自动X线头影测量分析系统的研究与应用
作者：张晓 张震康 张熙恩 王兴 徐常胜
单位：100081 北京医科大学口腔医学院(张晓、张震康、张熙恩、王兴)；清华大学精密仪器系(徐常胜)
关键词：体层摄影术，X线计算机；自动数据处理
中华口腔医学杂志990203 【摘要】 目的 旨在研究开发自动X线头影测量分析系统，实现X线头影测量分析的自动化。方法 应用计算机图象处理技术建立自动X线头影测量分析系统的方法，同时，对两种计算机X线头影测量分析系统进行了比较研究。结果 该系统对于软组织测量标志点的定位与测量优于采用人机交互式的计算机系统，并且避免了人工定位标志点产生的误差。结论 自动X线头影测量分析系统的应用为更准确的分析测量提供了可靠、有效的工具。
The study of antomatic cephalometric analysis system ZHANG Xiao, ZHANG Zhenkang, ZHANG Xien, et al. School of Stomatology, Beijing Medical University, Beijing 100081
, http://www.100md.com
【Abstract】 Objective To develop a system of automatic cephalometric analysis and compare the reliability of the computer software systems (ACAS and OSPES). Methods The establishment of the ACAS computer software system by image processing technique was introduced. 15 cephalogrames were used for comparing the reliability of ceph alometry between ACAS and OSPES. Results The results shown that the ACAS is more reliable for soft tissue profile measurement than OSPES. Conclusion The application of ACAS would supply a valuable measurement tool for orthodontics and orthognathic surgery.
, 百拇医药
【Key words】 Tomograph, X-Ray Computed Automatic data processing
X线头影测量分析技术自Broadbent首次应用到今天，已经成为正畸学、正颌外科学领域分析诊断牙颌面畸形的重要工具。其发展经历了从手工描绘头影图，手工测量分析到应用计算机技术进行头影测量分析的过程，从而迅速快捷，处理数据量大。尽管如此，在进行X线头影测量分析时，测量标志点的定点和输入，仍停留在手工定位的水平上，这不可避免地影响测量分析的准确性。国外有学者已开始探索自动X线头影测量分析的方法[1-4]。本研究的目的旨在研究开发自动X线头影测量分析系统，以实现X线头影测量分析的自动化，使得测量分析更快捷、准确。
材料和方法
一、自动X线头影测量分析系统的建立
硬件组成：①IBM 486/DX33计算机，4M内存，1.2M和1.44M软驱和200M硬盘；②CA540真彩色图像采集卡；③Sony Trinitron彩色监视器；④黑白、彩色摄像机；⑤键盘和鼠标。
, http://www.100md.com
软件组成：本研究通过图像采集系统获得图像，A(D)转换为数字图像，256级灰度，512×512空间分辨率，每帧采样时间为1/25秒，图象格式为BMP。
图像预处理：由于图象输入的质量决定最终获得的信息量，图象的灰度描述是图象感知的唯一信息。因此借助图象处理运算，可最大程度地获取图象信息。由于X线图象的灰度和实际情况不匹配，可通过灰度矫正的方法进行处理。对于曝光不足的图象，整幅图象的灰度变化很小，可行灰度变换增加图象的全部或局部的反差，使得原来反差很小的图象灰度层次变得丰富，达到图象增强的目的。
本研究对图象噪声的去除采用低通滤波的方法，同时采用取阈值的邻域平均法和保留边缘的空域平滑技术，以最大限度的保留边缘信息。
