文摘

面部水肿评价的主要目的是提供所需的信息来确定抗炎药物开发的有效性。本文提出的系统措施四个主要变量出现在面部水肿:破伤风,脸红(颜色),温度,和炎症。测量是通过使用图像处理和不同的组合设备,如一个投影仪,电脑,数码相机,thermographic相机和头部固定器。使用MATLAB执行数据分析和处理。面部炎症是衡量比较炎性变化使用边缘投影的三维重建技术。破伤风是通过测量获得的数字图像的像素转换成厘米一个开口。脸红的变化测量得到的RGB直方图和比较面部水肿图像在不同的时间。最后,使用thermographic相机测量温度变化。提出了一些测试使用的控制测量每一个变量。使用前的结果允许评估测量系统在实际测试中,使用疼痛模型通过美国食品和药物管理局(FDA),由中提取第三摩尔生成面部水肿。

1。介绍

炎症是机体保护性反应损伤(1]。如果这种反应不是控制,它可以导致弊大于利,这发生在不同的炎性疾病。慢性炎性疾病,集体,代表最重要的组件的人类痛苦和经济成本在第一世界,三分之一的人是受到他们的影响。

炎性疾病的快速进步和相关医学知识导致了新的医学治疗和有成千上万的病人减少痛苦2]。

消炎药,发展有必要识别特定的生物标志物和测量炎性疾病的进展评估医疗结果和治疗的安全;然而,开发的测量系统不具有足够的可靠性。

目前有五个代表红衣主教的迹象炎症(3),如下所示。(我)肿胀:增加组织液和水肿的形成。(2)脸红:发红,由于主要由血管舒张的现象越来越大的压力。(3)热:增加的温度膨胀区域由于血管舒张和增加氧气的地方消费。(iv)疼痛:疼痛出现由于释放物质能引起痛觉受器的激活,如前列腺素。(v)失去或减少函数(牙关紧闭症)。

图1显示了炎症过程和五个红衣主教的位置信号。

发展的药物来控制和减少炎症造成的损害人体不断进行。这些药物,称为非甾体类抗炎药(非甾体抗炎药),是一组药物阻断前列腺素合成引发以下影响:抗炎、镇痛(减少疼痛),和退热剂(减速机发热),(4]。这些属性的产品有不同的副作用,效果的持续时间。

在抗炎药物的研究和开发,有通用的模型来分析其影响。第三臼齿提取疼痛模型是被美国食品和药物管理局(FDA),它经常被用来评估镇痛和抗炎药物(5]。

目前的技术用来测量抗炎药的有效性是基于游标卡尺。其他技术都是基于使用一个线程的长度测量距离炎症战略位于一些标记点在面对病人或测量两点之间的距离战略位于脸。

根据需要获得准确的测量抗炎药物的有效性,目前用于测量的技术出现在术后水肿迹象,由于第三臼齿提取,需要技术改进得到更加可靠和值得信赖的测量这些变量。

本文对当前科学感兴趣区域的相关病理炎症的发展一个可靠的系统,允许研究四个主要变量的测量影响的水肿的评估:破伤风,脸红,温度,和炎症,作为一个可能的应用抗炎药物的有效性的测量。

2。目前的方法用于测量变量,代表一个面部水肿

提取后的第三臼齿,口头和口周的软组织上的攻击和超然的皮瓣和骨创伤负责的炎症,在正常情况下,72小时后提取更为强烈。这一时期后,炎症开始消退,减少在48或72小时(6]。这段时间是用来评估的变量出现在术后水肿。

确定抗炎药目前基于测量的有效性提供的只有两个变量在术后水肿:肿胀和破伤风,通过使用不同的技术。

2.1。破伤风测量方法

从历史上看,不同的方法来衡量牙关紧闭症已经被使用。范干傻事et al。7)使用指南针工具,后来换成毫米尺,测量的值最大的嘴巴打开。桑切斯桑切斯(8)进行了直接测量的嘴打开一毫米的统治者;其他形式来衡量张口是威利斯仪表受雇于耶茨et al (9]。

