(一)研究背景由先天或者后天造成的颅颌面的发育畸形和组织破坏或缺损给患者带来了极大的容貌和心理影响。法国著名整形外科教授Paul Tessier于60年代后期创立“颅颌面外科”,它通过特殊的截骨和植骨方法将颅颌面骨分块移动并按照整形美容原则重新组合固定达到从根本上矫正畸形或美容的目的,颅颌面外科主要的治疗对象是各种先、后天因素造成的颅骨、面骨及相应软组织的严重畸形。颅颌面部解剖结构复杂,畸形多样,对复杂颅面畸形进行全面的、客观的、定性的和定量的诊断分析是颅颌面畸形进行科学诊断与治疗的重要前提。自1931年Bordabnet将X线头影测量应用于口腔正畸的研究和临床实践以来,目前对颅颌面畸形的研究一般采用的是头颅定位正、侧位X线片和面部照片。随着颅颌面整形技术的不断发展进步,传统的二维测量与诊断手段已不能满足临床应用,它们很难了解区域精细解剖和形态特征,缺少直观性和准确性,特别对复杂的颅颌面畸形,显得更为局限。由于X线的头颅定位片,是三维立体的头颅到二维平面的投影,且头颅结构复杂性使得影像发生重叠。在正位片中,影像只能大概反映颅骨左右两侧、垂直向的情况,而不能反映前后方向上的不协调；在侧位片上,影像大概反映颅骨前后向、垂直向情况,不能反映颅面横向及不对称畸形,特别是无法提取畸形的特征点。随医学成像技术的发展,医学影像呈现了多样化和数字化,出现了新技术如：X射线计算机断层摄影(CT),核磁共振成像(MRI),数字血管减影(DSA),正电子发射断层摄影(PET)和功能磁共振成像(FMRI)等。CT扫描机自从20世纪70年代由Hounsfield发明以来,逐渐成为医学影像学最常规的检查手段之一。CT技术及CT影像三维重建技术广泛应用于医学领域,使颅颌面外科的发展达到新的高度。三维重建能得到不同组织类型的各自影像,观察隐蔽的深部组织结构,详细了解各解剖结构的空间关系。三维图像形象直观,而且方便测量,提供诊断依据和直接指导临床手术操作。因此,医学影像技术和计算机软硬件技术的快速发展,基于DICOM数据的三维重建因其显著的优点已广泛的运用。颅颌面外科影像资料作为一种重要的临床医学资料,为颅颌面疾病的诊断、治疗、随访、分析提供依据。为全面解决医学图像的获取、显示、存贮、传送和管理,PACS(Picture Archiving Communication Systems,医学影像存档与通信系统)应运而生,并得到迅速发展。PACS存储的影像数据DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine,医疗设备的国际标准通讯协议医学数字图像通讯标准)是一组通用的标准协定,即医学数字图象和通信标准。绝大多数DICOM图像浏览要基于专门的医学图像工作站,且在医学临床应用中,大多数图像靠转换工具软件转换成JPG或其他Windows平台可识别的格式。这样,医学图像才可以方便调用。这种操作给临床、科研及教学带来很多不便。而对于数据的储存,光存储和磁存储载体是主要的介质,光盘刻录是目前医学影像资料的储存方式。随计算机软硬件技术和CT技术的发展,基于DICOM数据的三维重建因其显著的优点已广泛的运用。三维图像形象直观,而且方便测量,提供诊断依据和直接指导临床手术操作,但是目前缺乏集成管理三维图像功能的临床数据库系统,限制了三维图像的临床推广应用。数据库(Database)是按照数据结构来组织、存储和管理数据的仓库,医学数据库主要分为医学信息数据库、生物信息数据库、临床数据库等。目前医学上主要应用数据库技术进行医学文献的管理、检索；医院信息管理,如病人信息系统、病房管理系统、电子病历系统、行政管理系统和医学影像管理系统；医学专科数据的管理等。在专科数据库的建立上,王志刚等通过ACCESS构建了骨科临床研究数据库；陈磊等通过Delphi编程实现了医学图像数据库的构建；周坤等通过ACCESS构建了中毒患者信息数据库；侯凤贞等通过Visual C++编程实现了肺癌病例资料数据库的建立,齐向东等通过ACCESS建立数字化资料管理系统"My patients"。在颅颌面外科方面建立的数据库如：中国人颌面创伤数据库的建立,整形美容外科图文资料数据库的建立与应用,口腔正畸科信息管理系统的研究,颌面骨整形重建外科数据库等。目前存在的数据库主要是用来收集和管理临床患者基本资料、二维照片、影像检查资料等,不能直接显示其数据库中复杂的三维结构,三维图像的可视化仍存在问题,尚缺少关于三维图像的应用与管理系统。