第一節計算機圖像係統在美容整形外科的應用
一、概述
計算機是一種具有大存儲量及高速運算功能並可在短時間內完成大量數據統計、分析、處理能力的係統工作平台；它可以靜態或動態展現出各種數據、二維和三維圖形或圖像，為人們提供直觀的、立體的信息效果和形象地再現人們的設計思想，從而取得快速、高效、準確的成果。
計算機技術（和計算機圖像處理技術）進入醫學領域以來，對醫學特別是美容醫學的發展起著巨大的推動作用。其應用主要體現在以下幾個方麵：①測量，分析；②美容外科治療方案的設計，最佳手術方法的選擇；③模擬手術，預測療效；④療效評估，效果追蹤；⑤教學；⑥臨床資料管理。
美容外科是整形外科的一個重要組成部分。為了保證這一學科健康發展，對美容整形醫生，除了必須強調具有堅實的整形外科的基礎理論、精湛的操作技巧和美學藝術修養外，還應強調具有一科學的、客觀的、方便可行的醫療輔助手段，對受術者進行美容設計及美容谘詢，使之更好地理解與正確地認識美容外科這一嶄新的學科，與美容整形醫生相互溝通和配合，力求在健康的基礎上，達到美的境界，達到健與美的高度和諧與統一。
人體結構千變萬化，個體差異明顯，對個體來說無固定標準可言，美容整形醫生為創造出美麗和諧的個體絞盡腦汁。開始時，由於科學技術發展的限製，美容整形醫生對受術者隻能通過照片、繪圖、模型來說明解釋。隨著現代科學技術的發展，可以利用計算機圖像處理技術對人體圖像進行測量分析、模擬設計、術後效果評估，用以指導治療。
科學的發展、知識的更新，要求美容整形醫生具有更加廣闊的知識和視野。多年來美容整形醫學專業已經借助教科書、幻燈、磁帶等獲取大量的信息。然而，自20世紀80年代以來，隨著個人電腦和網絡技術的發展，計算機進入美容整形醫學教育。計算機具有方便的、直觀特點，與其他教學方法相比，具有以下特點：①存儲量大；②隨意的聲像編輯；③隨意的動靜態調節；④方便的遠程通訊教學；⑤逼真色彩的再現等。美容外科受術者局部形態的照片，是一種極為珍貴的資料，它可以表達文字所不能完全表達的情況，可以協助擬定手術計劃與設計，同時也可以與手術後的效果相對比，說明手術效果。多次手術前後照片積累起來，不僅可以說明手術過程，並且為動態的、直觀的、形象的教學科研資料。但是，多年積累的資料不易長期保存，且查找起來費時費力。隨著高科技的發展，充分利用計算機的數據管理技術、網絡通訊技術、高分辨率的攝像采集技術、高清晰度的圖像顯示技術、以及作用於圖像存儲的關鍵性設備光盤存儲技術等實現美容外科圖像和文本同步管理，對提高診療技能具有重要意義。
鑒於美容外科是一新興學科，隨著社會文明的進步，將有廣闊的發展前景。在高科技的計算機圖像處理技術與之結合，對臨床、教學、科研都有重要意義：受術者可術前預知術後效果，使其在心理卜.有所準備。
（2）對受術者不切合實際的期望有一強有力的說服方法，指導其正確地認識自己。
（3）在手術可及的範圍內與受術者及其家人共商，達到更進一步地統一，使能夠相互理解和信任。
（4）為美容整形醫生提供良好的手術參考。
（5）方便美容外科的臨床、科研及教學工作，並為之提供良好的可視材料。
（6）具有操作方便、可重複使用等優點，提高了工作效率。
二、計算機圖像處理技術在美容外科應用的曆史
微型電子計算機的誕生、發展和完善，使得人們有可能利用計算機大規模地、高速地進行信息的獲取、處理、分析，並反過來控製、管理生產和其他社會生活，使得管理更有效、生產更高速、生活更豐富，把人類從繁重的腦力勞動中解放出來。
