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计算机虚拟隆鼻手术系统的研究

吴溯帆  吴华  廖盛辉  石杭燕  严晟  徐舒畅  
【摘要】:背景及目的随着科学技术的发展,计算机技术在整形外科领域的应用越来越广泛和深入,已成为整形外科学发展的三大趋势之一。虚拟手术系统是计算机技术的在整形外科领域应用的重要组成部分,其原理是采用计算机图形学与数据可视化技术,利用计算机图像处理和分析方法,建立数学模型进行人体器官的几何重建,进而在计算机上模拟出人体器官的三维结构,使依据三维数据建立的模型具有与实体器官一致的物理特性,最后利用VR(Virtual Reality)手段模拟手术过程。本课题的主要目的是研究可用于隆鼻手术术前设计、手术模拟及假体制作的计算机三维模拟软件系统,探索计算机技术应用于隆鼻手术的可能性。方法本课题选择面部轮廓整形手术中最常见的隆鼻术作为研究对象,采集20例隆鼻术求美者的手术前后头部螺旋CT数据,应用DICOM格式数据进行三维重建和图像分割,分析手术前后面部轮廓的变形情况,研究和完善软组织变形算法,建立假体植入后面部软组织变形的数学模型。应用三维数字建模方法和软组织虚拟变形技术,开发计算机三维虚拟隆鼻手术系统,使用此系统预设隆鼻效果、模拟隆鼻手术,并将获取的植入体参数用于假体模型的制作,应用于实际的临床手术。结果本课题组研发的Pureplastic虚拟整形系统,能够完成隆鼻手术的术前设计及术后效果模拟,并提供植入体参数用于假体制作,该软件系统人机界面友好、针对性强、操作相对简便。系统在使用时可以按照医生和求美者的要求进行虚拟隆鼻术的模拟和设计,医生和求美者能直观地看到三维的手术模拟效果,共同参与隆鼻术的设计过程。系统生成的鼻假体模型三维参数以STL格式保存,此参数可用于制作硅胶假体的模具,也可以直接应用于激光粉末烧结快速成型机,使用选择性激光烧结工艺制备高分子聚酞胺材料的假体实体模型,该模型具有较高的精度,既可以用于制作硅胶假体模具,也可以用于临床手术时假体雕刻的临摹。结论本研究探索了计算机技术在整形外科领域的应用,证实了计算机技术辅助隆鼻术的可行性,提出了隆鼻手术的未来发展方向。

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