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基于下颌运动轨迹的正颌外科术中下颌骨髁突定位方法及初步精度验证

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北京大学学报（医学版） 2024年第1期56卷 57-65页

作者：徐心雨吴灵宋凤岐李自力张益刘筱菁北京大学口腔医学院·口腔医院口腔颌面外科国家口腔医学中心国家口腔疾病临床医学研究中心口腔生物材料和数字诊疗装备国家工程研究中心口腔数字医学北京市重点实验室北京100081

目的:基于下颌运动轨迹建立正颌手术下颌骨髁突位置的术前规划和术中定位技术流程,并对其定位准确性进行评价。方法:通过大视野锥形束计算机体层摄影术(cone beam computed tomography,CBCT)和口内扫描分别获得面部骨组织和牙齿的三维数... 详细信息

目的:基于下颌运动轨迹建立正颌手术下颌骨髁突位置的术前规划和术中定位技术流程,并对其定位准确性进行评价。方法:通过大视野锥形束计算机体层摄影术(cone beam computed tomography,CBCT)和口内扫描分别获得面部骨组织和牙齿的三维数据,采用下颌运动记录仪记录患者下颌生理状态下各方向运动时的下颌运动轨迹。使用IVSPlan l.0.25软件,通过数据分割、三维重建得到上、下颌骨的三维模型,通过标志点配准将牙列数据与颌骨数据融合,将下颌运动记录仪得到的数据转化为下颌骨相对于上颌骨的矩阵变换方程组,通过下颌骨三维数据的矩阵变换得到不同时刻下颌骨髁突的坐标位置,并通过软件可视化呈现其三维运动轨迹。由一名具有颞下颌关节病诊治和正颌外科手术双专业背景的高年资口腔颌面外科医师在可视化界面上筛选合适的下颌骨髁突位置作为近心骨段的术后位置,常规进行正颌外科设计,基于咬合关系和面型设计远心骨段位置,将近、远心骨段数据融合得到术后下颌骨形态,通过3D打印得到实体模型。在实体模型上预成型钛板、打孔,设计下颌骨髁突定位导板。手术中,通过下颌骨髁突定位导板和预成型钛板引导包含下颌骨髁突的近心骨段就位于术前设计位置。通过10例骨性Ⅱ类牙颌面畸形患者验证该流程在双侧下颌升支矢状劈开截骨术(sagittal split ramus osteotomy,SSRO)中定位下颌骨髁突的准确性。误差的计算方法为术前设计与术后2周CBCT实际下颌骨髁突表面距离的均方根(root mean square,RMS)。结果:术前设计下颌骨髁突位置与术后2周的实际位置相比,下颌骨髁突表面平均距离的RMS为(1.59±0.36)mm,95%CI:1.35~1.70 mm,小于2 mm的专家共识建议值(P<0.05)。结论:下颌运动轨迹对正颌外科手术设计中确定包含下颌骨髁突的近心骨段位置可能具有指导作用,使用下颌骨髁突定位装置和预成型钛板术中引导下颌骨髁突就位的精度可以满足临床需求。

关键词：正颌外科手术下颌骨髁突下颌运动计算机辅助设计

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基于三维动态照相机的正常人面部表情可重复性研究

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北京大学学报（医学版） 2020年第6期52卷 1107-1111页

作者：邱天成刘筱菁薛竹林李自力北京大学口腔医学院·口腔医院口腔颌面外科国家口腔疾病临床医学研究中心口腔数字化医疗技术和材料国家工程实验室口腔数字医学北京市重点实验室北京100081

目的:测量正常人群表情运动的可重复性,为患者手术等干预措施的效果评价提供参照数据。方法:征集面部结构大致对称、无面部运动及感觉神经障碍病史的志愿者共15名(男性7名,女性8名,中位年龄25岁)。使用三维动态照相机记录研究对象的面... 详细信息

