计算机三维仿真颅骨实体模型在小儿巨颅畸形手术中应用的研究

发布时间：2019-04-18 22:34

【摘要】：【研究背景】计算机图像技术正飞速发展，并被广泛应用于临床医学领域。在计算机辅助手术方面主要包括计算机虚拟模型及计算机三维仿真实体模型两方面技术。计算机虚拟模型技术与实体模型技术在手术规划、应用中可相互补充。虚拟模型（可视化）技术已成为日常影像诊断的必备工具，图像直观准确地提供诊断信息,也成为手术的重要依据和指导。而近年来,三维仿真实体模型应用于颅颌面外科，脊柱外科、心血管外科与介入手术等复杂领域的多种复杂手术中，并在获得更加详细的解剖学信息、提高医生执行手术的自信心与熟练度、缩短手术时间等方面显示出其不可忽视的优势,尤其值得关注的是三维仿真实体模型技术在一些特定颅面畸形手术上有着不可替代的作用。复习国内外文献，关于三维仿真实体模型技术在小儿巨颅畸形相关手术中的应用优势未见报道。由于小儿巨颅畸形手术存在颅底重建（基底环的选择及确立）、颅盖骨重建（容腔重塑）及脑重塑保护的特殊性，通过制备导航模板并应用于术中导航，并通过精确定点顺序保护将大大提高手术的成功率及安全性。因此通过本实验，将明确实体模型技术在小儿巨颅畸形手术中存在提高手术精确度、提高手术安全性及提高操作者的熟练度等方面的优势，明确其在巨颅畸形手术中的有效性、实用性及安全性等方面具有十分重要意义。个体化三维仿真颅骨模型作为计算机虚拟模型的重要补充有其重要价值。【目的】在计算机模拟手术的基础上，制备实体模型进行演练，通过实验演练，测定演练结果模型的各项相关实验参数，分析各个实验参数结果，旨在明确计算机仿真实体模型技术在小儿巨颅畸形手术应用中提高手术满意度及缩短手术时间，提高手术安全性方面的优势，在此基础上制作术中导航模板能提高手术精确度。明确仿真实体模型技术在小儿巨颅畸形手术应用中有效性、实用性及安全性，证明个体化三维仿真颅骨模型在小儿巨颅畸形手术中的重要价值。【方法】 1.临床采集7组巨颅畸形影像数据，并运用快速成型（RP）技术分别制备7个计算机三维仿真颅骨实体模型作为母模，然后每组再分别复制5个1：1比例实体模型。分组进行实体模型进行手术演练。 2.每组演练前分别完成计算机虚拟手术规划，并假设其结果模型参数为标准模型参数，记录完成后的虚拟模型的各项技术参数，并作为参考标准。制定完成实体模型的手术标准。 3.首先比较每组已完成的，符合手术标准的第一个与第五个实体模型的完成时间，再分别比较两者与虚拟模型的符合率，以说明手术的熟练度与满意度。 4.以最佳结果模型为模板，用母模制备术中导航模板 5.统计相关参数，并得出结果。【结果】 1、7组中有2组存在第1个实体模型演练的结果模型达不到实际手术要求，需重新规划计算机虚拟手术及虚拟模型。 2、计算各组模型矢状骨桥跨度与标准模型跨度的平均误差率分别为3.8%，3.3%，2.2%，3.0%，2.6%，2.8%，2.1%。总体上，7组所有第1个符合手术标准的结果模型的平均跨度误差为5.0%，7组所有第5个结果模型的平均跨度误差率为1.2%，差别有显著性，说明演练最后一个模型较第一个模型的误差率降低，满意度提高了。 3、从时间上得出的结果，每组第1个符合手术标准的结果模型的演练时间分别为4.3小时，3.3小时，3.6小时，2.7小时，3.4小时，3.0小时，3.8小时。每组第5个结果模型的演练时间分别为2.7小时，2.4小时，2.5小时，1.9小时，3.0小时，2.5小时，2.5小时。缩短的时间比率分别为37%，27%，31%，30%，12%，17%，34%，差别有显著性。手术熟练度的提高，能缩短12%～37%的手术时间。【结论】 1、小儿巨颅畸形手术存在复杂性和特殊性，有些手术所需要的解剖学信息只有在仿真实体模型上才能获得，因此仅根据计算机虚拟模型制定的手术规划可能不完善，不能据此顺利完成手术，需要修改，而重新进行计算机虚拟手术规划。因此仿真实体模型更接近实际情况，更具有实用性。 2、通过实体模型反复演练，改善手术方式，完善手术计划，，可以减少手术误差，提高手术结果的满意度。 3、利用计算机仿真实体模型进行反复演练，提高手术自信心及熟练度，大幅缩短手术时间，也间接提高手术的安全性。 4、小儿巨颅畸形手术存在颅腔重建及脑保护的特殊性，要求定位精确。由实体模型演练而得到最佳手术方案，以此方案制作术中导航模板能提高手术精确度，提高手术安全性。依此建立的术中导航模板在小儿巨颅畸形手术中的重要性是毋庸置疑的。
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【学位授予单位】：福建医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R726.5

【参考文献】