電腦輔助手術於口腔顎面外科之運用

電腦輔助手術於口腔顎面外科之運用

陳孟延

在近年的口腔顎面外科（craniomaxillofacial, CMF）手術中，電腦輔助設計（CAD）技術的進步大幅提升了手術的精確性與安全性。這些技術包括3D列印客製化植體1、虛擬手術規劃（VSP）2、導航輔助腫瘤手術3，以及先進的生物列印技術4，均為手術帶來了更好的預後效果。以下為這些技術的簡單描述與其臨床應用的簡要回顧，並介紹成大口腔顎面外科近年的研發與運用成果。

1. 3D列印客製化植入物

3D列印技術為客製化植體的製作提供了精確且合適的解決方案，這些植體可以在手術前依據患者解剖特徵進行設計並列印，減少手術時間，並提升植入物的吻合度。在口腔顎面手術中，這類技術已逐漸普及，其中的應用形式包括輪廓模型、手術導板與植入物等，皆能依據不同的手術需求量身定做。圖一為成大口醫部研發之專利與實際運用在幼童之3D設計過程(陳孟延/張禎容提供)。

11310電腦輔助口腔外科-圖一 客製化引流裝置

圖一 客製化引流裝置
 

2. 虛擬手術規劃（VSP）

虛擬手術規劃（Virtual Surgical Planning, VSP）可提高手術精度，特別是在腫瘤重建手術與複雜的重建需求中，讓醫師在手術前即能進行完整的三度空間建模與規劃。此技術有效減少手術過程中的不確定性，並能縮短手術時間，且在複雜腫瘤的切除和重建中具有顯著的臨床效果，正成為腫瘤切除與重建、正顎手術的重要技術，下面也會介紹成大虛擬正顎手術規劃之研發成果。

3. 導航輔助腫瘤手術

利用紅外線導航技術的導航輔助手術，可以在腫瘤切除及重建手術中提供更高精度的定位，尤其在口腔顎面腫瘤手術中，此技術可在影像導引下進行手術路徑規劃與精確切除，提高手術效果並減少手術風險。導航輔助技術提供的實時解剖定位，進一步提升了腫瘤手術的安全性與準確性。成大口外實例如圖二，運用在第四期口腔癌病人，於術前計劃切除範圍，可於術中立體定位，精準切除(陳孟延提供)。

 

11310電腦輔助口腔外科-圖二 以正子攝影重建腫瘤範圍與手術設計(1) 11310電腦輔助口腔外科-圖二 以正子攝影重建腫瘤範圍與手術設計(2)
彩色部分為正子攝影所呈現之腫瘤位置 紅色部分為立體重組出的腫瘤立體位置

圖二 以正子攝影重建腫瘤範圍與手術設計
 

4. 生物列印在骨再生中的應用

生物列印技術正在成為傳統骨移植的有效替代方案。此技術能生產出適合患者解剖特徵的生物活性骨架，並促進骨再生，同時避免了自體骨移植帶來的取骨處併發症。生物列印技術正逐漸成為口腔顎面重建的可應用技術，具備客製化、高效且具生物相容性的特點，有助於提升術後康復效果。

5. 成大獨創的最佳對稱面程式5

傳統上，臉部對稱性分析使用正面測顱分析術。這是一種基於影像的分析技術，透過在X光片或CT掃描上人工標定特定的參考點，判斷臉部結構的對稱程度。然而，由於依賴手動標定，這種方法會因為醫生的經驗和主觀判斷而存在一定的誤差，難以達到完全一致的結果。此外，僅通過標定幾個參考點來推斷臉部對稱性，無法全面反映臉骨的整體結構，可能會遺漏一些細微但重要的不對稱問題。

最佳對稱面程式具有以下三大創新特點：

I.    自動計算正中平面

最佳對稱面程式利用電腦自動算出臉骨的正中平面，不再需要人工選取特定標定點。透過算法分析骨骼的整體結構，計算出最符合臉部對稱的平面，從而避免了人工操作的誤差，提高了分析的一致性和準確性。這種自動化的特性使得醫師在臉部對稱性分析上更加精確，進而提高了治療規劃的準確性。
 

