基于下颌骨数据库和全连接神经网络的三维检索模型辅助下的下颌骨个性化重建

摘要

目的：提出基于下颌骨数据库和全连接神经网络(fully connected neural network, FCNN)的三维检索模型辅助下的下颌骨个性化重建方案，并验证该方案的临床可行性。方法：建立一个300例正常中国北方汉族人下颌骨数据库，在头影测量的基础上，进一步筛选稳定性较好的下颌骨标志点，制定下颌骨标志点方案，提取下颌骨几何特征。开发三维检索算法，该算法能从上述数据库中检索出与待匹配下颌骨最相似的下颌骨。搭建FCNN训练上述算法以提高三维检索精度，使用Geomagic Control 2014软件评价基于上述下颌骨数据库和算法的三维检索模型匹配精度。从2019年12月到2021年3月，共有5例患者在北京大学口腔医院颌面外科接受了基于下颌骨数据库和FCNN的三维检索模型辅助下的下颌骨个性化重建手术。通过三维检索算法从上述下颌骨数据库中检索获得最相似下颌骨，使用最相似下颌骨恢复缺损区病变前形态和指导下颌骨重建。5例患者的下颌骨缺损均由髂骨瓣修复，使用个性化手术导板实现术前手术设计的转化和实施。结果：通过筛选，可重复性和稳定性较高的下颌骨标志点被确定并组成下颌骨标志点方案。经过训练后，基于FCNN的三维检索模型在300例下颌骨数据库中检索获得的最相似下颌骨与待匹配下颌骨的平均偏差为(1.77±0.44) mm,均方根偏差为(2.58±0.86) mm。5例患者的下颌骨重建手术均成功，面部对称性和咬合功能得以恢复，所有患者都对术后外观恢复感到满意。三维比较显示，术后下颌骨与术前设计之间的平均偏差为(0.98±0.17) mm,偏差≤1 mm区域占比61.34%±14.13%,≤2 mm区域占比83.82%±7.35%,≤3 mm区域占比93.94%±2.87%。结论：基于下颌骨数据库和FCNN的三维检索模型辅助下的下颌骨个性化重建具有临床可行性。

关键词

下颌骨数据库 / 全连接神经网络 / 三维检索 / 下颌骨重建