两种三维手术模板设计方法在唇腭裂患者鼻牙槽缺损分割中的对比研究：一项回顾性分析

本研究针对唇腭裂患者鼻牙槽缺损修复中手术模板设计的效率与精度问题，对比了商业软件iPlan ENT与开源工具3D Slicer/Blender的工作流程。结果显示，iPlan虽耗时更短（中位时间297秒 vs. 390秒），但两种方法在移植物体积（差异0.042 cm3 ）、Dice相似系数（0.91±0.02）和Hausdorff距离（1.52±0.57 mm）上无显著差异，为资源有限地区提供了可靠的ABG（牙槽骨移植）规划替代方案。

　　

在唇腭裂（Cleft Lip and Palate, CLP）的综合治疗中，牙槽骨移植（Alveolar Bone Grafting, ABG）是修复鼻牙槽缺损的关键步骤。传统方法依赖术者经验估算移植骨形状，易出现体积不匹配或形态偏差。随着三维（3D）打印技术普及，基于医学影像的个性化手术模板设计成为趋势，但商业软件如iPlan ENT的高昂费用限制了其在资源有限地区的应用。为此，匈牙利塞梅尔维斯大学和比利时圣扬医院的研究团队开展了一项开创性研究，首次系统对比了商业软件与开源工具（3D Slicer+Blender）在ABG规划中的效能，成果发表于《International Journal of Oral and Maxillofacial Surgery》。

研究团队采用回顾性设计，纳入10例单侧唇腭裂（UCLP）患者的CBCT数据，由经验不同的两名操作者分别使用iPlan ENT和3D Slicer/Blender完成缺损分割与模板设计。关键技术包括：1）基于CBCT的缺损三维重建；2）手动分割结合自动插值生成移植体模型；3）布尔运算设计两件式手术导板；4）通过DSC（空间重叠指数）和HD（边界最大距离）量化分割一致性；5）统计比较不同软件的操作时间差异。

患者 demographics
队列平均年龄14.5±9.9岁，左右侧缺损比例7:3，均衡来自匈牙利和比利时中心，确保结果普适性。

Primary outcome measure—comparison of the planning time
iPlan ENT显著缩短操作时间：经验丰富的研究者第二次规划中位时间仅297秒，较开源工具快93秒（P=0.005）。时间差异主要源于移植体分割阶段（iPlan 96.1秒 vs. 3D Slicer 156.7秒），而模板设计阶段随着操作熟练度提升差异缩小。新手操作者总耗时增加2倍，凸显经验对开源工具效率的影响更大。

Secondary outcome measure—volumetric comparison
尽管3D Slicer轻微高估体积（平均+0.042 cm³
），但Bland-Altman分析显示临床可接受（极限差-0.098~0.014 cm³
）。形态学指标证实高度一致性：DSC达0.91±0.02（>0.8即达标），HD均值1.52 mm，仅1例达2.97 mm，反映边界偏差不足3 mm。

讨论与意义
该研究突破性地验证了开源工具在ABG规划中的临床适用性。iPlan ENT作为II类医疗器械（EU MDR认证），在操作便捷性上优势明显，但其与3D Slicer/Blender的微小体积差异（<5%）和优异形态重叠性（DSC>0.9），为低收入地区提供了符合手术精度要求的替代方案。值得注意的是，Blender的非医疗定位使其依赖操作者手动校准，而iPlan的自动插值功能（每5层手动分割即可生成连续模型）大幅提升效率。研究者特别指出，开源组合的模块化特性支持Python脚本扩展，未来可通过开发专用插件进一步缩小与商业软件的差距。这项成果不仅为唇腭裂修复的精准医疗开辟了新路径，更推动了低成本数字化外科技术在颅颌面领域的应用革新。