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基于逆向工程的口腔修复CAD/CAM系统相关技术的研究
本文基于逆向工程思想，对口腔修复计算机义齿辅助设计与辅助制作（CAD/CAM）软件设计、系统类库设计和牙颌模型重构设计等相关技术进行分析，探讨系统软件功能模块的实现，以此提高口腔修复系统的设计质量，确保修复体的加工水平。
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云南白药对下颌阻生第三磨牙拔除术后面部肿胀的影响
目的:应用逆向工程技术、随机对照双盲多中心临床实验评价口服云南白药胶囊对下颌阻生第三磨牙拔除术后面部肿胀程度的影响.方法:拔除下颌近中阻生第三磨牙患者按区组随机方法分为实验组和对照组,于术前3d至术后第4天连续口服云南白药胶囊或安慰剂胶囊,4次/d,0.5g/次.于术前、术后第1、3、5天行面部三维扫描,重建面部三维模型.利用逆向工程软件将术后各个观察时间模型与术前模型重叠配准,测量面部肿胀厚度、体积和肿胀度作为评价指标.结果:187例患者完成了各个观察期面部三维数据扫描,其中实验组93例,对照组94例.两组人口学构成无统计学差异,手术时间无统计学差异,实验组各个观察时间点的肿胀厚度的平均值均小于对照组,实验组和对照组术后24h、第3天肿胀厚度、肿胀体积、肿胀度差异有统计学意义(P＜0.01).结论:下颌阻生第三磨牙拔除围手术期口服云南白药胶囊可有效预防和促进拔牙术后面颊肿胀的吸收.
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计算机辅助导航模板辅助颈椎椎弓根置钉可行性研究
目的:利用逆向工程原理和快速成型技术,通过尸体标本试验验证导航模板可行性及准确性.方法:选取成年男性正常颈椎骨标本1具,范围从C1～7CT连续断层扫描数据集,采用Mimics 8.1三维重建颈椎数字解剖模型.分别在Geomagic studio 9、Magics 9.5软件平台打开三维重建模型,定位三维参考平面,利用逆向工程(RE)原理寻找椎弓根的佳进钉通道,提取椎板的表面解剖学形态,建立与椎体后部解剖学形态一致的反向模板,拟合模板和椎弓根孔道成定位模板,将导航模板通过激光快速成形技术制造出实物模型.将制作的实物模板和标本的椎板相吻合,利用导航模板的导航孔置入椎弓根螺钉,术后根据CT扫描评价椎弓根螺钉位置的准确性.结果:成功的设计并制作出与椎体后部解剖学结构一致的导航模板.术后CT扫描显示,模拟手术置入的14枚椎弓根钉位置均为Ⅰ类.结论:利用逆向工程原理和快速成型(RP)技术为颈椎弓根的定位、定向提供了一种新的方法,具有较好的应用前景.
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下颌骨髁突支架的个体化设计与初步构建
目的 探索运用快速成型技术与逆向工程方法个体化仿生设计和制造下颌骨髁突支架.方法 以头颅CT扫描影像资料作为数据源,利用Mimics软件重建一侧下颌支三维结构,并以stl文件格式输入到Solidworks软件中进行编辑,终获得下颌骨髁突支架的负型模具文件.应用快速成型技术制造相应的树脂模具,在此模具中填充生物材料,待其固化后,去除模具,获得多孔的三维下颌骨髁突支架模型.观察其大体形貌及用扫描电镜观察其微观结构.结果 所得下颌骨髁突支架生物模型与计算机三维重建模型一致,扫描电镜观察模型由类软骨层的胶原、类骨层的磷酸钙骨水泥(CPC)与聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)构成.结论 快速成型技术与逆向工程相结合的方法制造个体化下颌髁突支架是可行的,为骨组织工程支架的构造提供了一种可能的方法.
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下颌第一磨牙远中缺损牙体修复后的力学性能分析
本研究结合了三维激光扫描、逆向工程、三维有限元分析等技术,建立了下颌第一磨牙远中牙体缺损修复后的三维有限元模型,研究了其在不同加载方案、修复材料及修复洞型下的全场应力分析,并通过Mohr强度理论对修复体进行了校核.结果 表明,临床上制备壁厚1mm的预备牙体进行充填修复在力学上是可行的;而对大面积缺损牙体的修复,桩核全冠修复并未显示出明显优势.
