外鼻缺損修復(fù)的個(gè)性化三維仿真設(shè)計(jì)及快速成型研究.pdf

1、鼻高聳于顏面部五官的中央，在構(gòu)成人體容貌美中起著極為重要的作用。外鼻的缺損嚴(yán)重影響了患者的容貌外觀，給日常生活帶來很大的不便及巨大的心理壓力。由于腫瘤術(shù)后放化療、供體組織限制、患者自身身體狀況等原因，大部分患者無法進(jìn)行手術(shù)整復(fù)，還需要進(jìn)行贗復(fù)體修復(fù)。臨床上，顏面贗復(fù)體的形態(tài)制作一直沿用傳統(tǒng)的臨床觀摩、現(xiàn)場手工雕刻蠟型的方法，制作難度大、時(shí)間長、仿真效果差，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足患者希望修復(fù)后容貌高度相像、自然的要求。近年來，反求工程和快速成型技術(shù)

2、的發(fā)展為我們提供了新的制作方法。本研究將反求工程和快速成型技術(shù)兩種先進(jìn)的方法聯(lián)合應(yīng)用到顏面贗復(fù)領(lǐng)域中，對外鼻缺損的修復(fù)進(jìn)行個(gè)性化三維仿真設(shè)計(jì)和快速成型制作的研究，為外鼻等單一面部器官缺損的智能化、個(gè)性化三維仿真修復(fù)提供了一條新的途徑，該方法在頜面外科、整形外科等其他學(xué)科中也有廣闊的應(yīng)用前景。
　　面部軟組織的三維數(shù)據(jù)采集是反求工程的第一環(huán)節(jié)，也是實(shí)現(xiàn)顏面贗復(fù)體計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。本研究首先探討了3DSS結(jié)構(gòu)光三維掃描系統(tǒng)及快速成

3、型機(jī)的精度，為贗復(fù)體的CAD/CAM研究奠定了基礎(chǔ)。對于外鼻缺損的修復(fù)采用了一種新的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方案：先獲取鼻缺損患者的面部三維數(shù)字化模型，經(jīng)過對主要解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維測量，選取形態(tài)最接近的健康人外鼻形態(tài)，在計(jì)算機(jī)軟件中進(jìn)行拼接、修改、曲面擬合等，獲得鼻贗復(fù)體數(shù)字化模型。通過快速成型加工出鼻贗復(fù)體蠟?zāi)Ｐ图叭睋p區(qū)樹脂工作模型，最終翻制出硅橡膠贗復(fù)體。本研究首次將上述方法應(yīng)用于臨床，完成了一例外鼻大部缺損患者硅橡膠贗復(fù)體的制作，為外鼻等面部

4、單一器官缺損的仿真修復(fù)與快速制作奠定了基礎(chǔ)。研究結(jié)果如下：
　　1.3DSS結(jié)構(gòu)光三維掃描系統(tǒng)設(shè)計(jì)測量精度為0.03mm，但在實(shí)際應(yīng)用中，由于各種因素使精度有所下降。通過對刻度尺反求測量分析，在實(shí)際應(yīng)用中測量精度為0.09mm，滿足面部軟組織三維數(shù)據(jù)采集的要求。
　　2.AFS-360激光成型機(jī)采用的原理是選區(qū)激光燒結(jié)，對加工出的方框試件進(jìn)行測量分析，WAX100型蠟粉加工精度為0.1mm，PSB粉加工精度為0.15mm，P

5、SB粉加工試件浸潤樹脂處理后，對原有精度不產(chǎn)生影響。滿足贗復(fù)體臨床制作的要求，可以用于贗復(fù)體蠟?zāi)Ｐ图叭睋p區(qū)工作模型的加工。
　　3.對結(jié)構(gòu)光掃描和CT掃描面部三維重建進(jìn)行比較，結(jié)果表明3DSS結(jié)構(gòu)光三維掃描系統(tǒng)具有掃描精度高、速度快、成本低等優(yōu)點(diǎn)，適合用于國人正常外鼻三維形態(tài)數(shù)據(jù)庫的建立；CT掃描能夠獲取空腔結(jié)構(gòu)、復(fù)雜形態(tài)的數(shù)據(jù)，但存在成本高，速度慢等不足。兩種掃描方式各具優(yōu)點(diǎn)，可相互補(bǔ)充，在臨床應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)不同需要選擇不同的掃

6、描方式。
　　4.獲取了外鼻大部分缺損患者的面部數(shù)字化模型，對面部主要解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行了三維測量，根據(jù)測量結(jié)果、患者意愿從國人正常外鼻三維形態(tài)數(shù)據(jù)庫中選取了與患者缺損前形態(tài)最接近的健康外鼻形態(tài)數(shù)據(jù)，在Geomagic軟件中進(jìn)行拼接，通過與患者交流進(jìn)行位置及局部形態(tài)調(diào)整直至患者滿意，采用曲面擬合等步驟制作出鼻贗復(fù)體數(shù)字化模型，快速成型加工出贗復(fù)體蠟?zāi)Ｐ汀１狙芯渴状螌⑦@種方法應(yīng)用于臨床，鼻贗復(fù)體蠟?zāi)Ｐ驮嚧骱螳@得了滿意的臨床效果。通過三維數(shù)

7、字化模型向患者展示仿真修復(fù)效果，根據(jù)患者意見隨時(shí)在Geomagic軟件中對外鼻數(shù)字化文件進(jìn)行形態(tài)及位置調(diào)整，更好地增進(jìn)了醫(yī)患溝通，真正實(shí)現(xiàn)了鼻贗復(fù)體的個(gè)性化三維仿真設(shè)計(jì)；快速成型加工出的蠟?zāi)Ｐ涂刹捎贸Ｒ?guī)方法直接翻制成硅橡膠贗復(fù)體，簡化了臨床操作步驟，實(shí)現(xiàn)了贗復(fù)體的快速制作，為外鼻等面部單一器官缺損修復(fù)的CAD/CAM研究探索了一條新的途徑。
　　5.首次運(yùn)用快速成型技術(shù)加工出缺損區(qū)樹脂工作模型，以此為基礎(chǔ)翻制硅橡膠贗復(fù)體，臨床試戴