CN100346745C - 人颅面三维测量器及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种人颅面三维测量器及其测量方法。该测量器由垂直测量尺、水平测量尺、与垂直测量尺和水平测量尺相互垂直的平行测量尺等构件组成的、且结构简单、操作方便的三维坐标测量标尺；使用该测量器用于人颅面部任意一点的测量方法：确定测量器定位点，对面中部和面下部任意一点的三维数值测量；用三维坐标数字(X，Y，Z)来表达颅面部任意一点的三维测量数值。本发明可在术前、术中均能准确地测量出颅面部任意一点的三维数值，克服医生在以往手术中由于主观因素和临床经验对治疗的影响，使全面部骨折和陈旧性骨折均能得到良好治疗，使患者全面恢复其软硬组织的结构和容貌。

Description

人颅面三维测量器及其测量方法

一、技术领域

本发明涉及一种口腔颅面外科学创伤中的治疗技术，特别是涉及测量正常的或受外伤后的颅面部软硬组织的结构和外形的一种人颅面三维测量器及其测量方法。

二、背景技术

随着交通运输业的不断发展，以及人们生活水平的不断提高，各类车辆日益增多，因此造成的交通事故也越来越多，主要由交通事故引起的颌面部骨折患者呈现逐年上升的趋势，颌面部骨折常引起患者严重的面部容貌畸形。迄今为止，对此类患者的治疗只能根据医生的临床经验对骨折部位进行主观性的复位和固定，但对于全面部骨折等严重的三维颌面部畸形患者，以及陈旧性骨折患者，由于颌面部往往已失去复位的参照点，缺乏客观的定位标志和方法，仅凭医生的临床经验难以达到理想的整复效果。

其次，颌面部骨折患者由于医生根据其临床经验进行治疗，治疗的效果也因人而异，因为不同的医生在治疗中采取的观测方法不同，那么得到的治疗结果也不一样。可能有的医生临床经验丰富一些得到的治疗效果就好一些，有的医生经验不足得到的治疗效果就差一些。由于没有客观的统一的参照点来准确判断患者的受伤情况，就不能保证患者都达到理想的治疗效果。尤其是患者在外伤以后或者在手术中均会出现明显的水肿，那么原来的本来面貌是什么模样就更不能很好地判定，往往会出现矫正不足或矫正过度，即使是经验丰富的医生也不可避免地会出现判断误差，从而使患者得不到理想的治疗，甚至导致医患纠纷。如果有一个统一的标准在治疗的过程中以此作为参照点得到客观的指标，而避开人的主观判断因素的影响，就可以客观地恢复患者原来面部的结构和容貌，

目前一些学者通过计算机辅助设计和数字化模拟设计等等，可以在手术以前提供部分颅、颌面骨畸形的空间数据，但其数据多为间接性数据，而且在手术中仍需医生根据其个人经验来操作，难以解决该口腔临床难题。本发明就是基于这种思路提出的人颅面三维测量器及其测量方法。

三.发明内容

针对现有全面部骨折和陈旧性骨折患者的治疗只能凭医生的临床经验治疗技术中所存在的缺陷，本发明旨在提出一种能够测量出颅面部任意一点的三维空间数值的、且结构简单、操作方便的人颅面三维测量器；以及提供一种使用该测量器精确地测量人颅面部三维数值的方法，该方法使在术前、术中均能准确地得到颅面部任意一点的三维空间数值，使颅面部骨折和陈旧性骨折患者能够得到良好的治疗，从而全面恢复其软硬组织的结构和容貌。

本发明的基本思想是通过设置垂直测量尺、水平测量尺和平行测量尺为三维坐标的测量标尺，在水平测量尺上和平行测量尺上分别安装垂直千分尺和水平千分尺，采用三维数字(X，Y，Z)来表达颅面部任意点的三维测量数值，使治疗颅面部骨折时有参照点的客观指标来指导医生临床操作，以克服医生在手术中的主观因素和临床经验对治疗的影响，从而促使口腔颅面外科学创伤中的治疗技术得到进一步提高。