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基于ICT断层扫描图像的逆向工程功能设计
本文开发设计了一套基于ICT断层切描图像的逆向工程软件平台.运用图像图形处理中的边缘检测、阈值分割、边界细化、矢量化及格式转换等算法与技术,实现工件由三维断层ICT数据到快速成型机STL接口及CAD图纸再编辑的功能.所设计的软件功能齐全,层次清晰,具有较高实用性.
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CT辅助逆向工程技术在畸齿矫正中的应用研究
如何快速、高精度获取齿形CAD模型是目前畸齿矫正行业中的技术难题.介绍了一种基于3D-CT的牙颌数字模型快速获取方法.利用3D-CT扫描获得牙齿石膏阳模精细的三维灰度图像;时三维CT图像进行相应的图像、图形处理,获取实物内外表面点云数据;并将其输入CAD设计平台,逆求出实物原型的CAD模型.与传统逆求方法相比,该方法具有扫描速度快、点云数据各向等分辨率和逆求精度高的优点.
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应用数字骨科技术辅助设计定制桡骨头假体的体外研究
背景：一般而言，个体双侧的桡骨头解剖无显著性差异。桡骨头假体的应用属部分肘关节置换，其设计应满足肘关节解剖学和生物力学要求。为防止术后疼痛、假体松动等并发症发生，个体化定制桡骨头假体很有必要。
目的：基于健侧桡骨近端的CT数据，利用数字骨科技术体外计算机辅助设计定制患侧桡骨头假体。
方法：基于1例受试者左侧肘关节的CT扫描数据，应用Mimics 10.0和Geomagic studio 12软件逆向工程生成右侧桡骨头部实体文件，应用UG NX 8.0软件根据Mimics 10.0测量桡骨颈段参数计算机辅助设计假体柄和可选颈圈并组装头柄部，成功完成右侧桡骨头假体的体外定制。应用Mimics 10.0软件对6例受试者双侧肘关节CT扫描数据三维重建，测量比较双侧桡骨近端形态学参数，包括桡骨头的大高度、桡骨头颈平面小外直径、桡骨头颈平面髓腔大内径和桡骨颈段髓腔长度，以验证基于一侧桡骨近端定制的另一侧桡骨头假体安装的匹配性。
结果：6例受试者的双侧桡骨近端各形态学参数误差均＜1 mm，依据健侧桡骨近端解剖参数设计定制的桡骨头假体患侧置换高精确度匹配。
结论：应用数字骨科技术体外辅助设计定制桡骨头假体科学可行，为假体的个体化制造提供新的方法。 -
个体化导航模板辅助腰椎椎弓根螺钉置钉准确性实验研究
,操作简单,为腰椎椎弓根螺钉的准确置入提供了一种新的可供选择的方法.
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逆向工程技术在重建无牙颌模型中的应用
目的探讨逆向工程技术在重建无牙颌模型中的应用前景,为全口义齿的CAD/CAM开发奠定基础.方法利用逆向工程技术开发出激光线扫描测量仪,对牙列缺失患者的无牙颌模型进行扫描,通过计算机模拟出无牙颌的三维模型.结果建立了无牙颌石膏模型的三维CAD模型,该图像形态清晰,解剖标志明显.结论逆向工程技术能准确重建无牙颌CAD模型,解决了全口义齿CAD/CAM系统中三维建模的技术难题.
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逆向工程技术在乳房整形中的应用研究
目的 探讨逆向工程技术在乳房整形再造中的临床应用价值.方法 应用逆向工程技术对56例乳房整形患者进行了三维数字化模型重建、计算机辅助测量分析、仿真手术模拟和快速原型技术制作乳房实体模型,再根据三维模型提供的直接信息,制定合理有效的治疗措施.结果 应用逆向工程技术实现了计算机辅助的乳房整形手术模拟,制定量化、个性化的手术方案.术后乳房整形美容效果:50例为优,6例为良.结论 逆向工程技术为乳房整形和再造提供了一种新的技术手段和具体指导.
