本文關鍵詞：口腔閉頜圖像三維重建與微型種植體應力分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在口腔正畸治療領域,正畸醫(yī)生為患者制定正畸方案,依靠的是自己的臨床治療經(jīng)驗,是一種“試錯”的治療方式。隨著計算機等技術的發(fā)展,計算機輔助治療為正畸治療中醫(yī)患溝通與正畸治療方案的制定提供了很大幫助與便利。計算機輔助治療所面臨的主要挑戰(zhàn)是進行牙齒的三維重建任務。重建牙齒三維模型任務主要有兩個目的:首先為臨床醫(yī)生提供牙列三維可視化模型,便于臨床醫(yī)生進行觀察診斷;其次是建立牙列三維實體模型,為正畸醫(yī)生進行口腔生物力學仿真建立實驗平臺。目前已有學者研究口腔CT圖像的分割工作,但是對于口腔閉頜CT圖像研究較少,本文針對口腔閉頜CT圖像三維重建問題,研究圖像分割算法與三維分割算法,基于算法研究提出解決方案,此外本文還建立牙齒-牙周膜-牙槽骨(Tooth-PDL-Bone-Complex,TPBC)實體模型,用于進行微型種植體應力分析的仿真工作。本文基于水平集方法(Level Set Method)的研究,建立了混合水平集函數(shù),利用混合水平集函數(shù)將所有CT圖像分割出來。其中,本文建立的混合水平集函數(shù)包含全局灰度能量函數(shù)、局部灰度能量函數(shù)、邊界檢測函數(shù)與形狀先驗函數(shù)以確保圖像分割的準確性。利用Marching Cube算法,本文將分割后的二維切片結果重建為三角網(wǎng)格模型。本文通過對三角網(wǎng)格模型數(shù)據(jù)結構的學習研究,簡化了模型的數(shù)據(jù)結構,且重新建立牙齒三角網(wǎng)格模型的拓撲信息,用來后續(xù)將要進行牙齒三角網(wǎng)格分割任務做準備工作。本文解決了牙列三角網(wǎng)格的分割問題,將上下牙齒分割出來。本文首先對牙齒三角網(wǎng)格模型進行頂點表面曲率與頂點平均測地線距離的計算。基于網(wǎng)格頂點表面曲率的信息與頂點平均測地線距離信息的合理融合,本文建立了用于三角網(wǎng)格分割的分割高度函數(shù)。在三角網(wǎng)格分割過程中,本文基于建立的分割高度函數(shù),采用快速分水嶺算法進行牙齒網(wǎng)格模型分割。其后,采用孔洞填充算法進行網(wǎng)格孔洞的填充。本文采用多個評價指標來評估牙列重建結果,證明本文分割重建模型具有較高的精確性。本文利用逆向工程技術,將口腔網(wǎng)格模型建立為TPBC實體模型,并設計托槽、弓絲及微型種植體模型,進行正畸治療中的微型種植體應力分析。
【關鍵詞】：圖像分割 水平集方法 三角網(wǎng)格分割 分割高度函數(shù) 微型種植體
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.41
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題研究背景及意義10-13
• 1.1.1 課題研究背景10-12
• 1.1.2 課題研究意義12-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-17
• 1.2.1 二維口腔CT圖像分割研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.2 三維牙列模型分割研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.3 微型種植體研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 課題主要研究內(nèi)容17-18
• 第2章 口腔閉頜CT圖像二維分割18-31
• 2.1 引言18
• 2.2 水平集方法18-21
• 2.2.1 水平集方法介紹18-19
• 2.2.2 水平集方法數(shù)學原理19-21
• 2.3 基于水平集方法的口腔閉頜CT圖像分割函數(shù)研究21-25
• 2.3.1 局部灰度能量函數(shù)22-23
• 2.3.2 邊界檢測函數(shù)23-24
• 2.3.3 全局灰度能量函數(shù)24
• 2.3.4 形狀約束能量函數(shù)24-25
• 2.3.5 混合水平集函數(shù)25
• 2.4口腔CT圖像分割25-30
• 2.4.1口腔CT圖像分割流程26-27
• 2.4.2 單切片CT圖像分割27-28
• 2.4.3 分割結果28-30
• 2.5 本章小結30-31
• 第3章 牙齒三角網(wǎng)格模型分割31-49
• 3.1 引言31
• 3.2 MARCHING CUBE算法重建牙列模型31-32
• 3.2.1 Marching Cube算法介紹31-32
• 3.2.2 牙齒模型重建32
• 3.3 牙齒三角網(wǎng)格模型拓撲關系建立32-37
• 3.3.1 三角網(wǎng)格模型與STL文件32-35
• 3.3.2 三角網(wǎng)格模型數(shù)據(jù)簡化35-36
• 3.3.3 三角網(wǎng)格模型拓撲信息建立36-37
• 3.4 快速分水嶺算法與分割高度函數(shù)37-43
• 3.4.1 快速分水嶺算法37-39
• 3.4.2 網(wǎng)格模型曲率估計39-42
• 3.4.3 平均測地線距離42
• 3.4.4 分割高度函數(shù)42-43
• 3.5 牙齒三角網(wǎng)格模型分割與結果分析43-48
• 3.5.1 牙齒三角網(wǎng)格模型分割流程43-45
• 3.5.2 牙齒三角網(wǎng)格模型孔洞填充45
• 3.5.3 評價指標45-46
• 3.5.4 分割重構結果分析46-48
• 3.6 本章小結48-49
• 第4章 微型種植體應力分析49-60
• 4.1 引言49
• 4.2口腔組織實體模型重建49-53
• 4.2.1 牙槽骨模型分割重建49-50
• 4.2.2 逆向工程重建牙周組織實體模型50-53
• 4.3 正畸托槽與正畸弓絲建模53-55
• 4.3.1 正畸托槽53-54
• 4.3.2 正畸弓絲54
• 4.3.3 托槽與弓絲建模54-55
• 4.4 微型種植體建模與應力分析55-59
• 4.4.1 微型種植體介紹55-56
• 4.4.2 微型種植體建模56-57
• 4.4.3 微型種植體穩(wěn)定性應力仿真57-59
• 4.5 本章小結59-60
• 結論60-61
• 參考文獻61-67
• 致謝67

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