重新构建下颌骨三维影像，运用电脑规划三维手术、模拟手术功效，并于手术之后和扫描重建影像比较，评定手术的功效。 结果 2010-2014 年有18 位患者接受手术，全部都是女性，年纪在19-28 岁，随访3 到12 个月，患者认可手术效果。 结论 手术以前三维CT 重建能够较为真实、全方位地掌握患者下颌骨个体化解剖构造；电脑模拟技术可以供应数字化的手术方案；三维模拟技术与手术后图像的比对能够证明手术功效。

三维重建；模拟技术；下颌角；手术；个体化解剖构造

伴随下颌角肥大缩小整形术的大力推广，使用螺旋CT进行下颌骨缩小业已开始在各大报刊中报道。传统的有关技术都被约束于术前测试、诊治层面。2010年到2014年，某医院对18位进行下颌角缩小整形术的患者实施手术前以及手术后的螺旋CT扫描，重建下颌骨的三维模式，有目标地实施手术前的模拟规划，并根据设计处置骨组织，取得了令人满意的成果。

三维重建技术的概念是：运用二维投影复原生物体组织结构三维信息的数字过程以及计算技术，其运作的原理是把电脑扫描之后的CT二维图像数据信息使用有关软件处理重建，就能够得到三维立体图像。而在人体二维影像信息的获取以及处置方面，普通XX线和二维CT取得的图像均是二维的，没有办法形成三维，所以无法实施三维重建[1][1]。

而尽管MRI选择性较强，然而它成像的效果会由于它类元素额左右达不到最佳，并且成本偏高。运用电脑把二维图像信息透过逆向工程和有关软件取得的三维图像在外形以及构造上更为理想，还能够随意旋转和切割，从任何视角以及模式都能够观测。

而这项技术对颌面骨折能够直接观察骨折的断端、位置、范畴、程度、骨折端的位移状况和周遭解剖构造的联系等等。三维重建技术在模型上模拟手术效果，比如：设计截骨线、添设假体和模拟手术之后的效果，还能够对手术完成之后的功效实施诊疗效果评定。另外，以三维重建技术为前提，融合快速成型技术制成三维模型，为手术的顺利开展以及手术诊疗规划方案的制定奠定了基础。

1 资 料 与 方 法

1.1 资料来源

2010-2014年有18位患者接受手术，全部都是女性，年纪在19-28岁。-28

1.2 方 法

手术以前以及手术以后运用同样的螺旋CT获得患者头部断层数据图像，层厚达到2cm，数据格式为DICOM3.0，两回照射操作一样，每个组别120张图片，图片规格是512×512像素。

第一步，使用三维常见软件3D-Doctor（V3.5）构建术前颅骨模型。这款软件重建以轮廓线的面绘制为前提，因此对下颌骨的断层轮廓线实施了人工修正，获得较为理想的下颌骨模型。权衡到手术功效，笔者也重建了颅骨其它位置，构建了完备的颅骨模型。重建完毕后，测试下颌骨有关参数，包含下颌骨颌角角度、下颌支宽度和下颌角外翻角度等[2][2]。

第二步，使用三维模型导进软件GeoMagic Studio模拟手术，其是美国Raindrop企业研制的逆向工程软件，可以迅速规整曲面点云数据并且自发生成网格，能够构建任何繁杂的精准曲面模型，创建原型曲面测量点云抑或多边形数据的高质量三维模型商品。通过这类超越以往的软件功效，参考东方典型美丽解析面罩，模拟截骨以及打磨，持续调节强度数值和操控视角，修正并获得上佳的下颌骨模型[3][3]。

第三步，对模拟手术模型和传统模型实施配准以及三维对比，如此反推出三维截骨线以及打磨深度图像，而截骨量则通过两类模型的体积差明确；并确定截骨线以及模拟截骨量，方便手术方案的订立，手术完成后8周再对患者实施CT扫描，并重建手术以后的三维模型，并且测试有关参数。

2 结 果

18例患者正常端与术后畸形端的第一磨牙到下颌角下端的垂向距离、第二磨牙到下颌角下端的垂向距离、第二前磨牙到下颌角下端的垂向距离、下颌角升支高度比较，差异无统计学意义（P＞0.05），见表1.1.

