第一部分个性化义眼片基于计算机辅助的半自动化设计与制作目的:眼球摘除术后给患者带来的面部畸形常常需要配戴个性化义眼片来修复。对结膜囊进行取模是传统制作工艺的关键步骤,但是从凝胶模型到最后精确还原成适合患者结膜囊空间的蜡模的过程复杂,且受到医生个人主观因素干扰较多,常常无法满足患者的个性化需求。本部分研究以患者结膜囊印模为基础,利用计算机图像分析、逆向工程、3D打印等技术,进行义眼片的半自动化设计与制作。方法:纳入5例眼球摘除患者,使用弹性体印模材料对结膜囊进行取模;对结膜囊凝胶印模进行结构光扫描,获得三维点云数据,在软件中重建凝胶印模的模型;对重建后的结膜囊数字模型进行测量,包括:模型高度(mm)、厚度(mm)、底面积(mm2);同时,分别从俯视图投影、侧视图投影获得结膜囊凝胶印模的轮廓线。结合以上数据,应用逆向工程技术在软件中设计出义眼片的初步模型。对模型进行优化和光滑处理,应用3D打印技术,实现个性化义眼片的半自动化制作。根据需求设计测量程序,对3D打印的义眼片进行精准量化的质量评估:测量义眼和健眼的睑裂高度、上睑饱满度,水平动度和垂直动度,并计算瞳孔活动区域面积。结果:在软件中对凝胶印模的数字化模型进行测量,去除凝胶本身形变导致的误差,提高义眼片设计的准确性,重建出个性化义眼片的三维模型;运用3D打印技术制作个性化义眼片的半成品样品,对3D打印的义眼片样品进行表面打磨后,义眼片表面光洁,与患侧结膜囊具有良好的边缘适合性。对5位患者进行义眼与健眼的睑裂高度进行测量,对数据进行独立样本t检验,结果显示:义眼组睑裂高度为0.8000 ± 0.09529cm,N=5;健眼组睑裂高度为 0.7660 ± 0.1147cm,N=5,两组之间无统计学差异,p>0.05。通过问卷对上睑饱满度进行患者自评与医生评估,3D打印义眼在患者结膜囊内对眼眶的饱满度重建效果良好。对义眼片活动度进行精准测量:义眼水平活动度(0.24～0.87)cm,约占健眼水平活动度的15.3%～49.2%;垂直活动度为(0.57～1.06)cm,约占健眼垂直活动度的45.2%～72.8%;义眼瞳孔活动范围面积(0.0418～0.1295)cm2,约占健眼瞳孔活动范围面积的6.7%～22.5%。结论:本研究以患者结膜囊印模为基础,通过逆向工程等计算机辅助设计技术,实现半自动化的义眼片的制作。该义眼片能精准恢复了患者缺损的眼部形态,患侧睑裂高度与健侧一致,上睑饱满度重建效果较好,且该义眼片具有一定的活动度。对结膜囊印模进行数字化处理,去除凝胶本身形变导致的误差,提高义眼片设计的准确性,同时简化了个性化义眼片制作的步骤,缩短了患者等待时间,提高患者的生活质量。逆向工程在义眼片个性化加工中的应用简便,提高效率及义眼片质量,值得推广应用。第二部分个性化义眼片基于计算机辅助的自动化设计与制作目的:本部分研究以患者计算机断层扫描(computed tomography,CT)数据为基础,利用图像分割、自参照计算等计算机辅助技术,探索新型全自动化个性化义眼片制作工艺。方法:收集患者的高分辨率螺旋CT数据,对图像进行刚性配准的预处理。首先应用霍夫变换对患侧眼眶内义眼座以及健侧眼球进行图像分割,对提取出的双侧数据进行自参照计算,得出义眼片的初步模型。应用傅里叶拟合对双侧眼眶部位软组织进行曲面拟合,通过减法运算得出双侧不对称畸形的差值,并重建三维模型。结合以上两步骤所得的参考数据设计义眼片。通过3D打印技术,制作出个性化义眼片。结果:与传统义眼片相比,新型义眼片的几何差异最小为0.46%,3D打印的义眼片填充比例为60%,壁厚为1.6 mm,重量为1.59 g。置入结膜囊后对外形重建得到医生与患者的满意。应用该方法制作的义眼片精准恢复了患者缺损的眼部形态,直接制作的基础义眼片模型减少了传统制作的中间环节,缩短了患者等待时间,同时也提高了义眼片的修复效果。结论:本文提出的以CT为基础的软组织体积差异三维重建的方法,可以精确表达软组织的不对称差异,实现全自动化个性化义眼片制作工艺,提高个性化义眼片的设计及制作效率。