目前,牙关紧闭症评估是由测量的最大interincisal开放使用普通和数字游标卡尺。

数据2(一个)和2 (b)节目提到的使用工具来衡量牙关紧闭症。

2.2。肿胀测量方法

炎症是一个三维体积变化难以评估。的一些方法被用来确定膨胀由于第三臼齿提取如下。(我)Laskin方法(10],它仍然被许多研究人员,包括执行三个测量评估期间(7天)。这些测量分布在以下时间:一个后立即手术,另一个24小时后,最后7天退休后手术缝合。为了测量确定点炎症的发展,这些都是标志着dermographic铅笔和00-thickness缝合线固定有两个夹子(外科剪辑)。测量是由兴趣点标注dermographic之间的铅笔。参考点和距离测量如下。(一)厘米的距离从底部边缘的耳垂中点的联合副大臣,叫:水平距离联合(DHS)。(b)厘米的距离从底部边缘的外部角嘴的耳垂,叫做:水平距离角落(DHC)。(c)厘米的距离从睑外侧角goniaco角,叫做:垂直距离(DV)。

图3显示了不同距离用来测量Laskin炎症的方法。

其他方法来衡量炎症是基于以下。(2)校准器(11]在一维测量肿胀(图4)。(3)摄影方法和头部固定器(12)可能是最准确的方法;然而,它是非常复杂的实现,需要一系列的辅助设备,使系统更加昂贵。这个方法是由范干傻事等人于1975年设计的13)展示缺乏主观测量的精度和一致性的炎症。图5显示了炎症的测量使用摄影方法和头部固定器。(iv)Facebows是复杂的处理设备,如采用的彼得森(14]。图6使用facebow显示炎症的测量。

3所示。系统提出了测量变量的面部水肿:破伤风,脸红,温度,和肿胀

有一个领域机会提高新技术的应用来衡量不同的变量,确定抗炎药的有效性在面部水肿。这个改进区域是基于测量破伤风,脸红,温度,和肿胀,出现在面部水肿,使用新技术和技术获得更准确和可靠地测量比提供的常用技术。

3.1。方法测量牙关紧闭症

破伤风是评估通过测量最大interincisal开放。本文中给出的建议是基于测量的牙关紧闭症使用MATLAB软件通过数字图像处理。

发达技术需要定位的一个数字图像的一个人,这是获得在一个固定的距离和相机之间的人通过使用一个指标参考标准这个距离。一旦嘴的形象的人准备好了,有必要选择距离图像中两点来衡量使用由用户选定。

选择距离的像素转换为厘米,使用MATLAB软件。的像素厘米转换分辨率选择距离口,图像是由相机之间的距离和捕获的图像。图7显示了流程图用来测量像素转换成厘米的牙关紧闭症。

该技术可以实现类似于可靠性技术,使用数字游标卡尺。在转换过程中从像素到厘米,一厘米可以用不同的图像的像素高度,如或像素;后者的标准在这个项目中使用的图像。

口,图像的平均值之间7和8厘米,一个图1像素代表0.013厘米,这是小到足以获得一个精确的牙关紧闭症测量。这种方案的优点是,它是一种非侵入性技术,只需要捕获的图像的口人,选择距离分析,导致在厘米或毫米最大张口。

3.2。方法测量脸红

本研究旨在衡量的变化区域的颜色(脸红)水肿的影响通过分析面部彩色图像的直方图。

数字化图像仅仅是一组数字,每个数字代表一个像素的值。

一个图像的直方图(f)是一个图形表示的颜色强度水平(f)对像素的数量存在于(f)对应于每个颜色强度;换句话说,一个图像的直方图是像素值的情节。因此,直方图表示每个颜色值的概率密度和派生的直方图的统计分析可以用来比较之间的强度图像。

所有颜色都来源于结合RGB(红、绿、蓝色)的颜色在不同的比例。RGB数字图像中每个像素的颜色对应于一个0到255之间的值分配给每个每个像素的RGB通道;也就是说,每个像素都有一个值分配给每一个颜色通道(红、绿、蓝),和这些不同颜色的组合出现。如果一个像素的值是R255 + G255 + B0,红色和绿色混合导致黄色。如果一个像素的值的组合,结果都是黑色的。

