基于ABAQUS的下颌骨生物力学分析

为解决游离腓骨瓣修复下颌骨缺损手术存在个体匹配差的问题,采用定制化修复钛板设计和制造方法.通过采集分析病人CT数据,利用可视化和CAD技术设计出符合病人生理结构的修复体模型.建立下颌骨的有限元模型,对比了修复前后的下颌骨的应力情况.利用快速原型技术制造出树脂模型用于手术指导,通过临床研究,该方法节省手术时间,提高手术成功率.下颌骨有限元分析结果表明:下颌骨应力集中区域主要分布于踝突区、下颌角、下颌骨修复处.随着加载力的增大,应力增加明显,特别是下颌骨修复处与踝突区应力分布增长明显.最大应力出现在下颌骨与腓骨的结合处,修复后的下颌骨高应力区泛化的现象得到明显的遏制,应力集中区域明显地减少.     

应用快速原型技术辅助下颌骨缺损重建手术

在采用自体腓骨重建下颌骨缺损的手术中,为了弥补传统手术方式和术后外形的不足,利用病人的CT数据制作出个性化定制的下颌骨快速原型模型,术前模拟重建手术后效果.手术前,按照病人下颌骨RP模型将钛板弯制成形,并作为手术中的下颌骨外形模板.下颌骨RP模型的使用大大提高了重建下颌骨的成型精度,同时明显减短手术时间,由原来腓骨塑形手术时间4～5h缩短到1.0～1.5h.应用RP技术辅助下颌骨缺损重建手术值得推广.     

下颌后牙单端桥及其支持组织修复前后有限元模型建立

目的:建立下颌后牙单端固定桥及其支持组织修复前后的三维有限元模型.方法:以人类正常牙列完整的下颌骨标本为建模基础,采用CT扫描技术,利用AutoCAD与ANSYS软件建立左侧下颌后牙单端固定桥及其支持组织修复前后的几何模型和三维有限元模型.结果:构建的下颌后牙单端固定桥修复前后的几何模型接近中国人牙齿的实际尺寸.修复前、后牙体、牙周膜及牙槽骨的三维有限元模型分别划分为142 640个节点、101 938个单元和168 756个节点、119499个单元.结论:采用CT扫描技术,结合AutoCAD与ANSYS软件所建模型结构层次清晰、单元划分精细,具有良好的形态相似性和还原性,能够满足模拟加载的需要.     

上颌骨缺损颧种植体功能设计及生物力学评价

利用Branemark颧骨种植体,结合显微外科骨移植技术重建半侧缺损和全缺损上颌骨的形态和功能,并对重建的生物力学效果进行评价.基于CT扫描和图像及图形处理技术,建立标准人的模块化颅骨三维几何和有限元力学模型.基于该模型,模拟不同颌面骨缺损状态,设计上颌骨半侧和全缺损颧种植体长度、植入位置、植入方向,及常规种植体分布和数量,并利用有限元方法评价该设计的生物力学性能.结果表明,腓骨移植Branemark颧骨种植体种植修复半、全侧上颌缺损模型的应力分布中,应力最大值出现在颧种植体植入颧骨的颈部,颧种植体上应力值较周围支持组织的大,起到了颧突支柱对牙合力的传导作用;种植体结构中弯曲变化的位移不明显,并且种植体整体位移在颧骨附近逐渐减小为零.故腓骨重建颧种植修复上颌骨缺损方法能够有效传导牙合力,其周围支持组织具有良好的应力分布,是一种安全有效修复上颌缺损、恢复咀嚼功能的临床方法.     

牙列缺损修复的三维几何仿真及应用

从头颅标本的CT数据出发，将二维数据转化为同一坐标系的三维数据表示．在三维造型软件中生成上、下颌骨和所有牙齿的三维曲面造型和实体造型，并生成独立的单元造型．在上、下颌骨及所有牙齿模型的基础上，对牙列缺损修复中常用的卡环、基托和固位体进行三维实体建模，建立了修复所用的单元模型库；按照肯氏分类，在单元模型库的基础上，对典型的缺失病例的修复过程进行几何仿真，得到修复后完整的几何模型．     

