【摘要】 目的 建立下頜骨的三維數字化模型。方法 選擇1具合適的屍體標本,經固定、動脈灌注、包埋、數據採集,獲得數字人數據集,取其切片數據圖像中與下頜骨有關的二維圖像，在計算機上去噪、描邊、提取其輪廓線,導入Amira醫學三維重建軟件進行三維重建,生成的下頜骨三維模型行表面光滑處理並渲染。結果 利用數字人數據得到了下頜骨精細的三維模型,在三維方向上真實地再現了下頜骨、下頜牙的解剖形態，並準確地顯示下頜管的位置。結論 應用軟件重建方法獲得的下頜骨三維模型, 爲下頜骨的影像診斷及正頜外科手術治療、下頜牙齒種植等提供瞭解剖學依據。
【關鍵詞】 下頜骨 三維重建 計算機
［ABSTRACT］ObjectiveTo reconstruct a 3D digitizing model of odsA special specimen was choosed, after fixation, perfusion, section and other steps, a digital human data set obtained. Selecting mandible part image data of digital human to reconstruct 3D model of mandible by using Amira medical reconstruction software. The 3D mandible model was flatted and rendered by software. ResultsA 3D model of mandible was established by using digital human data. The model was fine to show the mandible, teeth and mandiblar lusionA digital 3D model of mandible has been completed, which provides an anatomical basis for imaging diagnosis of mandible, orthognathic surgery and mandible tooth plantation.
［KEY WORDS］mandible; there?dimensionl reconstruction; computer
自計算機技術與醫學結合以來,三維建模技術以及三維醫學模型開始應用於生物醫學重建，其中包括人體和解剖臟器的模型。在下頜骨三維重建領域,有很多研究運用不同的方法獲得人體下頜骨三維模型[1～3],如利用MRI、CT 以及一些機械化系統重建下頜骨三維模型[4]。本研究利用可視人數據重建下頜骨精細的三維模型,在三維方向上真實地再現了下頜骨、下頜牙的解剖形態，並準確地顯示下頜管的位置，爲下頜骨的影像診斷、正頜外科手術治療及下頜牙齒的種植等提供瞭解剖學依據。
1 材料和方法
1.1 材料來源
屍體標本爲男性,56歲,死因爲急性食物中毒,死後3 h,-10 ℃保存,家屬自願捐獻供醫學研究。
1.2 研究方法
1.2.1 標本固定 利用發泡劑在膠合板容器中發泡,再將屍體按正常解剖學姿勢放置,發泡劑逐漸變硬時將屍體有效固定。
1.2.2 標本動脈灌注和定型 將標本浸泡在20 ℃的清水中復溫解凍[5],股動脈灌注配好的灌注溶液適量，放入-10 ℃高滲鹽水中冷凍72 h 至完全凍硬,轉入包埋程序[6]。
1.2.3 標本的包埋 先配製50 g/L的明膠溶液（加粉紅水彩染料），用作定位杆的充填。配製30 g/L的明膠溶液（加食用藍色染色劑），填充藍色明膠溶液至距離包埋容器底7 cm處（第一層明膠）。然後包埋容器放入-15 ℃洗削室內使明膠凝固並變硬。24 h後，將已凍硬的標本放入包埋容器內已凍硬的明膠上面，使標本背部的平面和已凍硬的.明膠上表面相對，調整標本的位置，使標本下肢末端靠近包埋容器的一端，距離包埋容器的側壁5 cm，儘量使標本頭部上方留下足夠長度的包埋劑，用於標本洗削到最後時固定標本。同法包埋第2、3、4層明膠，冷凍48 h。
1.2.4 銑切和圖像採集 將機牀銑頭Z軸進刀量設定爲0.1 mm 進行等間距洗削,每一斷面標示斷面序號、標準色和長度比例,調整相機光圈值：f=16，採用AV光圈優先自動曝光，同時使用交流電適配器，採用自帶IFC?400 PCU接口連線電纜（USB2.0）與裝有Windows XP專業版的計算機連接，通過計算機自帶的Canon Utilities EOS Capture軟件控制相機拍攝。拍攝圖像文件爲RAW格式，圖像大小爲3 504×2 336像素（大約820萬像素）。 切片圖像數據選取從頦部到下頜骨髁突部共計685張圖像資料,水平分辨率3 504 pixel ×2 336 pixel ,以JPG格式保存。
1.2.5 二維圖像軟件處理 ①壓縮:在Adobe Photoshop 中,以等分辨率、等尺寸將原始的JPG格式圖片進行修整壓縮。圖像定位和切割:根據原始圖像中的4個標定點對圖像進行標定， 然後將圖像統一分割爲3 504×2 336 像素。②色彩模式轉化:將RGBA 色彩模式轉化爲灰度模式,並保存。
1.2.6 三維重建 對685 張圖片區分結構輪廓(下頜骨、牙齒、下頜管),描取每層下頜骨的皮質骨外形、牙槽窩輪廓線及下頜管,各層輪廓線均形成閉合曲線。利用Amira 進行下頜骨的表面重建及下頜管的重建,得到三維線框模型和實體模型。對於所得下頜骨三維模型進行表面光滑處理,賦予紋理材質並真實感渲染。
2 結 果
利用可視人的數據得到了下頜骨精細的三維模型, 在三維方向上真實地再現了下頜骨、下頜牙的解剖形態，並準確地顯示下頜管的位置。經渲染獲得了下頜骨三維模型(圖1、2 )。
3 討 論
三維重建圖像的效果取決於二維數據的質量及切片的厚度。本實驗採用低溫冷凍銑切,斷面連續,無鋸耗,銑切厚度爲0.1 mm ,每個斷面用820萬像素高分辨率數碼相機拍攝,每張圖片大小爲3 504×2 336像素(約820萬像素) ,儘可能保證了二維圖像的完整性,提高了重建圖像的細緻性和準確性。
獲得的三維模型可從任意角度進行整體或局部三維顯示,其最大特點是可編輯性強,模型可進行任意分割、複製和存儲。
下頜骨是頜面部惟一能運動的骨骼，其外傷在臨牀中常見，下頜支矢狀劈開或斜形截骨術、下頜骨骨折堅強內固定術、下頜骨牽引成骨術、下頜骨腫瘤切除術及下頜後牙種植術是常見手術。術後可產生下脣麻木、功能障礙等併發症。若處理不當，可能會造成極其嚴重的後果。充分了解下頜骨的解剖，瞭解下頜骨的薄弱部位，瞭解下頜管的位置，對於下頜骨外科設計及骨折發生有重要的意義。下頜骨三維重建提供了詳細的下頜骨解剖資料，爲下頜骨疾病的診斷治療提供了可視化的解剖學依據。同時，爲人體多器官、多組織重建奠定了基礎，下頜骨結構的數字化與可視化，爲下頜骨的影像診斷、頜面外科手術、下頜牙的種植等提供瞭解剖基礎，建立起能夠被計算機處理的數字化模型，使計算機的定量分析計算和精確模擬成爲可能。