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Dynamic Navigation In Implant Surgery

近三十年來,科技大大改變了我們的生活方式,從計算機到智慧型手機,從單一用途到多用設備,科技已然成為我們日常生活的一部分。手術導航(Navigation)是現在應用於醫學技術很重要的例子,因為它令外科手術變成更安全而且侵入性小的手術。

事實上導航手術之所以會發展的原因有三:

1. 神經外科(Neurosugery):

神經外科的整個歷史就是盡可能微創地進行手術,由於腦神經和血管在頭顱裡盡可能地擠在狹小的空間裡,因此手術風險相當高,而且腦神經常缺乏解剖學標界,因此導航是具有減輕手術風險和增加手術成功率的科技,導航手術也是從神經外科開創的先例。

2. 立體定位術手術(Stereotaxy):

原裡是利用頭架將頭固定,配合CT或MRI的立體影像,將確實位置和影像做結合,並精密的進行手術。

3. 醫學影像(Medical Imaging):

自從Hounsfield在1970s 推出了第一台CT成像設備,由於它允許3D定位,從此立體定位手術開始爆炸性的飛躍。

植牙導航的發展

根據以上三項科技的發展,植牙導航手術 (Dynamic Navigation implant surgery) 也在同時萌芽

植牙導航是「及時的」computer guide system,利用 CBCT 和運動追蹤技術,將鑽針和病患的位置進行及時的運算。

透過CBCT影像和導航軟體,植牙醫師可以規畫最終贋復體外型(Prosthetic restoration) ,骨頭最佳位置,和解剖標界(anatomic landmark),決定植牙體的角度和位置。接著利用傳感器(sensor)定位在植牙手機跟病患口腔傳送3D位置至攝影鏡頭或是接收器(detector)。連續性地發出訊息到運算電腦,就可以得到一個及時的病患和手機的位置定位。

那植牙導航為何不普及? 主要原因是它的價格和設備,在早年的導航設備,光是攝影鏡頭和運算電腦就非常大一台,另外定位裝置也充滿笨重和干擾,並且手術導版的方便性和低價性使得植牙導航在世界上並不普遍。但目前廠商致力於將設備的體積縮小,輕量化,以及提升性價比,也許未來可以提升植牙導航的購買力。

市面上植牙導航廠商簡介

我在IDS所見到的植牙導航廠商有三,在這邊一一做介紹。

廠商名稱 產品姓名 品牌國家
X-Nav technologies X-Guide Dynamic 3D Navigation USA
Image Navigation DenX image-Guided implantology Isreal
ClaroNav Navident Canada

X-Guide Dynamic 3D Navigation (X-Nav technologies, USA)

要進行植牙導航必須要有以下裝置:

  1. 導航車,包含運算的電腦及軟體和攝影鏡頭。
  2. 手機附連裝置(handpiece attachment)。
  3. 病患附連裝置(jaw attachment)。

X-guide 的運算軟體可以使用Dicom檔,意味著所有的CBCT廠商幾乎都可以用,導航軟體可以結合口掃檔將數位模型輸入,結合CBCT後,未來植牙贋復物的型態即在影像上,接著擺放理想植牙的位置,導航車的攝影鏡頭利用即時運算將鑽針的位置和CBCT做即時的定位,X-guide 使用專利 X-point technology ,讓鑽針的定位更加簡單。

DenX image-Guided implantology (Image Navigation, Isreal)

要進行植牙導航必須要有以下裝置:

  1. 導航車,包含運算的電腦及軟體和攝影鏡頭。
  2. 手機附連裝置(handpiece attachment)。
  3. 病患附連裝置(jaw attachment)。附連裝置叫IGI horseshoe 上面的參考點可以和CBCT 做定位。

使用DenX image前,必須要先取模型做定位版,定位版上並接上IGI horseshoe,接著請病患帶著裝置拍這CBCT,上面的陶瓷球可以和CBCT上面的影像做定位,影像和定位板的定位即完成,手術的時候IGI horseshoe 接上tracking guide ,這樣就可以把病患的口腔和CBCT做結合,接著導航車的攝影鏡頭會偵測handpiece以及horseshoe 上的tracking guide,得到一個立即的影像位置,接著就可以進行植牙手術。

Navident (ClaroNav, Canada)

要進行植牙導航必須要有以下裝置:

  1. 一台筆記型電腦
  2. 手機附連裝置(handpiece attachment)。是一個叫DrillTag 的裝置,主要成分是塑膠,蠻輕的。
  3. 病患附連裝置(jaw attachment)。附連裝置叫JawRef,另外會接到叫JawTag的外接裝置。
  4. 攝影鏡頭,可以接收到DrillTag 和JawTag的位置,得到即時的資訊。

首先病患須將附連裝置JawRef定位至口內拍攝CBCT,接著定位至病患口內,外接JawTag,JawTag和DrillTag會將即時位置訊息傳輸給攝影機,得到一個立即的影像,目前Navident研發出了不須帶著裝置拍CT的技術,直接在口內做定位,不過會增加定位的時間。

基本上這三家使用的原裡是類似的,不像是腦神經外科醫師事前會先將病患的頭部固定,在植牙手術的時候病患是會移動的,因此我們必須要偵測病患的位置,因此他們都使用了附連裝置在病患的口內,而鑽針的位置也需要同時被偵測,藉由即時的運算,使得運算軟體和螢幕顯示影像讓植牙導航手術能夠成功地進行。

植牙導航的優點

1.    Flapless surgery: 植牙導航相較於傳統植牙手術提升了flapless 術式成功的機會,由於flapless無法明確判斷骨頭的形狀和位置,而植牙導航可以即時結合影像和鑽針位置,因此牙肉下的組織將無所遁形。

2.    Anatomy landmark: 和傳統植牙手術相比,導航手術可以即時反應鑽針和重要解剖構造的位置距離,讓手術醫師能夠提升警覺性,和減少手術傷害。

3.    減少手術時間: 手術過程由於可以即時精確的定位,因此減少手術時間,提升病患的接受度。

植牙導航的缺點

1.    Pre-surgical planning: 術前定位需要時間,甚至要至做定位板才能讓病患去拍攝CBCT,增加了病患的約診次術,另外軟體操作也需要時間規劃。

2. Cost: 設備費用高昂,通常一整套設備需花費動輒1-200萬新台幣,對於一般醫師這種 ”可需要但非必要”的設備來說,通常看到價位都會打退堂鼓,更何況軟體更新都是額外的花費。

3. Devise Size: 目前的攝影車已經縮小的很精巧,放置在診間還算是放得下。但是鑽針和病患的位置的感知裝置還是相當大,有時候會有點阻礙視野,並且還是帶有一些重量來影響手感。

結論

植牙導航系統確實可以提升植牙口術的精準度,減少手術對於重要節剖構造的傷害,減少手術時間,提升手術的品質和病患的接收度,但是就我在展場實際使用上來說還是有些不方便的地方,比如說像鑽針的定位和影像的疊合速度,還是有些微微的時間差,握把上的裝置容易影響視野和手感等等,但是科技是日新月異的,我們期待導航技術的進步和發展。

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