3D打印与鼻颅底实验

1、一、研究课题的中文摘要（约200个字/单词）目的：探讨3D打印模型及其三维重建模型对经鼻内镜手术的指导作用，为鼻内镜手术入路及局部解剖给予指导。方法：依据我院就诊的患者(3例)住院期间的头颅CTA及头颅MRI影像学资料, 由我院CT科及磁共振科影像工作站刻录DVD光碟，经由外院3D打印公司 Mimics及MiTK建模，量化鼻腔及颅底分析；设计手术路径；使模型虚拟显示与内镜手术同步进行；采集图像；对比分析。对模型进行空间分析，了解二维影像与三维结构的联系,探讨内镜透视规律对空间方向识别的影响，为鼻内镜下手术提供帮助。预期结果：术前三维可视模型组获取的信息以及由3D打印模型的信息与术中图像比较得分

2、高于二维影像组，t检验分析，p值0.05认为有统计学意义，结论：术前依据CT及MRI影像构建局部鼻颅底局部3D打印模型及三维可视模型可提高手术安全性，实现个体化手术，提高医生认知水平。二、立题依据1、课题研究背景2、目前国内外研究现状及分析3、课题研究的目的、意义近年来,经鼻内镜入路行鼻窦及颅底手术取得了长足的发展。相对于传统的皮肤切开入路或开颅手术,鼻内镜手术具有创伤小、恢复快等独特优势,但同时也存在操作范围及视野狭小等缺陷,容易导致病变切除不彻底,术后发生脑脊液鼻漏等并发症。同时耳鼻咽喉一头颈一颅底部分，历来为解剖研究难点，鼻部解剖结构细小、复杂，有众多窦腔、隐窝、通道等相互毗邻交错，这对

3、实习医生和低年资耳鼻喉科医生熟练掌握该区域的解剖造成不小困难。【2，3】所以，如何降低手术风险及保证手术的安全性是鼻颅底手术不得不面对的一个难题。针对这种情况，国内外许多耳鼻喉及神经科学专家做了大量研究，Gunkel等应用不同的手术导航系统，施行了约250例手术，认为在鼻窦和前颅底手术中，所有的导航系统在术中都能提供有价值的解剖信息，特别实在复杂的肿瘤手术中，可缩短手术时间，对精细的结构进行安全、可靠的手术操作，即使在出血或失去解剖标志的情况下也可以精确定位前颅底结构4。虽然配合影像导航系统的情况下进行鼻内镜手术目前是一种较安全的手术方式5,但影像导航设备价格昂贵,国内大多数医院的耳鼻喉科难以

4、配备。而且导航设备有时会因为组织改变无法同步扫描等原因，导航出现偏差，对术者造成误导。因此,研究在无导航设备的条件下,实施经鼻内镜颅底肿瘤安全切除术的可行性、围手术期处理及手术技巧具有重要的价值。在这方面，国内已有许多单位进行了研究。2001年我国解放军总医院开发了虚拟鼻腔镜手术仿真训练系统，这是我国第一个基于反馈设备的虚拟手术仿真系统。海军总医院和北京航空航天大学共同开发的Aero-tech手术计划软件，可行三维可视化图像引导鼻内镜手术和虚拟鼻内镜技术的基础研究。李希平（6）等应用3D-Slicer软件，初步建立了鼻部部分解剖结构（包括四对鼻窦，中、下鼻甲，鼻中隔）的三维表面模型。杨力（7）

5、等利用利用第三军医大学采集的女性可视化人体数据建立了一个经鼻蝶手术入路解剖结构的数字化模型，并进行了鼻蝶手术入路的模拟。王晨（8）等采用表面重建方法，应用3D-slicer建立的鼻腔鼻窦模型实现了基本的三维正交平面的显示和剖切。随着医学与信息技术、计算技术的结合以及计算机技术的迅猛发展，使医学数据的数字化成为当今应用研究中的热点，也为数字化人体解剖学研究提供了前所未有的机遇。影像学后处理技术已经临床证实可以提高鼻窦及颅底部病变的检出率。合理的使用各种后处理技术可以将颅底病变观察得更加详细,尤其有利于对骨质破坏的观察,便于诊断及手术设计9。将这一技术纳入经鼻内镜须底手术,可明确手术可行性及风险程

6、度,且术中可随时参考,在一定程度上起到离体的导航作用。在缺少导航设备的条件下,此措施可极大提高项底手术的安全性。本研究一方面结合病人CTA及MRI等影像质料对鼻颅底部重要解剖结构进行三维重建，建立鼻部可视化模型，以期对该区域解剖结构进行深入的研究，另一方面，在三维重建的基础上进行3D打印出鼻颅底具体局部结构的模型与三维重建模型相互对照，加深对鼻颅底具体结构的认知及理解，指导手术，降低鼻颅底手术的潜在风险。我们提出：CT及MRI影像包含患者个性特征，通过这些特征信息建立三维可视模型以及影像学资料建立3D打印模型，并观察利用虚拟和现实的两个模型，加深对空间结构的理解，实现手术个性化。我们提出首先要

7、把握特定仰角内镜下视觉空间的方向的分布规律10，同时在特定的进镜仰角和距离,在虚拟内镜空间内观察可视模型，了解特定解剖结构的视觉空间关系。我们的设想是：先利用Mimics及MiTK建模软件进行三维建模，从而实现个性化手术。其临床应用意义在于11：1. 将虚拟互动应用于内镜手术，为真正实现个体化手术，提高手术安全性奠定实验及理论基础；2.探讨内镜空间方向的规律以及二维影像与三维空间的联系。3.本研究建立的三维模型可进行外科模拟手术训练，在真正接触患者之前学习和了解新的手术技能，缩短医生的培养时间，提高认知水平。参考文献： 1. Oostra A,van Furth W, Georgalas C.

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