目的:测量正常人群表情运动的可重复性,为患者手术等干预措施的效果评价提供参照数据。方法:征集面部结构大致对称、无面部运动及感觉神经障碍病史的志愿者共15名(男性7名,女性8名,中位年龄25岁)。使用三维动态照相机记录研究对象的面部表情运动(闭唇笑、露齿笑、噘嘴、鼓腮),分辨率为采集频率60帧/s,挑选每个面部表情中最有特征的6帧图像,分别为静止状态时图像(T0)、从静止状态至最大运动状态时的中间图像(T1)、刚达到最大运动状态时的图像(T2)、最大运动状态将结束时的图像(T3)、最大运动状态至静止状态时的中间图像(T4)及动作结束时的静止图像(T5)。采集两次面部表情三维图像数据,间隔1周以上。以静止图像(T0)为参照,将运动状态系列图像(T1~T5)与之进行图像配准融合,采用区域分析法量化分析前后两次同一表情相同关键帧图像与对应静止状态三维图像的三维形貌差异,以均方根(root mean square,RMS)表示。结果:闭唇笑、露齿笑以及鼓腮表情中,前后两次的对应时刻(T1~T5)图像与相应T0时刻的静止图像配准融合,计算得出的RMS值差异无统计学意义。撅嘴动作过程中,前后两次T2时刻对应面部三维图像与相应T0时刻静止图像配准融合,得出RMS值差异有统计学意义(P<0.05),其余时刻的图像差异无统计学意义。结论:正常人的面部表情具有一定的可重复性,但是噘嘴动作的可重复性较差,三维动态照相机能够量化记录及分析面部表情动作的三维特征。

关键词：三维成像面部表情结果可重复性

Delaire头影测量分析法预测正颌手术患者上颌及颏部理想矢状向位置的可行性评估

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北京大学学报（医学版） 2020年第1期52卷 90-96页

作者：孙现涛何伟刘筱菁李自力王兴北京大学口腔医学院·口腔医院口腔颌面外科国家口腔疾病临床医学研究中心口腔数字化医疗技术和材料国家工程实验室口腔数字医学北京市重点实验室

目的:对于使用传统头影测量分析法辅助、并采用手术优先方式治疗的骨性Ⅲ类畸形患者,本研究使用Delaire头影测量分析法回顾性分析患者治疗前后颌骨矢状向位置变化,评估Delaire头影测量分析法预测上颌骨及颏部矢状向理想位置的可行性。方... 详细信息

目的:对于使用传统头影测量分析法辅助、并采用手术优先方式治疗的骨性Ⅲ类畸形患者,本研究使用Delaire头影测量分析法回顾性分析患者治疗前后颌骨矢状向位置变化,评估Delaire头影测量分析法预测上颌骨及颏部矢状向理想位置的可行性。方法:纳入符合标准的骨性Ⅲ类畸形患者共35例,收集治疗前(T0),治疗结束后(T1)的定位头颅侧位片、侧位面相和三维面部照片资料;使用Dolphin Imaging软件测量分析上颌鼻腭点(NP)、颏部颏下点(Me)矢状向位置参考线L1、L2与颅底前线(C1)的夹角∠C1-L1、∠C1-L2等头影测量数据;由正颌、正畸专业医生各4名,以及4名非医学专业大学生对患者侧貌美学以视觉模拟评分(visual analogue scale,VAS)的方式进行评分,对结果行统计学分析。结果:T0期男性:∠C1-L1=80.85°±3.81°,∠C1-L2=89.37°±4.10°;女性:∠C1-L1=82.87°±4.25°,∠C1-L2=89.69°±4.95°;T1期男性:∠C1-L1=83.93°±2.99°,∠C1-L2=89.08°±2.48°,女性:∠C1-L1=85.67°±3.60°,∠C1-L2=88.30°±4.20°。男女患者T0期测量值与中国美貌人群参考值比较,差异均有统计学意义;T1期上颌NP点测量值与中国美貌人群比较,差异无统计学意义;T1期颏部Me点与中国美貌人群比较,相对靠前,差异具有统计学意义。侧貌美学评分结果,男性、女性T1期上颌、颏部和整体的评分均较T0期有提高,差异具有统计学意义。结论:Deliare头影测量分析法有助于更准确分析患者颌骨畸形状态,能够很好地反映患者治疗后上颌骨和颏部矢状向位置,可以帮助预测颌骨理想的矢状向位置,有望成为制定手术优先正颌手术方案的重要预测方法。

