本站原创摘 要 ：随着社会科技的不断进步,以DR、CT以及PET等为代表的影像设备为临床疾病的诊断提供了极大便利,疾病辅助诊断技术（CAD）是指利用计算机通过影像学、医学图像处理技术分析计算辅助医师诊断病情的方法,到目前为止已逐渐发展成为现代医学研究的热点话题之一,在乳腺以及肺部病变中应用比较成熟,但是在肝脏疾病、肿瘤以及中医等方面还处在起步阶段.本文主要研究基于口腔颌面疾病本体的疾病复制诊断系统的设计和实现,先简单介绍了本设计系统的功能,进而分析医学图像三维重建系统的设计,讲述基于口腔颌面疾病本体的疾病肤辅助诊断系统的研究与实验,希望能为相关人士带来一些帮助.
关 键 词 ：口腔颌面疾病本体 医学图像 疾病肤辅助诊断系统
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）02-0078-02
人体的下颚系统主要包括额骨和和颞下颌关节组成,很多的人体口腔疾病都与和颞下颌关节相关,如牙齿不能正常咬合、张不开嘴、面部骨或软组织畸形以及腮腺炎等面部神经疾患等,医师借助基于本体的疾病辅助诊断系统虚拟环境中的信息进行手术演练和手术技能,能够有效地提高疾病的诊断与治疗.本文利用VC++语言和Matlab设计基于口腔颌面疾病的辅助诊断系统,旨在为医师诊断和治疗口腔颌面疾病提供信息上的帮助,本文先简单概述本体概念和疾病辅助诊断系统
1.疾病本体和辅助诊断系统概述
本体一词最早出现在哲学领域中,意义为客观存在的学科,本体理论不依赖于特定的语言描述,是一种客观世界某个方面的特定体系,在20世纪80年代后期,本体理论逐渐被使用带其他学科领域中,意在描述不同知识理论间的联系,随着研究的深入,本体定义的内涵逐渐加深,概念不断发生变化目前最为流行使用的是Gruber提出的理论.虽然各研究这对于本体的概念定义有所不同,但是对于其实质内含有有着明确的统一的认识,均认同本体是包括概念及概念在内关系的某一领域知识的概念集,本体本身能够提供给人与人与机器,以及机器之间的共享,对于相关学科领域的知识标准化建设有很大帮助,到目前为止本体理论已广泛应用在知识工程、图书情报以及数字图书馆领域中,在医学中本体理论主要是用于GO以及中医药一体化语言系统的研究.
基于本体的辅助诊断系统设计最重要的部分为疾病知识库,包括疾病病状、疾病诊断以及治疗等相关内容,它的作用主要是由来为医师提供医学经验,这种基于本体理论的整合描述,能够在语言层次上说明各种疾病以及药物之间的联系,能够为医学提供强大的知识体系怎么写作.在基于本体的知识库系统中包括用户应用层、本体数据层以及语义网络层,内容包括建立医学疾病如名称、患者信息、药物治疗以及致病原因等概念词典,目前构建本体的工具有很多比较常用的主要是Protere工具.
2.基于口腔颌面本体疾病的辅助诊断系统的研究与实现
本设计的基于口腔颌面本体疾病的辅助诊断系统包括医学图像三维重建系统和口腔颌面本体.基于口腔颌面本体疾病的复制诊断系统主要是对头部的CT图像进行研究,同时包括少量其他的医学图像,这些图像全部转化为DICOM3.0标准,由医学图像三维常见系统和本体采用ADDIn树插件构成,其中辅助诊断系统的医学图像三尾中建系统主要是针对病人的面部以及骨骼图像,本系统的设计能够实现图像的处理分割以及储存等功能,口腔颌面本体对颌面本体外科疾病进行了定义,能够实现口腔疾病信息的查询.由于Matlab与许多对象语言如C++以及VC++等都能够实现连接,因此本基于本体的疾病辅助诊断系统采用Matlab和VC语言进行设计,保证系统含有实用性和可扩展性,满足使用和后期修改补充的需要.
2.1 医学图像三维系统的研究与实现
本设计的医学图像三维系统的模块依照功能进行划分,包括医学图像的读入模块、医学图像的预处理模块、医学图像的分割模块三维模型显示模块以及数据储存模块.在医学图像的读入模块中可以先出读取图像的产生时间以及病人命名称等信息,在此模块中可以对图像进行放大旋转等操作,三维模型的模块中可以改变模型的显示颜色以达到更好的显示效果.医学图像三维重建系统的数据类型主要包括有图像、轮廓度、等值面以及体素等,读入后的图像直接使用矩阵模式进行存储,在轮廓度上像素点的灰度值为1,采样点的位置和坐标采用数据进行记录,体素通过矩阵中的点表示,等值面则是采用等值线进行表示.为方便后期的扩充功能,本设计采用AddIn树的设计思想,插件定义为XML编写.
