换一批下颌骨三维统计形状模型的建立及其临床应用
Establishment of a three-dimensional statistical shape model of the mandible and its clinical applications
摘要目的 基于中国人群的头颅CT数据建立高精度的下颌骨三维统计形状模型(Statistical shape model,SSM),并探讨其在形态分析、缺损自动重建及基于面部形态预测下颌骨形态等方面的临床应用.方法 收集130例健康汉族成年人的头颅CT数据,其中100例用于模型训练,30例用于验证.经Mimics及Meshmixer进行三维重建、标准化和非刚性配准后,使各模型拓扑一致并进行奇异值分解(SVD)建立SSM.通过主成分分析(PCA)提取形态特征并进行性别组间比较.结合后验形状模型(Posterior shape model,PSM)算法实现下颌骨缺损的自动重建;同时,基于面部SSM与下颌骨SSM之间的相关性,利用支持向量回归(Support vector regression,SVR)建立面部形态预测下颌骨形态的模型.结果 所建立的下颌骨SSM前15个主成分可解释95.18%的形状变异,拟合测试集的平均误差为(0.55±0.08)mm,显示出良好的泛化性.性别相关差异主要集中在整体体积及下颌角角度等特征.基于PSM的自动重建在角区及体部缺损中的精度高于手工重建(RMSE分别为0.77 mm与0.67 mm,Dice系数分别为0.87与0.94).基于面部三维形态预测下颌骨形态的平均误差为(1.50±0.34)mm,显著低于随机人群之间的差异[(2.58±0.98)mm,P<0.001].结论 本研究首次构建了具有高精度、强泛化性且适用于中国人群的下颌骨三维SSM,并证实其在形态分析、缺损自动重建及基于面部形态预测下颌骨形态中的临床可行性.该模型为颌面外科的个体化手术设计、无放射性评估及远程医疗提供了新的技术支撑和研究基础.
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关键词
下颌骨统计形状模型主成分分析三维形态分析MandibleStatistical shape modelPrincipal component analysisThree-dimensional morphological analysis
分类号
R782.2（口腔颌面部外科学）
栏目名称
DOI
10.3969/j.issn.1673-0364.2026.01.002
发布时间
2026-03-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
基金项目
中国医学科学院医学与健康科技创新工程项目（2021-12M-1-068）
中国医学科学院整形外科医院院所基金一般项目（YS2024CG028）
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