关键词：头影测量分析法正颌外科手术优先

基于牙颌面畸形患者三维颅面特征相似性度量模型的建立及评估

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北京大学学报(医学版) 2024年

作者：吴灵方嘉琨刘筱菁李自力李阳王晓霞北京大学口腔医学院·口腔医院口腔颌面外科国家口腔医学中心国家口腔疾病临床医学研究中心口腔生物材料和数字诊疗装备国家工程研究中心

目的：建立一种基于牙颌面畸形患者三维颅面特征的相似性度量模型，并通过专家相似度评分对度量模型的有效性进行检测。方法：选取2020年1月至2022年12月在北京大学口腔医院行双颌手术及术前正畸治疗的骨性III类牙颌面畸形患者52例，其... 详细信息

目的：建立一种基于牙颌面畸形患者三维颅面特征的相似性度量模型，并通过专家相似度评分对度量模型的有效性进行检测。方法：选取2020年1月至2022年12月在北京大学口腔医院行双颌手术及术前正畸治疗的骨性III类牙颌面畸形患者52例，其中男性26例，女性26例，根据性别分为两组。每组各随机设置1例患者作为参考样本，该组内其余患者均为测试样本。由3位专家对测试样本与参考样本的相似度进行主观评分，评分范围为1～10分，其中1分为完全不同，10分为完全相同，设定7.5分为临床可接受的相似性结果。提取患者术前锥形束计算机断层扫描（cone beam computed tomography， CBCT）和三维面部图像的三维硬、软组织颅面特征，包括距离、角度和三维点云特征等，采用特征选择算法和线性回归模型，并与专家相似度评分结果进行拟合，建立相似性度量模型。为验证模型的可靠性，选取14例新患者进行相似度匹配，并由专家评价匹配结果的相似度，以评价相似性度量模型的可靠性。结果：相似性度量模型显示，面中、下颅面特征是影响颅面相似度的主要特征，包括前鼻棘点-颏下点（anterior nasal spine-menton，ANS-Me）距离、右上尖牙点至眶耳平面（right canine-FHP，U3RH）距离、左髁顶点-左下颌角点（left superior point of condyle-left gonion， CoL-GoL）距离、左髁顶点-颏下点（condyle-menton， CoL-Me）距离、颏前点至正中矢状面垂直（pogonion-MSP， Pog-MSP）距离、右鼻翼点-左鼻翼点（right alar base-left alar base， AlR-AlL）距离、鼻尖点-软组织颏前点-下唇点（pronasale-soft tissue pogonion-labrale inferius， Pn-Pog’-Li）交角、发际点-右侧耳屏点（trichion-right tragus， Tri-TraR）距离、左外眦点-左鼻翼点（left exocanthion-left alar base， ExL-AlL）距离、骨性面下1/3、骨性面中下2/3及软组织上唇区域等。在模型可靠性测试中，14例相似性匹配案例的平均相似度评分为（7.627±0.711）分，与7.5分差异无统计学意义。结论：本研究使用的相似性度量模型寻找的相似案例与专家主观评价匹配度高，可用于骨性III类患者的相似案例检索。

关键词：牙颌面畸形头颅相似性三维形态特征

基于CT三维头颅重建技术的模型在颅颌面畸形治疗中的应用

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中华整形外科杂志 2006年第3期22卷 169-171页

