基于三维重建的软组织变形模型研究

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三维重建技术一直是医学图像可视化的一个重要研究方向,备受计算机研究人员和医务工作者的关注。通过对重建后的三维图像进行旋转,测量,切割等操作,可以仿真医生手术的整个过程,因此三维重建技术在临床上应用十分广泛,几乎涉及所有医学分科。尤其在颌面部整形外科方面的应用发展非常快,目前已经开发出来了一些计算机三维辅助颅颌面外科系统,主要用于诊断、仿真、计划、手术结果预测以及引导治疗过程等。 手术结果预测指在三维“电子模型”上设计手术方案,按所设计的方案模拟手术后,经过计算机图像处理,产生虚拟的手术后三维图像。颌面部三维计算机手术设计和结果预测的研究目前尚处于起步阶段,对骨性结构的改变已有较为准确的预测,但对软组织形变只能进行简单的线性预测,由于没有考虑到软组织本身具有的物理特性,导致变形的结果不够合理,而且计算需要较长时间,不能达到交互式和实时显示。 为了解决颌面部手术结果预测的软组织变形预测的问题,本文通过对现有人体软组织变形模型的讨论和研究,提出了一个静态的,非线性的软组织变形模型。该模型的物理模型考虑了颌面部软组织变形时的非线性,是一个非线性的软组织变形模型。在计算模型的选取上,该模型采用了静态有限元的计算模型,对非线性的物理模型进行了计算和推导,并且应用VTK可视化工具开发包,开发了基于该模型的颌面部手术结果预测的系统。该系统能够在反映在颌面部的手术中软组织变化和骨组织变化的对应关系,并在此基础上对面部软组织进行了三维重建。
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