图象特征的提取处理：把具有所需特征经过运算的图象，以目标特征(如点、线等)为基准，进行归类、化简、识别及聚类，从而建立相应的特征描述。本研究分两步对X线图象进行特征提取：①图象边缘自动提取：由于颌面部软组织灰度变化远少于硬组织在X线图象上灰度变化，所以，在边缘检测时，需要进行多尺度的滤波通道分配，同时还要有空间的定向，最终得出一幅简洁的边缘素图。经过边缘检测所获得的图象边缘是具有一定宽度的像素点所构成的线条，必须做矢量化处理后，方可获得平滑的线条，这与我们手工描绘的头影图是一样的。②测量标志点的提取：在X线头颅影像中，测量标志点的选择一般是位于易于辨认的解剖结构上。多数标志点均与图象的边缘有关，或位于最凸点，或位于最凹点，或是几个解剖结构的交界点。因此只要能正确的定位特征边缘并根据点的几何特征，即可确定特征点的位置，对于特殊的点，则需给出特别的数学描述方可定位。
, 百拇医药
测量与分析：在建立了正确的标志点的集合后，任何几何测量分析均可完成，但在测量分析之前必须完成：①座标系的建立：本研究座标系是以N点原点，SN平面逆时针旋转8°作为X座标轴，通过N点做X座标轴的垂线作为Y轴，而建立的。②建立座标系后，系统将自动将已经定位的标志点进行校准、变换而获得各点的座标值。
二、自动X线头影测量分析系统可靠性检验
1.选择标准头颅侧位X线片15例：①应用本系统进行测量分析，获得各个标志点的座标值及各项测量参数值；②采用人机交互式计算机X线头影测量系统(orthognathic surgery prediction experts system, OSPES)进行测量分析，获得各个标志点的座标值和测量参数值。
2.测量标志点和测量项目：标志点：S，A，B，Pg，Me,Go,Gs,Ns,Prn,Sn,U1,L1,Pgs,Mes,Si。测量项目：∠SNA,∠SNB,∠ANB,∠NAPg，鼻唇角，颏唇沟角；N-Me，N-ANS，ANS-UIE，ANS-Me，UIE-Me，Gs-Mes，Gs-Sn，Sn-STS，Sn-EP，U1-EP，L1-EP。
, http://www.100md.com
3.统计学分析：采用配对t检验，计算均值、标准差、t值、确定差异有无显著性。
结果
经自动X线头影测量分析系统进行自动定位测量标志点及测量分析的过程，结果是满意的(图1～4)。
图1 原始图像
图2 原始图像的处理结果
图3 原始图像经处理后,自动边缘提取
, http://www.100md.com
图4 原始图像经处理后,自动标志点定位共17个标志点,各标志点的定位均由计算机自动标定
表1、2显示人机交互式计算机与自动X线头影测量分析系统的比较，结果表明两种方法在统计学上差异无显著性(除个别测量项目间)。由此说明两种方法对于测量分析均是可靠的。
表1 ACAS*与OSPES**两种方法角度测量比较(
±s) 测量项目
ACAS
OSPES
t值
P值
SNA
, http://www.100md.com
81.02±1.67
80.88±1.76
0.22
>0.05
SNB
79.87±2.83
77.22±2.28
2.82
<0.01
ANB
3.16±1.69
3.65±0.78
, 百拇医药
0.78
>0.05
NAPg
5.77±4.53
5.26±4.73
0.77
>0.05
鼻唇角
94.60±8.28
97.11±9.08
0.79
>0.05
, http://www.100md.com 颏唇沟角
132.23±17.76
126.42±11.04
1.07
>0.05
* 自动X线头影测量系统；** 正颌外科X线头影测量系统
表2 ACAS*与OSPES**两种方法线距测量比较 测量项目
ACAS
OSPES
t值
, http://www.100md.com
P值
N-Me
126.57±6.30
126.42±4.69
0.07
>0.05
N-ANS
56.52±1.81
68.91±6.78
2.79
<0.01
ANS-UIE
, 百拇医药
31.24±2.36
31.26±1.92
0.03
>0.05
ANS-Me
70.04±5.33
67.52±3.38
1.54
>0.05
UIE-Me
38.80±3.54
38.26±4.65
, 百拇医药
1.17
>0.05
Gs-Mes
146.49±5.41
143.31±3.88
1.84
>0.05
