Page 20 - 南京医科大学自然版

第45卷第12期
·1702 · 南 京 医 科 大 学 学 报 2025年12月

点云数据和其左右镜像数据进行重叠，重叠后的联 队基于权重分配策略提出了赋权普氏分析（weight⁃
合数据在理论上具有完全的对称性，通过计算联合 ed procrustes analysis，WPA）算法，并探索了多种赋
数据的正中矢状平面，从而确定原始三维颜面数据 权方式与赋权函数，优化了 PA 关联法为三维颜面
的正中矢状平面，该方法称为“本体⁃镜像关联法”。 点云数据构建正中矢状平面的效果，在一定程度上
［28-31］
根据采用的“刚性配准”算法，“本体⁃镜像关联法”分 实现了对口腔临床专家诊断策略的“模拟” 。此
为基于迭代最近点算法的ICP关联法 ［23-25］ 和基于普 外，笔者团队基于多视图堆叠沙漏神经网络实现
氏分析算法的 PA 关联法 ［26-27］ 。ICP 关联法与 PA 关 了三维颜面解剖标志点的自动确定，基于自动确
联法最大的区别在于前者通过迭代计算数据间的 定的标志点和 WPA 算法为三维颜面点云数据构建
点对应关系进行数据重叠，后者则基于数据间具有 正中矢状平面，提高了 PA 关联法的自动化程度，
明确对应关系的标志点对进行数据重叠，两者的优 进一步提升了 PA 关联法的临床适用性 ［32］ 。上述
缺点如表1所示。笔者团队通过在Matlab软件实现 研究中，基于 WPA 算法构建的正中矢状平面与真
的专用 PA 算法程序，评价了 PA 关联法为三维颜面 值平面（专家构建的正中矢状平面）间的角度误差
数据构建正中矢状平面的效果，验证了 PA 关联法 均在 2°以内，初步达到了口腔临床专家级诊断策
具有良好的可行性和临床适用性 ［26-27］ 。后续笔者团 略的效果。

表1 ICP关联法与PA关联法的优缺点
Table 1 Advantages and disadvantages of ICP⁃based and PA⁃based methods
Method Advantages Disadvantages
ICP⁃based Able to leverage the overall or local 3D morphological in⁃ Processes facial 3D morphological information uniformly，ex⁃
method formation of the data hibiting limited adaptability to regions with deformities
No manual landmark annotation required，low reliance on Depends on the initial alignment of the data and is suscepti⁃
experience，and high degree of automation ble to convergence to local minima
PA⁃based Able to leverage key landmark information Disregards the local 3D morphological information surround⁃
method Expert experience is introduced through manual landmark ing the landmarks
annotation，and excluding unreliable landmark points en⁃ Highly reliant on expert experience，with limited reproduc⁃
hances clinical suitability ibility and decreased automation

2.4 颅颌面缺损修复的数字化设计 据作为参考数据，使用“刚性配准”统一患者数据与
在口腔临床诊疗中，因先天缺损、肿瘤切除、外 参考数据间的空间坐标系后，再对参考数据的尺寸
伤等原因均可造成患者颅颌面部三维形态的缺损， 和形态进行一定的手动调整，从而基于此参考数据
针对此类患者的三维颅颌面点云数据，补全或重建 设计出患处缺损的三维形态。“镜像法”和“数据库
出其缺损的三维形态对于患者的修复治疗设计与 法”在颅颌面缺损患者的数字化修复设计与治疗中
赝复治疗效果具有重要临床意义。根据不同的颅 发挥了重要作用，已成为口腔临床中的一种重要技
颌面缺损类型，目前主要采用“镜像法” 和“数据 术手段。
［33-35］
［36-38］
库法” 进行三维颅颌面点云数据缺损形态的数
字化设计。“镜像法”主要用于患者颅颌面部的单侧 3 “非刚性配准”在口腔医学中的应用
缺损，基于颅颌面部的天然对称性，通过正中矢状 随着三维颅颌面点云数据在口腔医学领域的
平面将患者健侧的三维形态镜像翻转至患侧，结合 广泛应用，口腔医生对临床三维数据的处理分析要
“刚性配准”进一步调整患者数据与镜像数据间的 求越来越高，某些情况下（数据间的三维形态结构
空间位置，从而基于健侧数据设计出患侧缺损的三 差异较大）“刚性配准”已无法充分满足数据的处理
维形态。当患者颅颌面部的缺损跨面中线时，无法 分析需求。近年来，有学者将“非刚性配准”应用于
采用“镜像法”进行缺损形态的数字化设计。通过 口腔医学领域，其在三维颅颌面点云数据的结构化
大量采集或重建正常人的三维颅颌面点云数据，建 处理、形态学分析、标志点特征构建和形态补全等
立相应的三维点云数据库，并在数据库中基于参数 方面展现出了一定的应用潜力，具有良好的应用前
或配准技术选取最接近患者颅颌面三维形态的数 景，具体如下。