根据图像直方图有不同方面的内容。直方图可能是最好的工具来调整和分析数字图像允许范围知道每一个像素的RGB通道;此外,它提供的信息强度的变化值相同的图像遭受。

方法由以下步骤组成。(我)一个人是放在一个头部固定器,它允许标准化彩色图像的位置,允许采取类似的照片。(2)不同的图像从人的脸不同色调的腮红颜色应用于模拟变化由于水肿。(3)获得的彩色图像处理使用MATLAB获取图像的RGB直方图每一个为了分析面部皮肤的颜色的变化受水肿的影响。(iv)比较了不同的音调的RGB图像的直方图脸红;结果是一个之间的相关性为0%和100%。如果两个图像之间的颜色相似,相关性大约是100%;如果两幅图像之间的颜色是不同的,每个通道的相关性是50%或60%。

3.3。方法来测量温度

红外测温术的应用研究的有效性抗炎药用于检测温度变化在该地区下巴和temporo-mandibular之间的关节,这测量评估期间执行提取后的第三臼齿。

图像(热分析图)被FLIR i7 thermographic相机提供信息表面温度的变化患者的面部区域第三臼齿是提取一次。温度的变化对应于产生的辐射由于内部细胞代谢的变化。

这个过程用于获得温谱图如下。(我)病人被放置在头部固定器位置和固定病人的头部在固定与数码相机的关系。本设备标准化热图像(热分析图)。(2)一些thermographic图像(热分析图)被存储在电脑进行进一步分析。(3)每个热温度提供了基本信息的每一个地区的脸受伤的图像,有选项只选择一个特定的兴趣领域获得指定区域的平均温度以及最大和最小温度。

thermographic相机的应用评估变化的温度水肿使用户获得全面和可靠的测量对水肿进化,因此温度测量可以用于评价抗炎药物的有效性。

3.4。方法测量肿胀

在测量技术提出了由炎症通过影响区域的三维重建面部水肿使用结构光技术(边缘投影)。这个重建可以提供测量炎症进化的变化在厘米或毫米炎症。

建议由执行的感兴趣区域的三维重建面部水肿进化后的提取第三磨牙,生成的三维重建区别面前痛苦的初始状态后水肿和痛苦。每个不同重建显示炎症的发展在厘米或毫米直到脸的形状回到它的初始状态。系统主要由以下元素:(我)一台笔记本电脑或电脑,(2)数码相机(CCD技术),(3)一个微型投影仪,(iv)头部固定器固定人的头和标准化的照片,(v)软件图像处理软件(MATLAB)。

CCD摄像机和投影仪安装在一个基地允许两元素的移动和调整。

图8展示了三维重建过程。首先,设备必须放置如图8,然后必须投射在物体边缘,通过相移技术,包裹相位图。拆开了包裹相位图最终获得高度图的路径依赖技术,三角测量技术(15]。

在炎症的测量过程中,人是放置在一个头部固定器,它允许拍照每次都在同一个位置。后,结构光模式(边缘烧烤)从电脑发送到投影仪,和脸的照片用相机拍摄的在同一个平面上的投影。

图像记录和必要的处理技术应用实现三维重建。使用这些技术可以获得包裹相位图,打开阶段地图,真正的测量厘米或毫米使用三角测量。

第一步是三维重建的结果受影响的地区。有必要比较这些结果的三维重建同一地区一旦炎症已经获得炎症之间的差异两种不同的三维重建,显示炎症进化。

拟议的数字化方法使用一种算法在MATLAB开发的。生成一个灰度边缘烧烤和利用余弦值定义的时期,。这个烧烤投射到面临高度的表面是第一个参考。相移技术用于获得通过一段时间的烧烤4个步骤。一旦四个图片,(1)应用 在哪里代表了表面地图和包装阶段代表4照片在每一个转变。

