口腔修复咬合仿真

摘要

本文研究工作主要包括两部分：颌面骨组织的三维重建和通过咬合仿真的方式获取齿冠数据，实现齿冠修复的目的。 本文基于美国可视人计划(VHP)切片图像数据集建立了三维模型。所重建的模型包含了颌面部的精细组织，如眶下孔、眶下沟、神经管等。对每一个骨组织单独建模，同时每颗牙齿单独成型，并能严密地与上下颌骨的牙列槽配合，为后续的截骨手术、口腔修复和整容手术等的仿真提供了符合生理要求的模型。本文总结出一套切实可行的三维建模方法，通过此方法，实现了精细结构的可视化。此模型可以透明显示内部结构，能够精确测量不同组织之间的距离。 本文在建立真实人体口腔模型的基础上，对口腔咬合仿真进行研究。利用平移、旋转与曲线运动相结合，给出了下颌骨髁突的运动轨迹；并利用光线与物体表面相交算法，确定义齿模型的冲突区域。根据冲突区域，对曲面进行调整来消除冲突区域。最后，利用咬合仿真运动验证了义齿模型不再含有冲突区域，为口腔修复的数控加工做了数据准备。交互性贯穿于整个仿真过程，充分体现人机交互的优越性。 三维模型的构建和修正采用Mercury公司的Amira软件实现。在Virtools平台上实现了咬合的仿真，既用到了Virtools平台自带的行为模块，同时为了达到医学上的精度要求对Virtools平台进行了二次开发。 最后总结了全文的工作，并指出了存在的不足和今后的发展方向。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1口腔修复概述

1.2本课题研究的目的和意义

1.3三维重建研究现状

1.3.1三维重建的方法介绍

1.3.2颌面部三维重建的研究现状

1.4口腔修复咬合仿真研究现状

1.4.1口腔修复CAD/CAM的研究现状

1.4.2咬合仿真中关键技术的研究现状

1.5本文主要研究内容

1.5.1本文研究内容和组织结构

1.5.2本课题的创新点

1.6本章小结

第二章颌面咬合仿真设计的基本思想

2.1颌面部三维重建的设计思想

2.1.1所建立模型的特点

2.1.2三维重建的过程

2.2口腔修复咬合仿真的设计思想

2.1.1咬合仿真的内容

2.2.2咬合仿真的特点

2.3本章小结

第三章颌面模型的三维重建

3.1数据来源及建模环境

3.2图像分割前的系列配准

3.3填充轮廓的提取

3.3.1左右两半上颌骨轮廓的提取

3.3.2两个不同组织交接处轮廓的提取

3.3.3眶下神经管轮廓的提取

3.4三维重建模型

3.4.1颌面模型的三维重建

3.4.2牙齿的三维重建

3.4.3整个颌面模型的组合

3.5三维重建模型的特点

3.6CT模型的三维重建

3.7本章小结

第四章口腔修复咬合仿真

4.1模型的导入

4.1.1模型的转化

4.1.2模型名称的定义

4.1.3模型导入交互式设计

4.2前处理

4.2.1导入模型三角面片特点

4.2.2三角面片顶点索引号的合并算法

4.2.3前处理结果

4.3骨组织基本运动的定义

4.3.1简单平移和旋转运动

4.3.2任意轴的旋转运动

4.4下颌骨的咬合运动

4.4.1旋转轴的确定

4.4.2曲线的生成

4.4.3运动的结合

4.5咬合干涉区的确定及调整

4.5.1咬合接触算法

4.5.2相交算法

4.5.2咬合信息的确定

4.5.3齿面冲突区域的调整

4.6实验结果

4.7本章小结

第五章咬合仿真在Virtools平台的实现

5.1 Virtools平台简介

5.2 Virtools仿真环境的建立

5.3仿真行为在Virtools中的实现

5.3.1模型的加载

5.3.2组织模型基本运动的实现

5.3.3咬合运动的实现

5.3.4齿冠信息的显示

5.3.5交互式的设计

5.4本章小结

第六章总结和展望

参考文献

攻读学位期间的研究成果

致谢