林俊生

1965年，瑞典Nobelpharma公司根據(jù)Branemark教授研究開發(fā)出的以Branemark教授命名的骨結(jié)合種植系統(tǒng)，首次對一位下頜無牙頜的患者進(jìn)行修復(fù)并獲得成功。骨結(jié)合技術(shù)用于患者義齒種植，在臨床上顯示沒有任何松動、沒有一點臨床癥狀，且X線片上顯示，在種植體周圍和骨組織之間沒有任何陰影。采用骨結(jié)合技術(shù)種植義齒不斷在牙齒功能、種植成功率、美學(xué)、醫(yī)患滿意度等方面屢創(chuàng)新高。在世界范圍內(nèi)，種植義齒收到越來越多醫(yī)生和患者的青睞，口腔種植學(xué)得到了飛速的發(fā)展和壯大。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)（Virtural Reality，VR），又稱靈境技術(shù)，是具有交互性、沉浸性及構(gòu)想性三種基本特征的計算機高級人機界面。它將仿真技術(shù)、計算機圖形學(xué)、人工智能技術(shù)、多媒體技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多傳感器技術(shù)與并行處理技術(shù)綜合為一體，模擬出人的聽覺、視覺及觸覺等眾多感覺器官的功能，使人充分沉浸在由計算機所生成的虛擬環(huán)境中，且能夠通過人的語言、手勢等人類自然方式和系統(tǒng)進(jìn)行實時交流溝通，創(chuàng)建了一種適人化的多維信息空間，具有廣闊的應(yīng)用前景[1]。

VR技術(shù)在醫(yī)療方面的應(yīng)用主要是虛擬手術(shù)、遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)、虛擬人、醫(yī)學(xué)教育等方面[2-3]。在口腔種植學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用目前主要集中在臨床仿真模擬教學(xué)、虛擬手術(shù)、遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)等方面。我們主要對國內(nèi)虛擬現(xiàn)實技術(shù)用于義齒種植方面的應(yīng)用情況做一簡單介紹和分析。

1 傳統(tǒng)義齒種植術(shù)

牙種植手術(shù)在臨床各種手術(shù)中屬精細(xì)手術(shù)，其成功與否和很多因素相關(guān)，術(shù)前周密細(xì)致的檢查及正確的分析并設(shè)計出縝密的手術(shù)方案是影響手術(shù)成功與否最為關(guān)鍵的兩個因素。而手術(shù)設(shè)計包括的內(nèi)容有：種植體數(shù)目、類型、深度、植入位置以及方向等的確定，同時還要考慮到后期修復(fù)治療的需要等[4]。所有這些設(shè)計都需要非常高的精準(zhǔn)度，為高效、準(zhǔn)確、順利地實施牙種植手術(shù)提供必要的信息，否則會造成術(shù)中神經(jīng)損傷、牙槽骨側(cè)壁穿孔、種植體位置偏移、方向和深度欠佳等現(xiàn)象，導(dǎo)致手術(shù)的失敗。一般情況下，手術(shù)設(shè)計的流程為：臨床經(jīng)驗豐富的牙種植醫(yī)生首先利用多種影像手段：曲面斷層、X線片、曲面CT、螺旋CT、以及MR等，對受植者的口腔進(jìn)行檢查，了解口腔解剖結(jié)構(gòu)，特別是對受植區(qū)域的骨和軟組織情況做出恰當(dāng)評估后，確定出最佳的手術(shù)方案，寫下方案并在自己的大腦中模擬手術(shù)過程以發(fā)現(xiàn)是否存在設(shè)計上的缺陷以改進(jìn)手術(shù)方案。這種方式對醫(yī)生的經(jīng)驗和技術(shù)、技能要求非常高，考慮稍有不慎會導(dǎo)致手術(shù)方案的質(zhì)量不佳，對手術(shù)質(zhì)量產(chǎn)生重大影響。而且，制定方案的醫(yī)生難以將該方案清晰、直觀的向其它工作人員或者患者進(jìn)行講解和展示，使得手術(shù)的質(zhì)量較為集中的背負(fù)在醫(yī)生身上，其它工作人員因為對手術(shù)方案不能直觀準(zhǔn)確的理解，使其在手術(shù)中分配合質(zhì)量大打折扣，也會對手術(shù)質(zhì)量產(chǎn)生較大影響。