方程(1)给的参考表面包裹相位图。相同的过程应用于第二表面,在这种情况下,该地区遭受了肿胀的脸由于面部水肿。两相映射。

一旦包裹相位地图都获得(参考和增加面部的表面),执行减法。减法是肿胀的结果不同。

下一步在于获得一个地图打开阶段,这意味着相映射的表面是由值介于0和表示。

应用该算法MATLAB开发的路径依赖方法打开阶段地图。有必要打开相映射的值转换为厘米或毫米通过应用(2),

一旦打开地图表达的阶段(高度),矩阵是绘制在一个三维图像对应的实际测量相比面部表面的高度差。

4所示。获得的结果

4.1。破伤风测量系统结果

以下4.4.1。破伤风的验证测量的准确度

核实破伤风测量系统的准确性,进行一些初始测量直径的五个不同的墨西哥货币和基于他们的直径是标准化和准确,测量真实值和测量值之间的比较是非常可靠的。图9显示五个不同直径的墨西哥货币用于验证该算法在MATLAB开发的。

表1显示直径测量的结果和真正的和测量值之间的差别。

在表1获得的最大误差是0.0064厘米。基于十个不同测试的平均相对误差是0.1%相当于0.003厘米,一个可接受的值的测量牙关紧闭症。

使用MATLAB引导界面图片显示的口人被选中。一旦图像选择,选择距离测量使用ginput命令;此命令允许选择图像的第一点和保存它的位置(向量,然后选择第二点和存储在一个)向量。画一条线命令线和点之间的距离是像素值减去程度的在。

当像素对应于一厘米的距离,一个部门之间的距离的像素嘴打开和像素对应于一厘米的距离。这种分裂的结果是嘴的最大距离(破伤风)厘米。图10显示了一个示例的牙关紧闭症测量使用开发的算法。

进行了一些测试来验证破伤风测量系统。开幕以来的平均大小口图像,用来测量牙关紧闭症,从7到8厘米,如果一个像素图像,最后决议对应1像素等于0.013厘米,获得一个精确的牙关紧闭症测量。

4.2。最后破伤风测量结果

破伤风的测量方法一个人张开他的嘴在不同距离(最大开放、半开放,几乎关闭)。

图11显示了一个图像显示的牙关紧闭症测量几乎封闭的嘴。口开在厘米的距离获得与发达项目是2.9707厘米。

图12显示了半口,牙关紧闭症测量图像。口开在厘米的距离获得与发达项目是4.1716厘米。

图13显示了最大光圈的牙关紧闭症测量嘴的形象。口开在厘米的距离获得与发达项目是5.9584厘米。

4.3。最后脸红测量结果

在脸红测量测试三种不同深浅的腮红是用来模拟面部水肿引起的皮肤颜色的变化。本文结果对应于第三的脸红(更大的色差)(图14)。

数据(15日),15 (b),15 (c)显示之间的RGB脸红的直方图比较测量参考图像(面前遭受水肿)和图像的阴影脸红(代表水肿进化的最后一刻才开始减少)。

脸红的结果对比参考图像和图像的阴影脸红如下:(我)相关的红色通道比例:93.8694%,(2)相关绿色通道的百分比:90.379%,(3)相关比例的蓝色通道:88.8141%。

4.4。最终温度测量结果

在最后的测试温度的增加和减少区域模拟面部水肿以生成不同的温度现在在面部水肿。

图16显示相对应的温度测量在正常温度。感兴趣区域被标记在一个矩形和结果的最大,最小,平均温度。(我)最高温度:36.1°C。(2)最低温度:32.4°C。(3)平均气温:35.1°C。

图17显示相对应的温度测量的脸一个一个受伤的人。

感兴趣区域被标记在矩形和结果的最大,最小,平均温度。(我)最高温度:36.6°C。(2)最低温度:34.3°C。(3)平均气温:35.8°C。

图18显示相对应的温度测量与温度增加一个人的脸在感兴趣的领域(用热敷)。感兴趣区域被标记在矩形和结果的最大,最小,平均温度。(我)最高温度:37.1°C。(2)最低温度:34.4°C。(3)平均气温:36.1°C。

图19显示相对应的温度测量的脸一个人回到正常温度后温度增量。感兴趣区域被标记在矩形和结果的最大,最小,平均温度。(我)最高温度:36.3°C。(2)最低温度:33.9°C。(3)平均气温:35.5°C。

