正顎手術之3D 電腦輔助手術計畫、手術模擬以及手術定位導航新技術研發與臨床應用

正顎手術(orthognathic surgery, OGS)主要是幫助顱顏畸型與骨性咬合不正患者，以截骨手術的方式，調整上下顎骨間(包含牙齒)三度空間的相對關係，同時達到矯正咬合以及改善臉型的目的。由於傳統側面測顱分析(lateral cephalometric analysis)在各國人種之正常值建構完善，其具有參考線、參考點簡潔明確及易於分析比較等特性，對於進行測顱描繪具直觀與便利性，目前仍被廣為採納作為正顎手術計畫擬訂之依據。近來隨著三維(three-dimensional, 3D)影像相關技術的發展與進步，可將 3D 立體椎狀斷層掃瞄(cone-beam CT, CBCT) 運用影像重建技術建立 3D 立體顱顏模型，再依據手術計畫透過電腦輔助進行 3D 手術模擬，此一過程，雖將手術計劃轉移至三維空間中進行手術模擬，但在手術計畫擬定階段，仍然停留在以傳統的二維測顱分析之正常值為參考標準，換言之也就是以二維測顱的標準值來訂定三維變化的結果，如此將有失其準確性。因此，建立 3D 立體顱顏的標準值已取代二維測顱的標準值實有其必要性。 “平均化”長久以來一直被視為面部美感的關鍵因素，而且早就透過計算機技術得到實證，這個道理亦適用於建立 3D 立體顱顏的標準值。此外，對於以正常顱顏模型的形變來進行手術模擬，國內外的研究及文獻均鮮少探討。有鑒於執行正顎手術，必須同時兼顧「美感」、「咬合」與「治療計畫」中各計算數值，方能達到完善的治療結果，因此，建立 3D 正常顱顏之平均網格模型(mesh model)，除了可提供正顎手術計畫之顱顏三維標準參考依據外，更可作為手術模擬結果交互比對之參考標準，如此除了簡化術前擬定手術計畫之複雜性，也可避免手術中可能發生的主觀因素進而影響手術最終結果。有了完善的手術計畫與完成精確的手術模擬後，最後的問題便是實際手術時是否能精準地根據手術計畫執行，使手術結果與模擬達到一致的成果？在手術中會面臨許多不確定因素，使得手術模擬與實際手術結果仍存在某些程度的差異，故僅提供手術模擬影像及量測數據，並無法精準的輔助手術醫師將骨骼移動到正確位置，精確地複製虛擬手術至實際的手術當中。目前手術導引技術已廣泛應用於其他外科手術之中，但鮮少應用在正顎手術。若能於手術中加入手術定位導引板(surgical positioning guide)幫助骨骼定位及切骨，以及手術導航(surgical navigation)系統進行驗證術中骨骼最終移位的結果，如此除可望保留手術醫師的專業技術，降低人為差異、縮短手術時間，並能提升手術計畫實踐度的精確度。 本計劃為達成上述目的，將延續先前的研究計畫及成果，以發展三維電腦輔助正顎手術(three-dimensional computer-assisted orthognathic surgery, CAOS)新技術為目標，進行手術計畫規劃(surgical planning)、手術模擬(surgical simulation)、術中定位導航(intraoperative navigation)和術後驗證及分析(postsurgical validation and analysis)，預計可達到以下成果︰ 1. 利用相關幾何網格形變技術，建立男女正常顱顏之平均模型(general model)。 2. 建立台灣人顱顏型態的3D立體影像正常值，作為齒顎矯正及正顎手術治療計劃訂定與評估依據。 3. 以3D正常顱顏之平均模型作為參考標的，以精確的網格對位技術進行手術模擬。 4. 完成手術定位導引板(surgical positioning guide)的設計與製造。 5. 完成手術導航計畫(surgical navigation plan)的設計。 6. 應用手術定位導引板與手術導航系統，複製手術模擬結果至實際手術中。 7. 驗證手術模擬結果轉移至實際手術之準確性。 8. 完成術後顏面外觀之評估。

系統編號:PC10401-1136
原計畫編號:MOST103-2314-B182-028-MY3