反求技术在牙列缺损修复中应用探究

反求技术在牙列缺损修复中应用探究

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时间:2018-01-07

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1、反求技术在牙列缺损修复中应用探究  【摘要】本文介绍了运用三维扫描技术反求人体牙列的三维轮廓技术,探讨反求技术在外科手术策划与假体制作中的应用意义。描述了如何通过三维扫描技术获得三维点云数据,应用GeomagicQualify对扫描结果的云点进行处理,完成曲面造型以获得牙列表面轮廓三维模型。这些技术为外科手术预演习,复杂骨骼疾病诊断以及临床教学打下基础。【关键词】反求技术;三维投影光栅扫描仪0.概述反求技术是基于实物测量数据的计算机辅助设计,对于外形复杂的如骨骼、牙齿等异形结构,通过三维成像技术进行扫描和测量,获得零件的表面轮廓点云信息,对点云数据进行着色、删除噪点、封装、填充、简

2、化多边形等处理,通过轮廓线的探测和编辑、构造栅格、拟合曲面等曲面造型过程,可得到了表面光滑的三维模型[1]~[2],此模型在外科手术策划与义齿等假体制作中有较深远的意义。1.主要设备和材料三维投影光栅扫描仪,型号为TN3DOMS;GeomagicQualify逆向软件;实验室提供人的下牙列模型作为实体扫描对象。42.反求技术运用反求工程技术根据三维扫描仪的原理不同,可分为接触式和非接触式。接触式测量法包括坐标测量机和层去扫描法;非接触式测量法包括光学测量和超声波测量。本文采用三维光栅扫描仪和GeomagicQualify对下牙列进行反求设计,其步骤如下:2.1三维数据采集用光学扫描

3、增白剂对下牙列进行增白处理,应用三维投影光栅扫描仪对下牙列进行多维扫描,完成实体的三维初步重建图形(图1),将所得数据转化为云点图并导出,以备进一步处理。在获取数据过程中可能会遇到以下问题:①选取照明均匀性较好和亮度较高的等作为光源,以减少对图像的条纹质量的影响。②测量时要外部环境光均匀且强度合适,以提高测得数据的准确性。③对同一物体表面采用同一型号显影剂且喷涂时尽量均匀。④有颜色差异的外表都均匀喷涂显影剂,以防测量时出现未识别现象;形状复杂产生的测量盲区应在扫描后采用软件进行修复。⑤粘贴标记点时应当注意参考点之间的距离应该互不相同,高低尽量错开。4⑥测量摆放物体时应使被测物体被测

4、面正对扫描仪。2.2三维数据预处理(1)将三维扫描的云点图导入GeomagicQualify,对导入点进行着色处理。(2)删除噪音点、较差的点云边界、坏死点等。(3)进行全局注册,把所有得到的点集合成一个整体。(4)把所有的点以三个一组的形式形成面,并连接在一起,生成三角网络面(图2)。(5)进行多幅拼接,即将两个或者两个以上的云点图进行拼接。(6)将三角网格面产生的小孔进行填充。(7)再次进行全局注册和注册分析,使所有的点形成一个整体。(8)运用松弛、去除特征、编辑边界、简化多边形等技术来优化点云,处理完后导出点云。(图3)。2.3曲面形成点云数据处理完成后进入曲面形成阶段,运用

5、Geomagic4Qualify软件自动抽取的零件特征、边界转换成轮廓线[3],运用手动编辑轮廓线,并将其进行延伸和编辑,以达到最好的衔接。根据轮廓线划分的区域称为面板,移动面板使曲面片根据曲面的形状划分均匀,从而得到更光滑的曲面。在每块曲面片内设置规定数目的栅格(图4),依据栅格按照NURBS定义拟合成曲面,得到表面光滑的曲面三维图(图5)。3.应用反求技术可在医学领域中得到应用,可运用于复杂的牙列修复手术,通过假牙等假体进行反求,获取三维数据,实现三维模型的重构,通过快速成型技术可直接得到原假牙的复制品,用来代替已经损坏或寿命已到的原假牙等假体。4.结论通过对反求技术在牙列缺损

6、修复中应用的研究,发现利用反求技术可以较好地逆向求解得到异形结构体三维数据,为成型技术的运用打下了基础,并为医学运用提供了可靠的支撑,提高了医学技术质量。该项技术具有一定的运用前景。[科]【参考文献】[1]刘亚雄,李涤沉.反求工程和快速成型在计算机辅助外科手术中的应用[J].中国临床康复,2004.8(26):5546-5547.[2]杨玉江.异形结构反求技术在生物工程制造领域实验研究[D].成都大学,2012:16-20.[3]胡影峰.GeomagicStudio软件在逆向工程后处理中的应用[J].制造业自动化,2009,31(9):137.4

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