一种在头颅片上测量颅颌骨结构关系、尺寸的方法

专利名称：一种在头颅片上测量颅颌骨结构关系、尺寸的方法
技术领域：
本发明涉及口腔正畸头影测量分析，是一种针对正畸临床诊断所需要 进行的头影测量分析工作而设计的计算机图像测量方法，确切说是一种在 头颅片上测量颅颌骨结构关系、尺寸的方法。
技术背景头影测量分析技术对正畸医生来说之所以重要，以至成为其诊断分析 必不可少的手段，主要是由其作用所决定的。研究发现，头影测量分析主 要有以下的特点a. 测量片上的一些标志点、线、平面在生长发育结束后往往具有恒定性，可作为衡量其它结构位置变化的参照点、参照平面。b. 牙齿排列、颅面结构形态正常的个体，往往其测量片上一些特定的点、 平面相对于上述参照点、参照平面的线距和角度是恒定的。这样，人们 就可以通过流行病学的调查研究，得出这些线距和角度的正常值范围， 但是这种正常值范围具有种族、性别的差异性。上述特点使得头影测量分析具有以下重要作用a. 通过对个体的头颅测量片进行测量，得出某些特定的角度和线距的测量值，然后与正常值进行比较，可找出其异常性，从而对其结构的异常之 处作出诊断。b. 参照正常值，设计出患者牙颌面结构中某些部位需要进行正畸移动、改 建的量和方向，从而制定出正畸矫治计划、方案。c. 通过对治疗前、后患者的头颅测量片进行测量，得出牙颌面结构中某些 部位所发生正畸移动的量和方向，确定出正畸治疗的疗效。正是基于头影测量分析的上述作用，这种测量分析成为正畸医生临床 工作的重要组成部分，也是对每个患者进行正畸治疗所必须经过的步骤。 目前主要存在的头影测量分析方法有以下两种a. 手工测量分析方法b. 计算机测量分析方法 手工测量分析方法虽然操作起来较为繁琐、费时，但是因为这是一种沿用已久的操作方法，很多医生对此比较习惯，而且测量时医生的随意性 较大，也就是说想测多少项目都由医生决定、不受限制，因此至今还有大 量的医生在使用这种方法进行操作。但是，这种方法存在一个无法克服的缺点，就是测量图片与原始x线片分离，不便于医生应用测量结果时对原始的定点、划线操作进行核查，也就无法排除测量结果是否存在因这方面 的原因造成的误差。这就造成了一种较为奇怪的现象，就是国际上很多著 名的正畸专家，无论工作多忙，在对一个正畸病例进行诊断分析时往往还 要抽出时间来自己进行头影测量片的描记、关键点的定点、划线工作，究其原因，正是由于测量图片与原始x线片分离，使他无法肯定其他人的测量结果是否建立在正确的定点、描记基础上，也就无法肯定这种测量结果 的正确性，而这种结果往往是决定对患者实行何种治疗方案、何种治疗手段的决定性因素。近年来，由于数字化x光机的出现，这种手工测量方法有时又具有了新的局限性，即患者的颅面骨结构情况往往可以通过显示器显示观察、而不需要将其处理成x线胶片等形式，但基于要进行头影测量分析的原因，还必须要将其处理成胶片、纸质图片的形式，这无疑是一种 物质资源的浪费，同时也会丢失一些数字化图片的高清晰信息，这就使得 以计算机测量方法取代传统的手工头影测量分析方法成为一种不可避免 的趋势。计算机头影测量分析方法自上个世纪八十年代左右，随着计算机技术 的不断发展和普及，人们一直在尝试着以计算机操作方式取代头影测量分 析的手工操作，其主要的目的是克服手工测量时的繁琐性，这种繁琐性主 要来自于两个方面， 一是测量图描记阶段的定点、划线，二是测量阶段角 度(尤其是难于直接测量的两条直线间交角)、线距(尤其是难于直接测 量的点到直线距离)，也就是手工测量的繁琐性分别来自于其间接法测量 的两个阶段。计算机头影测量分析方法依据图形数据的输入方式可划分为以下三种主要的方法其一、借助于图形数字化仪将标志点输入计算机的测量分析方式这种方法主要产生和应用于Window视窗操作技术产生、普及之前，这时人们要对头影测量片上由点构成的角度、线距等指标进行测量，就必须先将 这些点输入计算机。