计算机辅助导航技术在颌面外科住院医师规范化培训中的应用

陈 红 应 张 富 贵 ＊

（1.口腔颌面外科教研室<重庆医科大学口腔医学院>，重庆 400017；2.口腔疾病与生物医学重庆市重点实验室，重庆 400017；3.重庆市高校市级口腔生物医学工程重点实验室，重庆 400017）

计算机辅助导航技术作为空间定向技术、现代化电子计算技术和智能化影像技术相结合的时代产物，在现代医学领域中得到了快速发展。 由于口腔颌面部解剖结构极具复杂特殊，同时狭小的操作空间无法清楚暴露术区的重要神经和血管，如果口腔颌面外科医生缺乏临床操作经验，并且未经过长时间的临床技能训练，那只能长期进行简易的手术操作，而无法突破因解剖特殊性形成的障碍成为一名优秀的颌面外科医师。 纵观口腔颌面外科学的发展，一名口腔颌面外科规范化住院医师在毕业后只有通过漫长的临床实践才能成为一名技术娴熟的合格口腔颌面外科医师。本文提出了将计算机辅助导航技术和临床病例结合后建立的口腔颌面外科手术虚拟平台，让颌面外科规范化住院医师在数字化虚拟世界里完成手术整个过程，该全新的教学模式可以使颌面外科规范化住院医师更好地理解和掌握手术操作，使其更快成长为熟练的口腔颌面外科专科医师。

1 计算机辅助导航技术的概念

近年来，快速发展的医学影像技术、图像处理技术及机器人技术已经广泛用于医学各领域，它们通过有机地整合形成了临床研究应用的热点之一即为数字化辅助外科技术。 在数字化辅助外科技术中，计算机辅助导航技术是不可或缺的重要组成部分。 它延伸了口腔颌面外科医生有限的视觉空间，突破了传统外科手术的限定，对外科手术和外科手术器械有了重新的定义[1-2]。 对于提高手术定位精度、减少手术损伤、最优化手术路径的选择以及手术成功率具有十分重要的意义。

计算机辅助导航技术是连接虚拟设计和实际手术操作的桥梁，它可以将术前设计的优化方案在术中进行精准的实施。 导航技术是基于数字化影像学数据，比如 CT、MRI、DSA 等，进行计算机编程处理，然后利用三位空间立体定位技术，可以为术者直观展示肉眼无法达到的解剖结构，从而提高手术的安全性及精准性[3-5]（见图 1）。

图1 Brainlab iplan 3.0 操作系统界面

计算机辅助导航技术在20 世纪80 年代后期最先应用于神经外科领域。 随着数字化技术的发展，在20 世纪90 年代中期逐渐在口腔颌面外科领域应用。计算机辅助导航技术在口腔颌面部创伤、发育畸形及头颈部肿瘤等疾病方面发挥着重要的作用，并且已经发展成为口腔颌面部治疗领域的主要技术手段[6-7]。

2 计算机辅助导航技术的主要优点

计算机辅助导航技术自研发以来，在各个医学专业领域当中得到了极为广泛的运用。 由于口腔颌面部是由大量的骨块组成，因此口腔颌面部支架存在大量的骨缝，术者一旦操作不正确，将会导致骨块之间连接不稳定，发生病理性骨折及移位。 其次，口腔颌面部含有非常丰富的神经血管，若果手术过程中损伤了重要的神经，患者术后会出现严重的并发症。 如果是损伤到重要的血管，对于供区可能会引起缺血而导致组织感染坏死。 因此，利用计算机辅助导航技术，可以很好地避开口腔颌面部重要的解剖结构，让手术过程中的风险被大幅度降低，从而手术准确性也能够得到明显的改善。 相较于传统的手术方式，计算机辅助导航技术具有的优势是非常突出的，利用计算机辅助导航技术，是颌面外科手术治疗精准化、微创化发展，有利于患者术后的康复[8]。

通过术前的影像检查资料，利用数字化技术进行术前设计和模拟，计算机辅助导航技术可以避开口腔颌面部病变区域重要的血管和神经，从而制订周密的手术方案。 同时计算机辅助导航技术也为位于特殊位置的肿瘤提供安全、准确的入路，尤其对深部肿瘤穿刺活检可以通过计算机辅助导航技术提高诊断的准确率。 最后，通过计算机辅助导航技术结合虚拟及现实，可以帮助口腔颌面外科规范化住院医师进行教学及远程医疗等。

