本發(fā)明涉及頭影測(cè)量，更具體地，涉及一種數(shù)字化三維頭影測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建方法。

背景技術(shù)：

1、頭影測(cè)量是口腔正畸學(xué)、正頜手術(shù)外科學(xué)臨床與科研工作的一項(xiàng)重要技術(shù)，貫穿口腔正畸正頜臨床診斷、治療設(shè)計(jì)及療效評(píng)價(jià)的全過(guò)程，具有至關(guān)重要的診斷價(jià)值。它通過(guò)測(cè)量頭顱定位x線投照片，分析各標(biāo)志點(diǎn)構(gòu)成的線與角，量化評(píng)價(jià)口腔及頜面部硬組織形態(tài)。數(shù)十年來(lái)廣泛應(yīng)用于錯(cuò)牙合畸形的正畸診治、顏面部畸形的手術(shù)治療設(shè)計(jì)、青少年面部生長(zhǎng)發(fā)育的追蹤等。目前口腔醫(yī)學(xué)中最常采用的是二維投影測(cè)量技術(shù)，即在x線平片上選取二維投影測(cè)量的標(biāo)志點(diǎn)對(duì)頜面部進(jìn)行測(cè)量。

2、傳統(tǒng)二維x線平片投照存在如下問(wèn)題：

3、1.?x射線管發(fā)射出的x光束不是完全平行的，加之人體結(jié)構(gòu)不規(guī)則，因此在成像時(shí)除本影外會(huì)產(chǎn)生不同大小的半影（如圖1所示）。應(yīng)用于頭影測(cè)量時(shí)導(dǎo)致頭面部解剖結(jié)構(gòu)存在不同程度的放大，影響頭影測(cè)量的精確性。

4、2.在x線檢查中，將三維的人體結(jié)構(gòu)投照成為二維影像時(shí)，組織結(jié)構(gòu)存在重疊。應(yīng)用于頭影測(cè)量時(shí)影響解剖標(biāo)志點(diǎn)定位的準(zhǔn)確性，當(dāng)面部不對(duì)稱時(shí)，左右側(cè)解剖結(jié)構(gòu)難以分辨，測(cè)量結(jié)果存在差異（如圖2所示）。

5、3.二維投影測(cè)量結(jié)果的可重復(fù)性和精確性較差。

6、隨著cbct（cone?beam?computed?tomography，即cbct，錐形束ct）技術(shù)的發(fā)展，目前三維頭影測(cè)量技術(shù)逐漸在口腔醫(yī)學(xué)中得到應(yīng)用。但目前三維頭影測(cè)量缺少明確統(tǒng)一的標(biāo)志點(diǎn)，并且測(cè)量原理仍是將cbct數(shù)據(jù)進(jìn)行二維化，即將cbct數(shù)據(jù)中的特征點(diǎn)在計(jì)算機(jī)上模擬投影至假想的二維平面上來(lái)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量點(diǎn)并不全面和系統(tǒng)，只能服務(wù)于解答某一問(wèn)題。

7、目前基于cbct測(cè)量真實(shí)三維尺度下的頭影測(cè)量系統(tǒng)仍是空白，也缺少三維尺度下頭影測(cè)量系統(tǒng)的點(diǎn)、線、平面、角度的定義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提出一種數(shù)字化三維頭影測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建方法，通過(guò)構(gòu)建一套完整的三維頭影測(cè)量系統(tǒng)，包括坐標(biāo)系的構(gòu)建、定義頜面部特征標(biāo)志點(diǎn)的標(biāo)定方法、評(píng)價(jià)頜面部形態(tài)的長(zhǎng)度、角度和比值的定義，從而能夠在口腔正畸治療方案制定、口腔正頜手術(shù)方案制定、兒童頜面部生長(zhǎng)發(fā)育、人群頜面部特征等多種臨床實(shí)踐及研究中發(fā)揮作用。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種數(shù)字化三維頭影測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建方法，包括：