在这一阶段，人们在这方面的输入手段主要是通过图 形数字化仪，将测量所需的点输入计算机，然后由计算机进行自动的运算，以得出所需的测量数据。这种方法简化了手工操作法测量阶段的繁琐劳 动，但是，在图形输入阶段，其工作也是相当繁琐的， 一般需要先采用如 同手工测量方法中那种先在硫酸纸上进行定点的方法，然后再将硫酸纸上 的点通过数字化仪输入计算机，无疑这种输入方式也是比较繁琐的，加之 需要专用的输入设备，这就限制了这种方法的推广使用。其二、借助于鼠标将标志点输入计算机的测量分析方式自Windw视窗操作技术产生并迅速推广应用以来，人们很快地将通过鼠标直接点击 显示器上图像点的方法应用于头影测量标志点的输入中，这种输入方法目 前已经基本取代了上述通过数字化仪输入标志点的方法，极大地简化了图 像输入操作步骤，并且使使用者的资源配置达到了常规化；不需配置诸如 图形数字化仪等专用设备。基于这种输入方法，目前国内、国外已陆续有 计算机头影测量分析方法产生，这些方法在将测量图像输入计算机后，一般的操作过程如下先将成套的测量标志点输入计算机。目前大多数的头影测量分析方 法，其最后的数据测量处理都是采取"套餐"菜单式的集成化处理模式， 即采用类似于血常规检査一样的包括数项分析指标在内的测量分析法，如down， s分析法(包括10项分析指标)、steiner分析法(包括14项分析 指标)等，只要将这些分析指标所需要的标志点都输入计算机，那么计算 机就将自动运行，计算出这个分析法所有测量指标的测量结果。这种套餐 菜单式的集成化数据处理模式，给使用者数据测量时带来简洁方便，但是 同时也带来了标志点输入时的相对繁琐性工作，即要得到某种测量分析方 法的测量数据，必须将这种测量分析法所需的测量点全部输入计算机。为 了方便标志点的输入、及便于计算机自动描绘出一些边缘轮廓曲线和自动 生成一些基准平面，现有的大多数测量软件都采用将标志点输入计算机， 即先根据所选择的分析法，由计算机自动确定所需的标志点，然后自动地 将这些标志点显示在图像区域中，此时标志点的位置还只是其大概位置， 标志点最终的位置需要使用者根据区域中的每个点的提示位置、以鼠标拖 动点的方式来进行移动、校正，确定其最终的位置。这种拖动校正点的方 式无疑比用鼠标直接点击确定标志点要繁琐一些，而且也与正畸医生已经 熟悉的那种手工测量的模式有很大的区别，有时使用者仅仅想得到某种分 析法中的某个数据，也必须要按照程序要求输入这种分析法所需的所有测量标志点，这无疑会使这些计算机头影测量分析方法操作具有一定的繁琐 性、不具备灵活性。因此，在目前阶段，即使发达国家有很多较为成熟的 计算机头影测量分析工具问世，很多正畸医生还是选择采用手工测量的方 式在进行测量。其三、通过自动识别的方法将标志点输入计算机的测量分析方式这 种方法是针对前面第二种方法中标志点输入的繁琐性而设计的，主要通过 计算机自动识别的功能，将测量所需的标志点输入计算机。由于头颅测量 片一般是灰度图片，这种自动识别方法往往是基于灰度识别算法的。由于 测量片是颅骨三维立体结构在二维图片上的投影图片，所以在很多结构、 标志点周围往往存在着一些灰度近似的结构、点，而且由于个体差异性及X线拍片时的分辨率等不确定性因素，使得这种识别方法往往只能准确的 识别出极少数标志点，这些标志点的识别还具有一些个体不确定因素，因 此这种计算机分析方法目前还处于研究阶段，尚不能稳定、准确地识别出 头影测量分析的全部点、线，也就还不能在实际工作中推广应用。由上面计算机头影测量分析技术的发展背景可以看出，目前具有技术 优势、在临床工作中能实际应用的技术方法是借助于鼠标将标志点输入计 算机、然后由计算机进行数据测量的方法。但是这种方法目前还存在着一 些限制其推广使用的问题，这些问题主要是1、这些方法一般是采用先 将标志点预置图像上，然后由使用者以鼠标拖动的方法最终确定标志点的 输入位置的方法，这使得标志点的输入操作过程较手工头影测量操作中直 接标定定点的方法要相对繁琐，且不符合正畸医生在长期工作中已经习惯 的定点方式。