颌面部软组织测量

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　　颌面部软组织测量是头面部测量的一个重要组成部分。在颌面外科和整形美容外科等领域已广泛应用颌面部软组织测量技术进行术前诊断、手术设计和美容整形效果评价等，不仅对医学有重要意义，而且对人类学、民族学和工业等相关学科具有重要的应用参考价值。


　　一、历史概况


　　人体测量学的起源与发展历史悠久，中国早在2000前即已进行人体测量工作［1］。系统的人体测量学方法是18世纪末由西欧一些国家的科学家创立，1912年在日内瓦召开了第14届国际史前人类学与考古会议，规定了统一的人体测量学方法的国际标准，标志着人体测量学步入科学化和规范化的轨道。1914年Matin在《人类学教科书》中，详细阐述了人体测量学方法，在统一人体测量学标准方面起了极其重要的作用［1］。人类测量学的发展为研究人体面部表面形态提供了依据。1780年Camper设计了角度测量的方法来比较哺乳动物的侧貌。此后，Retzius又将人种进行了直颌型和突颌型的区分。1872年Vanibeing等提出了著名的FH平面（眶耳平面）沿用至今。1907年口腔颌面外科大师Angle提倡注重人体面部的和谐比例关系，得到了许多学者的推崇。20世纪初，Simon提出了面部三平面冠状平面、正中矢状平面、眼耳平面及其同牙颌的关系，同时采用面部照相的方法进行面部测量研究。30年代的定位头影测量技术和50年代丹麦学者提出的头影测量计算机技术已成为常用临床测量方法。70年代以来，不仅增加了大量合乎实用的测量项目和新测点，更重要的是人体测量的工具和测量方法得到了质的飞跃，人们已能够从三维空间研究颅颌面形态结构，使颌面部软组织测量更加准确、方便、适用。了解和熟悉颌面部软组织的表面解剖知识和各种测量分析方法，已成为相关学科学者必须具有的基础知识和研究的重要课题。


　　二、颌面部软组织测量方法


　　1.直接测量法：


　　直接测量法属一维测量，主要是采用各种传统计量工具对颌面部软组织的各点、线、面之间比例关系的测定。，目前国际上广泛采用的是Rudlf Martin法，该法在规定若干测量点的基础上，先在被测量者面部直接用彩笔于各个测量标志作好标记，再用专用测量工具对各部位进行直线、弧线、角度、弧度等方面测量［2］。直接测量法操作简单，资料获取时间短，无需特殊复杂设备，但可能因压迫组织引起变形而使测量不精确，既不能得出整体测量的概念，又容易产生错觉。


　　2.模型测量法：


　　模型测量法也属一维测量，采取对面部软组织取模，然后通过机械操作灌制石膏模型，在石膏模型上测量出各标志点的各项指标。此种测量法操作繁琐，直接接触颌面部因压迫软组织引起变形，影响测量的精确性，资料保存麻烦，临床上已极少采用。


　　3.影像测量法① 照片测量法：20世纪初Simon首先提出用面部照像的方法对颜面进行研究，1944年Thaimean Degen［3］从简单基础的立体照像术获得面部测量，并在临床应用。此法的主要价值是依据照片对被测对象的面部取得整体的认识，在此基础上研究面部各部分比例及形态结构特点，属二维测量。照片测量法在拍照前需设置一定的尺度和垂线等作为参照物，以备下一步的测量及放大倍数的确定。将摄取的底片制成幻灯片在幻灯机上放大成与活体等大的影像（1∶1）或直接按标志尺度和垂线放大成与活体等大的照片（1∶1）。在透明硫酸纸上描绘颜面及其器官轮廓和标志出各测量点，再利用图像数字化仪将全部标志点按编号输入电子计算机图像分析系统，求出各测量项目的值［4～6］。照片测量法具有资料获取容易、软组织结构显示清楚及价廉等优点，但不能显示软硬组织之间的关系，不能提供三维立体结构的信息。② X线头影测量法：1931年由美国的Broad bent和欧洲的Hofranth分别创立［7］， 属二维测量。X线头影测量技术的发展分两个阶段，其一为早期的手工测量阶段，其二为后期的计算机辅助分析系统阶段。早期的X线头影测量不能在X线头影上直接进行，而须在描绘的头影图上进行。1958年丹麦皇家牙科学院首次提出了电子计算机X线头影测量方法。随后，Bjork和Solow［7］首将电子计算机应用于X线头影测量。70年代初，图像数字化仪被运用于X线头影测量系统，将原来的头影描绘图迹上的手工测量变为通过图像数字化仪对头影描绘图上的标志点数值化，再经计算机测量、分析处理，回收到各种分析结果和面部模板图。但是，无论是手工测量或是数值化计算机测量，均须在头影描绘图上进行，从头颅X线摄片到最终得到测量结果过程中，可能因摄像、描图、定点及测量等方面的原因造成偏差，影响结果的准确可靠性。

