颅面部软硬组织三维模型的研究(2)

http://www.100md.com 2011年1月1日 侯玉霞 周洪 潘俊军 张艳宁

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     2结果

    本研究使用两张互成角度的头颅定位X线片实现颅面部软硬组织的三维重建。重建的三维图像逼真、直观的显示了颅面部软硬组织的形态结构，并且可以从任意角度进行旋转观察(如图1～2)。

    3讨论

    颅面部复杂的三维结构使得对其定性的描述和定量的测量都相当困难。自Broabent首创头颅定位X线头影测量技术以来，这种以正位或侧位X线片测量分析的技术广泛应用于临床实践，并得到了空前的发展，但常规正位或侧位X光片是两维的重叠投影像，再加上X线投影过程中的放大效应,无法准确反映三维方向上复杂颅颌面发育及缺损畸形特征。

    随着计算机及数字图像处理技术的发展，国外的学者利用双目视觉的原理，使用正、侧位片在计算机的辅助下对颅面部进行了三维研究。Grayson[3]利用正常人标准的正侧位片作为原始资料，用双平面立体摄影的原理获得标志点的三维坐标，并对颅面部三维形态进行分析。Hideki Okumura[4]使用正位和侧位X线片获得解剖标志点的三维坐标，将这些空间的点用直线连接起来构成由三角形的平面组成颅面部骨骼的三维框线图。国内的学着邵金陵，朱敏等[5-6]用相互垂直的正、侧位头颅定位X线片，运用计算机X线头影测量系统进行了颅面部硬组织的立体形态研究。以上的三维重建方法均需在两维的正位和侧位片中寻找空间一点的投影点，无论是人工选点还是计算机自动选点都存在定点误差，标志点的数量有限导致所绘出颅面部的三维框线图，不能体现三维形态的曲面外形，效果不逼真。

    基于CT的颅面部三维重建具有精度高，逼真的特点[7-8]，但高质量的三维重建依赖于超薄层扫描，电离辐射较大，比普通CT检查接受的X线量多4～10倍。另外，他的费用高，资料不易存储和交流等缺点也限制了其在正畸、正颌领域中的广泛应用。其他的还有莫尔云纹，立体摄影，激光扫描[9-11]等非介入的研究颅面部三维结构的方法，这些光学的方法多用来研究面部表面形态，不能对软组织覆盖下骨组织的形态进行直接研究。

    本研究与以往的研究相比具有以下特点：①同时重建颅面部软组织和骨组织。在面部预先贴上了30×15个表面标志点，并对这些点进行自动匹配，因为有足够多的点，重建出了较为逼真的面部软组织和骨组织的三维模型。解决了传统X线的重建方法中用解剖标志点作匹配所难以解决的误匹配和不能生成三维模型的问题。②颅颌面立体结构的三维重建及二维图像的同期映射功能。头颅三维模型可以动态旋转从多角度进行观察、可满足基础研究或临床诊断分析之需要，用于重建的侧位片45°位片和正位片可同时映射到三维模型上，同时对原X线片进行观察(如图3)。③图像储存功能。本系统对于重建的三维图像具有体数据存储和打开功能。对于三维模型中的每一个体素的三维坐标都能以文档的形式储存在电脑的中，需要再次调用此图像时，只需将保存的文件打开就可以得到图像，而不需要重新执行重建过程。这样可为患者建立形象生动的图文档案；颅颌面畸形患者的测量资料、手术前后图像等资料可供回顾性研究分析，并可用于颅颌面生长发育规律的研究。④具有多种显示方法。本系统对三维模型的显示有三角片，填充和散点。并且可以对图像施加光照和纹理，生成具有真实感的图像并突出特定的信息，还可将软组织和骨组织的图像叠加在一起显示，点击鼠标可显示点击处的软组织厚度和软组织下的骨组织形态，并进行多角度的旋转观察。这种三维立体的显示方法特别适用于教学，相当于电子解剖，使面部的解剖关系表现更直观，易于理解(如图4～5)。

    本研究使用两张成45°角的头颅定位X线片实现颅面部软组织和骨组织逼真的三维重建，它是对X线颅面部三维重建新方法的探索，重建所需要的硬件设备很普及，重建软件系统操作简单可在PC机上进行，他在正畸正颌临床和科研中都将有广阔的应用前景。

    [参考文献]

    [1]Broadbent BH.A new X-ray technique and its application to orthdontics [J].Angle Othod，1931,1:45-66.

    [2]Sheldon Baumrinal,Moffit F,Curry S,et al.Three-dimensional X-ray stereometry from paired coplanar images: A progress report [J].Am J Orthod,1983,84(4):29.

    [3]Barry Grayson,Court Cutting,et al.The three-dimensional cephalogram: Theory technique and clinical application [J].Am J Orthod Dentofac Orthop,1988,94(4):329.

    [4]Hideki Okumura,Liang-Horng Chen,et al.Three-dimensional virtual imaging of facial skeleton and dental morphologic condition for treatment planning in orthognathic surgery [J].Am J Orthod Dentofac Orthop,1999, 116(2):126-131.

    [5]朱 敏，蔡 中，张雷英，等.颅颌面部骨骼三维分析系统的研究[J].口腔颌面外科杂志，1998，8(1)：15-19.

    [6]邵金陵，姚 森，李旺森.颅面部硬组织三维形态测量分析[J].实用口腔医学杂志，1999，15(2)：108-111.

    [7]Kim DO,Kim HJ,Jung H,et al ......

    http://www.100md.com/html/paper/1008-6455/2011/01/47-1.htm

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