这篇文档属于类型a，即单篇原创研究的报告。以下是对该研究的详细介绍：
该研究的主要作者包括Timon Peter ter Braak、Susan Gijsbertje Brouwer de Koning、Maarten Jan Antony van Alphen、Ferdinand van der Heijden、Willem Hans Schreuder、Robert Leonardus Petrus van Veen和Munir Baris Karakullukcu。他们分别来自荷兰特温特大学技术医学院和荷兰阿姆斯特丹Antoni van Leeuwenhoek医院的头颈外科部门。该研究发表于2020年7月28日的《International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery》期刊上。
该研究的主要科学领域是计算机辅助手术，特别是在头颈外科中的应用。随着3D规划软件和快速原型技术的结合，患者特定的切割导板（patient-specific cutting guide）已成为将虚拟手术计划转化为术中操作的标准工具。然而，这些导板的制作耗时且成本高昂，因此研究人员正在探索替代方案。本研究的目的是评估一种新型电磁导航手术切割导板（electromagnetic navigated surgical cutting guide）在下颌骨截骨术中的准确性和可重复性。
该研究包括以下几个主要步骤：
切割导板设计：研究人员设计了一种名为“Bladerunner”的3D导航切割导板系统。该系统由三个部分组成：用于固定在下颌骨上的基板、导航切割导板（即与锯片厚度相对应的槽）和调整杆。基板上有三个等距的尖刺和一个中心螺钉孔，以提供最佳的运动学约束。调整杆通过运动学镜架提供5个自由度（5-degree-of-freedom, DOF）的移动，允许切割导板相对于基板进行倾斜和平移。
导航系统：研究使用了内部开发的导航软件SurgeNav，结合电磁跟踪系统NDI Aurora，实时跟踪传感器线圈在3D测量电磁体积中的位置和方向。软件支持注册和四显示模式（轴向、矢状、冠状和3D），可视化工具相对于成像数据的位置和方向。
下颌骨模型：研究人员通过CT扫描提取了有牙患者的下颌骨模型，并将其沿中矢状面分割，使用3D打印技术创建了石膏下颌骨模型。所有石膏模型均通过CT扫描，并以DICOM格式保存图像数据。
截骨计划：使用3D Slicer软件平台对石膏下颌骨进行分割，并转换为STL格式。使用Meshmixer软件，基于实际病例的截骨位置，为每个石膏下颌骨模型计划并绘制了两个截骨面。
校准与注册：在石膏模型和Bladerunner上分别安装了电磁传感器，并使用点匹配注册方法进行注册。石膏下颌骨模型通过三个广泛分布的基准点（髁突、颏孔和颏隆突）与3D重建图像进行注册。Bladerunner则通过其表面的14个凹槽进行注册。
截骨操作：所有手术均在手术室环境下进行，按照相同的操作协议进行。基板通过不锈钢螺钉固定在石膏下颌骨上，Bladerunner通过SurgeNav的3D视图进行定位，使预测的截骨面与虚拟计划中的截骨面重合。调整杆上的对向螺母用于固定位置，使用0.1毫米的手持锯片通过Bladerunner进行截骨。
截骨面分析：完成截骨后，对下颌骨模型进行CT扫描，并与术前扫描图像进行对比。使用3D Slicer软件进行分割，并使用MATLAB中的迭代最近点（ICP）算法进行注册。通过确定最佳拟合平面，分析计划截骨面与实际截骨面之间的距离、偏航角（yaw）和滚动角（roll）。
研究人员在10个石膏下颌骨模型上进行了20次截骨操作。结果显示，计划截骨面与实际截骨面之间的平均距离为1.1毫米（标准差0.6毫米），平均偏航角为1.8°（标准差1.4°），平均滚动角为1.6°（标准差1.3°）。这些结果表明，Bladerunner在距离、偏航角和滚动角方面均表现出较高的准确性。
该研究表明，电磁导航切割导板在下颌骨截骨术中具有较高的准确性和可重复性。这种方法有潜力取代3D打印切割导板，从而缩短诊断与手术之间的时间间隔，降低成本，并在肿瘤快速增殖或术前CT/MR成像出现意外偏差时，允许对虚拟计划进行调整。
该研究的重要发现包括Bladerunner在截骨面定位上的高准确性，以及其在小角度偏差控制上的优势。此外，该研究提出了一种新型的导航切割导板设计，克服了传统3D打印导板的诸多缺点，如制作时间长、成本高、术中不可调整等。
该研究还指出，未来的改进方向包括使用不同材料制作Bladerunner，增加毫米刻度以便于对齐，以及开发更便捷的固定方法。此外，研究人员计划在后续研究中评估该技术在临床患者中的应用效果，并进一步优化导航切割导板的设计。
通过该研究，研究人员展示了电磁导航切割导板在下颌骨截骨术中的潜力，为计算机辅助手术领域提供了新的研究方向和技术支持。