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医学摄影测量：概述与展望摘要 在摄影测绘学的早期，曾有摄影测绘员出现了有针对谁。医学计量的研究工作光影图像metrists。虽然这些研究的具体动机并不总是被披露，这可能是因为摄影的各种好处，如可以提供与空间测量提供有关人体医生一无痛，非侵入性手段，人性化。本文的目的是反映了许多医学发展在摄影世界上的地位。摄影在医学应用中的各种总结，以确定医疗摄影测量的特点，它变得明显，医疗photogrammetrists已经开发出一种利用人体测量范围广泛的各种专门针对测量工具的需求空间摄影技术，为品种繁多医疗结束。这方面的研究活动量，使医学计量的非实质性的变化摄影测绘部门。同样清楚的是，有在医疗摄影测量系统设计的诸多挑战。他们必须首先考虑到人类患者和他们的安慰，他们必须产生并非仅是空间数据的身体，而是具体的医疗信息。在同一时间，它是关注非摄影科学家和工程师开发医学计量上都摄影及其它光学技术为基础的系统。幸运的是，photogrammetrists也有助于通过其空间数据的经验医疗问题。得出结论认为，这是许多独特的挑战意味，医疗摄影还没有那样成功一直在改变，因为它适用于世界上的广泛努力的建议，但尽管如此，医疗摄影值得作为一个近景摄影类仍然承认的价值追求，是不应该被放弃，因为任何困难。 2002年Elsevier科学B.诉保留所有权利。 关键词：近景摄影测量，医疗应用;人体;脸，人力背;测量系统;人体运动; X射线 简介 在上个世纪以上，作为一个在疾病诊断，住院治疗，运动分析和医学研究摄影测量工具就业呼吁的实践和理论photogrammetrists数量，以及医疗仪器的工程师和科学家。他们的活动的报告，发现在医疗和摄影文学，表明该工作已涉及人体许多部位，一直关注的医疗问题种类繁多，并已与一个多元化的摄影测量方法进行。医学摄影的存在，说明的数量在书本章节近景摄影测量，为希望了解所采用的技术的 （如牛顿，1980;牛顿和米切尔，1996;谢费尔和赫伦，1989）。然而，本文的目的不是提供摄影教学辅导或进行了详细的医疗历史记录 摄影测量的研究。这是考虑在摄影世界和医疗摄影测量位置在一定程度内的一般医疗测量更广泛的领域也。特别是，它的特点区别于其他学科摄影测量，或给它的共性与他们突出。该文件旨在说明医疗摄影测量应用十分广泛，以帮助评估在更广泛的摄影领域发生的医疗摄影，并以这种方式，挑起对当前状况和未来前景的应用领域这一想法。 2。摄影测量的一个医疗应用纲要 它是有用的先对医疗摄影测量与摄影测量的一些过去的医疗项目简要说明地方的思考，而不是记录的许多应用，而是提供一些背景，以帮助提取摄影的特点，尝试有助于医学研究。一个特别有用和有效的摄影测量的研究和开发 是它是否已经实施了日常的医疗计量，特别是如果它还要在开发自己的机构中。任何医疗测量系统，在商业上的应用或生产的结果是非常成功看到。在医疗摄影测量的最新利益似乎没有从这里显示有显着不同。对于每个应用程序，要考虑的重要事项，为摄影工作，挑战，测量工具的替代动力。这些，与最大的亮点和成功经验，应有助于解释为什么事态发展的方式，它们发生一起。 提供一个长期的书目很容易。然而，引研究清单是有限的，被优先考虑那些最有教育意义。对人体有没有被用于医疗目的而进行的测量，但对艺术，科学或其他各种法医记录尚未进行，在申请中考虑到具体的医疗应用还没有被引用。 2.1。人脸 摄影测量一直采用的脸更超过任何其他部分的body.Measurements已作出监察面部形状的变化，因为它在相当长的时间内，通过经济增长（如伯克和胡须，1979）在治疗期间及各种条件（如格贝尔和Kakoschke，1996）。摄影也被用来研究在短时间内时间，如前和手术后的变化，因为手术治疗，以改善化妆品或断开功能颚结构是相当普遍（例如库姆斯等。，1990）。就一个不常见的用法面部测量，报告，以确定在人口身体或心理状况（沙纳等。，2000），是资料，因为它说明一些测量应用程序不总是最明显的。 沙纳等。 （1998年a，b）的比较，各种直接和远程传感面测量方法，很明显，是衡量有没有完整的脸扭曲光学方法几乎别无选择，或引起不适的病人。作为一本记录的全部范围和脸部细节摄影测量方法的优点是看到数字技术出现之前（如伯克和胡须，1967）。