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1、上海交通大学硕士学位论文三维激光扫描在面部不对称畸形治疗中的应用姓名：韩嘉毅申请学位级别：硕士专业：整形外科指导教师：穆雄铮20080501上海交通大学医学院硕士学位论文 2上海交通大学上海交通大学 学位论文原创性声明学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 上海交通大学医学院硕士学位论文 3上海交通大
2、学上海交通大学 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密保密，在 年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密不保密。 （请在以上方框内打“” ） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 上海交通大学医学院硕士学位论文 4三维激光扫描在面部不对称畸形治疗中的应用 三维激光扫描在面
3、部不对称畸形治疗中的应用 摘 要摘 要 目的：应用计算机辅助的三维激光扫描技术对面部不对称畸形患者的手术疗效进行评估并初步设计手术。 方法：选取研究对象 40 人（其中正常对照 10 人，面部不对称患者30 人） ，用三维激光扫描仪获取面部图像数据，经翻转后与原始图像比较，得出双侧差值等高彩色分布图，在 10 例正常对照得出的评估方法基础上，提出优化的加权评价新方法，并将此评价标准用于 30 例不对称病例的分析。完成评估后再将三维激光扫描技术用于手术的设计，通过翻转配准法，得出术后期望面容图像，并与原始图像进行比较，对手术提供定位定量的指导。 结果：30 例患者中，6 例半面短小患者及 7 例
4、半面萎缩患者手术前后面部对称度得到显著提高，P0.01。10 例自体脂肪面部填充患者及 7例其他类型不对称患者在手术前后面部对称性也有一定的改善，P0.05。而在手术设计方面，三维激光扫描技术已取得初步成效，尤其在设计面部脂肪填充的病例时达到了定位、定量的水准。 结论：植骨，截骨，牵引成骨，皮瓣移植，自体脂肪移植等手术方法对于治疗不同类型，不同严重程度的面部不对称均有一定的疗效。计上海交通大学医学院硕士学位论文 5算机辅助的三维激光扫描技术对评估面部不对称患者手术疗效具有一定的意义。并在此基础上，能为今后的手术设计提供帮助。 关键词 三维激光扫描,面部不对称,手术评估,手术设计 上海交通大学医
5、学院硕士学位论文 6APPLICATION OF 3-D LASER SCANNING IN FACIAL ASYMMETRYS TREATMENT ABSTRACT Objective: To study the application of 3-D laser sanning in evaluation and design of the treatment to facial asymmetry Methods: We collected facial data by 3-D laser scanning. After comparing flipped shells with prot
6、o-shells, we got the image of faces by the form of colored hypsography. Then we built a new standard for describing the facial asymmetry, which was used to evaluate the effect of treatment to those asymmetry patients. We used this technology to design the operation moreover and got the desired resul
7、ts by reversed- registration procedure. Results : The symmetry was obviously improved in hemifacial microsomia and facial hemiatrophy groups. P0.01. It also showed that the effect of self-fat transplantation group and others was good. P0.05. As to design of the treatment, we have achieved results in
8、 self-fat transplanting in position and volume level. 上海交通大学医学院硕士学位论文 7Conclusion : The asymmetery can be treated by operations such as bone graft, osteotomy, distraction, flap graft, fat transplantation and so on. 3-D surface sanning can not only help to evalutate the effect of treatment to asymmet
