单侧下颌骨牵张成骨的三维数字化研究

【摘要】： 研究目的 1、完成单侧下颌骨牵张成骨的动物实验,进行运动轨迹和阻力力矩的分析,初步建立下颌骨牵张成骨的计算机模拟模型。 2、建立单侧下颌骨牵张成骨的三维有限元模型,并通过计算分析延长过程的运动轨迹,受力情况,进一步证实动物模型对于患者的通用性,通过力学分析计算出延长过程的形变,软组织阻力。指导手术设计。 3、应用CT数据进行半侧颜面短小患者头颅的三维测量,根据患者的畸形情况选择合适的患者进行手术设计和模拟下颌骨牵张成骨,并进行手术效果的评估。 方法 1、采集5例山羊下颌骨牵张成骨术前,术后及延长后不同时段实验动物头颅三维CT资料,进行颌骨的三维重建,通过外部标志点配准实现不同时相坐标系的统一,就形态学,功能学内容结合评估,得出成骨形态,下颌骨最终位置和延长矢量关系,分析下颌骨牵张成骨运动的轨迹及阻力。建立科学有效的模拟模型。 2、收集临床上因半侧颜面短小畸形拟进行下颌骨牵张成骨患者的头颅三维CT数据,利用Mimics软件进行下颌骨,颞下颌关节和咀嚼肌(颞肌,咬肌,翼内肌,翼外肌)的三维重建,设定相关模量后输入ANSIS软件建立有肌肉组织和颞下颌关节约束的下颌骨有限元模型。在此模型上进行下颌骨牵张成骨的模拟,计算并预测牵张成骨过程中生物力学规律及运动轨迹。 3、收集临床上因半侧颜面短小畸形收住我科的患者的三维CT资料,进行颌骨的三维重建,测量分析不同患者的畸形特点,选择合适的患者进行下颌骨牵张成骨治疗。对于入选患者通过计算选择适合的截骨线位置及延长轴向,进行计算机手术和延长模拟,同时利用快速成型技术(rapid prototyping, RP技术)制作颅骨模型,模拟手术,验证计算机模拟结果后进行手术及下颌骨牵张成骨,并行术后评估。 结果 1、采集山羊下颌骨牵张成骨的测量数据,建立了下颌骨牵张成骨的计算机模拟模型,得出实验设计的公式。 2、建立了半侧颜面短小畸形患者下颌骨的有限元模型,并且模拟了下颌骨牵张成骨过程的运动轨迹和骨软组织应力分布情况。 3、成功利用三维数字化技术计算机设计手术,并利用快速成型技术制作出树脂模型的综合模拟手术及延长过程,成功指导5例患者进行下颌骨牵张成骨的手术设计,进行治疗后效果满意。 结论 三维重建,三维快速成型技术,三维有限元分析等技术应用于术前设计,使得手术效果可以精确预测,节约了手术时间,提高了手术效果的满意度。 本文立足于临床,其创新点在于将新的手段介入我们既往经验性的治疗手段,使得治疗方法更加有据可依。通过研究发现既往治疗中的不足之处并提出改进意见。