本发明的目的由以下措施构成的技术方案来实现的：

本发明人颅面三维测量器，它主要由：

1)垂直测量尺、第一水平测量尺、第二水平测量尺和第三水平测量尺、垂直于垂直测量尺和水平测量尺的第一组平行测量尺和第二组平行测量尺构成的三维坐标测量标尺；

2)垂直测量尺上部与第一水平测量尺中点连接的可沿该垂直测量尺上下滑动的第一连接构件相交，垂直测量尺中部和下部分别与第二水平测量尺和第三水平测量尺中点连接的可沿该垂直测量尺上下滑动的第二连接构件和第三连接构件相交；

3)第二水平测量尺的中点两边分别设置的与第二水平测量尺和垂直测量尺相互垂直的可沿第二水平测量尺水平方向滑动的第一组平行测量尺；第三水平测量尺的中点两边分别设置的与第三水平测量尺和垂直测量尺相互垂直的可沿第三水平测量尺水平方向滑动的第二组平行测量尺。

在上述方案中，第一水平测量尺中点的两边分别设有与该水平测量尺垂直的第一组滑动构件，在此滑动构件上分别设有伸向眶上孔的确定测量器定位点的第一组垂直千分尺；在第二水平测量尺中点的两边分别设有与该水平测量尺垂直的第二组滑动构件，在此滑动构件上分别设有确定测量点的第二组垂直千分尺。

在上述方案中，在第二水平测量尺两边的第一组平行测量尺上分别设有与平行测量尺垂直的可沿平行测量尺水平方向滑动的第一组水平测量千分尺；在第三水平测量尺两边的第二组平行测量尺上分别设有与平行测量尺垂直的可沿平行测量尺水平方向滑动的第二组水平测量千分尺。

在上述方案中，在垂直千分尺杆头上或在水平测量千分尺杆头上可安装能够消除受伤者软组织水肿影响或瘀斑影响的微小损伤直接抵达骨面的医用细针。

在上述方案中，在垂直测量尺上下部均设有便于测量操作的手柄。

在上述方案中，所说垂直测量尺、第一水平测量尺、第二水平测量尺、第三水平测量尺以及第一组平行测量尺和第二组平行测量尺上均设有测量刻度。

在上述方案中，所说垂直测量尺上端设为0刻度；第一水平测量尺中点设为0刻度，也可将垂直测量尺和第一水平测量尺其他位置设为0刻度。

本发明所述的测量器用于人颅面部任意一点三维数值的测量方法，在于采用三维坐标数字(X，Y，Z)来表达颅面部任意一点的三维测量数值，包括以下步骤：

(1)确定测量器定位点：将颅面两侧的眶上孔作为三维测量器的测量定位点，将眶外缘点，即颧颌缝处、眶下缘点；颧上点，即位于颧弓根与眶外缘的相交处弧形中点、颧弓水平上最突点作为颅面中部的测量定位点；以及将下颌角点、下颌中点、两侧下颌相同位置的点作为颅面下部的测量定位点；

(2)确定三维坐标数值：以测量器垂直测量尺上端0刻度与第一水平测量尺中点上水平线相交处的0刻度作为三维坐标的原点(0，0，0)，规定向右侧方向为正值，向左侧方向为负值，向前方方向为正值，向后方方向为负值，向面上部方向为正值，向面下部方向为负值；

(3)确定颅面部的三维数值测量点：根据第一水平测量尺上左右两边的第一组垂直千分尺确定的定位点，及第二水平测量尺上左右两边的第二组垂直千分尺、第一组平行测量尺上的第一组水平测量千分尺、和/或第二组平行测量标尺上的第二组水平测量千分尺确定的测量点，即得三维坐标(X，Y，Z)数值，将所测得的任意一点的三维空间数值在测量标尺刻度上读出来并记录，则可以精确地确定面部的三维空间结构，达到解剖性恢复面形。

使用本发明测量器测量颅面部任意一点的三维数值，甚至是没有确定的测量点，也可以测量出其面部任意一点的三维空间数值。

本发明通过在设计好的垂直千分尺或水平测量千分尺上安装医用细针直接刺入软组织，抵达骨面，能够消除软组织的水肿、淤斑的影响，这样可直接以骨面为标准进行分析和计算，而不是以软组织为标准，这样即使手术中的复位和固定是不对称的，但是在肿胀消退以后就能够达到对称和美观。即使是临床经验不丰富的医师也能通过测量器的测量而给颅面部骨折患者一个满意的答卷，当然年高资深的医师就会如虎添翼，达到更理想的治疗效果；也可减少不必要的医患纠纷。