然而，提供准确和高分辨率空间数据，可以描绘的非常精细的细节，这是有关人类认知和化妆品，都可以要求，特别是考虑到其复杂的形状和闭塞，可发生在stereophotographs脸。要使用医疗机构内接受，测量系统可能需要提供3D模型上覆盖着的面部特征。此外，由于面部测量可在手术方案提供从他们的行动的预期变化预测向外外科医生和患者都有益的，动态的计算机模型可能有时需要一个测量系统的元素 很明显，任何系统满足所有的面部测量要求将特制的，而不是在现有的近景摄影测量系统的基础。也许是因为这些种种困难，尽管需求和广泛的发展，摄影测量方法仍然没有得到广泛使用。没有商业摄影测量系统是已知的，但是人体测量系统利用扫描技术通告，用于医疗目的不仅（见世华，2002年，服装研究网络，2002年）。 2.2。背面 对于需要重新测量支配造成的普遍发生脊柱侧弯，脊柱或经常在十几岁的孩子明显变得既化妆品和功能性的后果，曲率。测量是需要检测的监测和治疗进展的条件。尽管提供的摄影测量，精度，甚至有能力从外部形态测量在疾病的诊断和治疗脊柱形状参数值确定可靠，明显的好处是它的一些争论的问题。即便如此，外部测量是首选，因为过多的X射线剂量测量系统的危险与内部许多骨科专家，摄影可以清楚地竞争，粗糙的机械测量时使用的造影是要避免的工具。 表面形状研究的数量是由外来的长seriesof国际会议的议事回形测量考虑脊柱侧弯和广泛提及有关的疾病证明（见脊柱畸形，2002年国际研究学会）。背面温和表面的起伏，使它成为理想的表面摄影记录，甚至完全自动化的摄影测量。因此，许多医学摄影发展，关系到后面，大多使用铸铁质地，提供适合点匹配的细节。对测量所指出的好处是提供的一个商业综合测量和分析系统的数量存在。然而，由于面部，摄影测量系统是罕见的（但如见亚当技术，2002），他们必须与其他光学系统（见生物工程技术与系统，2002年）。 2.3。动作研究 在各种利益的步态问题，产生畸形或受伤，主要是主宰人体运动的研究，而在步行模式的违规行为也可到其他医疗条件有关，如糖尿病那里的血液循环在四肢损失可能有助于感觉困难，脚的位置。在1863年的工作福尔摩斯，谁使用的照片stereopairs研究步态，往往引述最早的医学计量摄影报名须知中，他的测量LED在假肢设计托安的改进，在美国南北战争中致残截肢。用于生产高速成像序列的可能性是显而易见的摄影测量在这项工作的吸引力。然而，摄影测量处理是相当复杂的，因为从图像序列通常从多个摄像机和图像序列图像苦难闭塞复杂目标检测的需要。关于这个问题的有用的论文集合的地方是在会议记录（如沃顿，1990）。尽管面临挑战，这一应用领域已出现了更广泛的执行情况比任何其他有，并为步行或跑步的研究商业系统广泛应用在医疗机构在世界各地。生物工程技术与系统（2002），科理（2002）和VICON动作系统（2002年）提供系统，该系统已经上市的细节。 另一种运动的研究photogrammetrists集团涉及参与体育运动的人，特别是田径，而且在高尔夫，网球和足球，（Chikatsu等，1992;。Chikatsu和村居，1994年），但这些用途似乎没有达到商业水平。也有一些不常见的眼动研究，例如在亚当斯描述和克莱因（1986年），它提供了婴儿，其中的关键又是功能成像方法的能力，以避免与患者接触呼吸循环测量。这些研究表明，该测量需求的程度并不总是显而易见的。 2.4。皮肤 疮，溃疡，伤口，皮肤黑素瘤和其他条件进行了研究，摄影，通常是随时间变化的监测。出于这个原因，摄影测量的主要优势在于提供一个准确的记录，而是一个重大的挑战，为在医院以外的诊所使用廉价和简单的技术所在。唯一的办法似乎是简单的观察，有时摄影的陪同下，但是，尽管在这一工作中的广泛兴趣（如埃里克森等人，1979年;。Boersma等，2000。），摄影测量系统，是常见的不使用。 2.5。牙 牙齿的测量是用来检测在自然牙齿表面和牙齿修复材料的磨损，腐蚀和磨损的发生，但重复测量已普遍进行了副本来自铸件，而不是在原地牙，牙齿了。不用说，通常用于显微镜摄影的图像，并已因发现可以用这么小的对象所使用的替代品困难追求。由这里摄影解决方案所面临的共同困难是需要确定相机的方向参数和一个在对象上的纹理缺乏。查德威克（1992）提供了这样的摄影用途审查。诸如由阿泽帕迪等人调查。 （2000年）显示，摄影面临一个复杂的光学和机械设备等各种调查的竞争。 