2、数据测量过程中广泛实行的套餐式集成化测量方法，使 得标志点必须成套输入，才能运行其操作程序，在个别项目测量时就显得 十分繁琐、不具备灵活性。3、将头影测量分析中的划线、描绘边缘曲线 过程与数据处理集成化处理，也是造成标志点必须成套输入的一个原因， 有时使用者只需要一定的数据资料，以辅助诊断设计，这时基于这种描绘 边缘曲线过程与数据处理集成化处理的原因要大量成套地输入标志点对 于使用者来说无疑是一种无为的过多繁琐操作。 发明内容本发明的目的是提供一种医生容易适应、测量随意、不受限制、操作 方便、维护性好的在头颅片上测量颅颌骨结构关系、尺寸的方法。本发明的目的是这样实现的， 一种在头颅片上测量颅颌骨结构关系、 尺寸的方法，它至少包括以下步骤获取的头颅片显示在显示器上、在显 示器的头颅片上依次建立需要的点、线，通过获取点到线、点到点、线到 线的距离实现头颅片上颅颌骨结构关系或尺寸。所述的头颅片上一个点的建立步骤是通过移动鼠标光标到指定的 点，点击鼠标中的一个键，将点放置在鼠标当前光标的位置。所述的头颅片上一条线的建立步骤是通过鼠标点击这条直线上的任 意两个点，两点之间的这条直线就会显示在头颅片上。所述的头颅片上的一个点到一条直线的距离的产生步骤是用鼠标点 击激活图像中的任意直线，然后用鼠标从任意一点向这条直线拖动，就会 产生经过该点、到激活直线的垂线。所述的获取头颅片上的一条线段的距离的步骤是以鼠标分别点击一 条线段两个端点，确定这条线段的长度，将这条线段的长度值显示在测量 结果区域。所述的获取头颅片上的一个点到一条直线距离的步骤是以鼠标点击 一个点，确定这个点，再以鼠标点击一条直线上的任意两点、以确定这条 直线，这个点到这条直线的距离就会显示在测量结果区域。所述的获取头颅片上两条直线的角度的步骤是以鼠标点击直线上任 意两点的方法，分别确定两条直线，这两条直线的交角角度值就会显示在 测量结果区域。所述的获取头颅片上一个角度的步骤是直接点击一个角的顶点和两 条边上的各任意一点，即可确定这个角，这个角角度大小就会直接显示在 测量结果区域。所述的一个点的大小、颜色、位置可以通过输入设备进行修改。 由于头影测量分析是现代临床正畸诊断分析工作的重要内容，其分析 结果是矫治计划的制定的主要依据之一，对于正畸医生来说，头影测量分 析是对每个病例进行矫治工作所必须要进行的一个工作，其准确性直接关 系到矫治疗效的成败，因此，如何能方便准确地进行这项工作一直是正畸 学科研究的一个重要方面。采用本发明方法不仅能方便、准确地完成头影 测量分析，而且模拟手工操作，方便灵活，可直接由临床医生接受和使用， 发挥计算机的优势而且相对于手工操作又具有简便、直接的特点。


下面结合实施例附图对本发明做进一步说明。图1是本发明实施例示意说明图；图2是角度大小测量步骤示意图；图3是两条直线的交角角度值测量步骤示意图；图4是确定线段长度测量步骤示意图；图5是确定点到直线的距离步骤示意图；图6是测量结果形成可直接输出的文件第一种步骤示意图； 图7是测量结果形成可直接输出的文件第二种步骤示意图。
具体实施方式
如图1所示，运行本操作系统，以鼠标直接点击图像中点的方式如1.1， 就可以将点输入到图像中；以鼠标直接点击图像中两点的方式如1 .2,就 可以将经过这两点的直线输入到图像中；而激活图像中的任意直线1.4后, 然后用鼠标从任意一点1.5向这条直线拖动，都可以产生经过该点、到激 活直线的垂线如1.3。这种定点、画直线的方法完全模拟手工操作，方便 灵活，又发挥了计算机的优势，相对于手工操作又具有简便、直接的特点， 其中画垂线的功能有时目前几乎所有头影测量分析软件中所不具备的功 能。所画点、线，可以鼠标右键激活，进行颜色、位置、大小(粗细)的 修改。