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　　1978年Oka SW［8］将数字图像处理技术用于X线头颅片，随之而来的是80年代开发出的数字图像处理X线头影测量系统［9～11］。该类系统通过图像输入设备，可直接将X线头颅片的图像输入计算机内并进行测量分析。数字图像X线头影测量系统有两大特点：其一为通过专门设计的灯箱，将头颅X线片在灯箱上显影后再经电视摄像机摄入，增强光学和图像，减少图像灰度信息的非线性失真。使显示器上冻结后的头颅图像具有清晰的高分辨性，提高投影图像的整体清晰度。其二为通过伪彩色来增强图像，使X线片上头颅影像的一些原难以分辨的灰度范围，经伪彩色处理可清晰地分辨出不同的组织结构。对一些因投照条件影响而不清晰的软组织侧影轮廓，经图像伪彩色处理亦可十分清晰地显示。


　　数字图像处理X线头影测量系统的应用，改变了以往X线投影测量必须在头影描绘图迹上进行的方法。省去了头影图迹描绘过程。特别是经过图像灰度变换、伪彩色处理和边缘增强等图像技术，提高测量标志点的清晰度，使之准确地确定各测量标志点，保证了头影测量分析的可靠性，提高了测量的精度和效率。


　　③云纹影像测量法：云纹影像测量法又称莫尔条纹法或立体测量法。1970年由英国学者Meadous和日本学者高崎宏分别发明的一种光学图像测量技术［7］。基本原理是根据两个稍有参差的光栅相互重叠时产生光线几何干涉，从而会形成一系列含有面外位移信息的云纹进行测量。光线经汇聚、折射，透过基准光栅；基准光栅的影像投射到三维物体表面，由于物体表面的凹凸而受到三维调制，基准光栅的影像形成变形光栅。两重光栅之间产生几何干涉，形成含有面外位移信息的云纹；透过基准光栅的不同角度观察时，即可看到物体表面的干涉云纹。选择合适的光学系统装置，可使干涉云纹成为物体表面的等高线。用光学记录装置拍摄记录等高云纹图，即可获得所需测量数据［1］。


　　本测量系统由光栅投影光源、人体头颅定位装置、记录装置和计算机图像分析系统组成。被测个体拍摄前在面部涂擦香粉或白色戏剧油彩，目的是增强条纹反差，使拍摄的云纹图片条纹清晰，提高对比度。拍摄前用头颅固定装置固定头部并确定眶耳平面与地面平行；然后开启光源及光栅震动系统进行拍照；将莫尔条纹图像拍成照片，直接在照片上或将照片经数字化仪输入计算机后进行测量、数据处理及计算分析。最后由绘图仪自动描绘出立体感较强的颜面不同角度的透视立体图和剖面图，打印机输出所需参数和高程图［2，4，7］。


　　云纹影像测量法准确、可靠，与立体摄影法有同样高的精度;单张照片可记录面部的三维信息，获取信息量大；能准确记录特定部位的形态与大小，以及比较治疗前后的微细变化，是一种很有前途值得推广的生物测量技术。


　　4.近景立体摄影测量术:近景立体摄影测量术是近代生物医学领域先进的测量技术之一。主要运用解析几何的原理，借助于立体摄影机和立体测图仪完成，属于生物立体测量术。立体摄影测量是运用了双目视觉的原理，即双眼将观察到的物体稍有不同的两影像送入大脑，通过综合，形成有深度、长度和宽度的立体像。同样，在立体镜下，可将两张位置不同的立体像对并列，使左眼所见的左片与右眼所见的右片形成适当的关系，则能清楚地再显示出深度。使用立体测图仪并结合现代计算机技术，可得出三维定量资料［12］。


　　近景立体摄影测量术的基本方法是在建立高精度控制框架（控制网）的基础上用照相机或摄像机从不同角度摄取立体像，然后对立体像对进行技术处理，并输入计算机作统计学处理及分析［13～18］。应用近景立体摄影测量术可实现美容手术方案设计、整形效果术前模拟、模型参数自动测量、图像存储美学分析等功能。为临床研究形态学和定量修复提供了先进、可靠、精确的科学分析处理手段。故立体摄影测量术已成为颌面部软组织精密测量手段之一。