2.6。身体的其他测量 摄影测量已经应用到人体，但已没有上述考虑其他许多地方的重点议题。有趣的应用涉及眼（隆基和Schwartz，1986;班达和Muller，1990），脚，胸部，腹部（卡拉斯和Petsa，1992），为此要假肢设计各类网站。摄影测量提供了多种优势，在快速的非接触式录音中心，但没有被称为摄影测量系统在尚未被广泛使用。 定位的机构（如黄花菜等。，2000）似乎是最有用的摄影测量应用，因为它是难以实现的替代方法。 2.7。测量在体内 由成像带来的好处给摄影记录，有时在手术过程中用于教学用途，应用。全数字摄影测量的一些方法（如亚当斯等人，1994年;。特雷德韦尔等，1995）已制定了具体的医院内外科手术用。多种成像系统所使用的Valstar等。 （2002），谁也指电脑辅助外科手术，都可以买到基于摄像头系统的例子。 2.8。透视方法 使用的X光片发现三维信息可以是由于摄影减少的原则和做法方面的利益。在医疗机构使用的程度尚不清楚，但无数的出版物中存在的医疗和摄影文学，往往指的是后面（例如Merolli等，1995;。洛夫格伦等，2000），脸（如托马斯等对植入物（如Valstar等。，2002）运动等。，1996年）和研究。它是在一个面的个案数目，一直在与X线摄影结合使用外部的摄影兴趣。 3。医学摄影特殊特性 很明显，医疗摄影测量具有一定的特征，这区别于其他摄影测量应用，如制图，建筑，或业者，它。这些特征可以用来评估在更广泛的摄影世界医学摄影的地方。 3.1。医学摄影具有广泛的范围 虽然摄影测量是特别相关骨科和解剖，它仍然可以作出的贡献眼科，神经科，牙科，职业治疗，和其他研究有关人类健康，如人体工程学。它可以协助检测，诊断和治疗疾病的流行病学研究，并在医学研究。医学摄影测量，尤其是那些有形的成果体现在自己的医疗证有用的，但也发现与那些没有立即察觉医疗条件的应用。例如，脸在心理测量可以在糖尿病研究和步态测量的研究非常有用。摄影甚至不是局限于外部测量，在外科手术中的使用说明。测量可以同时进行了病人和健康人，他们可能涉及从医疗界，包括医生或辅助专业人员的各种人，他们可能会进行内部或外部的大，小医院，诊所和其他医疗机构进行。医学摄影甚至可以延伸到运动医学，牙科，如有必要，兽医学。由于医疗摄影测量的范围，因此，比5月第一预见宽。 3.2。对人类患者的考虑是至关重要的 摄影测量在医疗应用的主要优势来自于它的出现在影像学依据，更经常与图像的后续处理方面比。作为一个成像技术，它不仅提供短期患者参与倍，但它也避免与病人接触，从而避免了变形的感兴趣的区域，传播感染的危险。此外，图像采集通常是一个简单的过程，利用小的不熟悉的设备，艰巨的病人。在普遍缺乏基本的入侵避免任何对病人的身体和心理不适。在运动的研究，缺乏接触，避免了使用该仪器可干扰所研究的议案。虽然其他摄影测量应用中利用速度和成像系统，该设备的性质，很少考虑偏远本身如此重要，因为它在医疗工作。医学摄影是独一无二的，它涉及人类患者，这是必须具备有关其方便，舒适，尊严，安全和健康。 3.3。这是必要的测量系统，除了提供医疗输出，空间数据 医疗信息通常都不是由原始的空间数据，因此应用程序中常见的医疗需求提供相关数据是，医生可以从中提取。这常常会造成任何应用程序中最困难的部分。例如，当人类的背面是作为closerange摄影记录推断理想的表面三维形状测量从背部脊椎的形状，看到的不是那么容易，一个测量齿形不提供任何关于其侵蚀素质即时信息，以及对步态的观察一个移动的人，在自己困难的话，不提供有关的医疗条件，使运动的问题直接的资料。即使是任何基本空间资料在需要演示考虑到那些不熟悉它通常，由查德威克和Mitchell（1999）的承认。所以，当一个建筑的调查可能会立即提供有价值的视觉信息，并立即在地图上使用学步车是，几乎所有的医疗摄影测量需要进一步的解释和分析，以进行有意义的资料，考虑到最终用户。只有当这些额外的信息提供和理解摄影会在实践中加以利用。有兴趣的photogrammetrist因此必须认识到，必须纳入任何医疗测量系统开发这一额外负担。 3.4。该photogrammetrist是不是在发展的唯一党 在3.3节中给出的论据是有明确表示，在医疗摄影测量的发展必然要求摄影和医务人员都将参与提供一个被所有各方认可制度。