1.1研究的目的及意义

骨性Ⅲ类错颌在临床上是比较常见的疾病，指上下颌骨间大小, 形态或位置关系不协调所引起的错颌畸形，其原因为上颌发育不足或下颌发育过度的颌骨发育异常。其对口腔咀嚼功能、发音功能会造成影响，且闭口困难，闭口时唇部紧张，笑露牙龈，颏部发育不足，下巴短小后缩或前翘，侧面观看唇部线条过于突出，与面部线条极其不和谐等，对患者的心理造成极大的伤害，极易产生自卑、不自信、孤僻等心理问题。

骨性Ⅲ类错颌的矫治方法有：前方牵引上颌，促进上颌骨的正常生长发育；抑制下颌生长，防止下颌生长过快；改变下颌的生长方向，恢复下颌生长正常方向；正畸外科联合矫治。幼年时期可以通过使用牵引器来矫正，成人骨性反颌，轻度的亦可用正畸掩饰性治疗，中度与重度的需要使用外科与正畸联合治疗。正畸外科联合矫治是指正颌手术和正畸，其中正颌手术包括上颌骨Le Fort Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ截骨前移术，下颌骨升枝矢状截骨后退术，下颌骨体部截骨术，颏成形术；正畸包括排齐牙列、整平牙弓，调整上下牙弓宽度与长度，纠正牙齿代偿性倾斜（去补偿）。

最常见的对于骨性Ⅲ类错颌的外科手术为通过上颌骨Le Fort I型截骨上颌前移术，手术步骤为切口，显露上颌骨，截断上颌骨外侧壁及内侧壁，截断鼻中隔根部，断离上颌骨后缘，向下折断上颌骨，移动上颌骨、就位及植骨，固定上颌骨骨块，缝合切口。本设计主要目标即为固定上颌骨骨块时所使用的基于有限元的个性化和生物力学优化的接骨板。

1.2国内外研究现状分析

进入21世纪后, 随着数字化技术的兴起, 计算机技术、3D打印技术、导航技术以及机器人手术甚至人工智能等技术广泛地介入到医疗中, 正颌外科也逐渐步入数字化外科手术阶段。

早在1925年, Schwarz就提出了利用医学影像及模型外科技术来诊治牙颌面畸形的新技术。从广义上来讲, 这是数字化正颌外科最早的雏形。此后, Broadbent在1931年提出了利用头颅定位片的头影测量方式，成为诊断牙颌面畸形的“金标准”。然而直至1987年, Hemmy首次报道将三维重建技术应用于颅颌面外科, 真正意义上开启了数字化技术在颅颌面应用的先河。随后激光扫描、三维摄影、三维重建技术、计算机辅助设计与制造技术 (CAD/CAM) 以及近年来成为热点的三维打印技术的蓬勃发展, 使得数字化正颌外科日趋成熟。

将患者的CT或锥形束CT (CBCT) 检查获取的DICOM数据通过重建软件转化为三维立体图像, 是外科数字化的基础。患者数据的数字化模型可以准确地显示解剖结构与病变的空间位置、大小、几何形状以及与周围组织结构的空间关系, 使得检查结果以及之后的手术模拟变得更加直观和精准。这些技术大大提高了正颌外科的技术敏感性, 需要对技术人员进行专门的培训以胜任这些工作, 不当的操作亦可导致严重误差。

计算机辅助设计技术是数字化外科的核心,Okumura等在1999年就尝试将3D计算机辅助设计 (3D CAD) 技术用于正颌手术设计, 开创了虚拟正颌手术的先河, 而Xia等在2000年提出了较为成熟的计算机辅助的3D手术计划和模拟系统(computer-assistedthree-dimensionalvirtualosteotomy system, CAVOS) 。虚拟模型在三维编辑软件环境下, 进行分割、移动、旋转等各种处理, 完成数字化三维设计, 通过导入、重建三维图像, 在三维图像上进行区域分割、骨块移动、测量等功能选项, 从而实现预定手术方案的生成、手术过程的模拟以及术后效果的显示, 对手术具有极大的指导意义。

目前, 通过常见的商业软件, 已可以完成上颌骨Le Fort截骨、下颌支矢状劈开术、下颌角修整、颏成形术、牵引成骨术等手术的设计和模拟。尽管依然存在不足, 但应用计算机辅助设计软件可完成颅面骨虚拟切割和移动, 使复杂手术的模拟成为可能并预测术后效果, 能有效缩短手术时间, 提高手术的精度和效率, 减少术后并发症, 并便于医患之间以及医师之间的有效沟通和交流。