Gs-Sn
75.78±1.33
74.02±2.78
2.21
<0.05
, 百拇医药
Sn-Stoms
22.44±2.17
22.76±2.08
0.24
>0.05
Sn-EP
11.73±1.70
10.96±2.21
1.06
>0.05
Ul-EP
1.86±1.84
, 百拇医药
1.20±0.83
1.26
>0.05
Ll-EP
1.69±1.96
0.82±1.10
1.50
>0.05
* 自动X线头影测量系统；** 正颌外科X线头影测量系统
表3、4显示两种方法与正常值进行比较，结果表明：自动测量系统分析结果更接近正常值范围，由此说明自动X线头影测量分析是准确的，且优于人机交互式计算机系统。
, 百拇医药
表3 两种方法角度测量结果 测量项目
(±s)
正常值
t值
P值
OSPES*
ACAS**
OSPES
ACAS
OSPES
ACAS
, http://www.100md.com
SNA
80.88±1.76
81.02±1.67
82.02
2.50
1.45
<0.05
>0.05
SNB
77.22±2.28
79.87±2.83
78.72
, http://www.100md.com
2.54
1.62
<0.05
>0.05
ANB
3.65±0.78
3.16±1.69
3.30
0.76
0.32
>0.05
>0.05
NAPg
, 百拇医药
5.26±4.73
5.77±4.53
2.43
2.23
2.85
<0.05
<0.01
鼻唇角
97.11±9.08
94.60±8.28
97.93
0.34
, 百拇医药 1.69
>0.05
>0.05
鼻唇沟角
126.42±11.04
132.23±17.76
130.00
1.25
0.49
>0.05
>0.05
* 正颌外科X线头影测量系统；**自动X线头影测量系统
, 百拇医药
表4 两种方法线距测量结果 测量项目
(
±s)
正常值
t值
P值
OSPES*
ACAS**
OSPES
ACAS
OSPES
ACAS
, 百拇医药
N-Me
126.57±6.30
126.42±4.69
124.50
1.27
1.58
>0.05
>0.05
N-ANS
56.52±1.81
68.91±6.78
56.49
, 百拇医药
0.06
3.37
>0.05
<0.01
ANS-UIE
31.24±2.36
31.26±1.92
30.65
0.96
1.23
>0.05
>0.05
, 百拇医药 ANS-Me
70.04±5.33
67.52±3.38
68.02
1.81
0.57
>0.05
>0.05
UIE-Me
38.80±3.54
38.26±4.65
37.37
, 百拇医药
1.56
0.96
>0.05
>0.05
Gs-Mes
146.49±5.41
143.31±3.88
144.49
1.43
1.17
>0.05
>0.05
, 百拇医药 Gs-Sn
75.78±1.33
74.02±2.78
74.80
2.85
1.69
<0.05
>0.05
Sn-Stoms
22.44±2.17
22.76±2.08
21.49
, 百拇医药
1.69
1.41
>0.05
>0.05
Sn-EP
11.73±1.70
10.96±2.21
10.22
3.44
1.29
<0.01
>0.05
Ul-EP
, 百拇医药
1.86±1.84
1.20±0.83
2.63
1.62
3.02
>0.05
<0.01
Ll-EP
1.69±1.96
0.82±1.10
1.06
2.43
, 百拇医药 0.84
<0.01
>0.05
* 正颌外科X线头影测量系统；** 自动X线头影测量系统
讨论
一、X线片质量的改善
X线头影测量分析在研究颅面畸形机制及生长发育规律方面都是很有价值的工具，然而X线头影测量分析的准确性受到多方面因素的影响，尤其是对测量标志点的定位。对于软组织标志点的定位比硬组织标志点更为困难。X线片的质量是造成标志点定位不准确的直接因素之一。应用计算机图象处理技术可以明显改善X线片的质量，Eppley、Sadone[5]的研究发现经处理的X线片，虽然对硬组织标志点的定位与常规X线片间无明显差异，但对软组织标志点的定位则有明显的优势。本研究通过对X线图象进行处理，图象的质量明显改善，解剖结构清晰可辨，有利于标志点的定位。
, 百拇医药