圖像是人類最容易接受的一種視覺信息。一幅圖像可以形象、生動、直觀地表現出大量的用語言難以表達的信息，並且隨著彩色顯像技術的發展，給圖像的進一步應用帶來更強大的支持。據統計，在人類接受的信息中，視覺占60%，聽覺占20%，而味覺、觸覺、嗅覺總計起來不過20%。可見，作為傳遞信息的一種主要媒介^圖像占有很重要的地位。
計算機圖像處理是指將客觀世界中原來存在的物體映射成數字化圖像，然後用數字的方法進行處理。醫學，特別是美容醫學是圖像處理應用的重要領域之一，醫學工作者（美容整形醫學工作者）的主要任務是如何利用現有成就作自身發展。
計算機圖像處理技術發明以來，在醫學領域已有廣泛的應用，如B超等。利用計算機進行測量、判斷、分析各種麵部複雜畸形的性質、嚴重程度已在口腔科和整形外科廣泛應用。多種用於麵部美容整形測量的方法也已被廣泛深人地研究。應用計算機圖像處理及輔助設計技術進行美容手術設計及效果評估，已成為進入20世紀80年代以後開始研究的方向之一。
1976年，第一次應用計算機在整形外科利用修改後的雙的頭麵模型進行側位軟組織術前、術後分析。
1980年，應用出土過的方法進行整形外科軟組織診斷、設計治療計劃和建立正常人體數據庫。
1980年，應用數學方法和統計模型對領麵部有缺陷者進行計算機診斷、側位軟組織預測。
1983年研製成功一種利用數學的三角學原理設計成的計算機坐標測量係統，對鼻部成形進行結構分析、數據處理、數據庫建立、術前預測等，來達到自我評估的目的，同時為臨床及科研教學提供參考。
1985年、1987年，等設計了一種方便的側麵麵部分析方法。利用自然狀態下，頭部側位片、精確率為的數字化儀輸入計算機，進行標誌點測量、數據分析、手術模擬預測及效果評估。
1986年，等依據麵部正位像片二維的測量數據標準數據庫數據建立三維測量數據，並做計算機三維成像處理，用於顱麵外科手術設計。醫生以1：1圖像為基礎選擇病人需截骨的數量和形狀，計算機自動算出這些截骨塊術後應處的位置，以最大限度消除各種因素對麵部的影響。該位置是由自體正常側麵麵部形狀和大小或數據決定的，但醫生可依據一些可變因素，如移植骨的吸收、複發趨勢及被敷軟組織條件來調整設計。筆者相信，在不久的將來，美容外科設計是利用計算機而不是手工繪製。
1986年，等在美容整形方麵利用計算機進行大量統計數據處理、圖像分析、模擬手術。他們認為這種結合將提高美容外科工作效率，增強美容整形醫生術前設計的能力。
1987年，將計算機與錄相設備組成整容檢測儀用於臨床病人。病人麵容經攝像機進入計算機屏幕，醫生用光標器在屏幕上修改圖像，比較圖像，為手術提供參考。
1988年利用計算機進行三維圖像模擬，設計全植入假體、自體骨瓣及去除過度發育部分組織的大小和形狀，指導治療。
三、計算機係統的設計與實現
近年來，計算機圖像處理在各項研究領域中迅速發展和應用，使得許多專業公司將這些係統商業化，推向市場，雖然性能優良，但價格昂貴，二次開發很不方便，所以，難以推廣作常規應用。因此，目前國內外許多使用者還是使用自己開發的適用於一定研究範圍的圖像處理係統。
（一）計算機係統的主要技術原理
該係統的主要技術原理是通過攝像機（或錄像機）將受術者不同角度的圖像實時采集、經模-數轉換後，根據該受術者的圖像形態，結合受術者的要求和傳統的審美觀點，進行適宜個體特點的設計，設計結果在高分辨率彩色顯示器上顯示。係統可對圖像全部或局部進行放大、縮小、旋轉、灰度調節、粘貼、擦除、鏡影複製等操作，根據需要可對圖像進行灰度平滑、銳化、去噪聲等處理；還可將設計前後或治療前後的多幅圖像放在同一屏幕上顯示，計算出組織的加減量，以之對比；計算機可自動測量出圖像中任何兩點的距離、曲線的長度、角度、弧度、周長、麵積、體積等。還可將滿意的結果或理想的器官圖像存盤，長期保存。