§§§第一节 网络化的数字影像诊断技术
21世纪是数字化的时代，数字技术在医学各领域都得到了广泛的应用，口腔正畸学也不例外。传统医学影像正在被数字医学影像所替代，二维影像学诊断正在向二维数字影像学诊断发展，甚至正畸矫治技术也开始借鉴数字化技术，出现了Invisalign等数字矫治系统。现代高科技的迅猛发展为口腔正畸学开辟了广阔的发展空间。
随着网络时代的到来，正畸远程诊断和远程医疗必然成为人们关注的热点，目前正畸医生能够利用网络进行传输的事要是二维的面额像片、X线片和口内牙照片。由于在临床诊断中而像賴片一般只用于定性观测，只有X线头颅正侧位片有可能用于定量测量，因此本文主要介绍现阶段头颅定位X线片在远程诊断及网络传输中的有关问题。
（一）X线头颅侧位片的数字化
虽然已有少数医疗单位开始使用数字化的头颅定位X线机器直接获得数字化的X线片，但对于大多数正畸医生来说，仍然在使用传统的头颅X线片，即使是对于正在准备转用数字化X线机器的医疗单位，也还存在大量的以前病例的X线片，因此，如何将现有的传统X线片数字化以适应正畸诊断、远程交流等的需要，仍然是一个十分重要的议题。
1、传统X线片数字化的意义
（1）原始影像的保护：实物X线片在储存年代长久以后，会出现霉斑、褪色等问题，而将它们数字化储存在光盘等介质后，则可定期复制，永久保存。而平时使用数字化的复印件本身也是对原件的一种保护。
（2）检索的便利：储存在计算机中的数字化X线片比实物X线片的检索要方便得多。
（3）远程病例会诊的便利性：数字化X线片可以通过网络立即传输到世界上任何一个医疗单位或医学专家的手中，对于远程医疗无疑具有重要的意义。
（4）科学研究的客观性：X线片除了用于医疗这一主要目的外，还有一个重要的用途就是科学研究，科学研究的一个重要特征是试验对象要经得起重复测量、重复试验，而实物X线片的主要使命是供临床医生随时调看，显然不宜离开患者所在的医疗单位，这对其他学者的验证测量造成了客观上的障碍；而数字化X线片可以放在国际互联网上供任何一个医学机构或实验室的学者去重复验证。
（5）科学数据库与资源共享：科学发展史告诉我们，任何一个学科要想获得快速的发展，一般需要具备两个重要条件。一是具有共同的研究对象，即该学科或领域公认的中心问61？题；二是具有共享的研究模型或环境。因此建立能够共享的科学数据库对于口腔正畸学的发展具有十分重要的意义，而数字化医学影像无疑有益于共享数据库的建立和运用。
2、数字化头颅正侧位片的要求
（1）能反映原始X线片的真实尺寸：数字化头颅正侧位片最常用的方法是使用投射式平板扫描仪，一般扫描仪都提供不同的扫描分辨率供使用者选择，选用不同分辨率扫描出的X线片的大小是不同的，虽然市场上的商业头影测量软件可以通过指定扫描分辨率去换算比例，但不同品牌、不同质量、不同档次的扫描仪却很难取得统一的标准，因此，将X线片数字化的第一个关键步骤是确定放大比例。确定放大比例最简单的方法是在实物X线片上标定比例标尺，对于拍摄X线片时已经将比例标尺投影到X线片上的片子，这一步可以省略。但大多数传统的X线片均不带比例标尺，因此我们在这里介绍一下比例模板的标定方法。目前在北京大学口腔医院正畸科使用的比例模板是由美国著名正畸临床研究专家Baum-rind教授提供的标准模板，该模板已在美国多所大学的正畸研究室使用多年，具体使用方法：①将模板覆盖在待标定的X线片上，使模板四周的四个点尽可能涵盖头颅正侧位片上可能测量到的解剖范围。并使模板上的第一对标定点尽量与眼耳平面平行。②用大头针粗细的扎眼针在患者治疗前X线片上扎5对（10个）针眼；在该患者以后的片子上都只扎四周的2对（4个）针眼，中问的另外3对标定点留待将来做重叠计算时由第一张片子转移到以后的片子上，分别代表颅底重叠、上颌重叠和下颌重叠。