如图2所示，直接点击一个角的顶点和两条边上的各任意一点，即可 确定这个角2.1,这个角角度大小就可直接显示在右下的测量结果区域2.2, 在测量结果区域2.2的上端是操作提示区2.3,如在操作提示区给出的操作 步骤是先以鼠标左键单击待测角的顶点，再以鼠标左键分别单击这个角 角两条边上的任意点，所则量角度的测量值及其互补角的角度值可实时显 示在下面的选项中，单击测量结果可在文本编辑栏中光标位置插入数值。 测量结果区域2.2显示的所则量角度的测量值及其互补角的角度值分别是 81.43。 ，98.570。如图3所示，以鼠标点击直线上任意两点的方法，确定两条直线3,1, 这两条直线的交角角度值就显示在右下角的测量结果区域3.2。同样在测 量结果区域3.2的上端是操作提示区3.3,如在操作提示区3.3给出的操作步 骤是利用本功能可对图像中两条直线所成角度进行测量。依次通过以鼠标左键单击直线上两点来确定这条直线的方法，确定两条直线，这两条直 线所成角度将显示在下面的选项中，单击选项栏中的测量结果，可在文本编辑栏中光标位置导入测量结果。测量结果区域3.2显示的所则量角度的 测量值及其互补角的角度值分别是28.02°,151.98°。如图4所示，以鼠标分别点击一条线段两个端点4.1,确定这条线段 4.2，这条线段的长度值就显示在测量结果区域4.3;在操作提示区4.4给 出的操作步骤是以鼠标左键单击图像中的两点，则该两点间的距离就可 以显示在下面的选项栏4.3中，单击选项栏中4.3的测量结果，可将其导 入编辑文本中的光标处。测量结果区域4.3显示的距离是64.02mm。如图5所示，以鼠标点击一个点，确定这个点5.1，再以鼠标点击一 条直线上的任意两点、以确定这条直线5.2，那么这个点到这条直线的距 离就显示在测量结果区域5.3。在操作提示区5.4给出的操作步骤是以鼠 标左键分别单击图像中的一个点以及一条直线上的两个点，则该点到直线 的距离就可以显示在下面的选项栏5.3中，单击选项栏中5.3的测量结果， 可将其导入编辑文本中的光标处。测量结果区域5.3显示的距离是 ll楊mm。本发明对上述测量结果将形成可直接输出(如进行打印输出、保存处 理)的文件。图6显示本发明对上述测量结果可以形成能够直接输出(如打印、保存等)的文件。其步骤是通过鼠标选择确定头颅测量片中需获 取的点或线，然后进行距离、角度等项目的测量，其测量结果贮存在计算 机缓存中，并显示在一显示区域，通过鼠标点击显示区域中显示的结果， 将产生一可存贮的文件、并重新存贮在存贮器中，这种储存的结果会显示在可编辑的显示区域。在图6中的操作提示区6.4给出的操作步骤是利用本功能可对图像中两条直线所成角度进行测量。以次通过以鼠标左键单 击直线上的两个点来确定这条直线的的方法，确定两条直线，这两条直线所成角订将显示在下面的选项栏6.1中，单击选项栏中6.1的测量结果， 可在编辑文栏光标位置导入测量结果，选项栏6.1中显示的角度分别是 27.69。 ，152.31°。本发明所形成可直接输出的文件的方式，完全不同于目前所有的头影 测量分析软件中数据库式的结果记存、显示模式，操作方式具有仿真手工 测量的特点，测量结果能直接显示、记存的特点。其具体操作如图6所示，测量结果显示区6.1显示的是6.2所指的两条直线的交角的数值，以鼠标 直接点击6.1所示的测量结果，则此结果就可直接导入到用于记存测量结 果的文本编辑区中6.3所处的光标所在位置，然后使用者可对此结果进行 编辑、添加说明文字等处理，此文档以rtf格式进行保存，可在word文档 中以拷贝等方式调用其内容。对于图6的实施步骤还可以采用另一种如图7所示的步骤进行，这是 一种直接将结果导入模版、方便实用者对结果进行编辑的方式。具体操作 方法如图7所示，7.1区域所示为调用本测量操作平台中的Steiner测量分 析结果记存模版，以点击测量结果的方式可直接将7. 