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一种测量拔牙前后牙槽骨变化的新方法
目的 提出一种测量拔牙前后牙槽骨变化的新方法.方法 对24例拔除上颌磨牙后的牙槽骨进行CBCT检查,通过逆向工程软件重建出术后即刻和术后6个月的三维模型,将两次的上颌骨模型对齐后,在缺牙区冠状面及正中矢状面上测量未重叠的部分即为拔牙前后牙槽骨的变化量.结果 牙齿拔除6个月后,牙槽骨在水平方向上的平均吸收量约为(2.1158±0.7444)mm,垂直方向上的平均吸收量约为(0.9220±0.4086)mm.结论通过逆向工程软件测量拔牙前后牙槽骨变化的方法为临床观测软硬组织变化提供了新思路.
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基于逆向工程技术的贴面计算机辅助设计
目的 探索符合形态美学要求的贴面计算机辅助设计(computer aided design,CAD)方法,为贴面专用CAD平台的开发提供方法学基础.方法 选择1例右上中切牙变色需贴面修复的患者,取牙体预备前与预备后两副超硬石膏模型,牙体预备成切端对接型,经三维激光扫描仪三维数据采集、三维重建、使用逆向工程软件Surfacer10.5与Geomagic Studio 8.0进行贴面CAD.结果 在逆向工程软件基础上确立了贴面CAD的技术路线,完成后的贴面表面光顺,与对侧同名牙对称协调,符合形态美学仿真修复要求.结论 基于逆向工程技术进行贴面CAD,方法简便可行,为自主知识产权贴面CAD软件的开发提供了必要的方法学基础.
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口服固体制剂中淀粉类辅料含量的"逆向工程"分析
目的:建立盐酸小檗碱片、格列吡嗪片、卡马西平片、盐酸雷尼替丁胶囊、茶碱缓释片、对乙酰氨基酚片6种口服固体制剂中淀粉类辅料含量的"逆向工程"分析方法.方法:口服固体制剂经有机溶剂提取去除干扰成分,采用碘溶液(称取碘1.3 g、碘化钾3.6 g加水溶解稀释至100 mL)显色后,在可见波长575 nm处测定吸光度.结果:淀粉浓度在20.288 ～ 71.008 μ g · mL-1范围内线性关系良好(r=0.999), 6种口服固体制剂的方法回收率均在85％～110％ (n=9,RSD不超过5.0％),重复性(n=6 ) RSD均小于5.0％.结论:所建立的淀粉类辅料含量测定方法准确、可靠、操作方便,适合用于口服固体制剂中淀粉、玉米淀粉、预胶化淀粉等辅料的含量测定.
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男性全牙列牙周膜数字解剖学建模与测量
目的 探索逆向工程软件结合薄层CT测量活体总牙周膜面积及剩余牙周膜面积的方法.方法 采集第2代中国数字化人体(活体数字人)男性第23号头颅薄层CT图像,以DICOM格式导入Mimics软件进行三维重建,再通过Geomagic Stadio软件优化模型,将牙周膜建模后模型通过Geomagic Stadio软件自带测量功能测量牙周膜面积.结果 测量所得的牙周膜面积符合解剖学规律,上颌牙牙周膜大于下颌牙周膜;上颌牙周膜面积:第一磨牙＞第二磨牙＞尖牙＞第一前磨牙＞第二前磨牙＞中切牙＞侧切牙,下颌牙周膜面积:第一磨牙＞第二磨牙＞尖牙＞第二前磨牙＞第一前磨牙＞中切牙＞侧切牙.结论 利用逆向功能软件结合薄层CT能快速并准确地在活体上测出牙周膜面积、有利于进一步的诊断和治疗.
