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数字化方法在正颌外科中的应用与进展

期刊:Innovative Surgical SciencesDOI:10.1515/iss-2024-0018

本文是由Constanze Friedrich、Constantin Graw和Juliane Kröplin共同撰写的一篇叙述性综述(narrative review),发表于2024年9月6日的期刊*Innov Surg Sci*上。文章主要探讨了正颌外科(orthognathic surgery)领域的现状及其数字化技术的发展,特别是虚拟手术规划(virtual surgical planning, VSP)和3D打印技术在正颌外科中的应用。

1. 作者及发表信息

本文的主要作者包括Constanze Friedrich、Constantin Graw和Juliane Kröplin,均来自德国罗斯托克大学医学中心口腔颌面外科。文章于2024年9月6日在线发表,题为“A Narrative Review of Present Knowledge and Digital Approaches in Orthognathic Surgery”。

2. 文章主题

文章的主题围绕正颌外科的现状及其数字化技术的发展展开。正颌外科是口腔颌面外科的一个分支,主要用于矫正颌骨形状和位置的异常。这些异常可能影响患者的生活质量,导致呼吸、吞咽、咀嚼等功能障碍,甚至影响心理健康。文章旨在回顾传统正颌外科技术的发展,并探讨近年来数字化技术如何改变这一领域。

3. 主要内容

3.1 正颌外科的背景与需求

文章首先介绍了正颌外科的背景及其治疗需求。颌骨形状和位置的异常大约影响10%的人口,这些异常可能是先天性的,也可能是后天获得的。正颌外科通过手术矫正这些异常,以改善患者的功能和外观。文章提到,正颌外科的发展经历了从传统手术技术到现代数字化技术的转变,尤其是近年来虚拟手术规划(VSP)和3D打印技术的引入,显著提高了手术的精确性和效率。

3.2 传统正颌外科技术

文章详细描述了传统正颌外科的技术流程,包括术前和术后的正畸治疗(“三明治技术”)。传统手术规划(traditional surgical planning, TSP)依赖于二维X光片、面部照片和石膏模型等数据,通过模型手术来规划颌骨的移动。然而,这种方法耗时长、依赖专业人员的经验,且容易出错。文章指出,传统方法在处理复杂病例时存在局限性,尤其是在精确性和效率方面。

3.3 数字化技术的引入

文章重点介绍了虚拟手术规划(VSP)和3D打印技术在正颌外科中的应用。VSP通过三维成像技术(如CT或锥形束CT)生成数字化模型,使医生能够在虚拟环境中规划手术。结合3D打印技术,可以制作手术导板和模型,帮助医生在手术中精确复制虚拟计划。研究表明,使用VSP规划的手术在术后结果上与传统方法相比,偏差显著降低。此外,数字化技术减少了对外部实验室的依赖,缩短了规划时间,提高了手术效率。

3.4 患者特异性植入物和导板

文章还讨论了患者特异性植入物(patient-specific implants, PSIs)和导板在正颌外科中的应用。PSIs根据患者的具体解剖数据设计和制造,减少了术中调整的需要,提高了手术的精确性。患者特异性导板则帮助医生在手术中精确进行截骨和颌骨复位,进一步降低了手术风险。

3.5 未来展望

文章展望了正颌外科的未来发展方向,特别是人工智能(AI)、混合现实(mixed reality, MR)和深度学习技术的应用。AI可以帮助识别解剖结构、预测手术结果,并优化虚拟手术规划的效率。混合现实技术则通过将虚拟对象投影到手术视野中,帮助医生更好地理解复杂手术步骤。尽管这些技术具有巨大的潜力,但文章也指出,其在经济性、技术限制和专业人员培训方面仍面临挑战。

4. 文章的意义与价值

本文的意义在于全面回顾了正颌外科领域的技术发展,特别是数字化技术的引入如何改变了这一领域。文章不仅总结了传统技术的局限性,还详细介绍了虚拟手术规划、3D打印和患者特异性植入物等新技术在提高手术精确性和效率方面的优势。此外,文章还展望了未来技术的发展方向,为研究人员和临床医生提供了重要的参考。

5. 主要观点与论据

5.1 传统正颌外科技术的局限性

文章指出,传统正颌外科技术虽然有效,但在精确性和效率方面存在明显不足。传统手术规划依赖于二维影像和石膏模型,耗时且容易出错。特别是在处理复杂病例时,传统方法的局限性更加明显。

5.2 虚拟手术规划的优势

虚拟手术规划(VSP)通过三维成像技术生成数字化模型,使医生能够在虚拟环境中规划手术。研究表明,使用VSP规划的手术在术后结果上与传统方法相比,偏差显著降低。此外,VSP减少了对外部实验室的依赖,缩短了规划时间,提高了手术效率。

5.3 患者特异性植入物的应用

患者特异性植入物(PSIs)根据患者的具体解剖数据设计和制造,减少了术中调整的需要,提高了手术的精确性。PSIs在处理严重颌骨畸形或不对称病例时表现出显著优势。

5.4 未来技术的发展方向

文章展望了人工智能(AI)、混合现实(MR)和深度学习技术在正颌外科中的应用前景。AI可以帮助识别解剖结构、预测手术结果,并优化虚拟手术规划的效率。混合现实技术则通过将虚拟对象投影到手术视野中,帮助医生更好地理解复杂手术步骤。

6. 总结

本文通过对正颌外科技术的全面回顾,展示了数字化技术如何改变这一领域。虚拟手术规划、3D打印和患者特异性植入物等技术的引入,显著提高了手术的精确性和效率。尽管这些技术仍面临经济性和技术限制等挑战,但其在未来的应用前景广阔,有望进一步推动正颌外科的发展。

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