3、獲取患者的顱面部cbct影像數(shù)據(jù)，基于所述cbct數(shù)據(jù)生成顱面部三維模型，并顯示三維重建視圖；

4、定義顱面部的三維解剖標(biāo)志點(diǎn)，并在所述三維重建視圖中標(biāo)記每個(gè)三維解剖標(biāo)志點(diǎn)的位置；

5、在三維重建視圖中建立顱面部三維模型的三維直角坐標(biāo)系，并獲得所有標(biāo)記的三維解剖標(biāo)志點(diǎn)的坐標(biāo)；

6、生成輔助測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)和標(biāo)志平面，并定義出三維頭影測(cè)量所需的測(cè)量參數(shù)，所述測(cè)量參數(shù)包括用于反映頜面部凸度、高度、寬度、顱頜面比例及上下頜比例相關(guān)的角度參數(shù)、距離參數(shù)和比值參數(shù)；

7、基于定義的所述測(cè)量參數(shù)進(jìn)行三維頭影測(cè)量，獲得各測(cè)量參數(shù)的測(cè)量數(shù)據(jù)；

8、存儲(chǔ)所述三維解剖標(biāo)志點(diǎn)、所述輔助測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)的三維坐標(biāo)以及所述測(cè)量數(shù)據(jù)。

9、可選地，所述獲取患者的顱面部cbct數(shù)據(jù)包括：

10、使患者保持牙尖交錯(cuò)狀態(tài)，在放射室將cbct設(shè)備的放射野調(diào)整至患者的顱面部，獲取患者的顱面部cbct影像數(shù)據(jù)；

11、將患者的顱面部cbct影像數(shù)據(jù)導(dǎo)入3d醫(yī)學(xué)圖像分割軟件中，通過(guò)3d醫(yī)學(xué)圖像分割軟件生成顱面部三維模型，并顯示三維重建視圖。

12、可選地，所述定義顱面部的三維解剖標(biāo)志點(diǎn)，并在所述三維重建視圖中標(biāo)記每個(gè)三維解剖標(biāo)志點(diǎn)的位置，包括：

13、對(duì)顱面部的解剖標(biāo)志點(diǎn)賦以三維定義，在三維重建視圖中定位標(biāo)志點(diǎn)，并在多平面重建視圖（multiplanar?reconstruction，即mpr）中微調(diào)達(dá)到確定位置。

