面部软组织变化规律激光三维扫描探究

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1、面部软组织变化规律激光三维扫描探究国内外的口腔正畸、正颌外科以及整形外科学者一直关注面部软组织形态的三维测量技术研究[1],包括上世纪七八十年代出现的三维头影测量(3DCephalometry).直接测量法(Directmeasurement)、莫尔云纹(MoireTechniques)和常规CT扫描(ConventionalCTscans),但因操作费时、软组织显示不佳、精确度差、有射线和伪影等阻碍了研究的发展；继而立体摄影测量(Stereo-photogrammetry)激光扫描(Lasers

2、canning)>形态分析法(Morphanalysis)等三维测量技术随着计算机与电子技术的进步迅速发展。其中，三维扫描激光能快速准确地数字化记录面部软组织外形，无创并且操作简单，已成为学者们对三维测量技术的研究热点[2-6]o1激光三维扫描测量方法的建立1.1基本原理：激光三维扫描是一种非接触式的三维测量技术，以激光三角法为理论基础，由激光投射器将结构光投射到物体上，受其表面曲度或深度的调制产生特征性光条纹，利用电荷耦合器图像传感器(Charge-coupledDevice,CCD)摄像机摄取

3、数字图像，根据激光束的发射角度和特征性光条纹在CCD内成像位置参数、空间方向，通过三角法测量原理计算标志点的距离以及位置坐标，获得被测物体表面的三维轮廓信息。1.2扫描方法及三维图像的获取：相同环境下将激光扫描仪放置于平坦地面上，选择特定镜头角度和焦距。扫描时采用自然头位（Naturalheadposition,NHP）并予以固定，面部软组织保持放松状态，下颌处于息止牙合位。在计算机软件的辅助下相互拼接生成三维图像，作标志点间的测量，用等高彩色分布图直观地反映重叠图像的变化（见图1）。1.3扫描的

4、头姿势位：学者们认为同一对象在自然头位下任何时间的头影测量数据都具有可比性［3,6-14］。早在19世纪50年代，Downs［12］首先将自然头位的概念引入了正畸界。有研究证实青少年NHP重复性误差仅为2。，3〜6个月后变化为2.34°，而5年后稳定性平均达到3.04°［13-14］,2008年，David［15］再次证实NHP在各个颅面参考平面中是相对稳定的。近5年文献报道中Hajeer.KauCH、Baik和Alves等［3,5-11］多位学者同样采用自然头位，进行激光三维扫描记录和测量面部软

5、组织的研究。2精确度与可重复性的研究激光扫描是非接触式测量技术的一个新领域，其对面部软组织评价的精确度已接近于接触式测量。龙丽华等［17］选取28名正常牙合与直接测量法进行比较，56项点距测量中仅1项存在统计学差异。早期Budi和Carla［18］报道Minolta激光扫描仪精确度平均达（1.9±0.8）mm。1996年，Bush和Antonyshyn［19］利用石膏头模证实三维精确度达0.6mm以上，面部各个标志点可靠。2007年，俞哲元等［20］测量227例图像发现额、颖、额、颊、眶下、下颌部

6、位精确度最佳，鼻底、额底、外耳等外形转折或者处于倒凹区较差。2009年,Toma等［10］研究30例图像，测量21个标志点在x-y-z轴上的63个坐标值，发现10个标志点精确度达到lmm以上，总变化范围0.39〜1.49mm。2010年，Hyoung-Seon和Soo-Yeon［5］证实10例图像正中矢状面的测量与二维软组织测量没有显著性差异。临床上，面部的激光扫描受到患者的头位、本身轮廓外形、面部肌张力、颌位、眼睛运动和呼吸运动等影响。2004年，HajeerAyoub和M订lett［7］根据镜

7、面原理测量面部19个标志点的不对称性，发现了双颌手术鼻尖和额部最凸点可重复性好。Toma等［10］发现上唇红缘最上点可重复性最好，睑缘最上点最差，边界线比平坦斜面上的标志点好，它强调了标志点特征性、定义的准确性与重复性密切相关。3临床应用范围20世纪90年代，激光三维扫描技术开始应用于面部软组织的形态学研究，包括生长发育［21-22］、正常人群颅面三维数据测量［11］、颅颌面部手术和非手术治疗临床疗效评估等。正颌手术前后面部软组织的变化规律是治疗效果的直观反映，直接影响疗效评价的成败，而术者对于硬

8、组织的评价和把握往往优于其表面所覆盖的软组织。分析原因主要是与软组织和骨面及牙列的贴合程度，硬组织的外形，软组织本身的形态、弹性、厚度及肌肉的附着有关［3,5-7,24-25］。对于术后代偿性的软组织改建恢复稳定所需时间尚未明确，目前多数研究选择术后6个月的时间点进行比较［5-9,16,24-25］。3.1评价鼻部及面中部的变化3.1.1矢状向变化：2004年,Hajeer.Ayoub和M订lett［7］研究44例骨性III类或II类病例术前、术后1个月、术后3个月和术后6个月的扫