作者：刘筱菁归来张智勇彭翔刘灿中国医学科学院整形外科研究所中国协和医科大学整形外科医院颅颌面外科北京100041 深圳大学光电子学研究所

目的根据患者头颅CT扫描数据,利用快速成形技术,构建三维头颅模型,评价基于头颅模型的模型外科在颅颌面畸形诊断治疗中的应用价值。方法对12例复杂颅颌面畸形患者进行电子束CT扫描,数据三维重建,应用计算机辅助制造技术制作三维头颅模型... 详细信息

目的根据患者头颅CT扫描数据,利用快速成形技术,构建三维头颅模型,评价基于头颅模型的模型外科在颅颌面畸形诊断治疗中的应用价值。方法对12例复杂颅颌面畸形患者进行电子束CT扫描,数据三维重建,应用计算机辅助制造技术制作三维头颅模型,进行术前测量,手术模拟操作,并预制骨缺损修补体,置入物塑形模板。结果在头颅模型上进行的模型外科操作与真实手术吻合程度很高,预制的修补体以及置入物塑形模板能够缩短手术时间,改善术后效果。结论基于三维头颅模型的模型外科对严重颅颌面畸形的诊断治疗具有良好的辅助作用。

关键词：三维头颅模型计算机辅助设计计算机辅助制造手术模拟颅颌面畸形

计算机导航辅助矫治单侧陈旧性颧骨骨折的疗效对比研究

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中华口腔医学杂志 2012年第7期47卷 414-418页

作者：冯志强贺洋刘筱菁安金刚张益北京大学口腔医学院·口腔医院口腔颌面外科 100081

目的应用计算机导航技术辅助矫治单侧陈旧性颧骨骨折，并与三维头模及定位导板技术对比，评价导航技术疗效。方法2009年6月至2011年8月在北京大学口腔医学院·口腔医院口腔颌面外科接受治疗的单侧陈旧性颧骨骨折23例，按辅助治疗技术不... 详细信息

目的应用计算机导航技术辅助矫治单侧陈旧性颧骨骨折，并与三维头模及定位导板技术对比，评价导航技术疗效。方法2009年6月至2011年8月在北京大学口腔医学院·口腔医院口腔颌面外科接受治疗的单侧陈旧性颧骨骨折23例，按辅助治疗技术不同分两组，A组：11例应用计算机导航技术；B组：12例应用三维头模及定位导板技术。在颧弓轴位CT层面测量两组术后颧骨突度、颧弓宽度。结果术后双侧颧骨突度差值比较，A组（0．94±0．73）mm，B组（1．88±1．82）mm，两组间差异无统计学意义（P〉0．05）；术后双侧颧弓宽度差值比较，A组（0．77±0．51）mm，B组（3．00±1．81）mm，两组间差异有统计学意义（P〈0．05）。A组术后颧骨突度过矫正6例（6／11），欠矫正5例（5／11）；颧弓宽度过矫正6例（6／11），欠矫正5例（5／11）。B组术后颧骨突度过矫正7例（7／12），欠矫正5例（5／12）；颧弓宽度过矫正12例（12／12），欠矫正0例（0／12）。结论计算机导航矫治单侧陈旧性颧骨骨折能较好恢复颧骨突度及颧弓宽度；三维头模及定位导板矫治单侧陈旧性颧骨骨折能较好恢复颧骨突度，但其有使颧弓复位增宽的趋势。

关键词：颧骨骨折模型,解剖学计算机辅助导航

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机器人辅助侧颅底肿物穿刺活检的精度研究

中华口腔医学杂志 2018年第8期53卷 519-523页

作者：朱建华王晶刘筱菁郭传瑸北京大学口腔医学院·口腔医院口腔颌面外科国家口腔疾病临床医学研究中心口腔数字化医疗技术和材料国家工程实验室口腔数字医学北京市重点实验室 100081

目的验证自主研发的颅底病变穿刺机器人辅助侧颅底肿物穿刺活检的可行性及精确性，为15腔临床机器人研发提供参考。方法2016年5月至7月在2个人头颅标本（北京大学医学部解剖教研室提供，男性1个，女性1个）颅底颞下区注射碘帕醇模拟肿... 详细信息