14、可選地，定義的顱面部解剖標(biāo)志點(diǎn)包括：

15、鼻根點(diǎn)：雙側(cè)鼻額縫的連接點(diǎn)；

16、耳點(diǎn)：骨性外耳道的最上點(diǎn),包括左側(cè)耳點(diǎn)和右側(cè)耳點(diǎn)；

17、原點(diǎn)：x,y,z軸的相交點(diǎn)；

18、前鼻棘點(diǎn)：前鼻棘的最突點(diǎn)；

19、后鼻棘點(diǎn)：腭中縫的最后點(diǎn)；

20、a點(diǎn)：上頜正中聯(lián)合的最凹點(diǎn)；

21、a’點(diǎn)：a點(diǎn)在正中矢狀平面的投影點(diǎn)；

22、上切牙點(diǎn)：雙側(cè)上頜中切牙切緣連線的中間點(diǎn)；

23、上第一磨牙點(diǎn)：上頜第一磨近中頰尖的牙尖點(diǎn)，包括左側(cè)上頜第一磨牙點(diǎn)和右側(cè)上頜第一磨牙點(diǎn)；

24、b點(diǎn)：下頜正中聯(lián)合最凹點(diǎn)；

25、b’點(diǎn)：b點(diǎn)在正中矢狀平面的投影點(diǎn)；

26、下切牙點(diǎn)：雙側(cè)下頜中切牙切緣連線的中間點(diǎn)；

27、頦前點(diǎn)：頦正中聯(lián)合的最前點(diǎn)；

28、頦下點(diǎn)：頦正中聯(lián)合的最下點(diǎn)；

29、眶下點(diǎn)：眶下緣的最下點(diǎn)，包括左側(cè)眶下點(diǎn)和右側(cè)眶下點(diǎn)；

30、顴弓點(diǎn)：顴弓最外側(cè)點(diǎn),包括左側(cè)顴弓點(diǎn)和右側(cè)顴弓點(diǎn)；

31、髁突點(diǎn)：髁頭最外側(cè)點(diǎn),包括左側(cè)髁頭點(diǎn)和右側(cè)髁頭點(diǎn)；

32、下頜角點(diǎn)：雙側(cè)下頜角的最后下點(diǎn),包括左側(cè)下頜角點(diǎn)和右側(cè)下頜角點(diǎn)。

33、可選地，所述在三維重建視圖中建立顱面部三維模型的三維直角坐標(biāo)系，并獲得所有標(biāo)記的三維解剖標(biāo)志點(diǎn)的坐標(biāo)，包括：

34、將經(jīng)過(guò)鼻根點(diǎn)及雙側(cè)耳點(diǎn)的一個(gè)平面，定義為三維直角坐標(biāo)系的水平面；

35、將經(jīng)過(guò)雙側(cè)耳點(diǎn)連線且垂直于水平面的一個(gè)平面，定義為三維直角坐標(biāo)系的冠狀面；

36、將經(jīng)過(guò)鼻根點(diǎn)、垂直于水平面且垂直于冠狀面的一個(gè)平面，定義為三維直角坐標(biāo)系的矢狀面，亦即正中矢狀平面；

37、將水平面、冠狀面和矢狀面兩兩垂直相交的一點(diǎn)，定義為三維直角坐標(biāo)系的原點(diǎn)o，定義自原點(diǎn)至左側(cè)耳點(diǎn)方向?yàn)閤軸正向，原點(diǎn)至鼻根點(diǎn)方向?yàn)閥軸正向，經(jīng)原點(diǎn)o垂直x軸和y軸向下為z軸正向；

38、完成三維直角坐標(biāo)系的建立后，由計(jì)算機(jī)輔助獲得所有解剖標(biāo)志點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

39、可選地，所述生成輔助測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)和標(biāo)志平面，包括：

40、由計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成三維頭影測(cè)量的輔助標(biāo)志點(diǎn)與標(biāo)志平面；

41、所述輔助測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)包括：

42、眶中點(diǎn)：雙側(cè)眶下點(diǎn)連線的中點(diǎn)；

43、下頜角中點(diǎn)：雙側(cè)下頜角點(diǎn)連線的中點(diǎn)；

44、所述標(biāo)志平面包括：所述水平面、所述冠狀面、所述矢狀面、眶耳平面、下頜平面和牙合平面；

45、其中，所述眶耳平面為通過(guò)眶中點(diǎn)、左側(cè)耳點(diǎn)和右側(cè)耳點(diǎn)的平面；

46、所述下頜平面為通過(guò)頦下點(diǎn)、左側(cè)下頜角點(diǎn)和右側(cè)下頜角點(diǎn)的平面；

47、所述牙合平面為通過(guò)上切牙點(diǎn)、雙側(cè)上第一磨牙點(diǎn)的平面。

48、可選地，定義的所述角度參數(shù)包括：

49、ona角：原點(diǎn)至鼻根點(diǎn)所形成直線與鼻根點(diǎn)與上頜聯(lián)合正中點(diǎn)所形成直線的交角，提示上頜骨凸度；

50、onb角：原點(diǎn)至鼻根點(diǎn)所形成直線與鼻根點(diǎn)與下頜聯(lián)合正中點(diǎn)所形成直線的交角，提示下頜骨凸度；

51、anb角：鼻根點(diǎn)至上頜聯(lián)合正中點(diǎn)所形成直線與鼻根點(diǎn)與下頜聯(lián)合正中點(diǎn)所形成直線的交角，提示上下頜骨相對(duì)的矢狀位置關(guān)系，當(dāng)上頜聯(lián)合正中點(diǎn)位于下頜聯(lián)合正中點(diǎn)前方時(shí)為正值，當(dāng)上頜聯(lián)合正中點(diǎn)位于下頜聯(lián)合正中點(diǎn)后方時(shí)為負(fù)值；