2所示的SNA角的 测量结果导入模版中7.3所示的SNA角测量结果位置，方便使用者将测量 结果汇集成单，然后打印、保存。使用者也可根据自己的需要随意建立个 性化测量模版，然后调出使用，这也增强了本操作平台的功能非限定性。 这种设计使我们在去除了定点、划线与测量结果输出的集成化后，还能起 到方便使用者记存测量数据的作用。先以鼠标左键单击直线待测角的顶 点，再以鼠标左键分别单击这个角两条边上的任意点一，所测量角度的测 量值及其互补角的角度值可实时显示在下面的选项栏7.4中，单击选项栏 中7.4的测量结果，可在文本编辑栏中光标位置插入数值。所测量角度的 测量值及其互补角的角度值显示的角度分别是84.63° ,95.37°。以上实施例中未作详细叙述部分，属于本行业或相关行业的公知技术 及设备或采用的是行业惯例。
权利要求
1. 一种在头颅片上测量颅颌骨结构关系、尺寸的方法，其特征是它至少包括以下步骤获取的头颅片显示在显示器上、在显示器的头颅片上依次建立需要的点、线，通过获取点到线、点到点、线到线的距离实现头颅片上颅颌骨结构关系或尺寸。
2、 根据权利要求1所述的一种在头颅片上测量颅颌骨结构关系、尺 寸的方法，其特征是:所述的头颅片上一个点的建立步骤是通过移动鼠 标光标到指定的点，点击鼠标中的一个键，将点放置在鼠标当前光标的位
3、 根据权利要求1所述的一种在头卢页片上测量颅颌骨结构关系、尺 寸的方法，其特征是所述的头颅片上一条线的建立步骤是通过鼠标点 击上述建立的任意两个点，两点之间的这条直线就会显示在头颅片上。
4、 根据权利要求1所述的一种在头颅片上测量颅颌骨结构关系、尺 寸的方法，其特征是所述的头颅片上的一个点到一条直线的垂线距离的 产生步骤是用鼠标点击激活图像中的任意直线，然后用鼠标从任意一点 向这条直线拖动，产生经过该点、到激活直线的垂线。
5、 根据权利要求1所述的一种在头颅片上测量颅颌骨结构关系、尺 寸的方法，其特征是所述的获取头颅片上两点间距离的步骤是以鼠标 分别点击至两个点，将这两点间的距离显示在测量结果区域。
6、 根据权利要求1所述的一种在头颅片上测量颅颌骨结构关系、尺 寸的方法，其特征是所述的获取头颅片上的一个点到一条直线距离的步 骤是以鼠标点击一个点，确定这个点，再以鼠标点击一条直线上的任意 两点、以确定这条直线，将这个点到这条直线的距离显示在测量结果区域。
7、 根据权利要求1所述的一种在头颅片上测量颅颌骨结构关系、尺 寸的方法，其特征是所述的获取头颅片上两条直线交角角度距离的步骤 是以鼠标点击直线上任意两点的方法，确定这两条直线，将这两条直线 的交角角度值显示在测量结果区域。
8、 根据权利要求1所述的一种在头颅片上测量颅颌骨结构关系、尺 寸的方法，其特征是所述的获取头颅片上一个角度的步骤是直接点击 一个角的顶点和两条边上的各任意一点，即可确定这个角，将这个角角度 大小直接显示在测量结果区域。
9、 根据权利要求1所述的一种在头颅片上测量颅颌骨结构关系、尺 ^的方法，其特征是所述的一个点的大小、颜色、位置通过输入设备进 行修改。
全文摘要
本发明涉及口腔正畸头影测量分析，是一种针对正畸临床诊断所需要进行的头影测量分析工作而设计的计算机图像测量方法，确切说是一种在头颅片上测量颅颌骨结构关系、尺寸的方法，其特征是它至少包括以下步骤获取的头颅片显示在显示器上、在显示器的头颅片上依次建立需要的点、线，通过获取点到线、点到点、线到线的距离实现头颅片上颅颌骨结构关系或尺寸。该方法医生容易适应、测量随意、不受限制、操作方便、维护性好。
文档编号A61B5/107GK101254104SQ20081001773
公开日2008年9月3日 申请日期2008年3月17日 优先权日2008年3月17日
发明者廖琪梅, 星 张, 军 曹, 涂晓丽 申请人:中国人民解放军第四军医大学