二、标志点定位的准确性
采用数字化仪的计算机X线头影测量分析标志点定位的准确性优于人工方法，且可重复性好。采用数字图象处理技术处理图象，标志点的定位准确性的研究还不多。Cohen[1]等研究发现经处理后的图象标志点的定位准确性低于人工方法，这可能与图象内容的复杂性及图象本身性质有关。我们的研究认为，自动X线头影测量分析系统和人机交互式计算机系统对硬组织的测量，准确性在统计学上差异无显著性。而对软组织的测量分析，前者的准确性具有优势，所以我们认为经计算机图象处理技术处理后的X线片的质量，尤其是软组织影像的灰度和对比度明显得到改善，软组织测量标志点的定位准确性明显提高，测量分析更加准确可靠。
三、数字图象处理的影响因素
输入输出设备的精度直接影响系统的准确性，数字图象的分辨率不仅影响图象的质量而且影响测量系统的准确性。
, http://www.100md.com
Macri、Wenzel[6]的研究证实对于512×512矩阵大小的数字图象，每个像素点的大小平均为0.37 mm(像素点X座标值0.47 mm，Y座标值0.32 mm)。而人眼的辨别率>0.25 mm(线距)，角度>0.25。因此，较低的图象分辨率将影响自动X线头影测量分析系统对测量标志点的定位。Cohen[1]等指出数字图象的分辨率至少应达到1 024×1 024的空间分辨率，即像素点的X座标值为0.03 mm，Y座标值为0.085 mm。本研究采用的图象分辨率为96 DPI，这可能影响测量标志点的定位。
四、自动X线头影测量分析系统建立的临床意义
尽管计算机X线头影测量分析已在临床上得以广泛应用，省去了手工描绘X线头影图的过程，但对测量标志点的定位仍采用手工方式，这将影响X线头影测量分析结果的准确性。因此，实现X线头影测量分析自动化成为目前新的课题。
, 百拇医药
Cohen[1]首先对自动X线头影测量分析进行了研究，并成功地定位了S，N点。石川博之[2]进一步研究成功完成了部分硬组织标志点的定位。直到1990年埃及学者Mostafa[3]对软组织标志点的定位才获得成功，但结果不令人满意。至今尚未见到自动X线头影测量分析系统的报告。
本研究完成了头影测量分析的基本自动化，并建立了较完整的测量分析系统。从而解决了长期以来头影测量分析标志点的定位完全依靠人工定位的方法，实现了基本自动化，减轻了人工定位标志点及测量分析的繁重工作，迅速而快捷。其次，消除了人工定位标志点的误差，使得测量分析更加准确、可靠。
参考文献
1 Cohen AM, Ip HH-s, Linney AD. A preliminary study of computer recognition and identification of skeletal landmarks as a new method of cephalometric analysis. Bri J Orthod, 1984, 11:143-154.
, http://www.100md.com
2 石川博之.画像处理にとる头部X线规格写真の自动分析法の开发に关する研究-计测点の自动抽出につりこ.日矫齿，1987，46：32.
3 Mostafa YA, e1-Mangoury NH, Salah A, et al. Automated cephalographic soft-tissue analysis. J Clin Orthod, 1990, 24:539-543.
4 Jackson PH, Dickson GC, Birnie DJ. Digital image processing of cephalometric radiographs: a preliminary report. Br J Orthod, 1985, 12:122-132.
5 Eppley BL, Sadone AM. Computerized digital enhancement in craniofacial cephalometric radiography. J Oral Maxillofac Surg, 1991, 49:1038-1043.
6 Macri V, Wenzel A. Reliability of landmark recording on film and digital lateral cephalograms. Eur J Orthod, 1993, 15:137-148.