4.5。肿胀测量系统结果

4.5.1。肿胀测量精度验证

验证三维重建系统的准确性二十重建一个金字塔的最大高度43毫米进行。图20.显示网格的边缘投影在金字塔获得三维重建。

图21显示了金字塔的包裹相位图。

图22显示德打开地图金字塔的阶段。

图23金字塔显示了三维重建的些微真正价值的高度。

表2二十高度测量的结果显示了每一个金字塔的三维重建。

表2显示了平均绝对相对误差,测量的标准偏差,平均最大高度测量的二十金字塔的三维重建。基于表2三维重建的准确性,系统是0.01厘米或0.1毫米

图24显示了在实验阶段使用的设备:我的数码相机和UNIBRAIN戴尔M110中心也能看到投影仪。

一个算法使用边缘投影的三维重建技术在MATLAB开发的。图25显示了流程的流程图用来重建三维物体。

几个测试使用不同的对象执行验证三维重建。一些使用的对象是一个金字塔,一个面具,和一个孩子的形状。最初只进行了简单的三维重建对象没有获得实际的测量物体的高度。

该技术的优点是,它可以提供更完整和精确的测量,允许获得值整个地区的利益受到水肿的影响。

4.6。炎症最终测量结果

最后,来衡量一个人的脸肿胀,炎症是模拟用嘴填满空气(最大和中值),并将一个球的脸颊,增加面部区域的体积允许测量两个重建的区别(参考重建和增加体积)。

数据(26日)和26日(b)显示参考脸上的边缘投影(脸没有炎症)的脸呈现最大炎症(通过把一个球的脸颊)。矩形的感兴趣区域内的炎症。

数据(27日)和27 (b)显示打开的包裹相位图和相位图对应于所选择的感兴趣的领域。

图28展示了三维之间的比较参考面部重建和面部重建最大炎症通过放置一个球的脸颊。

5。结论

在这个过程中提高抗炎药,有必要使用技术和设备来获得可靠的测量变量,确定其有效性:破伤风,温度,脸红,肿胀。根据需要改善传统的测量技术不可或缺的系统开发,它可以提供四个变量的测量炎症过程中一旦第三臼齿提取的模型。

测量选择肿胀结构光三维重建技术是基于其特点的研究,及其优缺点。扫描速度和准确性的主要优势是(±0.030毫米)。

这种技术不能用于透明和反射面因为光不推断他们一样的不透明的反射。在这种研究兴趣领域没有透明度的属性或反射率,所以这种技术适用于所需的应用程序。

这种技术的实现提供了一个0.1毫米的最大误差充分验证的精确演化炎症和抗炎药的有效性的结果。

基于色度计的工作原理是应用程序的三个颜色过滤器:红色(R),绿色(G)和蓝色(B),这项研究的建议是让系统获得病人的脸的色差图像和做出相对应的直方图比较RGB通道,从而能够识别脸部颜色的变化在不同的肿胀的水平。它可以得出结论:系统允许获得准确的结果,而照明环境的控制,也就是说,在正常的测试情况,因为测量通常控制协议执行。

的实现技术,将像素转换成厘米,使用数字图像处理,使测量准确地等于或超过使用数字微调装置的技术,但与优势,该系统不需要与嘴接触病人。通过应用该系统测量的牙关紧闭症允许获得一个0.03毫米的错误。

最后,测量温度,建议是基于使用热感摄像机特性允许测量温度的变化影响区术后水肿的精度0.2°C和灵敏度为0.1°C。

该系统测量变量出现在面部水肿,需要把病人放在头部固定器,照片没有接触病人的脸,避免修改受影响的区域。

处理时间不是缺点研究,因为这个应用程序不需要实时处理图像。

附录

本节提出了一个算法为这个项目开发,牙关紧闭症测量主要算法如下:(我)()= ginput;(2)()= ginput;(3) = (];(iv) = (];(v)线=线(,、“颜色”、“”);(vi)pixel_distance =- - - - - -。

利益冲突

本文的作者或合著者都没有直接与MathWorks金融关系,并使用MATLAB软件作为算法的开发工具。