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　三、展望


　　以上方法虽可取得较好效果，但装置较多，操作复杂，仅适用于作个体研究和医院内临床应用，不便携带及到野外获取大量人体测量图像和数据。最近，昆明医学院自行设计研制了一套头面部摄像-计算机辅助测量系统，操作简单测量数据准确、便于携带、取得了较好的实用效果。


　　随着社会进步和时代发展，颌面部软组织的测量正日益受到广大口腔颌面外科和整形美容外科医师的重视，新的测量方法如激光全息测量法［19，20］已在临床报道使用。可以预见，更加高效、精确、便捷、日益完善的颌面部软组织测量方法在不久的将来问世，服务于社会。


　　作者单位：周卫兵　湖北襄樊东风汽车公司医院口腔科　441004


　　许彪、吴荣　云南昆明医学院


　　参考文献


　　1 邵象清编著. 人体测量手册. 第一版. 上海：上海辞书出版社, 1985.1-296.


　　2 张其亮编著. 医学美容学. 第一版. 上海：上海科学技术出版社，1996.32-44.


　　3 高勤, 李国珍, 李存,等. 正常人颌面部解剖标志的立体摄影测量. 北京医科大学学报, 1986，18：285-287.


　　4 Chiu CSW, Clark RKF. The facial soft tissue profile of the southern Chinese:Prosthodontic considerations. J Prostnet Dent, 1992,68:839-850.


　　5 Bishara SE,Cummins DM,Jorgensen GJ,et al. A computer assisted photogrammetric analysis of soft tissue changes after orthodontic treatment. Part I: Methodology and reliability. Am J Orthod Dentofacial Orthop, 1995,107:633-639.


　　6 Cummins DM,Bishara SE,Jakobsen JR. A computer assisted photogrammetric analysis of soft tissue changes after orthodontic treatment. Part II: Results. Am J Orthod Dentofacial Orthop, 1995,108:38-47.

　　7 孙少宣主编. 口腔医学美学. 第一版. 合肥:安徽科学技术出版社, 1994：65-67.


　　8 Ok SW, Trussrl HJ. Digital image enhancement of cephalograms. Angle Orthod, 1978, 48:80-84.


　　9 Macri V,Wenzel A. Reliability of landmark recording on film and digital lateral cephalograms. Eur J Orthod,1993,15:137-148.


　　10 Coombes AM, Moss JP, Linney AD, et al. A mathematical method for the comparision of three-dimensional changes in the facial surface. Eru J Orthod, 1991, 13:95-110.


　　11 Benson PE, Richmond S. A critical appraisal of measurement of the soft tissue outline using photographs and video. Eur J Orthod, 1997,19:397-409.


　　12 胡林，詹淑珍，王大章，等. 生物立体测量在诊治牙颌面畸形的应用研究近景立体摄影及计算机图象对颜面形态的三维测量分析. 华西口腔医学杂志,1988，6:159-163.


　　13 Webber WB. A more cost-effective method of preoperative computerized imaging. Plast Reconstr Surg, 1989, 84:143-157.


　　14 Burke PH.The effect of congenital cardiac disease on facial grown in a monomiaopuotic twin pair,Studied by stereo-photogrammetry. Europe Jorthod, 1987, 9:97-103.


　　15 Savara BS, Miller SH, Demuth RJ. Miller SH,Demuth RJ et al. Biostersometric and computergraphics for patients with craniofacial malformations:diagnosis and treatment planning. Plast Reconstr Surg, 1985, 75:495-501.


　　16 Trotman CA, Stohler CS, Johnston LE. Measurement of facial soft tissue mobility in man. Cleft Palate Craniofac J, 1998,35:16-25.


　　17 包柏成，谭劲，于蜀良,等. 计算机辅助多环境下运行的容貌正侧面软组织测量分析系统的开发及应用.I.测量分析系统的开发. 华西口腔医学杂志, 1997, 15：263-265.


　　18 Rasse M, Forkert G, Waldhausl P. Stereophotogrammetry of facial soft tissue. Int J Oral Maxillofac Surg, 1991,20:163-166.


　　19 Wilson I, Snape L, Fright R, et al. An investigation of laser scanning techniques for quantifying changes in facial soft-tissue volume. N Z Dent J, 1997, 93:110-113.


　　20 McCance AM, Moss JP, Fright WR, et al. Three-dimensional analysis techniques-part 2: a quantitative three-dimensional soft-tissue analysis using a color-coding system.Cleft Palate Craniofac J,1997, 34:4651.

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