计算机辅助的颅颌面修复系统研究

摘要

颅颌面缺损是常见的颜面缺损之一，不仅给患者造成生理功能上的缺失，还会因为容貌的损毁给患者带来严重的心理障碍。因此，临床上常常要进行颅颌面的修复。亦即，借助赝复体对患者的缺损部位进行修复。在进行此类修复时，美观性与可靠性是需要考虑的两个重要因素。因此，如何获取一个美观、合适的颅颌面赝复体以及如何稳固、安全地将赝复体固定在脸部成为颅颌面修复手术必须考虑的关键问题。
　　为了解决颅颌面修复手术中的这些临床问题，本文发展了基于CT影像的计算机辅助颅颌面修复系统。在该系统中，主要实现了如下一些功能：
　　(1)颅颌面赝复体三维模型的获取：本文根据人脸部解剖结构的镜像对称特性，通过从患者 CT数据中重构患者面部的三维模型，以及对模型上的正常眼睛部位曲面片的交互切割，得到修复所需的合适的颅颌面赝复体三维模型。本文中特别引入了两种不同的、易操作的方法进行曲面的交互切割。
　　(2)颅颌面修复结果的仿真：赝复体三维模型可以输出后3D打印生成赝复体。基于本文的系统，也可以利用该模型在修复手术前进行修复结果的仿真，供医生及患者在术前评价、选择。
　　(3)颅颌面赝复体种植手术的术前规划：赝复体通常用种植钉固定在患者缺损处，但是种植手术前需要评估手术的安全性、可靠性以及选择合适的种植角度、深度及种植钉的直径。本文提供了进行这些术前评估的辅助分析系统，特别是提供了种植体的虚拟植入功能，供医生直观地判断所选择的种植方案的可行性。
　　本文所发展的系统集赝复体三维模型设计、颅颌面修复结果仿真与赝复体种植手术术前规划于一体，为临床医生进行相关手术提供了一个极为安全、有效、可靠的计算机辅助系统。本系统已经过真实临床数据的测试，表明了该系统在临床上的有效性和可接受性。
　　作为颅颌面修复的计算机辅助系统技术的进一步扩展应用，相关技术也被进一步发展用于义耳修复的计算机辅助系统中。为安全、可靠的义耳修复手术提供了保障。

目录

声明

第一章 绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2课题的国内外研究现状

1.3 医学图像三维重建

1.4 本文的主要内容与章节安排

第二章 基于体切割的颅颌面赝复体模型生成与修复仿真

2.1引言

2.2基于体切割的健侧颅颌面赝复体模型生成

2.2.1生成二值化掩膜图像

2.2.2坐标变换

2.2.3标记特定体元

2.2.4健侧颅颌面赝复体模型的生成

2.3赝复体模型的对称处理与修复仿真

2.4实验结果分析与讨论

2.5本章小结

第三章 基于面切割的颅颌面赝复体模型生成与修复仿真

3.1引言

3.2基于面切割的健侧颅颌面赝复体模型生成

3.2.1基于平面的三角面片切割

3.2.2切割柱体的构建

3.2.3面切割算法的实现

3.3基于视觉反馈的颅颌面赝复体模型生成与修复仿真

3.4实验结果分析与讨论

3.5本章小结

第四章 颅颌面赝复体种植手术的术前规划

4.1引言

4.2基于四元数的插值

4.3传统的三类虚拟剖切面

4.3.1第一类虚拟剖切面

4.3.2第二类虚拟剖切面

4.3.3第三类虚拟剖切面

4.4虚拟剖切面重建算法的改进

4.4.1标记点的植入与交互调整

4.4.2采样点处剖切方向的确定

4.5种植体的植入与虚拟仿真

4.6实验结果分析与讨论

4.7本章小结

第五章 计算机辅助的颅颌面修复系统在义耳修复中的应用

5.1引言

5.2义耳赝复体模型的生成与修复仿真

5.3义耳赝复体种植手术的术前规划

5.4实验结果分析与讨论

5.5本章小结

第六章 总结与展望

6.1论文工作总结

6.2未来研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文