下颌前牙固定桥基牙及其支持组织的三维有限元模型的建立

目的：建立下颌前牙双端固定桥的三维有限元模型,为分析下颌前牙固定桥的生物力学特征提供数字模型。方法：采用正常人的下颌骨标本,进行CT断层扫描得到包含下颌前牙的35幅图像,通过计算机图形转换软件和3D建模软件获取图像的边界信息,应用ANSYS有限元建模模块处理。建立了包括牙齿、牙周膜和牙槽骨固定桥修复前及修复后的几何模型和三维有限元模型。结果：固定桥修复后。有限元模型包括牙体、牙槽骨、牙周膜在内共41648个节点,27269个单元。结论：CT辅助有限元建模技术能精确建立下颌前牙及其支持组织的三维有限元模型。     

基于CT图像反求技术的人体股骨头修复建模

提出了一种基于CT图像反求技术的髋关节建模和缺损股骨头修复建模的新方法.利用基于模型的分割方法从人体髋关节CT图像中分别提取股骨和髋臼骨轮廓三维点数据,通过对离散点云数据进行规则化处理、精简、分割等,提取目标区域点云数据,最后利用最小二乘法拟合对因病变而发生塌陷的股骨头表面进行修复重建,恢复其健康状态的球面形态特征.利用两例不同程度的股骨头坏死病例进行修复实验,均得到较精确的修复还原效果.该方法不仅可以很好地重构人体髋关节模型、还原缺损股骨头的原始形态,而且可以推广到其他关节或骨组织,为骨科手术的精确定位和生物力学有限元分析提供了理论模型,并为关节假体的个体化快速制造提供了一种有效的方法.     

基于VTK的颌面缺损修复的计算机辅助设计系统的实现

研究设计并开发了一套可用于颌面缺损修复的计算机辅助设计系统.系统使用视觉化工具函式库(visualization toolkit,VTK)作为开发工具.数据源可以是CT扫描获得的三维数据,也可是已经存在的.stl格式的三维表面数据.系统主要通过将健康侧数据镜像到患侧,或读入本地数据库中的数据,对缺损部位进行填充、平滑等处理,从而生成贋复体.系统还可将生成的贋复体以.stl格式输出;并利用快速成型加工系统进行加工.该系统的建立可实现颌面缺损修复中贋复体的个性化快速制作,从而提高制作质量,降低其操作难度.     

基于三维扫描技术的人体头像建模

通过人体三维数据的获取进行实体建模得到人体三维模型,进而可以应用于医学、整容、美容等方面。三维扫描技术能快速测量人体各部分,包括牙齿、面额部、肢体等的尺寸,对美容、矫形、修复、口腔医学、假肢制作都非常有用。     

快速成型中的三维数据准备

快速成型中的三维数据包括物体的三维CAD模型、通过三维数字化测量仪器测得的物体表面的三维数据点云、STL文件及三维模型的切片. 通过概念设计和反求工程中的三维扫描可以建立物体的三维CAD模型, 并着重讨论了工件表面点三维数据的获取方法及数据点云的处理, STL文件的格式、精度、分割与拼接.     

环形移位悬浮存储器体系并行CT图象重建系统

针对三维计算机层面成象（ＣＴ）图象重建所必须的巨大运算量，提出了一种采用多处 理器并行处理技术实现三维ＣＴ高速图象重建的技术方案：“环形移位悬浮存储器”体系并行 结构，并分析了三维ＣＴ图象重建实现并行的原理，“环形移位悬浮存储器”并行处理系统的体 系结构，以及理论结果。     

CT图像重建的可扩展多DSP并行计算系统结构

为提高大型工业CT的图像重建速度,通过分析卷积反投影算法的特点,提出了一种并行计算方案。设计了一种基于SPMD(单指令集,多数据流)并行处理结构的可扩展的多DSP(数字信号处理器)并行计算系统模型。通过仿真实验,确定了系统设计的重要参数——DSP的数量的选择依据。仿真结果表明,利用这种模型,可以将重建的时间从100 s量级降低到1 s量级。这样就大幅度地提高了CT图像重建的速度,扩大了大型工业CT的运用范围。     

Iterative Reconstruction for Transmission Tomography on GPU Using Nvidia CUDA

The iterative reconstruction algorithms for X-ray CT image reconstruction suffer from their high computational cost.Recently Nvidia releases common unified device architecture(CUDA),allowing developers to access to the processing power of Nvidia graphical processing units(GPUs),in order to perform general purpose computations.The use of the GPU,as an alternative computation platform,allows decreasing processing times,for parallel algorithms.This paper aims to demonstrate the feasibility of such an implement...     

