[发明专利]颅颌面三维形貌模型的构建方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及医学图像生成与应用领域，尤其涉及一种颅颌面三维形貌模型的构建方法及其装置。

背景技术

颌面部软硬组织三维模型建立及形态分析对研究面部生长、面部畸形的诊断、术后面形的预测和疗效评价有重要的意义。目前面部软硬组织的三维图像信息获取方法有莫尔云纹、三维激光扫描、结构光技术、三维立体摄影、光栅投影测量、CT、MRI等。莫尔云纹、结构光技术、激光扫描、三维立体摄影等技术只能进行物体表面特征记录，对于物体内部结构无能为力。同时莫尔云纹、结构光技术、激光扫描等方法只能构建物体的灰色影像，不能如实反映面部的色泽纹理信息，而这些信息对于面部形态评价、标志点的确定具有重要的意义。激光扫描过程中对眼睛亦有损害，扫描时患者只能紧闭双眼，妨碍面部正常形态的获取。CT、MRI检查影像可以同时提供物体表面及内部形态，亦可以进行三维重建，但由于是灰色图像，也存在表面色泽信息丢失。尚缺乏一种理想的构建颅颌面软硬组织的三维形貌仿真模型的方法。同时，尽管上述三维图像获取方法实现了三维建模，但其展示方式仍局限于二维的显示屏显示，因而在一定程度上限制了三维建模的意义。因此，建立一种既包括软硬组织的解剖结构，也包括面部软组织的色泽、形态、质地、纹理等信息数据的三维形貌仿真模型并实现三维显示就显得尤为重要。学者们也尝试利用立体摄影与面部CT重建影像结合，构建颅颌面三维形貌模型，获得了较好的效果。但由于立体摄影仪价格较贵，妨碍了该方法的推广。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种构建颅颌面三维形貌模型的方法及装置，解决现有技术只能构建物体的灰色影像，不能如实反映面部的色泽纹理信息，尚缺乏一种理想的构建颅颌面软硬组织的三维形貌仿真模型的方法，以及现有技术无法实现三维显示的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种颅颌面三维形貌模型的构建方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)采用计算机断层扫描对颅颌面进行平扫获取计算机断层扫描数据，并通过面部摄影获得面部正侧位照片；(2)将所述计算机断层扫描数据输入软件系统，进行面部软组织的三维重建，并转化为三角面片模型；(3)选择面部软组织解剖标志点；(4)利用步骤(3)选定的面部软组织解剖标志点，在所述面部正侧位照片与三角面片模型间建立纹理映射，构建颅颌面三维形貌模型。

进一步，步骤(1)中计算机断层扫描平扫的扫描基准面平行于眶耳平面并垂直于水平面，扫描范围为颅顶至舌骨水平，计算机断层扫描数据输出格式为医学数字成像和通讯标准格式；面部摄影是静息状态使眶耳平面平行于水平面，拍摄获得面部正侧位照片。

步骤(2)中将所述计算机断层扫描数据输入软件系统后，进一步包括改变计算机断层扫描值的窗宽、窗位，使图像中包含完整的软硬组织，并设定此时的计算机断层扫描值为计算机断层扫描洪斯菲尔德阈值。

所述计算机断层扫描数据进一步经二维预处理和三维预处理来进行面部软组织的三维重建，并转化为三角面片模型。

步骤(4)中进一步通过曲面参数化方法，采用开放性图形库的纹理贴图模式进行多幅纹理间的叠加，并通过调整像素点在三维空间不同方向上的坐标值实现纹理间的融合。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种颅颌面三维形貌模型的构建装置，包括计算机断层扫描设备、面部摄影设备、模型转化模块、标志点选择模块以及软件系统；所述计算机断层扫描设备用于获取计算机断层扫描数据；所述面部摄影设备用于通过面部摄影获得面部正侧位照片；所述模型转化模块分别与所述计算机断层扫描设备和软件系统相连，用于将所述计算机断层扫描数据输入所述软件系统，进行面部软组织的三维重建，并转化为三角面片模型；所述标志点选择模块用于选择面部软组织解剖标志点；所述软件系统分别与所述模型转化模块、面部摄影设备和标志点选择模块相连，用于利用所述标志点选择模块选定的面部软组织解剖标志点，在所述面部正侧位照片与三角面片模型间建立纹理映射，构建颅颌面三维形貌模型。

进一步，所述计算机断层扫描设备采用扫描基准面平行于眶耳平面并垂直于水平面，扫描范围为颅顶至舌骨水平的平扫方式获得计算机断层扫描数据，计算机断层扫描数据输出格式为医学数字成像和通讯标准格式；所述面部摄影设备采用静息状态使眶耳平面平行于水平面，拍摄获得面部正侧位照片。

所述模型转化模块进一步包括一阈值设置单元，用于在将所述计算机断层扫描数据输入所述软件系统后，通过改变计算机断层扫描值的窗宽、窗位，使图像中包含完整的软硬组织，设置此时的计算机断层扫描值为计算机断层扫描洪斯菲尔德阈值。