Page 85 - 鼻整形技术研究

第三章 整形外科材料应用

称为“镜像法”，最早由 Linney 等在 1993 年提出，并成功通过将一例单侧颅面缺损
病例的健侧解剖结构映射至损伤侧的病例展示了该方法的可行性。“镜像”修复方法
主要适用于如额颞部，眼眶区域、面中部、下颌骨等具有对称结构区域的缺损。
颅骨缺损镜像法修复过程可以概括为：分离颅骨并进行虚拟三维重建；确定颅骨

对称面，对缺损区域进行评估并利用对称关系将健侧区域映射至缺损区域，对缺损区
域进行虚拟修复。颅骨对称面的确定主要以颅骨的正中矢状面作为基准参考面，其中
基于关键点的对称面确定方法较为常见，如鼻部和眼窝的解剖标志点、部分解剖学对
称标志点、正中矢状面的两个端点。除利用关键点确定对称面外，通过采样颅骨顶点，

计算主曲率进行聚类分析的方法也可实现对称面的检测和确定。对颅骨顶点缺失较大
的颅骨，可通过引入形状直径函数（Shape Diameter Function，SDF）更好地反映物体
全局特征，从而实现较精准的对称面检测。此外，陈菲等还采用了主元分析法通过协
方差矩阵和转动惯量法求解对称轴直线方程，该算法极大限度保证了对称轴的计算精

度，同时计算省时，加快了修复过程。
在确定颅骨对称面后，针对不同的颅骨解剖区域的镜像修复，随后所选择进行修
补物生成的布尔运算也不尽相同。布尔运算是两个图像之间对应的逻辑运算，通过联
合、相交、相减等运算后得到新的图形组合，对于额颞顶部、颧部、下颌骨等骨质较

厚区域的缺损，多选择将健侧区域整体镜像映射至缺失侧并与有缺损颅骨“相减”以
获得对缺损区域的修补物；较大缺损则多采用从健侧颅骨提取与待修复区域对称的点，
剪裁分割后联合运算（union）进行整合修复。
除直接对骨质进行镜像复制以外，对于因骨质较薄而在 CT 扫描中常出现空洞缺

损的眶部、窦腔区域，其缺损修补物的设计则需要变换“镜像”的模板，转为对眶容积、
窦腔中空气体积及形态的捕捉，从而得到眶及窦腔的三维形态，再将得到的虚拟空腔
形态镜像至骨质缺损侧进行映射，规避了通过 CT 对较薄骨质捕捉操作的难点。
作为经典的颅骨缺损修复方法，镜像法目前已实现与基于图像处理算法编写的图

像处理软件的融合，可轻松实现通过 CT 等影像学数据进行的颅骨分离及三维重建工
作，内置相应模块可实现镜像映射操作，交互式操作的功能更方便使用者直接对重建
得到的三维模型进行精细化编辑和调整及衔接处的平滑处理。然而商业化软件往往伴
随费用较高、耗时较长及对人工操作依赖性高等问题，因此目前一些基于开源平台开
发的具有半自动化设计功能的操作系统则逐渐展现出更低设计成本的优势，如 Chen

等和 Egger 等分别基于开源 VTK、Qt 工具包 EasyCrania 和 MeVisLab 开发的可实现颅
骨缺损半自动化修复操作系统，此类操作系统在价格、操作耗时及人工依赖方面表现
优于商业软件，且基于开源工具开发的特性也让这些软件及操作平台适用于更多的操

作系统，可以广泛面向更广的开发群体。但由于这些开源软件目前尚未稳定投入于临

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