颅颌面是人体最重要的结构之一,由颅骨、颌面等重要解剖组织组成。如果该部位患有恶性肿瘤,由于其错综复杂的神经和血管系统,还有外观美学的要求,大面积开创手术难以实施。介入治疗等微创手术治疗给颅颌面肿瘤治疗提供了新的选择方案。但是,传统的介入治疗手术方法主要依赖医生的经验,手术精度较低、操作难度大等问题亟待解决。随着数字化影像技术、计算机辅助设计技术和3D打印技术的成熟,基于3D打印的个性化手术导板开始进入临床应用,这将大大提高颅颌面介入治疗的准确性和便利性,从而提高治疗效果。本文以精准介入治疗为研究对象,为了解决颅颌面介入治疗手术定位难的问题,构建了包含6自由度定位支架系统和个性化导板的介入治疗数字化系统。主要研究内容如下:1.颅颌面6自由度定位支架系统的设计。各个自由度定位元件的空间坐标和运动学分析;建立不同坐标系下的转换关系;支架系统在患者体外的定位及导板在支架上的定位分析和结构设计;通过有限元对支架关键部位受力进行分析,确保导板的刚度和稳定性;对支架系统的工作空间进行仿真,确保支架移动的空间范围能满足整个手术的操作;分析了6自由度定位支架系统的误差来源。2.基于CT的介入治疗穿刺针植入的个性化导板设计。基于CT进行模型重建;根据穿刺角度、深度匹配定位靶区,设计导板的导向孔和导板体结构;分析了导板误差的来源。3.颅颌面介入治疗导板定位精度验证。搭建实验平台进行实验分析,将术前设计的导板理想位置和实测位置相比较,获得导板的定位误差,取得满意的结果。本文首次将数字化设计的导板和头部固定支架相结合,结构灵活易于调节和定位,能覆盖颌面部手术的所有区域。本研究对于颅颌面精准介入治疗的临床应用提供了一种可行的方法。