口腔修复咬合仿真

论文摘要

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。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 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
• 2.2.1 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
• 3.6 CT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
• 4.5.3 咬合信息的确定
• 4.5.4 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