基于水平集分割方法的医学图像三维重建

为了提高医学图像处理对疾病辅助诊断和治疗的效果,提出一种新的基于先验形状的水平集方法,对多张脊柱CT切片进行分割,并将其分割结果进行三维重建。首先使用核主成分分析算法对训练样本进行降维,并用水平集来表达主成分作为先验形状;然后对水平集形状样本均值进行形态学处理,从而获得分割的初始轮廓;最后将初始轮廓引入RSF模型来构造新的总能量泛函,并依此对形态学预处理之后的每一张CT图像进行分割,进而根据分割结果进行三维重建。实验结果表明,新方法对多张CT切片的分割比传统分割方法具有更优的分割效果和更高的分割效率,能够精准地进行椎骨重建,指导脊椎的矫正手术。     

CT图像分块重建算法

为加快重建速度，节省资源，提出了CT图像分块重建算法，与一般的整幅重建算法不同，该算法通过恰当地分割投影空间、滤波投影空间、图像空间来实现重建的分块运算，最后拼装成整幅图像，它所占用的资源要比对整幅图像重建所需要的少，分块重建算法适用于多机运算、计算机网络分布运算及投影数据量巨大的高分辨率CT图像重建，并发展成一种局部重建技术，能减少对X射线剂量的要求，从而减少X射线对人体的辐射损害，仿真实验表明，CT图像分块重建算法是可行的和令人满意的。     

一种确定三维锥束CT精确重建域的方法

三维锥束CT精确重建是近几年图像重建领域的研究热点,完全条件、源点轨迹和重建方法是精确重建的主要研究内容。在已知源点轨迹形状和尺寸的情况下,确定物体精确重建的区域,是一个在实际应用中需要解决的重要问题。基于3D Radon变换的性质和三维锥束CT精确图像重建的一般公式,提出了一种在锥束源点轨迹给出之后确定物体精确重建域(ERR)的方法——“Radon壳图解法”。该方法使原有分析复杂轨迹ERR的工作大大简化,且更加直观、有效,使精确重建方法向实际应用又前进了一步。     

非完全数据光学CT图像重建技术

非完全数据图像重建是光学CT技术的重点和难点内容，本文设计了此条件下的正交测量光路及干涉条纹自动处理系统。同时重点论述了此条件下的重建算法，它包括改进的联合代数重建法和频谱分析重建法。最后设计了一种实用测量重建算法。为光学CT技术的实用化发展奠定了基础。     

不适定逆成像问题的多准则正则化求解方法

不适定性（ｉｌｌ－ｐｏｓｅｄｎｅｓｓ）是图像重建（Ｘ射线ＣＴ的投影重建、心电ＥＣＧ及电ＥＥＧ信号的逆成像重建）逆问题求解中非常普遍的情况,由于对观测数据及正问题数字离散化过程中所产生的误差极为敏感,它在银行大程度上将影响到重建图像的质量、稳定性和求解精度。通过对由投影重建图像逆问题求解过程中的不适宜性分析,给出了求解不适定逆成像问题的多准则正则化方法及其理论基础,实验结果表明该方法比传统的单准则正     

基于样条函数的原木CT图像序列数据重建

CT图像中灰度大小与木材密度成正比。径切面上的木材密度变化不大,但缺陷出现时会有大幅变化。笔者依据以上的木材特性,以欧洲白腊为例利用三次自然样条函数对原木CT扫描三维数据重构,比较了有间隔和没有间隔的函数插值的数据。结果表明:进行原木CT图像采样时,适当的间隔可以提高CT的扫描效率和图像的处理速度,且能降低成本。     

基于CT图像序列的膝关节三维重建

良好的手术操作对象的几何模型能提高虚拟手术系统的沉浸感,为了获得逼真的股骨、胫骨和髌骨的几何模型,论文对膝关节的CT图像进行分析,根据灰度直方图选取合适的阈值进行阈值分割,并结合区域生长做进一步的处理,最后进行三维重建。结果表明建立了更精确的几何模型。