图像引导下的颅颌面机器人手术中全面导航注册策略的可行性和准确性：一项模拟研究

《International Journal of Oral and Maxillofacial Surgery》：Feasibility and accuracy of a comprehensive navigation registration strategy for image-guided craniomaxillofacial robotic surgery: a phantom study

颅颌面外科手术机器人图像配准策略研究，提出包含可移除标记、 intraoral扫描-CBCT及标记中转的三种技术综合注册方法。通过四组三维打印头骨实验评估注册精度，结果显示可移除标记组（FRE0.08±0.04mm）与非劣效性对照组（固定标记组FRE0.07±0.01mm）无显著差异，所有方法靶点注册误差（TRE）均低于0.4mm，验证了策略的可行性与准确性，为图像引导颅颌面手术机器人系统提供理论基础。

　　

H. Chen|B. Jie|F. Tian|B. Geng|Y. He|Y. Zhang

中国北京北京大学口腔医学院及医院口腔颌面外科系

摘要

精确的图像配准对于图像引导下的颅颌面机器人手术（IGCRS）的成功至关重要。然而，现有的方法无法满足各种颅颌面手术的多样化需求。本研究开发了一种综合导航配准策略，包括三种技术：可拆卸标记物（RM）配准、口内扫描-CBCT（IOS）配准和标记物中继（MR）配准。使用四个每个带有20个目标点的三维打印颅骨进行了模拟实验。通过基准配准误差（FRE）和目标配准误差（TRE）来评估配准精度，以U形管固定标记物（FM）作为对照组。FM、RM、IOS和MR的平均FRE分别为0.07 ± 0.01 mm、0.08 ± 0.04 mm、0.15 ± 0.03 mm和0.14 ± 0.05 mm，其中IOS和MR的FRE高于FM和RM。平均TRE分别为0.39 ± 0.03 mm（FM）、0.40 ± 0.03 mm（RM）、0.43 ± 0.03 mm（IOS）和0.42 ± 0.02 mm（MR）。统计分析确认这三种技术均不逊于对照组。总之，该策略证明了其准确性和可行性，为IGCRS手术的进步奠定了基础。需要进一步的实验和临床试验来验证这些技术在实际机器人手术中的应用。

部分内容摘录

材料与方法

空间配准过程在颅骨模型上使用传统的配准技术和所提出的综合策略中的三种技术进行。本研究设计为一项对照性非劣效试验，比较了FM、RM、IOS和MR四组之间的配准精度。

不同配准技术的精度

表1总结了四种技术的基准（FRE）和目标（TRE）配准误差。FM、RM、IOS和MR的平均FRE分别为0.07 ± 0.01 mm、0.08 ± 0.04 mm、0.15 ± 0.03 mm和0.14 ± 0.05 mm。FM组的FRE与RM组相当，无显著差异（P = 0.079）。同样，IOS组和MR组的FRE值也相似，无显著差异（P = 0.91）。

讨论

手术机器人正成为颅颌面手术领域的研究重点和未来发展方向。在开发手术机器人系统时，首要的关键步骤是建立有效的导航配准方法。传统方法受到特定设备和复杂程序的限制，但通过外部基准点和立体视觉技术的进步得到了改进。

固定标记物（FM）以其准确性和稳定性而闻名。

伦理批准

本研究获得了北京大学口腔医学院伦理委员会的批准（PKUSSIRB-2024101115）。

患者同意

无需患者同意。

资助

本工作得到了国家重点研发计划（项目编号：2022YFC2405404）、北京市自然科学基金（项目编号：L222105）、北京大学医学青年学者科技创新计划（项目编号：BMU2023YFJHPY008）以及云南省科技人才与平台规划项目（院士专家工作站，项目编号：202305AF150044）的资助。

利益冲突

无。