(收稿：1997-09-10 修回：1998-04-21), http://www.100md.com
单位：100081 北京医科大学口腔医学院(张晓、张震康、张熙恩、王兴)；清华大学精密仪器系(徐常胜)
关键词：体层摄影术，X线计算机；自动数据处理
中华口腔医学杂志990203 【摘要】 目的 旨在研究开发自动X线头影测量分析系统，实现X线头影测量分析的自动化。方法 应用计算机图象处理技术建立自动X线头影测量分析系统的方法，同时，对两种计算机X线头影测量分析系统进行了比较研究。结果 该系统对于软组织测量标志点的定位与测量优于采用人机交互式的计算机系统，并且避免了人工定位标志点产生的误差。结论 自动X线头影测量分析系统的应用为更准确的分析测量提供了可靠、有效的工具。
The study of antomatic cephalometric analysis system ZHANG Xiao, ZHANG Zhenkang, ZHANG Xien, et al. School of Stomatology, Beijing Medical University, Beijing 100081
, http://www.100md.com
【Abstract】 Objective To develop a system of automatic cephalometric analysis and compare the reliability of the computer software systems (ACAS and OSPES). Methods The establishment of the ACAS computer software system by image processing technique was introduced. 15 cephalogrames were used for comparing the reliability of ceph alometry between ACAS and OSPES. Results The results shown that the ACAS is more reliable for soft tissue profile measurement than OSPES. Conclusion The application of ACAS would supply a valuable measurement tool for orthodontics and orthognathic surgery.
, 百拇医药
【Key words】 Tomograph, X-Ray Computed Automatic data processing
X线头影测量分析技术自Broadbent首次应用到今天，已经成为正畸学、正颌外科学领域分析诊断牙颌面畸形的重要工具。其发展经历了从手工描绘头影图，手工测量分析到应用计算机技术进行头影测量分析的过程，从而迅速快捷，处理数据量大。尽管如此，在进行X线头影测量分析时，测量标志点的定点和输入，仍停留在手工定位的水平上，这不可避免地影响测量分析的准确性。国外有学者已开始探索自动X线头影测量分析的方法[1-4]。本研究的目的旨在研究开发自动X线头影测量分析系统，以实现X线头影测量分析的自动化，使得测量分析更快捷、准确。
材料和方法
一、自动X线头影测量分析系统的建立
硬件组成：①IBM 486/DX33计算机，4M内存，1.2M和1.44M软驱和200M硬盘；②CA540真彩色图像采集卡；③Sony Trinitron彩色监视器；④黑白、彩色摄像机；⑤键盘和鼠标。
, http://www.100md.com
软件组成：本研究通过图像采集系统获得图像，A(D)转换为数字图像，256级灰度，512×512空间分辨率，每帧采样时间为1/25秒，图象格式为BMP。
图像预处理：由于图象输入的质量决定最终获得的信息量，图象的灰度描述是图象感知的唯一信息。因此借助图象处理运算，可最大程度地获取图象信息。由于X线图象的灰度和实际情况不匹配，可通过灰度矫正的方法进行处理。对于曝光不足的图象，整幅图象的灰度变化很小，可行灰度变换增加图象的全部或局部的反差，使得原来反差很小的图象灰度层次变得丰富，达到图象增强的目的。
本研究对图象噪声的去除采用低通滤波的方法，同时采用取阈值的邻域平均法和保留边缘的空域平滑技术，以最大限度的保留边缘信息。
