概要：準(zhǔn)確測量臉部軟組織變化已成為患者術(shù)前術(shù)后對比工作的一大難題。磁共振、CT和錐束CT的準(zhǔn)確度均未達(dá)到預(yù)期。
目標(biāo)：患者保持站姿、坐姿或躺下時，使用手持式3D掃描儀掃描臉部軟組織。隨后用于精準(zhǔn)對比和分析。
使用工具：Artec Eva, Artec Studio
土耳其安塔利亞阿卡德尼茲大學(xué)最近一項研究中，在跟蹤人體面部軟組織隨姿態(tài)變化發(fā)生的行為時，Artec Eva 3D掃描儀作為高精度跟蹤方式，發(fā)揮了不小的作用。
多年來，醫(yī)療專家常常依賴頭部測量法這項傳統(tǒng)技術(shù)來研究頭部和臉部的比例。最主要的一些掃描手段包括磁共振成像（MRI）、計算機(jī)斷層攝影（CT）和錐形束計算機(jī)斷層攝影（CBCT）。但來自阿卡德尼茲大學(xué)一名土耳其專家指出，傳統(tǒng)技術(shù)的效果普遍不準(zhǔn)確。獲得各種不同方式的生物數(shù)據(jù)再臨床合成分析，往往會發(fā)現(xiàn)不小的差異。但是這些因素很少考慮在內(nèi)，實在是一個名副其實的潘多拉之盒。
本次研究中，學(xué)校購得Artec Eva結(jié)構(gòu)光3D掃描儀，與MRI和CBCT產(chǎn)生了鮮明對比，在縮小測量差異方面有突破性的表現(xiàn)。便攜靈活的設(shè)計使其能夠克服傳統(tǒng)技術(shù)所面臨的問題。與Eva不同，目前的醫(yī)療技術(shù)要求患者保持站姿、坐姿或臥姿獲得生物數(shù)據(jù)。若使用Eva，這種對于患者的強(qiáng)制性要求和操作員的限制都可以避免。由于可以從任何角度進(jìn)行掃描，所以收集的數(shù)據(jù)量迅速增長，整體數(shù)據(jù)通過醫(yī)療人員的檢查后，自然會得到高精度的可靠效果。
在這項“坐姿、站姿和臥姿對于面部軟組織的影響：詳細(xì)3D分析”的研究中，大學(xué)醫(yī)藥系解剖學(xué)院成員U. Ozsoy、R. Sekerci和E. Ogut解決了與生物組織移位和醫(yī)療成像手段相關(guān)的數(shù)個重要問題。
在不同姿態(tài)變化過程中，是否能發(fā)現(xiàn)面部軟組織位置的變化？這些變化對醫(yī)療分析和過程是否有任何影響？
首先，實驗員對人臉軟組織復(fù)雜行為進(jìn)行了研究。尤其將注意掃描過程中，軟組織在三種不同姿勢情況下的移位程度：站姿、坐姿、臥姿。在不同姿態(tài)變化過程中，是否能發(fā)現(xiàn)面部軟組織位置的變化？這些變化對醫(yī)療分析和過程是否有任何影響？
其次，或許也是研究重要的部分，就是直面許多醫(yī)療專家在實踐中無法避免的問題根源：操作方法。面部測量的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)受到與方法選擇有關(guān)的外部因素影響。在一些需要面部組織精準(zhǔn)數(shù)據(jù)的敏感操作過程中，雖然無法徹底避免外部因素，但縮小其影響的能力直接決定了方法的可靠程度。
土耳其專家進(jìn)行的研究將重力視為影響因素之一。
土耳其專家進(jìn)行的研究將重力視為影響因素之一。盡管其力作用于人體，但影響甚微。不過對于人體面部軟組織來說，重力影響就很大了。因此，該研究從如下假設(shè)出發(fā)——當(dāng)前掃描手段獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時需要考慮不同姿勢下重力對人體帶來的變化。
為研究重力對于人體面部軟組織產(chǎn)生的巨大影響，研究人員找到19-24歲之間的35位女士和35位男士組成實驗被試。為確定不同姿勢時，重力在多大程度上造成面部軟組織形狀和體積的移位變化，研究人員必須采用一些全新的跟蹤方式。實驗人員用筆在每位被試的面部畫了35個點劃分面部區(qū)域。
科學(xué)家將這些點稱為“地標(biāo)”。被試面部完成“地理標(biāo)識”后，醫(yī)療團(tuán)隊就可以看到患者不同姿勢時頭部掃描中監(jiān)測到的變化。Eva精度表現(xiàn)可高達(dá)0.1毫米，3D分辨率高達(dá)0.5毫米。在解決研究的基本問題時，這些性能數(shù)值起到了關(guān)鍵作用。
使用Artec Eva掃描坐姿（A）、站姿（B）和臥姿（C）時的被試
其他已獲取的3D圖像上傳至Artec Studio后，每個姿勢的掃描數(shù)據(jù)組將完成手動對齊。科學(xué)家需要找到將每位患者面部掃描對齊的方式。于是，他們依賴于內(nèi)眥中點。該點被稱為“人臉統(tǒng)計穩(wěn)定的點”，位于眼睛內(nèi)角之間。可以幫助科學(xué)家確定x、y、z軸，分別對應(yīng)頭部橫截面、垂直面和矢面。
當(dāng)所有的點都協(xié)調(diào)好完成數(shù)字“面具”后，實驗員使用Artec Studio中的表面映射算法合成掃描件。地標(biāo)符號將掃描件按同一位置和方向統(tǒng)一起來。現(xiàn)在，專家可以通過分析x、y、z軸跟蹤坐姿、站姿和臥姿狀態(tài)下移位的差異。數(shù)字面具疊加在臉部，便于體現(xiàn)地標(biāo)的移動，從而顯示組織位置和參數(shù)的變化。
面具對面具的差異彩圖根據(jù)（A）坐姿與站姿、（B）坐姿與臥姿、（C）站姿與臥姿時的疊加面具制成。地圖色彩的變化從指示負(fù)距離的藍(lán)色到正距離的紅色；綠色表示某點上表面距離幾乎為0。
在GraphPad Prism 6.05版幫助下，科學(xué)家開始進(jìn)行必要的統(tǒng)計分析。地標(biāo)必須進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)差（SD）檢查以量化表面移位情況。同時，均方值（RMS）、平均絕對偏差（MAD）和平均符號距離（MSD）等相關(guān)數(shù)值數(shù)據(jù)也需要進(jìn)行計算來確定“形狀變化和表面體積。”這為科學(xué)家提供了重力導(dǎo)致面部軟組織轉(zhuǎn)變的數(shù)值證據(jù)，而醫(yī)療掃描手段是無法充分識別的。
面部軟組織的3D分析顯示坐姿-臥姿和站姿-臥姿間存在顯著差異。但對比坐姿和站姿數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，所有軸之間的差異非常有限。另外，地標(biāo)分析還顯示了不同姿勢對不同地標(biāo)的影響程度。
這一實驗的應(yīng)用范圍可擴(kuò)大至醫(yī)療咨詢和實踐。
這一實驗的應(yīng)用范圍可擴(kuò)大至醫(yī)療咨詢和實踐，尤其是口腔及顎骨手術(shù)等領(lǐng)域，即便微不足道的計算失誤都會造成巨大的破壞性比例錯誤。所以，術(shù)前和術(shù)后進(jìn)行準(zhǔn)確的面部軟組織評估可以直接影響到整體效果。
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