52、pognb角：鼻根點(diǎn)與下頜聯(lián)合正中點(diǎn)所形成直線與鼻根點(diǎn)至頦正中聯(lián)合的最前點(diǎn)所形成直線的交角，提示頦部與下頜骨的相對(duì)矢狀關(guān)系，當(dāng)頦正中聯(lián)合最前點(diǎn)位于下頜聯(lián)合正中點(diǎn)前方時(shí)為正值，當(dāng)頦正中聯(lián)合最前點(diǎn)位于下頜聯(lián)合正中點(diǎn)后方時(shí)為負(fù)值；

53、op-xy角：牙合平面與水平面的交角，提示牙合平面的傾角；

54、mp-xy角：下頜平面與水平面的交角，提示下頜平面的傾角；

55、op-yz角：牙合平面與正中矢狀平面的交角，提示牙合平面的偏角；

56、mp-yz角：下頜平面與正中矢狀平面的交角，提示下頜平面的偏角。

57、可選地，定義的所述距離參數(shù)包括：

58、on長(zhǎng)度：原點(diǎn)至鼻根點(diǎn)的長(zhǎng)度，提示顱底的長(zhǎng)度；

59、a-xz長(zhǎng)度：上頜聯(lián)合正中點(diǎn)至冠狀面的距離，提示上頜骨矢狀向突出的絕對(duì)距離；

60、b-xz長(zhǎng)度：下頜聯(lián)合正中點(diǎn)至冠狀面的距離，提示下頜骨矢狀向突出的絕對(duì)距離；

61、pog-xz長(zhǎng)度：頦前點(diǎn)至冠狀面的距離，提示頦部矢狀向突出的絕對(duì)距離；

62、上頜骨長(zhǎng)度：前鼻棘點(diǎn)至后鼻棘點(diǎn)的距離，提示上頜骨的長(zhǎng)度；

63、下頜骨體長(zhǎng)度：頦正中聯(lián)合的最下點(diǎn)和雙側(cè)下頜角點(diǎn)的距離，提示單側(cè)下頜骨體的長(zhǎng)度；