图象特征的提取处理：把具有所需特征经过运算的图象，以目标特征(如点、线等)为基准，进行归类、化简、识别及聚类，从而建立相应的特征描述。本研究分两步对X线图象进行特征提取：①图象边缘自动提取：由于颌面部软组织灰度变化远少于硬组织在X线图象上灰度变化，所以，在边缘检测时，需要进行多尺度的滤波通道分配，同时还要有空间的定向，最终得出一幅简洁的边缘素图。经过边缘检测所获得的图象边缘是具有一定宽度的像素点所构成的线条，必须做矢量化处理后，方可获得平滑的线条，这与我们手工描绘的头影图是一样的。②测量标志点的提取：在X线头颅影像中，测量标志点的选择一般是位于易于辨认的解剖结构上。多数标志点均与图象的边缘有关，或位于最凸点，或位于最凹点，或是几个解剖结构的交界点。因此只要能正确的定位特征边缘并根据点的几何特征，即可确定特征点的位置，对于特殊的点，则需给出特别的数学描述方可定位。
, 百拇医药
测量与分析：在建立了正确的标志点的集合后，任何几何测量分析均可完成，但在测量分析之前必须完成：①座标系的建立：本研究座标系是以N点原点，SN平面逆时针旋转8°作为X座标轴，通过N点做X座标轴的垂线作为Y轴，而建立的。②建立座标系后，系统将自动将已经定位的标志点进行校准、变换而获得各点的座标值。
二、自动X线头影测量分析系统可靠性检验
1.选择标准头颅侧位X线片15例：①应用本系统进行测量分析，获得各个标志点的座标值及各项测量参数值；②采用人机交互式计算机X线头影测量系统(orthognathic surgery prediction experts system, OSPES)进行测量分析，获得各个标志点的座标值和测量参数值。
2.测量标志点和测量项目：标志点：S，A，B，Pg，Me,Go,Gs,Ns,Prn,Sn,U1,L1,Pgs,Mes,Si。测量项目：∠SNA,∠SNB,∠ANB,∠NAPg，鼻唇角，颏唇沟角；N-Me，N-ANS，ANS-UIE，ANS-Me，UIE-Me，Gs-Mes，Gs-Sn，Sn-STS，Sn-EP，U1-EP，L1-EP。
, http://www.100md.com
3.统计学分析：采用配对t检验，计算均值、标准差、t值、确定差异有无显著性。
结果
经自动X线头影测量分析系统进行自动定位测量标志点及测量分析的过程，结果是满意的(图1～4)。
图1 原始图像
图2 原始图像的处理结果
图3 原始图像经处理后,自动边缘提取
, http://www.100md.com
图4 原始图像经处理后,自动标志点定位共17个标志点,各标志点的定位均由计算机自动标定
表1、2显示人机交互式计算机与自动X线头影测量分析系统的比较，结果表明两种方法在统计学上差异无显著性(除个别测量项目间)。由此说明两种方法对于测量分析均是可靠的。
表1 ACAS*与OSPES**两种方法角度测量比较(
±s) 测量项目ACAS
OSPES
t值
P值
SNA
, http://www.100md.com
81.02±1.67
80.88±1.76
0.22
>0.05
SNB
79.87±2.83
77.22±2.28
2.82
<0.01
ANB
3.16±1.69
3.65±0.78
, 百拇医药
0.78
>0.05
NAPg
5.77±4.53
5.26±4.73
0.77
>0.05
鼻唇角
94.60±8.28
97.11±9.08
0.79
>0.05
, http://www.100md.com 颏唇沟角
132.23±17.76
126.42±11.04
1.07
>0.05
* 自动X线头影测量系统；** 正颌外科X线头影测量系统
表2 ACAS*与OSPES**两种方法线距测量比较 测量项目
ACAS
OSPES
t值
, http://www.100md.com
P值
N-Me
126.57±6.30
126.42±4.69
0.07
>0.05
N-ANS
56.52±1.81
68.91±6.78
2.79
<0.01
ANS-UIE
, 百拇医药
31.24±2.36
31.26±1.92
0.03
>0.05
ANS-Me
70.04±5.33
67.52±3.38
1.54
>0.05
UIE-Me
38.80±3.54
38.26±4.65
, 百拇医药
1.17
>0.05
Gs-Mes
146.49±5.41
143.31±3.88
1.84
>0.05
Gs-Sn
75.78±1.33
