[发明专利]用定位X线片重建活体颅骨立体形态方法

说明书

本发明属于口腔医学的牙科测量技术领域，涉及一种颅骨三维立体形态的测量和重建的方法。主要适用于颅颌畸形的诊断和治疗预测，也可用于任何活体硬组织的三维立体形态的测量和重构。

对于客观、定量的颅面形态的测量分析技术，自1931年Broad-bent-BoLton最早提出X线片投影测量技术以来，至今已有50多种方法相继问世。但绝大多数方法都只限于正、侧位两维平面的测量分析，这对于三维的人体硬组织结构的准确测量和定位、以便进行畸形、伤残的诊断和为治疗提供直接依据来说，无疑存在着很大的局限性。Gr    ayson等人曾经进行了三维X线片头影测量方面的研究（AM.J、ORTHOP.DENTOFAC、ORTHOP.1988.10），该研究采用了与Broadbent-BOlton同样的定位仪，并进行了X线片几何同步立体摄影技术方面的探索。这种三维测量基于标志点位置的生物学统计数据，采纳吸取了综合数据半自动分析标准数据库的优点，可在计算机屏幕上显示出颅骨的三维立体模板图形（见图1）。该项研究工作同CT技术相比（Computer    Tomography，可使患者接受的X线辐射剂量少一些，同时获得头颅的三维信息比较容易。但是这项工作仍旧存在以下几个方面的明显不足：1.所得到的三维立体图形属于模板图，与人体真实颅骨的形状差距较大，不能满足临床需要。2.所需立体同步X线片摄影机为专用设备，较为昂贵，难于普及。3.该研究的测量值有种族差异，不完全适合我国的人种实际情况。

目前在国内的现有技术中，尚未发现与本发明方法相同的报导。

针对上述现有技术的缺陷和不足之处。本发明的目的在于，利用各医院目前均配有的普通X线摄影机、头颅定位仪和自制颅骨标志点定位器。采用简便易行的拍摄方法和明显易辩认的标志点。从拍摄的正、侧位X线片上取得各标志点的三维坐标信息。利用计算机的几何计算，误差修正及插值计算等研究。测量并重构出完全逼真的活体硬组织三维立体形态的构型，为疾病诊断和治疗预测提供完全可靠的依据。

现将本发明构思及技术解决方案叙述如下：

一、本发明方法所依据的原理：若从两点观察空间同一点，可获得该点的真实空间信息（参见图2）。平面LAT与PA相互垂直，可代表头颅侧位及正位定位片。其方程分别为X＝-H、X＝H直线L通过点D（-dO，O）和Dp（H.Py，Pz），直线L通过点DL（O，d，O）和Dc（Lx-H，Lz）。空间点P（x、y、z）位于L、L的交点上。

L1与L2的方程为：

L1： (X-H)/(d+H) ＝ (Y-Py)/(PY) ＝ (Z-Pz)/(Pz) 。

L2： (X-Lx)/(-Lx) ＝ (Y+H)/(d+H) ＝ (Z-Lz)/(-Lz)

由此可以解出：

X＝ (LX·d·（K-Py）)/(C) ，

Y＝ (Py·d·（K+Lx）)/(C) ，

Z＝ (Lz·d·（K-Py）)/(C) 。

其中：C＝K²+Py·Lx，K＝D+H

因此，只要能在正、侧位X线片上确定出某一骨标志点的位置，即可计算出该点的真实三维坐标。

二、本发明方法：根据上述原理，本发明方法包括头颅定位X线片的拍摄方法、颅颌面硬组织标志点的确定方法及利用三维坐标点的颅颌面立体形态的重建方法。

1.头颅定位X线片的拍摄采用分次拍摄正、侧位置的方式，即先拍侧位片，被拍物旋转90°后再拍正位片，可采用“Panoramax    Aufo-Ⅱ”型全口曲面断层一头颅定位X线摄影机。也可利用各医院均配有的普通X光摄影机。拍摄正、侧两位置时将X线球管及片子支持架的位置保持不变。人及头颅定位仪的位置旋转90°，同时分别将自制颅骨标志点定位器与正、侧位X线片盒固定在X线片支架上，使颅骨标志点定位器中心点位于X射线的主光轴上，固定人头位置，使眶点指针指向左眶点，然后暴光，并进行X线片冲洗。这种拍摄方式避免了使用昂贵的且必须相互垂直的两台专用X线摄影机，而仅需要国内各医院基本上都配有的X线设备。即可得到准确的正、侧位X线片。