3 在规范化住院医师临床操作技能教学中的应用

到目前为止，口腔颌面外科临床教育仍然是以口述讲解、颌面部模具、大体标本以及实验动物教学为主。 通过调查研究发现传统的口腔颌面外科临床教学方法存在较多的缺点，比如重复使用率过低、实验动物费用较高、大体标本数量无法满足日益增长的学生数量、教学模具和多媒体图片过于抽闲导致理解困难等严重问题。 为了解决以上由传统教学所带来的弊端，现代教育模式——计算机辅助导航技术可以解决相关弊端。 计算机导航技术可以循环播放并进行暂停回放等相关操作，住院医师在其中也会更具有学习的兴趣以及主动性，对于原本抽象的器官模具可以通过多角度、多切面以及部分与整体相结合的方式进行学习和理解。 住院医师可以通过计算机导航技术平台复习病史采集、体格检查、阅读影像资料，与患者交流沟通手术治疗方法等。

随着高科技发展日新月异， 计算机辅助导航技术作为一种新兴产物，因为其精准的数字化导航特点，被广泛运用于临床各个专科领域。众所周知，口腔颌面外科是强调实践操作的一门学科， 而对于规范化住院医师所接触到的教科书却不能实时更新学科知识， 因此仅依靠传统的讲授临床教学模式让规范化住院医师理解、掌握和应用数字化导航技术是有困难的。为了提高口腔颌面外科临床教学成果， 能最大限度调动规范化住院医师的学习积极性和主动性， 在传统的教学模式中增添新鲜的数字化教学训练模式是必要的。

4 对颌面外科规范化住院医师手术培养的作用

由于头颈部解剖的复杂性，各式各样的颌面外科辅助技术，比如内窥镜、显微镜、数字化3D 打印导板等不断应用于口腔颌面外科手术，使口腔颌面外科手术方式变得越来越复杂，越来越微创。 随着数字化辅助外科的蓬勃发展，对颌面外科医生的要求也越来越高，获得熟练技能的时间周期也越来越长。 计算机辅助导航技术可以降低真实手术所带来的多种风险，还可以互补传统教学资源分配不足的问题[9-10]。通过建立与头颈部相关的颌面外科手术的数字化导航技术的平台，口腔颌面外科规范化住院医师可以通过导航技术打破时间和空间的限制条件，不仅可以短时暂停和循环播放反复学习， 还可以进行多角度动态观察，提高口腔颌面外科规范化住院医师的空间想象力及学习的积极性，并且通过在计算机辅助导航平台上练习一些复杂的手术技能操作， 增加手术操作的熟练程度，缩短口腔颌面外科医生的培养周期。

5 计算机辅助导航技术在手术训练中需要注意的问题

通过计算机辅助导航技术对口腔颌面外科规范化住院医师进行临床技能教学中应需强调注意误差。这些误差主要来源系统误差、导航注册误差以及操作误差[11-12]。 操作误差会导致患者影像资料与数据库重建的图形出现飘移，主要包括由头架或注册标记物引起的系统性影像漂移以及口腔颌面部软硬组织结构出现变化的结构性影像飘移。 考虑到计算机辅助导航技术可能出现误差，因此必须要强调对于任何一台口腔颌面外科手术，术者的经验和基本临床操作技能才是手术成功的关键，不能对计算机辅助导航技术过度依赖而忽略理论的更新和技术的进步。 另一方面，也不能完全照搬传统的手术治疗方式，应该随时学习新知识，尤其在数字化时代的大背景下，数字化医学技术引领临床事业更大的进步。

6 结语

虽然目前计算机辅助导航技术正在进行广泛推广，但是由于硬软件的制约，相关人员互动关系需要进一步完善。 一个针对口腔颌面外科规范化住院医师临床技能训练的计算机辅助导航数字化平台，不仅需要有口腔颌面外科各种疾病的系统性数据库，同时还需要有相关手术治疗的对于分类数据库，将两者数据库的完美结合构建操作模拟平台，充分发挥数字化技术互动性和精确性的优势，通过计算机辅助导航技术提高研究生的学习兴趣， 加强夯实实践操作能力，让规范化住院医师完全模拟颌面外科相关手术技能操作，不仅可以降低实验经费，缩短研究生的培养时间，而且很大程度上培养医师对疾病的思考能力和动手能力，从而提高手术成功率，让更多的病人能够享受到规范安全和专业的口腔颌面外科治疗。