64、面高：鼻根點(diǎn)至頦下點(diǎn)的距離，提示面部整體的高度；

65、中面高：鼻根點(diǎn)至前鼻棘點(diǎn)的距離，提示面中1/3的高度；

66、下面高：前鼻棘點(diǎn)至頦下點(diǎn)的距離，提示面下1/3的高度；

67、升支高度：髁突點(diǎn)至下頜角點(diǎn)的距離，包括左側(cè)升支高度和右側(cè)升支高度，提示下頜骨升支部分的高度；

68、頦部高度：下頜正中聯(lián)合最凹點(diǎn)至頦正中聯(lián)合的最下點(diǎn)的距離，提示下頜骨頦部的高度；

69、b-xy高度：下頜正中聯(lián)合最凹點(diǎn)至水平面的距離，提示b點(diǎn)的絕對(duì)高度；

70、顱骨寬度：雙側(cè)耳點(diǎn)的距離，提示顱骨的寬度；

71、中面寬：雙側(cè)顴弓最外側(cè)點(diǎn)的距離，提示面中1/3的寬度；

72、下面寬：雙側(cè)下頜角點(diǎn)的距離，提示面下1/3的寬度，也是下頜骨的寬度；

73、a-yz長(zhǎng)度：上頜正中聯(lián)合的最凹點(diǎn)至正中矢狀平面的距離，提示a點(diǎn)的偏斜距離；

74、b-yz長(zhǎng)度：下頜正中聯(lián)合的最凹點(diǎn)至正中矢狀平面的距離，提示b點(diǎn)的偏斜距離；

75、me-yz長(zhǎng)度：頦正中聯(lián)合的最下點(diǎn)至正中矢狀平面的距離，提示頦部的偏斜距離；

76、midgo-yz長(zhǎng)度：雙側(cè)下頜角點(diǎn)連線的中點(diǎn)至正中矢狀平面的距離，提示下頜骨整體的偏斜距離；

77、上第一磨牙點(diǎn)-xy高度：上第一磨牙點(diǎn)至水平面的距離，提示上頜第一磨牙的絕對(duì)高度；

78、go-xy高度：下頜角點(diǎn)至水平面的長(zhǎng)度，提示下頜角點(diǎn)的絕對(duì)高度。

79、可選地，定義的所述比值參數(shù)包括：

80、a-xz/on：a-xz長(zhǎng)度與on長(zhǎng)度的比值，提示上頜骨的矢狀凸度；

81、b-xz/on：b-xz長(zhǎng)度與on長(zhǎng)度的比值，提示下頜骨的矢狀凸度；

82、pog-xz/on：pog-xz長(zhǎng)度與on長(zhǎng)度的比值，提示頦前點(diǎn)的矢狀凸度；

83、ans-me/n-me：下面高與面高的比值，提示下面高垂直向的發(fā)育程度；

84、n-ans/ans-me：中面高與下面高的比值，提示面中1/3和面下1/3垂直向發(fā)育程度的比較；

85、b-me/ans-m：頦部高度與下面高的比值，提示頦部的發(fā)育程度；

86、zyl-zyr/pol-por：中面寬與顱寬的比值，提示面中1/3水平向的發(fā)育程度；

87、gol-gor/pol-por：下面寬與顱寬的比值，提示面下1/3水平向的發(fā)育程度。

88、可選地，所述存儲(chǔ)所述三維解剖標(biāo)志點(diǎn)、所述輔助標(biāo)志的三維坐標(biāo)以及所述測(cè)量數(shù)據(jù)，包括：

89、使用軟件輔助儲(chǔ)存所述解剖標(biāo)志點(diǎn)及所述輔助測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)的三維坐標(biāo)，輸出為excel文件存儲(chǔ)；

90、使用軟件自動(dòng)儲(chǔ)存三維頭影測(cè)量的角度數(shù)據(jù)、距離數(shù)據(jù)和比值數(shù)據(jù)，輸出為excel文件存儲(chǔ)。

91、本發(fā)明的有益效果在于：

92、1、本發(fā)明建立了以顱面部為中心的三維直角坐標(biāo)系，并定義了口腔頜面部特征標(biāo)志點(diǎn)，標(biāo)志點(diǎn)定義明確、容易辨認(rèn)。

93、2、本發(fā)明定義了真正基于三維尺度上的線段、面和三維角度，為未來(lái)建立三維數(shù)據(jù)庫(kù)奠定基礎(chǔ)。避免了傳統(tǒng)二維平面頭影測(cè)量和cbct三維數(shù)據(jù)投影至二維層面上進(jìn)行頭影測(cè)量的弊端，為口腔臨床提供更精確的數(shù)據(jù)指導(dǎo)。

94、3、本發(fā)明無(wú)需拍攝特殊的頭顱正位片和頭顱側(cè)位片，只需要拍攝cbct即可應(yīng)用（cbct為正畸和正頜手術(shù)治療前必須拍攝的）

95、4、本發(fā)明定義的標(biāo)志點(diǎn)容易辨認(rèn)，不易誤認(rèn)，口腔醫(yī)生經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單訓(xùn)練后即可標(biāo)定標(biāo)志點(diǎn)，無(wú)需經(jīng)過(guò)復(fù)雜培訓(xùn)，可重復(fù)性強(qiáng)。

96、5、本發(fā)明在定義標(biāo)志點(diǎn)后，3d醫(yī)學(xué)圖像分割軟件即可自動(dòng)測(cè)量出長(zhǎng)度和角度，簡(jiǎn)單方便。

97、6、本發(fā)明形成通過(guò)excel文件將患者的整個(gè)三維頭影直角坐標(biāo)系、特征點(diǎn)、角度、距離等所有信息存儲(chǔ)于存儲(chǔ)介質(zhì)中，方便保存交流。

98、本發(fā)明的系統(tǒng)具有其它的特性和優(yōu)點(diǎn)，這些特性和優(yōu)點(diǎn)從并入本文中的附圖和隨后的具體實(shí)施方式中將是顯而易見(jiàn)的，或者將在并入本文中的附圖和隨后的具體實(shí)施方式中進(jìn)行詳細(xì)陳述，這些附圖和具體實(shí)施方式共同用于解釋本發(fā)明的特定原理。