本发明测量器可采用不锈钢材质或其它材料制作，这样可避免工具本身的变形，每次测量的结果均是建立在同一基准平面上，第一水平测量尺、第二水平测量尺和第三水平测量尺、第一组平行测量尺和第二组平行测量尺及其上的垂直千分尺和水平测量千分尺又形成三维立体结构，增强了测量器的稳定性；本发明采用了游标卡尺和千分尺的测量技术和标准，在测量时可以精确到十分之一毫米，这种精确度对临床治疗的要求是足够的。

本发明的测量器只要是能够滑动的连接构件边沿均开有槽，并用螺钉的调节达到滑动或固定状态。

本发明与现有技术相比具有以下特点：

1、本发明测量器能够准确地测量出颅面部任意点的三维空间数值，用于在临床上指导颅面外形的恢复和骨折的固定；特别是对全面部骨折和陈旧性骨折具有良好的治疗效果，能够完美的恢复患者的生理解剖结构、外形和美观。

2、本发明测量器的设计，克服了医生在以往手术中仅凭临床经验和主观因素来治疗颅面部骨折的影响，是根据客观的测量结果得出科学的数据，来对颅面部患者进行良好治疗而取得令人满意的治疗效果。

3、本发明安装在测量器上的细针能直接刺入软组织，抵达骨面，消除软组织的水肿及瘀斑的影响，直接以骨面为标准进行分析和计算，而不是以软组织为标准，这样即使手术中的复位和固定是不对称性的，但是在肿胀消退以后就能够达到对称和美观。

4、本发明测量器测量的颅面部任意点均有一个三维空间数值，根据所测数值就能精细地确定面部的对称性；本测量器结构简单、操作方便、测量准确。

5、本发明测量器用于测量颅面部任意点三维数值的方法，采用三维坐标数字(X，Y，Z)，来表达颅面部任意点的三维测量数值，利用游标卡尺和千分尺测量技术，测量数据可以精确到十分之一毫米，这种精确度对临床治疗的要求是足够的。

四、附图说明

图1为本发明三维测量器正面结构示意图

图2为图1的侧面结构示意图

图3为图1的俯视结构示意图

附图中各代号的含义：1垂直测量尺，2第一连接构件，3第一组滑动构件，4第一水平测量尺，5第二组滑动构件，6第一组水平测量千分尺，7第二水平测量尺，8第二组水平测量千分尺，9第三水平测量尺，10第一组垂直千分尺，11手柄，12第二组垂直千分尺，13第一组平行测量尺，14第二连接构件，15第二组平行测量尺，16第三连接构件，17医用细针。

五、具体实施方式

下面结合附图并用实施例对本发明作进一步的详细说明。但本发明的内容不仅限于实施例中所涉及的内容。

图1中，垂直测量尺1上部与第一水平测量尺4中点连接的可沿该垂直测量尺上下滑动的第一连接构件2相交，垂直测量尺1中部和下部分别与第二水平测量尺7和第三水平测量尺9中点连接的可沿该垂直测量尺上下滑动的第二连接构件14和第三连接构件16相交；第一水平测量尺中点的左右两边分别设有与它垂直的第一组滑动构件3，第二水平测量尺7中点的左右两边分别设有与它垂直的第二组滑动构件5；第一组平行测量尺上设有与它垂直的沿平行测量尺水平方向滑动的第一组水平测量千分尺6，第二组平行测量尺上设有与它垂直的沿平行测量尺水平方向滑动的第二组水平测量千分尺8；在第一组水平测量千分尺6上安装有医用细针17。

图2中，第一组滑动构件3上设置的与该滑动构件垂直的第一组垂直千分尺10侧视图上已重合，第二组滑动构件5上设置的与该滑动构件垂直的第二组垂直千分尺12也已重合；第一平行测量尺13和第二平行测量尺15分别与垂直测量尺1相互垂直，垂直测量尺1上下设置的手柄11便于测量时操作使用，第二连接构件14和第三连接构件16是连接第二水平测量尺和第三水平测量尺中点的，同时通过连接构件边沿滑槽可沿垂直测量尺上下滑动的。

