义牙种植定位导向系统的研究和开发

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1、摘要人工牙种植是失牙修复的常用方法，具有其他修复技术所无法比拟的美观度和存活率。义牙种植时植入点位置及方向精确与否是决定义牙种植是否成功的关键因素之一。传统义牙种植定位导向技术可靠性较低，难以保证手术精度，而计算机辅助手术(CAS)成本高昂，不符合我国中小型医院和患者的应用实际。因此，开发能够降低医院设备采购成本及患者的手术费用的义牙种植定位导向系统具有重要的实用价值。为此，在综述已有义牙种植定位导向技术优缺点的基础上论文进行了以下工作：(1)提出了新的CAD／CAM定位导向模板模型，完成了义牙种植定位导向系统的总体框架设计。(2)开发了基于WINXP系统的人

2、工牙种植术前规划系统。系统应用体绘制RC加速算法实现CT断层图像的三维重建，基于三维重建模型实现植入点、植入角度和深度的规划，通过辅助测量系统测量出植入点坐标和植入角度大小。(3)完成了模板制作定位导向仪的执行机构设计与开发。在执行机构设计过程中引入机电一体化创新设计理论和数控机床运动方案创新设计理论完成运动方案设计，通过基于模糊语义的评价方法对方案进行评价，选出最优模型并开发出实物样机。(4)设计并开发了以STM32微处理器为控制核心的定位导向仪运动控制系统。本文完成了硬件系统总体设计及各个组成模块的详细设计，并开发了PCB电路板；基于RealViewMDK

3、软件系统采用C语言进行底层程序编写，通过RS．232串口与上位机进行通信，实现对定位导向模板加工的精确控制。(5)完成了人工牙种植术前规划系统和运动控制系统的上位机软件开发。软件系统采用VisualC++与VTK混合编程，系统核心算法由C++实现，VTK实现可视化，用VisualC++实现术前规划系统界面和定位导向仪控制界面的设计，并实现两个系统界面的集成。关键词牙种植；定位导向；VTK；创新设计；STM32AbstractComparingwithotherrepairingmethods，dentalimplantisthecommonrepairingm

4、ethodfortoothlosswhichhasthebestbeautydegreeandsurvivalrate．WhethertheimplantpositionanddirectionisaccurateisoneofthekeyfactorstodeterminetheSUCCESSofimplantsurgery．Traditionaldentalimplantnavigationtechnologywhichhaspoorreliabilityisdifficulttoensuretheoperationaccuracy,whileComput

5、erAssistedSurgery(CAS)cannotsuitableforpracticalapplicationforsmallandmediumhospitalsandpatientsinOurcountrybecauseofhighcost．So，developingadentalimplantnavigationsystemwhichcarlreducethemedicalequipmentpurchasingcostandthepatients’surgicalcosthasimportantpracticalvalue．Therefore，ba

6、sedontheadvantagesanddisadvantagesoftheexistingdentalimplantnavigationtechnology,thepaperdoestheworkasfollows：(1)AnewCAD／CAMnavigationtemplatemodelWasproposed，andtheframeworkdesignfordentalimplantnavigationsystemWascompleted．(2)BasedonWINXPsystem，thepre-operativeplanningsystemforden

7、talimplanthasbeendeveloped．Firstly,ray-casting(RC)acceleratingalgorithmWasusedtorealize3-DCTfaultedimagereconstruction．Then，theimplantposition，directionanddepthplanningbasedonthe3-Dreconstructionmodelwererealized．Atlast，theimplantpointcoordinatesandtheimplantangleweremeasuredbyaided

8、measurementsystem．(