（2）图像清晰：实物X线片经过扫描后一般会有不同程度的信息丧失，因此，扫描仪的条件设置应以既能够获得最清楚的X线片影像，又不占用太大的、不必要的磁盘空间为目标。以AGFA扫描仪为例，我们建议的扫描条件设置如下。
Original：Transparent
Mode：GrayScale
Bitspercolor：12bits
Input：300ppi、600ppi
Scaleto：100%
Range：Histogram
Tonecurve：Gamma1.8
Sharpness：None
Descreen：None
Flavor：None
其中输入分辨率建议临床诊断选用300ppi；科研目的选用600ppi。即使是300ppi的分辨率也远高于目前计算机的屏幕分辨率72ppi，建议采用较高的扫描分辨率是为未来计算机屏幕分辨率的提高预留空间。扫描获得的X线片影像以Uf格式保存，具体使用某个计算机头影测量程序时，可根据程序的要求在Photohop软件中转换图像格式，如使用华正头影测量系统时，可以把300ppi（或600ppi）以tif格式保存的图像转换为72ppi或144ppi以jpg格保的图。
（3）检索便利：扫描图片的文件名对将来的检索十分重要，在北京大学口腔医院正畸科，我们用患者的X线片号命名该患者的所有影像资料，在该号前方加X代表X线片，加上代表面颌像，加M代表模型照片；而在该号后方加下划线和数字等区分治疗前、中、后等时间点的影像；如果一个时间点有数张照片，则再加横杠和数字，如F1234-1-2代表X线片号为1234的患者治疗前的第二张面颌像。对于有其他类型X线片的影像，则在时间点后加X片类型的缩写，如Xl234-lP，表示第一次的曲断片；-la：第一次的根尖片；-1w：第一次腕骨片；-1Pa：第一次后前位片；-2sh：第二次薛氏位；-2trph：第二次经咽侧位。
上面介绍的X线片数字化的过程不依赖任何计算机头影测量系统，即使不打算使用计算机头影测量，也可以通过上述方法将患者资料储存在自己的计算机中供随时查看，或者通过互联网与同行进行病例讨论、交流。
（二）计算机头影测量系统
如果同行寄给你一张数字化X线片，而你又希望用你熟悉的头影测量分析法进行测量分析，此时就需要借助于计算机头影测量软件了。目前国际上有许多计算机头影测量软件，其中最著名的、历史也最悠久的要数QuickCeph和Dolphin两大系统。
1、QuickCeph系统 QuickCeph是运行于苹果机系列的经典头影测量分析软件，苹果机的优势是图像处理能力强，这一特点在PC机使用DOS操作系统时代尤为突出。QuickCeph率先推出了模拟治疗变化的功能，首先使用JPEG压缩格式，推出X线影像加强技术，其独特的轮廓线绘制方法及治疗模拟技术并获得专利。QmckCeph最大的特点是操作便利，图形图像的处理效果超过其他任何软件。
2、Dolphin系统 Dolphin公司率先开始生产口腔医学影像分析软件，发展到现在该公司的正畸专业软件已经包含了影像摄取、管理和展示模块，患者信件模块，头影测量分析模块，正畸及正颌外科治疗计划模块，患者咨询与影像数据库模块，种植治疗计划模块，数字化X线片接人模块，诊所管理模块等，其收集的头影测量分析法多达110多种，并且增加了三维诊断系统。国内头影测量软件起步较晚，各大医学院校基本都在使用自己编写的头影测量软件，由于出发点不同、使用目的不同、侧重角度不同，各软件都有自己的特点。这里以北京大学口腔医院正畸科使用的华正头影测量系统为例介绍其在局域网的运用。放射科数字X线影像扫描X线图片及照片室华正头影测量系统是北京大学口腔医院颅面生长发育中心在国家863计划的支持下，为在中国推广计算机化头影测量，进而使中国正畸医生将来能够在网上进行病例交流为出发点而设计的中文头影测量软件，该软件具有八个功能模块，分别为：病例管理、预约管理、记录管理、图片管理、影像测量、疗效预测、疗效评价及图片展示。其侧重点是为临床医生的诊断、设计及与患者的交流提供帮助。