图3中，第一水平测量尺4、第二水平测量尺7和第三水平测量尺9已重合，第一水平测量尺和第二水平测量尺上分别设置的与它们垂直的第一组垂直千分尺10和第二组垂直千分尺12，第一组平行测量尺13上设置的与平行测量尺垂直的第一组水平测量千分尺6，第二组平行测量尺15上设置的与平行测量尺垂直的第二组水平测量千分尺8，在垂直测量尺1上设置的手柄11已重合。

实施例一：

本发明人颅面三维测量器采用不锈钢材质，各测量尺上的刻度标尺为(单位mm)：第一水平测量尺4自其中点向两边标记的刻度各为50mm.，第二水平测量尺7自其中点向两边标记的刻度各为150mm，第三水平测量尺9自其中点向两标记的刻度也各为150mm，垂直测量尺1的刻度为120mm。

以垂直测量尺1上端20mm刻度点与第一水平测量尺4相交处的中点作为三维坐标的原点(0，0，0)，向右侧方方向为正值，向左侧方方向为负值；向前方方向为正值，向后方方向为负值；向面上部方向为正值，向面下部方向为负值。测量时由于测量的数据涉及到测量尺的宽度和厚度，因此需作如下处理。

垂直测量尺、三条水平测量尺和两组平行测量尺的宽度均为15mm，厚度均为3mm。

垂直测量尺1有刻度的平面至第一水平测量尺有刻度的平面距离为6mm。

第一垂直千分尺10均位于5mm刻度时，该千分尺杆头到第一滑动构件3的前面平面的距离为27mm，该平面至第一水平测量尺4有刻度平面距离为2mm，因此第一垂直千分尺杆头到第一水平测量尺有刻度平面的距离为25mm，第一垂直千分尺杆头到垂直测量尺1有刻度平面的垂直距离应为25mm加6mm等于31mm。

第二水平测量尺7上的第二垂直千分尺12均位于5mm刻度时，该千分尺杆头到第二滑动构件5的前面平面的距离为27mm，该平面至第二水平测量尺有刻度平面距离为2mm，因此第二垂直千分尺杆头到第二水平测量尺有刻度平面的距离为25mm，第二垂直千分尺杆头到垂直测量尺1有刻度平面的垂直距离应为25mm加6mm等于31mm。第二水平测量尺上的第二垂直千分尺12杆头中心到该水平测量尺的上缘平面距离为22mm。第二水平测量尺上的第一组平行测量尺13上的第一水平测量千分尺6杆头的中心到第二水平测量尺上缘平面距离也为22mm。当第一水平测量千分尺6位于5mm刻度时，第一水平测量千分尺6杆头到垂直于第一组平行测量尺所在平面的第一组平行测量尺中心线所在平面的距离为21mm。

第三水平测量尺上的第二组平行测量尺15上的第二水平测量千分尺8杆头的中心到第三水平测量尺上缘平面距离为22mm。当第二水平测量千分尺8位于5mm刻度时，第二水平测量千分尺8杆头到垂直于第二组平行测量尺所在平面的第二组平行测量尺中心线所在平面的距离为21mm。

测量对象为40例干颅骨标本，结果为它们的平均值。

测量颅骨标本的颅面中部的眶上孔点、颧弓最突点、颧上点、眶外缘点、眶下缘点，测量中保证颧弓与第二水平测量尺7上的与它垂直的第一组平行测量尺13平行，具体操作步骤如下：

三维测量器的测量定位点：两侧的眶上孔。

1、面中部的测量点：测量颅面的侧面时通过第二水平测量尺7的上下移动，第二水平测量尺上的第一组平行测量尺13的左右移动，以及第一组平行测量尺上的第一水平测量千分尺6的前后移动来确定测量点的数值，它们是眶外缘点，颧上点，颧弓水平上最突点；测量颅面的正面时通过第二水平测量尺7的上下移动，第二滑动构件5的左右移动以及第二滑动构件5上的第二垂直千分尺12杆头的前后移动来确定测量点，它们是眶下缘点，两侧测量的结果可以确定面中部的外形。

(1)测量颧弓最突点时，以第一水平测量千分尺6杆头为确定测量点，定位于颧弓最突点，从第二水平测量尺上读出的数值减去第一水平测量千分尺6杆头到垂直于第一组平行测量尺所在平面的第一组平行测量尺的中心线所在平面的距离21mm，再加上或者减去第一水平测量千分尺杆头后退或前进的距离即为X；第一组平行测量尺13测量尺上读出的数值加上垂直测量尺1有刻度的平面至第一水平测量尺4有刻度的平面距离6mm即为Y值；从垂直测量尺上读出的数值减去第二垂直千分尺12杆头的中心到第二水平测量尺上缘平面距离22mm即为Z值。

(2)测量眶下缘点时，第二垂直千分尺12杆头来确定测量点，第二水平测量尺上的读数为X值；第二垂直千分尺杆头到垂直测量尺1有刻度平面的垂直距离31mm加上或减去第二垂直测量千分尺前进或后退的距离即为Y值；垂直测量尺1上的读数减去第二垂直千分尺12杆头的中心到第二水平测量尺的上缘平面距离22mm即为Z值。

(3)测量眶外缘点，颧上点时，方法与测量颧弓最突点时相同；测量眶上孔点时方法与测量眶下缘点时相同。

测量结果如下：

眶上孔点      左(29.5，-31，-39)，    右(-29.5，-31，-39)；

颧弓最突点    左(62.5，-86.5，-82)，  右(-66.5，-80，-82)；

颧上点        左(58.5，-63，-73)，    右(-63.5，--66，-73)；

眶外缘点      左(53，-45，-48)，      右(-51.5，-43，-48)；

眶下缘点      左(29.5，-42，-82)，    右(-30，-40，-82)。

2、面下部的测量点：下颌角点，下颌中点，两侧下颌相同位置的点。测量面下部时，如下颌角点，下颌中点，两侧下颌相同位置的点等的方法与上面的方法相同。用同样的方法可以测量面部软组织的三维空间数值，用于软组织的外伤整形。

实施例二：

本实施例为一临床病患者的治疗(四川大学华西口腔医院住院部二病房，住院号52715)，患者姓名，熊XX，男，35岁，因房屋倒塌砸伤面部一月余入院。当时没有昏迷，恶心，呕吐等症状，在当地医院治疗，病情稳定后发现咬关系不好要求进一步治疗而进入华西口腔医院。门诊检查后以“双上颌骨陈旧性骨折”收住我科病房。入院查体：T：37.0℃，P：80bpm，BP：122/80mmHg，R：19bpm。全身未见明显异常。专科检查：眼睑下方至左鼻翼见一线状瘢痕，右下唇下方可见一长约7-8cm的瘢痕，下唇有缺损畸形，后牙早接触，前牙开，反，张口度约3.7cm牙齿部分缺失，松动。X片显示：右颧牙槽嵴前份可见骨折并有分离，右颧弓中份处有骨折，CT片显示：双侧上颌骨有骨折，双上颌骨陈旧性骨折。

使用人颅面三维测量器按上述的测量方法和步骤得出的数据如下：

眶上孔点      左(30，-31，-39.5)，    右(-30，-31，-39.5)；

颧弓最突点    左(64.5，-85.5，-82)，  右(-56.5，-82，-82)；

颧上点        左(58，-64，-72)，      右(-63，-65，-72)；

眶外缘点      左(51，-46，-47)，      右(-51.5，-45，-47)；

眶下点        左(28.5，-50，-95)，    右(-30，-52，-95)。

根据正常人的三维数值和人面部的对称性以及该患者术前的测量值进行手术设计，决定采取：双侧Lefort I型截骨复位内固定术。术前设定的三维数值为

眶上孔点      左(30，-31，-39.5)，      右(-30，-31，-39.5)；

颧弓最突点    左(64.5，-85.5，-82)，    右(-62.5，-82，-82)；

颧上点        左(58.，-64，-72)，       右(-63.，--65，-72)；

眶外缘点      左(51，-46，-47)，        右(-51.5，-45，-47)；

眶下点        左(28.5，-41，-95)，      右(-30，-41，-95)。

该患者术后得到了面部外形和咬功能的良好的恢复。注：实际测量的眶下点在眶下缘点正下方1.5cm处。

Claims (8)