结果可能涉及的用户在各方面的健康，医生，外科医生，临床医生，医学研究，生物机械工程师，职业治疗师，等等。这显然是不切实可行的准确感知的所有病人和医生的要求photogrammetrists。因此，任何医疗摄影测量的发展涉及各方必须清楚地传达给谁建立的要求，限制和测量系统的设想的机会。沟通上的失败会导致错过机会，浪费精力和photogrammetrists需要更加积极主动了。 3.5。医疗仪器的科学家和engineershave医疗摄影测量系统研制 在第3.3和3.4以上的参数造成的困难，意味着它可以为科学家和医疗仪器领域工作的发展比photogrammetrists这样做医疗摄影测量系统工程师更容易。更具体地说，在医学物理，计算机工程等背景的研究和开发集团，已经成功开发并实施了（特别是商业上成功的系统），比有摄影科学家（见生物工程技术与系统，2002年摄影测量系统; VICON动作系统，2002）。摄影文学的医学调查是没有一个不完整的医疗和医疗仪器文献检索，运动可以带来来源，以前不熟悉的接触photogrammetrists。认为photogrammetrists尚未完全发展中国家在这一领域的测量系统的成功实际上是一个有关药物的作用体现在摄影事业。 3.6。在医学空间测量缺乏替代工具 讽刺的是在医药领域，这是昂贵的技术设备为代表，应提供发展机会，对成像和光学技术为基础的方法，正是由于缺乏替代品的测量。对建筑或工业勘察人，制图者，替代测量工具，无论是经纬仪，电火花，或全球定位系统，提供摄影测量进行测量，如果不提供一种手段。然而，在医学上，人们常常发现，替代品的相对粗糙，通常是简单的几何装置，包括卡尺，磁带，量角器，有时只是联合国观察量化更受人的眼睛。牛顿和米切尔（1996）由于这种状况的事实，空间测量，一般不拯救生命的关键。这后一点也许还比在医疗摄影提供的摄影在医药，以取代简单的工具，更多的发展机会的明显影响。 3.7。医学专业的摄影测量系统的测量需求 非医学映射或近景摄影测量系统的应用程序很少被发现适合立即在医学中的应用。一个原因是，必须提供医疗资料，但主要的原因是，医疗系统必须作出可用在医院和其他机构的医务人员，而不是photogrammetrists。 3.8。在摄影技术有很大的不同 用于医疗目的的开发可能涉及的技术面或有针对性的点测量。表面测量通常涉及额外的纹理，但在一些如皮肤损伤情况下，他们可能不会。对象可以是小到牙齿或整个人一样大。从涉及高速摄影测量系统有针对性的对象范围为各种表面结构光测量援助。有时，利益源于运动成像速度。在某些情况下，如面部测量，效益在于提供准确和详细。但是，总的来说，精度要求比较低与预期从空中拍摄的照片时，映射。对于其它应用，医生能够通过数字摄影测量，它接受了审判的风险andprovides一个更好的成本/效益比自动化的优势。 3.9。面对竞争，来自专职摄影的光学方法 在医疗计量问题涉及面测量（即不包括申请涉及的目标，手术记录等），摄影测量的快速，非接触式录音的好处也由其他非摄影测量的一些技术提出了许多。他们经常基于结构光的方法（尤其是后面的形状，如Hierholzer，1989）或激光扫描（针对脸和背部，看到世华，2002年），这些方法甚至已经为牙齿内口定位（调查Commeret人。，2000）。用途还发现了云纹边缘（特别是后勤测量，见铃木等。，1995年），尽管该方法未能提供明确的量化数据。事实上，很明显，对成功的商业测量提供给医学界的设备表面大部分是光学和成像技术，从而避免照相的识别和匹配的点根据需要。然而，在一个摄影背景，实验者可以很容易地适应其他光学技术，如这些，因为相交射线的共同概念，共同成像硬件和图像处理软件。即使是遮挡，演示和医疗信息提取问题是共用的。不幸的是，它不能被认为摄影测量系统将毫无保留地欢迎医学界。 3.10。 Photogrammetrists可以促进摄影测量，而不必考虑 有些photogrammetrists的贡献医学研究已通过他们的经验比在处理与测量过程援助，而空间数据。例子包括亚当斯等人的作用。 （1994年）在一脑探针定位发展;卡拉斯和Petsa（1992年），用于摄影测量但对怀孕妇女的研究可以说是他们的主要贡献在于表面登记使用;米切尔和查德威克（2000）都采用了在牙齿表面匹配其中涉及机械侵蚀，而不是由医疗摄影测量同事开发研究。 4。结论 医学摄影的上