9、ry patients but also to design the operation . KEY WORDS : 3-D laser scanning, asymmetry, evaluation, design 上海交通大学医学院硕士学位论文 9前言前言 从面部美学理念来看，对称是美的象征之一，是必不可少的条件，颅面部不对称畸形虽然形成原因不尽相同，但其共同特征为颅部或面部的左右不协调、上下不对称、前后不一致，给人以歪斜、扭曲、不平衡的直观印象。面部不对称畸形是整形外科常见疾患之一，形成的原因有很多，常见的有外伤畸形、半面短小症、半面萎缩症、单侧髁状突增生、骨纤维异常增生等，甚至更有一些
10、是原因不明的。 面部不对称因其病因的多样性，其临床表现也非常繁复，轻则仅某一部位的软组织凹陷，重则一侧面部软硬组织皆明显小于对侧甚至缺如，有时则表现为面中线的完全扭曲。根据面部不对称畸形的累及范围及严重程度，医生会选择不同的手术方式，包括截骨、局部植骨或人工代制品植入，牵引成骨、皮瓣移植、自体脂肪游离移植等。 Broadbent 在 1931 年创立了用于头影测量分析的定位正侧位 X 线片的拍摄方法和技术，揭开了头影测量的序幕，相继出现的主动提取 X 线头影测量片相关标志点的方法，头颅 X 线立体摄影分析，云纹影像分析，超声波三维图象测量，CT 三维重建影像分析，磁共振，结构光等技术不断提高获
11、取面部数据的精度，速度，提高操作的便易程度，安全系数。1985 年首次提出的三维激光扫描测量重建技术使其成为重建软组织的最佳方法。 不断发展的手术方法及头影测量技术使评估系统也一次次得到了更新，本次研究使用日本KONICA MINOLTA 产VIVID910 三维激光扫描仪对面部不对称患者进行手术前后的面部扫描， 获取数据，通过软件对每位患者的手术前后数据分别进行不对称程度的分析，提出新的评估标准，并使用该标准完成对手术效果的评估。在完成评估后，尝试用翻转配准法获得期望数据，并为手术提供设计指导。 本文正文分两部分，第一部分 介绍面部不对称的病因、临床表现、治疗方法、头影测量的发展及三维激光扫
12、描作为研究手段的优势。 上海交通大学医学院硕士学位论文 10第二部分 利用三维激光扫描，通过相关软件建立新的评估方法，利用该方法回顾性分析近一年半来收治的面部不对称患者的手术疗效，并对此项技术的临床应用及发展提出讨论。 上海交通大学医学院硕士学位论文 11面部不对称畸形的概况和研究方法的选择面部不对称畸形的概况和研究方法的选择 第一节 面部不对称畸形的概况第一节 面部不对称畸形的概况 面部不对称畸形是整形外科常见疾病，其原因非常多样，颅缝早闭、外伤畸形、半面短小症、半面萎缩症、单侧髁状突增生、骨纤维异常增生等，甚至更有一些是原因不明的或仅仅是在发育过程中出现双侧不平衡。在不同原因下造成的面部不
13、对称也出现了临床表现的多样性，但其共同特征为颅部或面部的左右不协调、上下不对称、前后不一致、局部缺损，给人以歪斜、扭曲、不平衡的直观印象。 处理各种面部不对称畸形，手术方法也多种多样，主要包括截骨、局部植骨或人工代制品植入，牵引成骨、皮瓣移植、自体脂肪游离移植。比如：半面短小的病人，通常采用植骨或者牵引成骨来治疗，半面萎缩的病人，根据其严重程度及是否累及骨组织来选择用筋膜瓣，游离皮瓣，或者植骨加皮瓣来治疗。然而有更多的面部不对称病例无明显的病因，术者通常根据自己的经验和习惯，见招拆招，灵活选择手术方案。 无论是何种面部不对称畸形，也无论采用了什么样的手术方法，术者和患者共同关心的是手术效果，但
14、由于术者与患者在认知上以及在省美观上的差异，对手术结果会存在一定的分歧。客观的评价指标成了必不可少的项目。随着医学的发展，手术方式不断更新，同时工业技术的发展以及与医学的良好合作，使得先进的影像学手段及器械一一诞生，为医生及患者提供了良好的交流平台。 上海交通大学医学院硕士学位论文 12第二节 头面部影像测量的发展第二节 头面部影像测量的发展 头影测量发展主要经过以下几个阶段 一二维头影测量分析： 1931年 Broadbent1发表“一种新的X线技术及其在口腔正畸的应用”的论文，首次将头颅定位x线头影测量技术应用于口腔正畸学领域，此后该技术发展得到大力推广和普及。 1 X线头影测量中的定标
15、用于头影测量的X线头颅像，必须要在头颅定位仪cephalometer)的严格定位下拍摄。因为只有完全排除了因头位不正而造成的误差后，各测量结果才有分析比较的价值.头颅定位仪的定位，关键在于通过定位仪上的左右耳塞与眶点指针，三者构成一个与地面平行的恒定平面的原理。因此每幅X线头颅侧位片都进行了严格的定位. 2手工描点与测量阶段： Broadbent在1931年创立了用于头影测量分析的定位正侧位X线片的拍摄方法和技术。其方法是在头颅定位仪定位控制下拍摄X光片，然后将硫酸纸覆盖于X光片上，对X线片的头影轮廓及诸测量标点进行描绘。通过人工测量所需要的线段和角度，做出测量分析 3 计算机辅助测量分析阶段
16、： 1958年丹麦皇家牙学院诞生了世界上第一套计算机辅助头影测量分析系统，随后该系统被应用于X线头影测量。 1978年Okasw2将头像处理技术用于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线头影测量分析系统。该类系统通过头像输入设备，可直接将X线头颅片的头像输入计算机内并进行测量分析。数字图像处理系统由输入设备、输出设备、存储器、运算处理设备和图像软件5个部分构成。首先将原始资料通过输入设备转化为数字格式化形式，经处理后在监视器上显示，然后通过图象软件进行相关测量和分析。 上海交通大学医学院硕士学位论文 1320世纪70年代至80年代初，学者们对常规X线头颅侧位片和数字图像上定位的标志点进行比较，认为用数字图像处理系统与用传统方法所得结果的差异无显著性，肯定了数字图像在临床上应用的可行性。然而要提高数字图像的可靠性，必须设法提高X线头颅侧位片的质量，并提高空间分辨率，从而提高数字图像的质量。 4 全自动X 线头影测量分析系统阶:
