[发明专利]一种基于人工神经网络模型的正中矢状平面构建方法

说明书

本发明涉及一种基于人工神经网络模型的正中矢状平面构建方法，有以下步骤：(1)、建立适用于三维颜面数据PA关联法构建正中矢状平面的人工神经网络模型；(2)、建立人工网络模型针对PA解剖标志点的智能权重调控机制，实现专家级逻辑策略的训练模式和反馈机制。本发明能将人工神经网络算法模型应用于口腔医学三维颜面数据的对称性分析，创新提出“人工神经网络PA关联法”构建正中矢状平面的算法思路，实现PA标志点的智能权值调控，达到模拟临床专家级诊断策略的效果。

技术领域

本发明涉及将人工神经网络算法模型应用于口腔医学三维颜面数据的对称性分析；具体涉及一种基于人工神经网络模型的正中矢状平面构建方法。

背景技术

颜面对称性分析问题是与口腔医学多个学科密切相关的临床基础问题，如在口腔颌面外科的正颌手术设计、创伤和肿瘤外科的颅颌面修复手术设计、口腔正畸矫治方案设计和口腔美学修复设计等方面，颜面对称性分析都是关键环节，而正中矢状平面(MedianSagittal Plane，MSP)的构建则是颜面对称性分析的前提和基础。

在当今逐渐主流化的“三维”、“数字”口腔医疗新模式下，各种数字化的正颌手术设计、颅颌面缺损修复手术设计、正畸矫治设计和美学修复设计，都离不开颅颌面三维正中矢状平面的重要参考，其构建精度直接影响着后续数字化手术设计或诊疗设计结果的准确性与可靠性。然而，人颜面三维形貌几乎不存在完全对称的情况，不对称才是天然的！再加之口腔临床诊疗往往需要面对各种颜面畸形的病患，想要基于自然生物体复杂、无规则分布的不对称几何外形信息，构建符合口腔临床经验共识的、相对准确的颜面正中矢状平面并非易事。特别是针对复杂颜面畸形的情况，口腔临床目前仍主要依赖高年资医师的主观经验确定正中矢状平面，不利于相关数字化诊疗技术的基层普及和推广。因此，研究满足口腔临床各类型颜面畸形诊疗需求的三维正中矢状平面智能构建算法，是本领域亟待解决的关键科学问题。

1、国内外研究发展动态及现状

(1)基于三维颜面标志点构建正中矢状平面的方法发展成熟、应用广泛，但主观因素影响较大、普适性欠佳。

在三维颜面数字模型上确定颜面部中线解剖标志点及双侧解剖标志点，从而构建正中矢状面的方法(简称“标志点法”)，有较多文献报道且应用广泛，该方法的核心是三维标志点的选择标准。对于面部中线标志点和双侧对称标志点的选择标准，学者观点不一：1989年王兴、张震康等在美貌人群的面部对称性研究中，基于在人面部投射莫尔云纹的影像数据，将通过软组织鼻根点的眶耳平面的垂面作为正中矢状平面；2006年郭宏铭、白玉兴等在扫描获取的三维面相上通过左右外眦连线中点、鼻尖点和鼻底点三点构建正中矢状面，用以分析健康人群的面部不对称性。2009年沈国芳、房兵等基于CT重建的颅颌面三维颅骨模型，通过蝶鞍中心点、鼻根点和枕骨大孔前缘中点构建颅颌面正中矢状平面；2014年Lee等使用垂直于双内眦点连线并经过双瞳孔中点的平面作为正中矢状面，用以分析面部大致对称和下颌明显偏斜的正畸患者的颜面对称性。2014年Murakami等由鼻根点、鼻尖点、鼻下点、上唇中点、下唇中点、软组织颏下点共6个中线标志点拟合正中矢状平面，进行成人与儿童的颜面对称性分析比较。2016年Nur等利用经过眉间点且垂直于瞳孔连线的平面定义正中矢状面，进行正畸患者的面部对称性研究。

此外，考虑到自然头位(Natural Head Position，NHP，指人在注视与眼球等高物体时自然、平衡的头颅位姿，符合患者生理特征及个人习惯，不易受后天发育影响)对辅助确定正中矢状平面的重要作用，有学者将自然头位与三维面部标志点结合确定正中矢状平面：2013年Huang等在研究健康人群的面部对称性时，利用自然头位和双侧外眦点定义水平面，将垂直于水平面且经过鼻根点的平面定义为正中矢状面。2017年，Masoud等先以垂直于自然头位下水平面且经过双侧瞳孔点的平面作为冠状面，再由双侧瞳孔连线中点、自然头位下水平面和冠状面确定正中矢状面，以此进行正畸矫治前评估。