计算机辅助技术在医学的迅速发展,三维重建及三维测量得以实现,成为我们直观和准确了解颌面部复杂形态的重要手段,为准确了解和掌握病情并制定合理的治疗方案提供依据,对明确诊断和选择手术方法都具有指导意义。在此项技术推动下,颅颌面外科疾病的诊断和治疗模式正发生着重大变革,同时它们也成为颅颌面外科及骨科目前研究的热点。因此,我们建立这样一个数据库除了储存与管理颅颌面外科患者的基本病史资料外,增加了三维数据的存取、检索、查看、对比等功能。同时,开发了计算机辅助三维自动测量与诊断功能,自动打印诊断报告,方便临床医生应用。(二)研究目的及意义研究目的1.建立颅颌面外科三维诊疗数据库系统,保存与管理颅颌面外科患者基本资料、三维图像、三维测量数据及诊断等资料。2.在数据库中完成三维图像STL文件的读取、三维测量、自动评价和打印诊断分析报告等功能。研究意义1.建立颅颌面外科三维诊疗数据库,完整准确地储存与管理颅颌面外科患者的基本病史资料、颅颌面外科的三维资料包括三维图像,三维测量结果,三维诊断等。2.颅颌面外科三维诊疗数据库,除了储存与管理资料外,增加了三维图像的自动读取、三维自动测量与诊断等功能,并完成打印诊断报告。通过计算机辅助自动测量,更精细与准确地了解颅颌面复杂的结构及病变特征,为掌握病情并制定合理的手术治疗方案提供重要的依据。3.临床工作中方便医生管理和应用三维影像资料,辅助医生对颅颌面畸形进行全面、客观、定性、定量的诊断分析,提高工作效率。给临床、教学、实验带来方便,增强了医患间的沟通。4.通过数据库技术和面部畸形的相关规律,进行数据挖掘,具有一定的学术价值和广泛的应用前景。(三)材料和方法1、数据库系统开发环境计算机：PC计算机,Intel core i5processor430M,4G内存,1G显存,640G硬盘空间。操作系统：Windows7开发平台：Microsoft Visual C++2010, Microsoft Visual Fox Pro8, Open Graphics Library (OpenGL)2、研究方法(1)通过Microsoft Visual Fox Pro8完成数据库的建立。(2)采用Open Graphics Library (OpenGL)、Microsoft Visual studio2010中的VC++语言编写对三维图像STL文件的读取、测量、诊断功能。(3) Microsoft Visual Fox Pro8集成Microsoft Word功能,自动生成WORD诊断报告。(四)研究内容1、颅颌面外科三维数据库的建立(1)管理数据的确定与收集根据颅颌面外科诊疗需要,确定收集的管理资料数据为：患者基本资料、STL格式的三维图像、测量数据、诊断数据。(2)数据库表及字段的确定建立数据库表包括：患者基本资料表、就诊记录表、三维测量表、诊断标准表、诊断报告表、公共字典表(若干)。表内设置字段,各表之间以ID关联。公共字典表包括：性别、民族、诊断、治疗措施、药物、手术名称、科室、医生等。(3)数据库程序编写采用Microsoft Visual Fox Pro8系统编程,实现数据的录入、编辑、查询、汇总等功能。2、计算机辅助数据库系统三维诊断功能的实现(1)三维STL文件可视化在VC++环境下,应用OpenGL作为实现STL数据可视化的手段,实现了数据库中三维STL文件数据的读取与储存功能：直接读取和显示STL格式三维图像,保存三维图像数据链接。(2)三维诊断功能参照二维诊断标准建立新的三维诊断标准：建立新的标志点、测量平面。依据不同的诊断需要,在三维模型表面选点。系统对选点进行自动校准。计算机辅助自动测量、对测量结果,计算机依据诊断标准进行自动诊断。生成诊疗报告。(五)结果1. Visual Fox Pro8建立数据库系统,采用Microsoft Visual studio2010中的VC++语言编写完成三维图像STL文件的读取、测量、诊断功能。2.建立颅颌面外科三维诊疗数据库,保存与管理颅颌面外科患者基本资料、三维图像、三维测量及诊断资料。3.该数据库具有以下功能特性：储存与管理颅颌面外科患者的基本病史资料和三维图像资料,完成三维图像的读取与储存,增加了三维自动测量与诊断功能,并可完成打印诊断报告。(六)结论通过建立颅颌面外科三维诊疗数据库,可以更加完整准确地保存与管理颅颌面外科的患者资料。同时通过测量更精细与准确地了解颅颌面复杂的结构及病变特征,为了解和掌握病情并制定合理的手术治疗方案提供了极为重要的依据。临床工作中方便医生获取三维影像资料,辅助医生对颅颌面畸形进行全面、客观、定性定量的诊断分析,提高工作效率,给临床、教学、实验带来方便,增强了医患间的沟通。