在构建医学图像三维系统时,设计思想为采用Matalab进行编程,所有的编码全部集中到一个文件中,去除掉控制台窗口,所有功能模块的实现都通过这个文件来进行达到,在执行时需要对VC++的编程环境进行设置,owl格式文件作为口腔颌面本体,进而信转化为VC++语言能够是别的文件格式,达到模块插入到系统中的目的.在此基础上进行改善,使系统的主要功能和系统界面能够通过Matalab实现,系统主界面包括主菜单操作按钮、显示窗口以及文本对话框等,系统的主菜单包括的内容主要为文件、图像处理、三维模型、疾病本体以及数据存储等,通过菜单能够实现图像的读入以及打印等操作.在是哪位系统的构建中主要是对一组图像使用面绘制方法进行表面的三维构建,在菜单的集合操作中实现图像的放大、缩小以及旋转等操作,同时在这个系统中能够实现图像的一维灰度直方图、灰度均值图像以及二维灰度直方图像,同时还可以改变视图中的显示角度.在数据存储菜单中,面对的对象主要是串口中显示的图像和图形,可以实现存储和打印操作,存储操作主要是把图像存储为bmp格式的图像,口腔颌面疾病本体菜单则是连接建立的基于口腔颌面本体的辅助诊断系统.
2.2 基于口腔颌面本体的辅助诊断系统的设计与实现
基于本体的设计能够减少医学概念以及术语之间的差异性,有效的增强医学领域专业知识的使用和共享,本文设计的基于颌面本体的辅助诊断系统采用Graphviz和Protege3.1进行实现. 本设计口腔颌面本体定义6个与疾病相关的公理,这些公理的内容包括不同类之间的公理以及类所对应的塑性之间的联系性的公理.首先公理1对于疾病X而言,这种疾病在发作时,发生症状Y,S则代表疾病X的临床表现,则疾病X的临床表现是症状Y就可以采用S（Y,X）来进行描述；公理2规定恶性肿瘤的转移速度为X,并规定良性肿瘤的转移速度为Y,则恶性肿瘤的转移速度大于良性肿瘤的转移速度就可以采用S（X,Y）进行描述,其中X>Y；公理3定义对于任意疾病X而言,疾病复发率全部大于0小于1,可以使用0 在口腔颌面疾病本体中主要定义了5个基本类,分别记作为Extraneous factor、Medical treatement、Diseases、Patient和Medical substance5类,其中这5个基本类同时又包含起亚的许多子类,如类Diseases包含子类Diseases Oral and Maxillo facial Region 和子类Other diseases,而子类Diseases Oral and Maxillo facial Region又包含了Periodontal disease、Congenital deformity of Oral and Maxilofacial Region以及Tooth disease等共8个子类,同时随着时间的推移以及各临床症状的进一步完善,这些子类有些还能够进行细分.本文所设计的基于口腔颌面疾病本体的子类共119个,这5个基本类的结构层次（从上往下）分别为以下内容.基本类Extraneous factor的结构层次：Medical substance、Medical instrument；基本类Medical treatement的结构层次为 Medical instrument、Medical substance；基本类Diseases的结构层次为Diseases Oral and Maxillo facial Region、Other diseases、Tumour、Extraneous factor；基本类Medical substance的结构层次为Emergency disposing、Immunization therapy、Medicament treatment、Surgery treatment、Patient. 在对基本类进行定义以后,还需要定义这些类的属性,其中需要定义的属性包括数据类型属性以及对象类别属性,具体而言数据类型属性的作用是修饰基本类,而对象类数据属性则是表示不同类之间的相互关系.针对口腔颌面本体具体的关系如下表所示.在不同类的的不同属性中父类的属性同样使用在子类的属性之中,并在子类的属性中还包含了其他的属性,如在基本类的Patient的属性中还包含了住址、姓名、性别患病经历、就诊日期以及等属性.（表1） 在对类的属性进行定义中,每个类都包含有具体的实例,在本设计的基于口腔颌面疾病本体的系统中基本类Diseases包含有93个实例,类Patient则包有l0个实例.用户在使用本设计的疾病辅助诊断系统式,可根据口腔颌面本体进行查询,主要是以红枣具体的类名和属性进行查询,在查询中,系统会对查询方式进行存储,选定的条件越多,得到的查询结果越精确,查询到结果后可保存文本格式,也可以保存到数据库中,能够满足多种需要. 综上所述,本文先概述基于口腔颌面本体疾病的辅助诊断系统的设计模块,进而分析医学图像三维重建系统的设计,讲述基于口腔颌面疾病本体的疾病肤辅助诊断系统的研究与实验.本文设计使用VC++语言,采用了Addin树设计方法,构建了辅助诊断系统,主要内容包括三维重建颞下颌关节来获得三维模型,随着计算机技术的不断发展,还需要对本设计系统模块进行扩充,如增加有限元分析模块等,基于口腔颌面疾病辅助诊断系统的设计中还需要显示出颞下颌关节的具体运动环节,进而分析其受力情况,找出口腔疾病的的原因,这些问题还需要更多的人去研究. 3.结语