74.02±2.78
2.21
<0.05
, 百拇医药
Sn-Stoms
22.44±2.17
22.76±2.08
0.24
>0.05
Sn-EP
11.73±1.70
10.96±2.21
1.06
>0.05
Ul-EP
1.86±1.84
, 百拇医药
1.20±0.83
1.26
>0.05
Ll-EP
1.69±1.96
0.82±1.10
1.50
>0.05
* 自动X线头影测量系统；** 正颌外科X线头影测量系统
表3、4显示两种方法与正常值进行比较，结果表明：自动测量系统分析结果更接近正常值范围，由此说明自动X线头影测量分析是准确的，且优于人机交互式计算机系统。
, 百拇医药
表3 两种方法角度测量结果 测量项目
(
±s)正常值
t值
P值
OSPES*
ACAS**
OSPES
ACAS
OSPES
ACAS
, http://www.100md.com
SNA
80.88±1.76
81.02±1.67
82.02
2.50
1.45
<0.05
>0.05
SNB
77.22±2.28
79.87±2.83
78.72
, http://www.100md.com
2.54
1.62
<0.05
>0.05
ANB
3.65±0.78
3.16±1.69
3.30
0.76
0.32
>0.05
>0.05
NAPg
, 百拇医药
5.26±4.73
5.77±4.53
2.43
2.23
2.85
<0.05
<0.01
鼻唇角
97.11±9.08
94.60±8.28
97.93
0.34
, 百拇医药 1.69
>0.05
>0.05
鼻唇沟角
126.42±11.04
132.23±17.76
130.00
1.25
0.49
>0.05
>0.05
* 正颌外科X线头影测量系统；**自动X线头影测量系统
, 百拇医药
表4 两种方法线距测量结果 测量项目
(
±s)正常值
t值
P值
OSPES*
ACAS**
OSPES
ACAS
OSPES
ACAS
, 百拇医药
N-Me
126.57±6.30
126.42±4.69
124.50
1.27
1.58
>0.05
>0.05
N-ANS
56.52±1.81
68.91±6.78
56.49
, 百拇医药
0.06
3.37
>0.05
<0.01
ANS-UIE
31.24±2.36
31.26±1.92
30.65
0.96
1.23
>0.05
>0.05
, 百拇医药 ANS-Me
70.04±5.33
67.52±3.38
68.02
1.81
0.57
>0.05
>0.05
UIE-Me
38.80±3.54
38.26±4.65
37.37
, 百拇医药
1.56
0.96
>0.05
>0.05
Gs-Mes
146.49±5.41
143.31±3.88
144.49
1.43
1.17
>0.05
>0.05
, 百拇医药 Gs-Sn
75.78±1.33
74.02±2.78
74.80
2.85
1.69
<0.05
>0.05
Sn-Stoms
22.44±2.17
22.76±2.08
21.49
, 百拇医药
1.69
1.41
>0.05
>0.05
Sn-EP
11.73±1.70
10.96±2.21
10.22
3.44
1.29
<0.01
>0.05
Ul-EP
, 百拇医药
1.86±1.84
1.20±0.83
2.63
1.62
3.02
>0.05
<0.01
Ll-EP
1.69±1.96
0.82±1.10
1.06
2.43
, 百拇医药 0.84
<0.01
>0.05
* 正颌外科X线头影测量系统；** 自动X线头影测量系统
讨论
一、X线片质量的改善
X线头影测量分析在研究颅面畸形机制及生长发育规律方面都是很有价值的工具，然而X线头影测量分析的准确性受到多方面因素的影响，尤其是对测量标志点的定位。对于软组织标志点的定位比硬组织标志点更为困难。X线片的质量是造成标志点定位不准确的直接因素之一。应用计算机图象处理技术可以明显改善X线片的质量，Eppley、Sadone[5]的研究发现经处理的X线片，虽然对硬组织标志点的定位与常规X线片间无明显差异，但对软组织标志点的定位则有明显的优势。本研究通过对X线图象进行处理，图象的质量明显改善，解剖结构清晰可辨，有利于标志点的定位。
, 百拇医药
二、标志点定位的准确性
