口腔模拟种植软件系统的设计与实现

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1、口腔模拟种植软件系统的设计与实现第1章绪论1.1论文的研究背景口腔种植是近些年来发展起来的口腔医学的一种新技术，涉及口腔材料学、生物力学、医学美学、仿生学等多个领域⑴。口腔种植技术将牙种植体植入牙槽骨内，在实现骨结合的情况下，以种植体为人工牙根，最终实现缺牙修复的功能。与传统的可摘义齿和固定牙桥方法相比，口腔种植技术具有无需磨损周围天然牙齿，有独立人工牙根、不会引起牙槽突费用性萎缩，而且更加美观、舒适等众多优点，因而越来越受到患者的欢迎，目前已经成为缺牙治疗中不可或缺的重要手段[2]。由于种植牙是现代医学利用仿生学的原理研制出来的一种仿生器官，将其植入牙床后，形态逼真、美

2、观，感觉就像真牙一样。一般种植体植入手术只需要几十分钟至数小时即可以完成。同时由于选用的是与人体相容性极好的生物材料，种植牙对人体不产生任何不良的副作用。牙种植技术能修复恒牙缺失，重建阻嚼功能，提高人类生存质量，因此种植牙被誉为人类的第三副牙齿。在欧美等发达国家，种植牙己经取代烤瓷牙、贵金属牙，成为牙齿缺失修复的首选。口腔种植手术的发展主要经历了以下两个阶段：第一个阶段是口腔全景X线机二维诊断-医生制定经验手术方案-医生凭经验种植手术方式。通过这种方式医生只能观察到固定的二维平面图像，且图像存在重叠、放大率不相同等缺点[3]，只能依靠医生的主观想象来推测实际的三维结构关系

3、，即所谓的思维三维[4]。种植手术方案和手术实施完全由医生制定，手术水平对医生的业务水平依赖度极高，缺乏直观性和准确性，手术质量也难以保证。.1.2国内外研究现状国外对牙种植的研究在20世纪30年代就己经幵始，但由于当时一些理论基础的缺失，导致牙种植大量失败。到20世纪50年代中期，Branemark发现了钛金属与骨组织之间的骨结合现象，并提出了骨结合理论[7](Osseointegration),才为口腔种植提供了坚实的理论基础，从此改写了口腔种植的历史。自从1965年完成世界上第一例口腔种植手术以来，口腔种植手术己成为口腔医学领域中应用最为广泛的手术之一[8]。在西方

4、发达国家，有半数以上的牙列缺失患者己选择种植修复，而每年全世界使用的种植体在二十一世纪初就己达130万套以上[9]。国外口腔种植技术经过数十年的积累，己经形成了许多成熟的解决方案和应用实例。其中应用最多的商业口腔手术规划软件有比利时Materialise公司的Simplant、瑞典Nobelbiocare公司的Nobelguide以及德国Med3D公司的Implant3D等软件[ig_12]，这些软件均具有牙模拟种植、手术导板生成等功能，具有可视化性强、精度高等优点，大大提高了口腔种植手术的效率及成功率。与国外相比，国内在这方面的起步较晚。1995年，中华口腔医学杂志社在

5、珠海召幵了首次种植义齿研讨会，为我国口腔种植的健康发展奠定了坚实基础。目前我国的口腔种植学发展迅速，完成了大量的高水平病例。但是由于国际上对相关技术的知识产权保护，我国与国外许多发达国家仍有较大差距。..第2章医学影像处理系统基础2.1医学图像介绍模拟图像是指空间位置和灰度都连续变化的图像。模拟图像一旦产生其图像质量便不能再进一步完善，而且模拟图像是无法直接用计算机进行处理的，所以模拟图像不能适应现代医学的发展需求。与模拟图像相反，数字图像的空间位置和灰度是离散的，并可以通过计算机进行处理、使用和存储，但数字图像并不能直接可见，需要通过一定载体才能可视化。数字图像由于信息

6、更全面、数据易存储、支持后期处理等众多优点，已经成为现代医学图像的核心。常用的采集途径有：X射线断层扫描(CT)，磁共振成像(MRI)，超声成像(UI)，正电子放射层析扫描(PET)等，其中最常用的两个医学影像是CT图线和MRI图像。由于医学图像的获取方式多种多样，在数字图像发展初期，设备厂家出于商业垄断的考虑，各种医学图像之间并不兼容，给医学图像数据的传输和使用带来严重的问题。后来经过有关专家的不断努力，终于形成了一个医学数字图像的工业标准：医学数字图像和通信标准DI[i9](DigitalImagingandCoimmmicationofMedicine)。.2.2I

7、TK与医学图像分割图像分割是将图像分割成有意义的子区域，医学图像分割就是将自己感兴趣的组织从其它组织或者背景中提取出来，然后进行分析的过程。医学图像中包含丰富的人体内部组织结构信息，准确的分割可以更好的反应组织的真实情况，对于之后的组织分析、医疗诊断、术后评估等环节，都有着非常重要的作用。图像分割也是三维重构的基础，分割效果直接影响三维重构的精确度。由于医学图像的复杂性和多样性，加上目前医学影像设备成像的技术特点，使得医学图像的分割算法也是多种多样，各自有各自的适用范围，并没有一个统一的分割方法，也不存在一个统一的分割效果的评