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文檔簡介
1、隨著數(shù)字化信息技術的不斷進步,人類將醫(yī)學研究與臨床實踐推進到一個前所未有的新高度?!皵?shù)字醫(yī)學”,作為信息技術與醫(yī)學科技的多學科交叉新領域,其理論研究、技術發(fā)展與應用實踐已經(jīng)形成了一門十分活躍、蓬勃發(fā)展的新學科。本文強調(diào)和關注“數(shù)字醫(yī)學”中與臨床相關的數(shù)字醫(yī)療技術研究與應用,在中國博士后科學基金、上海市經(jīng)委產(chǎn)業(yè)化項目等課題的資助下,對其中的關鍵技術--醫(yī)學圖像處理、計算機輔助手術規(guī)劃、個性化醫(yī)療輔具CAD/CAM、與手術導航等領域展開了下
2、列研究: 1、在醫(yī)學圖像處理領域:針對傳統(tǒng)分割方法難以對大數(shù)據(jù)量的,灰度差別不大、界線模糊的軟組織斷層序列醫(yī)學圖像進行有效分割的難題,提出了創(chuàng)新的聯(lián)合分割算法:即先采用閾值和區(qū)域生長結合的方法進行初次分割,然后以改進的分水嶺算法進行精確分割。在此基礎上,開發(fā)完成了MedIMPro(MedicalIMageProcessing)軟件,為特定類型的大數(shù)據(jù)量斷層序列醫(yī)學圖像提供一種較為有效的分割工具,實現(xiàn)圖像的自動分割(人工干預程度極
3、少)和三維建模。 2、在計算機輔助手術規(guī)劃領域:開發(fā)完成了口腔種植手術規(guī)劃軟件與顱頜面整形外科手術規(guī)劃軟件,研究并實現(xiàn)了其中的關鍵算法,包括:Cardinal樣條曲線構建算法、多平面重建(MPR)與曲面重建(CPR)算法、切截面生成算法等。該軟件是實現(xiàn)計算機輔助定位導向模板(口腔種植外科)、定位牙合板(顱頜面整形外科)、以及基于圖像引導的手術導航系統(tǒng)的基礎。 3、在個性化醫(yī)療輔具CAD/CAM領域:提出了“計算機輔助口腔
4、種植外科定位導向模板”的制作流程并加以實現(xiàn),即:首先利用口腔種植手術規(guī)劃軟件進行術前方案設計,其次利用圖像配準技術將激光掃描牙合面數(shù)據(jù)與CT數(shù)據(jù)相融合,然后完成導向模板的計算機輔助設計,最終采用快速原型技術制成導向模板。在此過程中,提出了SVD結合ICP的圖像配準算法,并以此為基礎,開發(fā)完成了LaserCTReg軟件,實現(xiàn)了激光掃描數(shù)據(jù)與CT數(shù)據(jù)的融合功能。介紹了導向模板針對1例上頜右側部分牙列缺失患者的臨床初步應用情況,驗證了模板的有
5、效性與可靠性。 4、在手術導航領域:開發(fā)完成了口腔種植手術導航系統(tǒng)、與顱頜面整形外科手術導航系統(tǒng),包括其中的軟、硬件設計與實現(xiàn),并驗證了系統(tǒng)的總體精度。分別介紹了其各自針對一例上頜骨缺損的顴種植手術、一例顴骨復位翻修手術的臨床應用情況。 本文的研究意義在于: 1、在醫(yī)學圖像處理領域:有效解決了特定類型的大數(shù)據(jù)量斷層序列醫(yī)學圖像分割困難、繁瑣費時、精度難以保障的難題; 2、在計算機輔助手術規(guī)劃與個性化醫(yī)療輔
6、具CAD/CAM領域:不僅在國內(nèi)首次建立了基于CT圖像的計算機輔助口腔種植手術規(guī)劃軟件系統(tǒng),而且也首次研制出“三維數(shù)字化定位導向模板”,打破了長期以來我們只能依賴進口產(chǎn)品和技術的不利局面,填補了國內(nèi)空白。與國外同類研究相比,我們還通過采用圖像配準技術使精度較高的激光掃描牙合面數(shù)據(jù)與CT圖像相融合,從而研制出高精度“骨-鄰牙聯(lián)合支持型”模板,使得模板定位的精確性更高。由于計算機輔助定位導向模板技術有力減小了種植手術的難度,使口腔種植這類復
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