采用数字化仪的计算机X线头影测量分析标志点定位的准确性优于人工方法，且可重复性好。采用数字图象处理技术处理图象，标志点的定位准确性的研究还不多。Cohen[1]等研究发现经处理后的图象标志点的定位准确性低于人工方法，这可能与图象内容的复杂性及图象本身性质有关。我们的研究认为，自动X线头影测量分析系统和人机交互式计算机系统对硬组织的测量，准确性在统计学上差异无显著性。而对软组织的测量分析，前者的准确性具有优势，所以我们认为经计算机图象处理技术处理后的X线片的质量，尤其是软组织影像的灰度和对比度明显得到改善，软组织测量标志点的定位准确性明显提高，测量分析更加准确可靠。
三、数字图象处理的影响因素
输入输出设备的精度直接影响系统的准确性，数字图象的分辨率不仅影响图象的质量而且影响测量系统的准确性。
, http://www.100md.com
Macri、Wenzel[6]的研究证实对于512×512矩阵大小的数字图象，每个像素点的大小平均为0.37 mm(像素点X座标值0.47 mm，Y座标值0.32 mm)。而人眼的辨别率>0.25 mm(线距)，角度>0.25。因此，较低的图象分辨率将影响自动X线头影测量分析系统对测量标志点的定位。Cohen[1]等指出数字图象的分辨率至少应达到1 024×1 024的空间分辨率，即像素点的X座标值为0.03 mm，Y座标值为0.085 mm。本研究采用的图象分辨率为96 DPI，这可能影响测量标志点的定位。
四、自动X线头影测量分析系统建立的临床意义
尽管计算机X线头影测量分析已在临床上得以广泛应用，省去了手工描绘X线头影图的过程，但对测量标志点的定位仍采用手工方式，这将影响X线头影测量分析结果的准确性。因此，实现X线头影测量分析自动化成为目前新的课题。
, 百拇医药
Cohen[1]首先对自动X线头影测量分析进行了研究，并成功地定位了S，N点。石川博之[2]进一步研究成功完成了部分硬组织标志点的定位。直到1990年埃及学者Mostafa[3]对软组织标志点的定位才获得成功，但结果不令人满意。至今尚未见到自动X线头影测量分析系统的报告。
本研究完成了头影测量分析的基本自动化，并建立了较完整的测量分析系统。从而解决了长期以来头影测量分析标志点的定位完全依靠人工定位的方法，实现了基本自动化，减轻了人工定位标志点及测量分析的繁重工作，迅速而快捷。其次，消除了人工定位标志点的误差，使得测量分析更加准确、可靠。
参考文献
1 Cohen AM, Ip HH-s, Linney AD. A preliminary study of computer recognition and identification of skeletal landmarks as a new method of cephalometric analysis. Bri J Orthod, 1984, 11:143-154.
, http://www.100md.com
2 石川博之.画像处理にとる头部X线规格写真の自动分析法の开发に关する研究-计测点の自动抽出につりこ.日矫齿，1987，46：32.
3 Mostafa YA, e1-Mangoury NH, Salah A, et al. Automated cephalographic soft-tissue analysis. J Clin Orthod, 1990, 24:539-543.
4 Jackson PH, Dickson GC, Birnie DJ. Digital image processing of cephalometric radiographs: a preliminary report. Br J Orthod, 1985, 12:122-132.
5 Eppley BL, Sadone AM. Computerized digital enhancement in craniofacial cephalometric radiography. J Oral Maxillofac Surg, 1991, 49:1038-1043.
6 Macri V, Wenzel A. Reliability of landmark recording on film and digital lateral cephalograms. Eur J Orthod, 1993, 15:137-148.
(收稿：1997-09-10 修回：1998-04-21), http://www.100md.com