动态手术导航系统应用于无牙颌种植的多中心临床研究

我国口腔保健意识长期缺乏，加之人口快速老龄化，当前缺牙患者人数日益增多，种植牙需求呈爆发式增长。然而大多数复杂种植手术仍在盲视下操作，手术创伤大、风险高。另外，手抖、疲劳等人为因素也可能对手术结果造成不良影响。因此，如何实现精确、安全、高效、微创的种植成为亟待解决的临床课题。本研究着眼于主动手术导航系统应用于无牙颌患者的种植手术中安全性与有效性研究，通过对关键技术的掌握，验证手术实时导航系统辅助常规种植体和颧骨种植体的精度分析，对照常规手术导板比较动态 / 静态导航于无牙颌患者中的有效性和安全性。这是一项前瞻性、随机、阳性对照、多中心的临床试验。在全口无牙颌的中国患者中，验证导航系统于临床操作的有效性和安全性是本研究的重点。本项目研究内容主要分为以下三大部分： （1）口腔颌面部解剖组织结构高精度自动分割、配准与三维重建系统于临床试验中的应用：口腔手术空间狭窄、术区毗邻重要器官、神经、血管等，例如：眼球、视神经、颞下窝、眶下神经血管束、下颌神经、上颌窦等，手术需要十分精准，才能避免手术的严重并发症。为此，需利用多源医学图像对口腔颌面解剖组织结构进行高精度的自动分割、配准与三维重建，为后续的手术规划、导航及机器人系统提供基础，需研究的内容包括：基于无牙合影像学资料的融合冗差连接单元及边界信息监督的深度神经网络构建算法；基于深度循环神经网络、对抗网络技术及深度卷积网络的多源医学图像高精度分割与配准算法；高效的医学图像三维重建（包括面重建与体重建）与多平面重建算法；计算导航系统手术定位误差于实际患者坐标间的误差。 （2）红外线主动追踪导航系统于口腔种植术的精准度研究利：用高精度主动追踪红外定位跟踪技术，将上述步骤处理后的多源医学图像重建的虚拟三维数据、以及手术规划软件生成的规划结果导入手术导航系统，进行空间配准，按照预先设置的手术路径进行手术，确保手术的安全性与精确化研究内容包括：种植体植入的精度分析：导航系统的可靠性和实时性分析等、全口无牙颌导航种植术的有效性与安全性。 （3）手术导航系统的安全性研究： 利用增强现实技术，处理后的 CT/MRI/US 图像重建的虚拟三维数据、计算机辅助术前规划信息与术前影像学图像叠加融为一体，从而引术者在增强现实的环境下进行自动定位及手术操作，需研究的内容包括：术中对危险解剖区域进行定位，并自动实时智能预报警，从而避开重要的解剖组织；开发增强现实定位系统，使得主从操作过程中能够通过屏幕看到病灶与重要的组织，从而避免手术事故；记录手术并发症的发生率和手术时间，并归纳总结出规律对建立口腔导航手术标准化流程具有重要意义。