表1 下颌角术后畸形端与正常端的CT数据比较

3 讨 论

逆向工程是近段时期以来在设计行业崛起的技术工程，其与以往的设计模式——“理念-图纸-商品”-比较，使用“已有商品-电子数据-创新理念-新商品”的逆向工程创研新式商品。伴随整形医学与机械工程设计两科目的交融，人体脏器以及组织甚至人体的三维重建已经在业界受到重视。大批的工程模式以及观念都被使用在手术模拟以及手术导航中。

运用CT参数重建了手术以前以及手术以后的两类颅骨模型，并修正了模拟手术模型，模拟手术模型和术前模型实施三维配准以及体积比对后获得三维截骨线图像[4][4]。得到的图像通过截骨和打磨，能够随意缩放、旋转等等，也能够打印出平面图，能够从任何视角观测。笔者根据这种效果订立了手术方案。

患者手术之后脸部轮廓有了明显的改变。把术前、模拟以及术后3种模型实施比对以及观测，发现一部分患者脸部有东方典型的美丽分析面罩指示线，术后模型与该面罩类似。在构建模型的流程中，对3种颅3骨模型均实施了表层光滑处置，数据、环境一样，让其与人体更为趋近，模型着色以及光照效果一样。

对患者术前、模拟以及术后模型实施下颌骨有关参数的测验得出：下颌角角度是下颌支后缘和下颌体下缘生成的夹角，下颌角间的宽度为左边以及右边下颌支后缘间的最长间距，下颌外翻角度适中[5][5]。截骨量的数值通过模型体积相减获得。因为数据格式是DICOM3.0，当中包括患者的信息参数都能够在软件中读取，因此，具体角度值以及具体长度均能够与软件显示值吻合，每一数据测试6回，得到算术平均值；若测试后有偏差，要马上矫正。

笔者在上文述及的内容，是运用患者个人的CT参数重建颅骨模型，就是所谓的“数字化”颅骨，之后对模型实施模拟手术，运用逆向工程技术获得三维截骨线以及量化的截骨量，并订立手术方案。与以往医师二维图纸上的截骨线创设比较，这种模式创设的三维截骨图形更能够满足病患的需求，还能够获得量化的截骨量数值。在全部模拟操控流程中，医师可以直接获得患者下颌骨的三维形状，而且能够精准的测得下颌骨的有关参数，模拟截骨以及打磨对医师的临床操作助益甚多。

伴随CT、MRI等新型设备投入使用，患者的数据搜集也更为简便，鉴于此而重建的三维模型进度持续提升，与现实状况基本上能够吻合。而使用电脑模拟整形术和设计方案已经在业内开始推广，并取得了较为理想的效果。然而，模拟手术还不算太成熟，模拟功效与具体手术状况还无法完全吻合，需要不断完善。

综上所述，下颌骨的缩小整形术是一类精细的科目，除开术前精准的诊疗以及制定科学的手术方案以外，要利用CT三维重建技术来模拟手术过程。这在未来是医学界应重点关注的技术。

[1] 焦培峰,齐向东,祁佐良,等.下颌角的CT三维重建模拟整形术[J].解剖学报,2006,37(5):549-551.-551.

[2] 王吉昌,蔡景龙,杨加峰,等.下颌角整形截骨线厚度的三维CT测量及临床意义[J].实用放射学杂志,2007,23(8):1031-1032.1032.

[3] 华泽权,张力,鲍海宏,等.下颌角肥大截骨手术相关下颌管解剖标志的多层CT测量研究[J].中国美容整形外科杂志,2007,18(6):475-477.-477.

[4] 罗奇,柳大烈,韩路军,等.正常女性下颌角区多层螺旋CT解剖学研究[J].中国临床解剖学杂志,2010,28(2):162-165.-165.

[5] 程立新,朱慧茹,周著祖.下颌角整形截骨线厚度的三维CT测量及临床意义[J].中国医疗美容,2014,4(2):35-3635-36