2 VR技術(shù)用于口腔義齒種植

VR以直觀、清晰的方式為義齒種植外科醫(yī)生的諸多工作提供了非常大的便利，可以通過VR技術(shù)進(jìn)行手術(shù)模擬、手術(shù)定位、手術(shù)導(dǎo)航，為制訂出直觀、清晰、準(zhǔn)確、科學(xué)的手術(shù)方案提供了技術(shù)手段。義齒種植醫(yī)師可以通過VR技術(shù)，進(jìn)行虛擬的手術(shù)實現(xiàn)對手術(shù)過程的模擬，并且在手術(shù)方案演示過程中可以不斷進(jìn)行修正，生成一個讓義齒種植醫(yī)師自己滿意的理想手術(shù)方案。基于VR的環(huán)境生成和結(jié)構(gòu)重建，義齒種植醫(yī)師可以自由地對根據(jù)CT掃描數(shù)據(jù)所生成的患者頜骨采用3D重建模型進(jìn)行全方位旋轉(zhuǎn)甚至任意截面的細(xì)致觀察，直至選取到最適宜種植體植入的位置，并確定種植體的數(shù)目、規(guī)格、類型、植入深度和方向。采用這種三維位置信息所指定的手術(shù)方案，可以大大減小手術(shù)創(chuàng)面，對患者造成最低程度的肉體損傷和痛苦。VR技術(shù)還能實時生成根據(jù)種植外科方案所需的修復(fù)假體，并試安裝在受植者的頜骨模型上，義齒種植醫(yī)師可以根據(jù)安裝上義齒的模型，準(zhǔn)確預(yù)測出修復(fù)的最終治療結(jié)果，可根據(jù)這一結(jié)果存在的缺陷進(jìn)一步對義齒種植方案進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，還可參考內(nèi)建專家系統(tǒng)，對醫(yī)師自己的手術(shù)方案進(jìn)行對比修正，使手術(shù)方案更趨完美嚴(yán)謹(jǐn)。在醫(yī)師使用這個系統(tǒng)確定手術(shù)方案的過程中，所有考慮到的手術(shù)方案都可以數(shù)據(jù)的形式存儲，并可隨時在其他終端上進(jìn)行讀取器(viewer)讀取，并可以圖像和模擬手術(shù)錄像的形式展示。這為義齒種植醫(yī)師向受植者和手術(shù)配合者講解手術(shù)方案提供了便利、直觀、清晰的方法。通過演示模擬種植手術(shù)過程，使得沒有口腔醫(yī)學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)的受植者能夠更直觀地了解醫(yī)師的意圖，加深信任感和合作意愿。牙種植醫(yī)師通過VR虛擬手術(shù)可實現(xiàn)對手術(shù)過程的模擬，且在過程中所生成的理想手術(shù)方案，該方案以數(shù)據(jù)形式存在于計算機內(nèi)，但虛擬環(huán)境中的理想手術(shù)方案和實際種植手術(shù)操作之間，仍然缺乏信息轉(zhuǎn)化系統(tǒng)以確保虛擬和現(xiàn)實之間的高度吻合，即在手術(shù)的實施過程中，還缺少能夠指引醫(yī)師操作的手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)。適用于種植外科的定位導(dǎo)向模板充當(dāng)了這個信息轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。

表1 暨南大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬惠州口腔醫(yī)院采用VR技術(shù)

3 VR技術(shù)用于義齒種植應(yīng)用情況

VR技術(shù)用于義齒種植已經(jīng)商業(yè)化，且被世界級的大型醫(yī)院廣泛應(yīng)用于義齒種植。目前較成功的義齒種植虛擬手術(shù)系統(tǒng)主要有：瑞典Nobel Bioeare公司開發(fā)的Nobel Guide系統(tǒng)、比利時魯汶大學(xué)下屬的Materialise公司開發(fā)的SIMPLANT系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)都建立了自己的種植體數(shù)據(jù)庫，幾乎存儲了全世界所有種植體系統(tǒng)和具體的種植體規(guī)格、型號、材料等數(shù)據(jù)，醫(yī)師通過簡單普通電腦操作方法就可實現(xiàn)義齒種植的虛擬植入過程，其最終確定的手術(shù)方案以特定的數(shù)據(jù)格式保存，能夠被遠(yuǎn)程調(diào)用，利用快速成型技術(shù)生成種植手術(shù)外科定位導(dǎo)向模板。

目前我國在這方面的科研工作也出現(xiàn)了重大突破，由重慶大學(xué)光電工程學(xué)院與暨南大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬惠州口腔醫(yī)院共同承擔(dān)的“口腔智能化虛擬種植導(dǎo)航定位系統(tǒng)的研究”項目，成功轉(zhuǎn)化成了臨床實用技術(shù)，且部分技術(shù)指標(biāo)已達(dá)國際同類水平。該系統(tǒng)已在惠州口腔醫(yī)院投入使用，通過幾年的使用，顯示出了該技術(shù)強大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。它成功使國內(nèi)義齒種植成功率由95%提高到99%，使義齒種植幾乎沒有了禁忌證。相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)見表1。

從表1可以看出，VR技術(shù)和義齒種植相結(jié)合具有強大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

4 小結(jié)

我國VR技術(shù)還處于初級階段，在實際使用過程中還存在著諸多理論問題和尚未克服的技術(shù)障礙。需要廣大臨床義齒種植醫(yī)生和信息技術(shù)工程師通力合作，將這一利國利民的技術(shù)不斷向前推進(jìn)。

[1] 丘京松．國內(nèi)外虛擬現(xiàn)實技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢的技術(shù)報告[EB／OL]．http：／／www．cmr．com．cn／distance／wangluo／007．htm，2008-01-08.

[2] 劉文霞，王樹杰，張繼偉，等．虛擬現(xiàn)實技術(shù)在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用[J]．生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志，2007，24(4)：946-949.

[3] Plesser B，Tiede U，Honml KH．Computer vision，virtual reality，and robotiea in medicine：first international conference．CVR Med 95.Nice，F(xiàn)rance，April 3-6，1995：proceedings[M]．NewYork：Slringer-Verlag,2003.

[4] 朱嘯．影響口腔種植及修復(fù)成功的因素分析[J]．國際口腔醫(yī)學(xué)雜志，2007，36(6)：461-463.