关键词： 逆向工程 解剖学 牙周组织 第2代中国数字化人体 -
基于个体化逆向工程和双向流固耦合模型的B型主动脉夹层数值模拟血流分析
目的 建立基于个体化逆向工程和双向流固耦合模型的B型主动脉夹层数值模拟模型,探讨计算流体力学技术在主动脉夹层重塑研究中的应用价值.方法 获取北京大学人民医院血管外科B型主动脉夹层患者手术前、第一破口封堵后1周、第一破口封堵后6年和远端破口封堵后3个月的4次CT检查资料,使用Mimics逆向工程重建主动脉夹层三维模型,经Geomagic平滑化后运用ANSYS流体力学模块构建基于双向流固耦合模型进行主动脉夹层血流动力学数值模拟.分析血流动力学参数与主动脉夹层重塑之间的关系.结果 成功建立基于个体化逆向工程和双向流固耦合模型的B型主动脉夹层数值模拟模型.主动脉弓远段与胸降主动脉连接处大弯侧存在血流压强峰值区.主动脉夹层假腔的壁应力远高于真腔,壁应力峰值分布在假腔的边缘处及破口附近.成功封堵第一破口后,夹层假腔流线明显减少,剩余腹主动脉下段残余假腔血流自左髂总动脉破口逆行向上灌注,并于假腔顶部形成涡流,有利于夹层血栓化重塑.第二破口位置残留假腔压力持续高于真腔,与动脉瘤形成相关.结论 基于逆向工程个体化设计的双向流固耦合主动脉夹层数值模拟模型能够揭示B型主动脉夹层相对真实的血流动力和管壁应力特征.
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基于逆向工程的颜面部畸形的修复重建研究
逆向工程(reverse engineering,RE)就是将实物变为计算机辅助设计(CAD)模型相关的数字化技术、几何模型重建技术和产品制造技术的总称,是将已有产品或实物模型转化为工程设计模型和概念模型,在此基础上对已有产品进行解剖、深化和再创造的过程[1].
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逆向工程和快速成型技术及医学应用
介绍了逆向工程(RE)和快速成型(RP)技术的工程应用原理和目前其在医学领域的假体设计、制作、植入及外科手术规划等方面的应用现状,对其良好的发展前景做了展望.
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大龄髋脱位儿童髓关节骨性形态研究及分析
目的 应用CT的原始数据资料,结合反求工程软件,对大龄髋脱位儿童髋关节的病理形态结构做进一步的定量分析研究,以了解大龄髋脱位儿童髋关节的病理形态变化,探讨髋关节骨性形态的测量方法及意义.方法 实验组共44个脱位髋,按照Tonnis分级标准分为2个亚组:半脱位组,共30个髋;全脱位组,共14个髋.单侧脱位患儿的"正常髋"为相对对照组,共41个髋.以Mimics软件读取CT原始数据,进行前处理,得到髋关节的点云数据,输入至反求工程软件Imageware中,对髋臼及股骨头的骨性关节面进行球面拟合,测定股骨头上下两部分对髋臼的匹配程度.结果 大龄髋脱位儿童髋臼球面半径较平、浅(全脱位组为27.470±6.299,半脱位组为24.340±2.637,对照组为21.710±1.975),股骨头发育小;3组中全脱位组表现得更加明显.实验组与对照组股骨头的上下两部分和骨性髋臼关节面匹配误差比较:全脱位组、半脱位组P＜0.001,对照组P＞0.05,显示股骨头上半部分对髋臼的匹配程度高于下半部分.结论 髋脱位儿童股骨头上下两部分与髋臼的匹配差异提示了复位手术时股骨近端内翻截骨的必要性.适当的内翻截骨可以使匹配程度较高的股骨头上半部作为主要负重区.良好的球面匹配能获得良好的应力分布,从而减少或推迟骨关节炎的发生.
关键词： 髋关节 脱位 形态 逆向工程 X线计算机体层摄影术 -
包含微型种植体和直丝弓矫治器下颌三维有限元模型的建立
目的：：建立包含微型种植体和直丝弓矫治器的下颌骨三维有限元模型，为口腔正畸生物力学研究提供模型支持。方法：对志愿者进行头颅部螺旋 CT 扫描，利用 MIMICS 软件进行微型种植体、直丝弓托槽及三维实体模型的重建，在 Geomagic 中优化后导入 ANSYS 赋值及网格划分，建立完整的下颌三维有限元模型。结果：建立了包含微型种植体、排齐整平的下颌牙列、牙周膜、牙槽骨及直丝弓托槽的下颌三维有限元模型，计算机实验模拟牙齿的位移状况与临床基本一致。结论：精确、高效地建立下颌整体三维有限元模型，可为模拟牙齿不同状态下的移动及周围牙槽骨的应力分析，提供数字模型基础。