目的验证自主研发的颅底病变穿刺机器人辅助侧颅底肿物穿刺活检的可行性及精确性，为15腔临床机器人研发提供参考。方法2016年5月至7月在2个人头颅标本（北京大学医学部解剖教研室提供，男性1个，女性1个）颅底颞下区注射碘帕醇模拟肿物，行术前锥形束CT扫描，将影像数据导人手术设计系统，分割肿物影像，选取皮肤进针点及穿刺靶点后生成穿刺路径。完成系统配准后，发送穿刺路径数据至机器人控制系统，在导航仪引导下机器人自动完成穿刺操作（每个标本各10次，左右侧各5次）。穿刺完成后导航仪获取穿刺针针尖点即刻位置的坐标，与穿刺靶点坐标相比，计算导航精度。将穿刺针从执行器末端松解，对头颅行术后锥形束CT扫描，将手术前后锥形束CT图像融合，选取术后图像针尖点坐标，与穿刺靶点坐标相比，计算穿刺精度。用配对t检验比较导航精度与穿刺精度的差异，用独立样本t检验比较2个标本的穿刺精度差异。采用皮尔逊相关系数（r）分析穿刺精度与穿刺深度的关系。结果20次穿刺活检术均1次成功完成。导航精度为（0．67±0．28）mm，穿刺精度为（3．19±0．39）mm，差异有统计学意义（t=-23．238，P〈0．001）；两个标本的穿刺精度差异无统计学意义（t=-1．116，P=0．279）；穿刺深度为（5．14±0．21）cm。穿刺精度与穿刺深度有较强的相关性（r=0．714，P〈0．001）。结论机器人辅助侧颅底肿物穿刺活检具有高效、可靠的特点。导航精度、穿刺针偏移是影响机器人辅助穿刺活检术的重要因素。

关键词：机器人穿刺术活组织检查针吸颅底

计算机导航技术在口腔颌面部创伤整复中的应用

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中华口腔医学杂志 2012年第11期47卷 645-650页

作者：刘筱菁贺洋巩玺安金刚郭传瑸张益北京大学口腔医学院口腔医院口腔颌面外科 100081

目的探讨数字化外科技术在创伤后继发畸形治疗中的作用，总结技术流程及临床操作常规。方法将2011年5月至2012年2月北京大学口腔医学院·口腔医院口腔颌面外科收治患者共54例纳入本研究，其中男性37例，女性17例，平均年龄32．4岁。术... 详细信息

目的探讨数字化外科技术在创伤后继发畸形治疗中的作用，总结技术流程及临床操作常规。方法将2011年5月至2012年2月北京大学口腔医学院·口腔医院口腔颌面外科收治患者共54例纳入本研究，其中男性37例，女性17例，平均年龄32．4岁。术前三维CT扫描数据，应用BrainLabIplan或SurgicaseCMF5．0软件进行数据分割、三维重建、术前虚拟规划，术中采用BrainLabNavigation系统引导手术操作。术后48—72h复查头颅CT，术前、术后CT在BrainLabIplan系统中进行自动数据融合，采用二维测量和三维色谱分析法评估真实外科手术与虚拟设计的吻合度。结果54例手术均无明显并发症；所有患者均对手术效果满意。导航系统精度在颧骨颧弓骨折复位手术为0．2～3．5mm、单纯眶壁缺损重建手术为0．8—2．0mm、个性化假体植入手术为0．2～2．2mnl。结论计算机虚拟规划有利于提高术前规划的精确性、可控性；导航系统能够作为信息载体，将虚拟计划信息传达到外科手术中，保证后者按照设计精确执行。

关键词：创伤和损伤外科整形治疗计算机辅助

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颌骨缺损重建手术辅助机器人系统的研发

颌骨缺损重建手术辅助机器人系统的研发