1、一种人颅面三维测量器，其特征在于：

1)它由垂直测量尺(1)、第一水平测量尺(4)、第二水平测量尺(7)和第三水平测量尺(9)、以及垂直于垂直测量尺和水平测量尺的第一组平行测量尺(13)和第二组平行测量尺(15)构成的三维坐标测量标尺；

2)在第一水平测量尺(4)，第二水平测量尺(7)和第三水平测量尺(9)的中点处分别固定有第一连接构件(2)，第二连接构件(14)和第三连接构件(16)，第一连接构件，第二连接构件和第三连接构件均与垂直测量尺(1)相交；

3)第一组平行测量尺(13)分别设置在第二水平测量尺(7)两边，并与第二水平测量尺(7)和垂直测量尺(1)相互垂直；第二组平行测量尺(15)分别设置在第三水平测量尺(9)两边，并与第三水平测量尺(9)和垂直测量尺(1)相互垂直。

2、按照权利要求1所述的测量器，其特征在于，在第一水平测量尺(4)中点左右两边分别设有与第一水平测量尺垂直的第一组滑动构件(3)，在第一组滑动构件上分别设有伸向眶上孔的确定测量器定位点的第一组垂直千分尺(10)；在第二水平测量尺(7)中点左右两边分别设有与第二水平测量尺垂直的第二组滑动构件(5)，在第二组滑动构件上分别设有确定测量点的第二组垂直千分尺(12)。

3、按照权利要求1所述的测量器，其特征在于，第二水平测量尺(7)两边的第一组平行测量尺(13)上分别设置有与第一组平行测量尺垂直的可沿第一组平行测量尺水平方向滑动的第一组水平测量千分尺(6)；在第三水平测量尺(9)两边的第二组平行测量尺(15)上分别设置有与第二组平行测量尺垂直的可沿第二组平行测量尺水平方向滑动的第二组水平测量千分尺(8)。

4、按照权利要求2或3所述的测量器，其特征在于，在所述垂直千分尺杆头上或水平测量千分尺杆头上可安装能够消除受伤者软组织水肿影响或瘀斑影响的微小损伤直接抵达骨面的医用细针(17)。

5、按照权利要求1所述的测量器，其特征在于在垂直测量尺(1)上下部均设有便于测量操作的手柄(11)。

6、按照权利要求1所述的测量器，其特征在于所说垂直测量尺(1)、第一水平测量尺(4)、第二水平测量尺(7)、第三水平测量尺(9)、以及第一组平行测量尺(13)和第二组平行测量尺(15)上均设有测量刻度。

7、按照权利要求1或6所述的测量器，其特征在于所说垂直测量尺(1)上端设为0刻度；第一水平测量尺(4)中点设为0刻度，也可将垂直测量尺和第一水平测量尺其他位置设为0刻度。

8、权利要求1-7中任一所述的测量器用于人颅面部任意一点三维数值的测量方法，其特征在于，采用三维坐标数字(X，Y，Z)来表达颅面部任意一点的三维测量数值，包括以下步骤：

(1)确定测量器定位点：将颅面两侧的眶上孔作为三维测量器的测量定位点；将眶外缘点，即颧颌缝处；眶下缘点；颧上点，即位于颧弓根与眶外缘的相交处弧形中点；颧弓水平上最突点作为颅面中部的测量点；以及将下颌角点、下颌中点、两侧下颌相同位置的点作为颅面下部的测量点；

(2)确定三维坐标数值：以测量器垂直测量尺上端0刻度与第一水平测量尺中点上水平线相交处的0刻度作为三维坐标的原点(0，0，0)，规定向右侧方向为正值，向左侧方向为负值，向前方为正值，向后方为负值，向面上部为正值，向面下部为负值；

(3)确定颅面部的三维数值测量点：根据第一水平测量尺(4)上左右两边的第一组垂直千分尺(10)确定的定位点，及第二水平测量尺(7)上左右两边的第二组垂直千分尺(12)、第一组平行测量尺(13)上第一组水平测量千分尺(6)和/或第二组平行测量尺(15)上的第二组水平测量千分尺(8)确定的测量点，即得三维坐标(X，Y，Z)数值，将所得任意一点的三维空间数值在测量标尺刻度上读出来并记录，则可以精确地确定面部的三维空间结构，达到解剖性恢复面形。

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