II.    全面的臉骨評估

相較於傳統方法只依賴幾個標定點，該程式對整個臉骨進行全方位的評估，涵蓋所有可能影響臉部對稱性的骨骼結構。通過對全臉骨的分析，可以更全面地掌握臉部的整體結構，讓醫師能夠更細緻地評估不對稱情況，提供更完整的數據支持，便於制定個性化的矯正方案。
 

III.    量化偏斜量並呈現3D圖像

最佳對稱面程式不僅能量化中臉骨與下顎骨之間的偏斜程度，還能將這些數據直觀地呈現在3D圖像上。通過三維可視化圖像，醫師可以清晰地觀察臉部骨骼偏斜的方向和程度，從而便於與患者溝通，讓患者更容易理解自己的臉部結構問題。此功能在手術規劃階段尤為重要，有助於醫師制定精確的切割和骨骼移位策略，提升手術效果。
 

最佳對稱面程式已經在臨床實踐中證明了其應用價值。(如下圖)透過3D圖像呈現偏斜情況，該程式在改善臉部對稱性上提供了精準的參考依據。尤其在面對需進行正顎手術或骨骼重建的患者時，該程式能夠為醫師提供更清晰、具體的數據，減少手術不確定性並提升預後效果。

此外，對於臨床上需長期追蹤的患者而言，最佳對稱面程式還能作為一種客觀的對稱性評估工具，方便醫師在術後進行效果評估。隨著患者骨骼結構的自然發展，該程式的量化數據可以幫助醫師判斷骨骼變化的趨勢，及時調整治療方案，以保障最佳治療效果。成大口醫部與機械系研發成果與實例如圖三(陳孟延/張禎容提供)。

 

圖三 嚴重咬合不正與顏面歪斜男性，經矯正與正顎手術改善功能與美觀
 

總結

以上技術的發展使得口腔顎面外科手術的客製化與精緻化成為可能，從而提高手術效率、減少風險並改善患者的整體術後成果。隨著更多臨床研究的開展與技術的進一步運用，電腦輔助手術技術將在未來的口腔顎面手術中發揮越來越重要的作用。

 

 

參考文獻

  1. Jacobs, C., & Lin, A. (2017). A New Classification of Three-Dimensional Printing Technologies: Systematic Review of Three-Dimensional Printing for Patient-Specific Craniomaxillofacial Surgery. Plastic and Reconstructive Surgery, 139, 1211–1220.

  2. Rodby, K., Turin, S., Jacobs, R., Cruz, J., Hassid, V., Kolokythas, A., & Antony, A. (2014). Advances in oncologic head and neck reconstruction: systematic review and future considerations of virtual surgical planning and computer aided design/computer aided modeling.. Journal of plastic, reconstructive & aesthetic surgery : JPRAS, 67 9, 1171-85 .

  3. Rana, M., Essig, H., Eckardt, A., Tavassol, F., Ruecker, M., Schramm, A., & Gellrich, N. (2012). Advances and Innovations in Computer-Assisted Head and Neck Oncologic Surgery. Journal of Craniofacial Surgery, 23, 272–278.

  4. Visscher, D., Farré-Guasch, E., Helder, M., Gibbs, S., Forouzanfar, T., Zuijlen, P., & Wolff, J. (2016). Advances in Bioprinting Technologies for Craniofacial Reconstruction.. Trends in biotechnology, 34 9, 700-710 .

  5. Fang, J. J., Tu, Y. H., Wong, T. Y., Liu, J. K., Zhang, Y. X., Leong, I. F., & Chen, K. C. (2016). Evaluation of mandibular contour in patients with significant facial asymmetry. International journal of oral and maxillofacial surgery, 45(7), 922–931.

 

作者資訊

      

姓名

單位

職稱

1

 陳孟延 成功大學牙醫學系

助理教授