基于RP/RE面颌修复技术及其加工工艺的研究

论文摘要

快速成型(RP)技术和反求工程(RE)技术是近年来倍受学术界和制造业关注的一种先进成型制造技术。同时快速成型技术与医学CT技术的结合也给医学界带来了巨大的影响。功能性外科与功能性整复是目前国内外十分关注的课题和研究热点,颌面畸形及下颌骨缺损修复一直是口腔颌面外科领域的研究重点。本课题就是适应了这一发展潮流,综合应用快速成型技术、医学影像技术、计算机图形学知识和CAD技术等领域的最新成果,对于快速成型技术在临床医学应用中的一些关键技术问题提出了初步的解决方法。本文结合使用Mimics和MATLAB两种软件,通过实验的方法对其医学断层CT图像进行平滑滤波、形态学滤波、图像锐化和边缘提取等处理操作,并建立了一种新的基于医学骨骼CT图像处理方法的模型——CTMM图像处理模型。CTMM图像处理模型对有效分离骨骼和软组织有着较好的处理效果,使医学骨骼CT图像预处理和三维重建的操作变的简单易掌握,大大减少了数据处理的工作量,方便了用户的使用,为今后处理医学骨骼CT图像提供了有益的借鉴。运用所建立的CTMM图像处理模型,借助于Mimics软件对经过处理好的图像实现其三维重建,并生成可供快速成型设备识别的STL文件,最后应用快速成型技术,制造出相应修复体的树脂模型和粉末模型,为后续制作硅胶模以及可直接供手术使用的钛合金修复体提供了基础性工作。针对光固化和激光粉末烧结两种工艺在制造过程中出现的成型方向选取、翘曲变形和台阶效应等一些工艺问题进行总结分析,并相应的提出了一些有效的改进措施。介绍了光固化和激光粉末烧结成型工艺的具体操作及相关的参数设置,并分别使用了SLA和SLS两种方法制作出下颌骨的树脂模型和粉末模型,进而对这两种快速成型工艺进行了比较。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 快速成型技术
• 1.1.1 立体印刷成型 SLA
• 1.1.2 叠层实体制造工艺LOM
• 1.1.3 激光选区烧结工艺 SLS
• 1.1.4 熔融沉积工艺 FDM
• 1.1.5 三维打印工艺3DP
• 1.2 医学断层成像技术
• 1.2.1 反求工程概述
• 1.2.2 医用CT 技术概述
• 1.3 课题研究背景及意义
• 1.4 国内外研究现状
• 1.5 本文主要工作
• 第二章 医学 CT 图像处理与三维重建的理论基础
• 2.1 DICOM 标准、读取及应用
• 2.2 图像平滑滤波
• 2.2.1 噪声模型
• 2.2.2 空间域平均（均值滤波）
• 2.2.3 中值滤波
• 2.2.4 自适应滤波（维纳滤波）
• 2.2.5 形态学滤波
• 2.3 图像锐化
• 2.3.1 微分法（拉普拉斯运算）
• 2.3.2 频域高通滤波器
• 2.4 图像插值
• 2.4.1 最近邻域插值法
• 2.4.2 双线性插值法
• 2.4.3 高阶插值法
• 2.5 图像分割
• 2.5.1 阈值法
• 2.5.2 区域生长法
• 2.5.3 边缘检测法
• 2.6 曲面重构
• 2.6.1 BEZIER 曲线
• 2.6.2 三维重建技术
• 2.7 图像处理相关软件
• 2.7.1 逆向工程软件 MIMICS
• 2.7.2 MATLAB 图形图像处理模块
• 2.8 本章小结
• 第三章 医学 CT 图像处理的实验研究
• 3.1 基于 MATLAB IMAGE PROCESSING 的医学CT 图像处理
• 3.1.1 将 DICOM 格式转化为 JPG
• 3.1.2 二值化
• 3.1.3 滤波平滑去噪
• 3.1.4 形态学滤波处理
• 3.1.5 图像锐化
• 3.1.6 边缘检测
• 3.1.7 CTMM 图像处理模型
• 3.1.8 CT 图片批处理
• 3.2 实例应用
• 3.2.1 基于 MIMICS 8.1 的下颌骨三维重建
• 3.2.2 修补缺损的颅骨孔洞
• 3.3 本章小结
• 第四章 快速成型制造及其加工工艺的研究
• 4.1 STL 文件及快速成型制造前的数据准备
• 4.1.1 STL 文件
• 4.1.2 快速成型制造前的数据准备
• 4.2 快速成型制造中常见的加工工艺问题及其改进方法
• 4.2.1 加工模型成型方向的选择
• 4.2.2 翘曲变形
• 4.2.3 台阶效应
• 4.3 实例应用
• 4.3.1 利用SLA 制作颅骨修复体树脂模型
• 4.3.2 利用SLS 制作下颌骨粉末模型
• 4.3.3 SLA 和 SLS 两种成型工艺的比较
• 4.4 颅骨修补材料
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 本文工作总结
• 5.2 本文工作展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢
• 详细摘要