北京大学口腔医院正畸科目前采用的是局域网的使用模式，即将数据库放在服务器上，由专人统一管理，全科医生或研究生则可以在科室局域网上的任意一台计算机上调用各自的病例影像资料进行测量分析，为门诊医疗、网上病例交流（教学）及将来的科研合作提供便利。该正畸网络系统的运行流程是由机房工作人员将医生拟作计算机头影测量的病例号及一般情况输人华正头影测量系统，同时将该患者的普通X线片扫描并上传到科室服务器中各医生名下的文件夹中，使用数字X线机拍摄的影像则通过放射科的网线直接上传到正畸科的服务器中。患者初诊时拍摄的数字面；相片直接储存在照相室的计算机中，普通相片则需要医生自己通过扫描仪扫人计算机。机房工作人员在完成华正系统的病例管理和图片管理这两项前期辅助工作后，临床医生或研究生即可以在各诊室或计算机室的任何一台计算机上进行计算机头影测量，华正程序中提供了25种常用的头影测量分析法供医生选择，医生只要将选中分析法所需要的标志点点齐后，程序自动计算出测量结果并给出曲线拟合图，医生将结果数据及图像储存在服务器上，由机房管理人员统一打印出结果报告单。临床医生也可以不使用计算机头影测量，而仅仅是从局域网的计算机上登录服务器查看X线影像资料或登录照像室计算机用个人的密码查看自己患者的数字面颌像片。教室的计算机则可以随时调出临床病例用于研究生教学或病例讨论。华正程序中的病例可以通过网络上传到颅面生长发育中心在国家863计划下开发的中心数据库软件IDAS（Image Database and Analysis Sys-tem）中进行样本研究，如果说华正的侧重点是临床应用，IDAS的侧重点则是临床科研，在颅面生长发育中心注册的研究人员，可以点击华正中的“连接状态”，键人用户名和密码即可接通华正与IDAS，接通后，用户即可以通过网络将自己的病例传人IDAS软件构成个人的病例库，在自己的病例库中，研究人员可以根据研究需要给出检索条件，由计算机将符合条件的病例挑出后构成研究样本，几个研究人员也可以从各自的病例库中挑出合适的病例构成合作样本实现科研合作。在正畸科研软件上，研究人员可以构建任意几何计算，包括重叠计算、具备数人定点取均值、批处理、统计接口等科研功能。
§§§第二节 三维诊断技术
人类的头颅本身就是三维结构，但由于受技术的限制，正畸医生传统的诊断资料大多以二维影像资料的形式存在，如正侧面像、正侧颌像、头颅正侧位片、曲面断层片、根尖片等，但头颅三维结构向二维照片及X线片的筒化，丢失了大量三维空间的信息，于是正畸医生只能发挥空间想象力对颅、颌、面、牙的立体位置关系进行逆向复原后再进行诊断、设计及疗效猜测。现代三维数字图像技术的发展，为颅颌面三维结构的正确诊断奠定了基础。
（一）锥体束CT技术
锥体束CT（CBCT）采用锥形X射线束和二维探测器取代传统CT的扇形束和一维探测器。进行扫描时，锥形X射线束只需围绕患者旋转一周，即可获得三维重建所需的所有数据，实现所谓的直接体积重建。扫描过程中所获得的数字信息为原始数据（rawdata），通过计算机软件可以对其进行一次重建、二次重建，重现不同方向上的三维图像，从而提高了获取投影数据的速度和X射线的利用率；同时重建出的体积图像的轴向分辨率也得到了很大的提高。与传统CT比较，锥体束CT的优点在于以下方面。
（1）一次旋转扫描即可获得三维图像，减少了放射线暴露剂量Hashrnoto的研究表明，Morica公司的3DX锥形束CT皮肤放射线剂量约为多层CT的1/400，MahJK对Newtom9000型锥体束CT的放射剂量进行测量，得出锥体束CT的放射剂量远远小于传统CT，但与常规的一些口腔科X线片比较略大一些。这与SchulzeH的研究结果相似。