結(jié)構(gòu)光投影面部三維測量系統(tǒng)建立及應(yīng)用研究.pdf

1、[目的]： 本研究旨在探索面部外形快速采集、精確測量及無損重建的方法。研究擬建立面部三維測量系統(tǒng)，通過其在面部外形采集、測量及臨床贗復(fù)治療中的應(yīng)用，驗證系統(tǒng)的可靠性和實用性；同時，探討不同類型面部缺損的計算機輔助個性化贗復(fù)體設(shè)計和制作方法，以期提高臨床面部外形重建及缺損區(qū)贗復(fù)的精度和效率。 [材料和方法]： 1.基于三角測量原理，以白光作為光源，應(yīng)用格雷碼與相移組合編碼的結(jié)構(gòu)光投影方法；在WindowsXP平臺上

2、，使用VisualC++、HOOPS等軟件工具進(jìn)行開發(fā)，通過系統(tǒng)建模、三維坐標(biāo)計算等算法架構(gòu)系統(tǒng)的硬件和軟件，并對系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定。 2.通過系統(tǒng)掃描45名正常人面形，結(jié)合Imageware和Geomagicstudio軟件反求重建面部外形。比較面部內(nèi)眥間距、鼻長、鼻寬、鼻高、鼻深等的反求測量結(jié)果與手工測量結(jié)果間差異，并運用手工測量方法采集190名正常人鼻面部數(shù)據(jù)及比例關(guān)系。 3.選取2名面部缺損患者接受系統(tǒng)掃描，參考正

3、常人鼻形為全鼻缺失患者設(shè)計贗復(fù)體CAD模型，利用鏡像等方法為單側(cè)眼眶及內(nèi)容物缺失患者設(shè)計贗復(fù)體CAD模型。贗復(fù)體外形設(shè)計效果經(jīng)醫(yī)患溝通后，轉(zhuǎn)化為STL格式并交付2種快速成型設(shè)備加工成實物雛形，最后，使用醫(yī)用硅橡膠制作贗復(fù)體。 [結(jié)果]： 1.研究建立了結(jié)構(gòu)光投影面部三維測量系統(tǒng)。系統(tǒng)光源為12V，工作距離為900mm，單視角掃描時間為5.5s，掃描場景為500×400mm2，精度約為0.03mm，系統(tǒng)在臨床使用環(huán)境為暗環(huán)

4、境，測量方式為投影鏡頭正對被測面部。 2.基于結(jié)構(gòu)光投影面部三維測量系統(tǒng)結(jié)合反求軟件直接重建了45名正常人的面部三維外形，面部測量項目的反求測量結(jié)果與手工測量結(jié)果在統(tǒng)計學(xué)上無明顯差異(P＞0.05)，驗證了系統(tǒng)在面形反求重建及三維測量中應(yīng)用的可靠性。反求重建的面部CAD模型與手工測量的鼻面部數(shù)據(jù)和比例關(guān)系初步建立了面部外形信息數(shù)據(jù)庫。 3.經(jīng)結(jié)構(gòu)光投影面部三維測量系統(tǒng)采集的2名患者面部外形數(shù)字化模型，通過配合個性化的計算

5、機輔助設(shè)計和制作技術(shù)，實現(xiàn)了不同缺損類型的贗復(fù)體重建，驗證了系統(tǒng)在臨床面部缺損患者贗復(fù)治療中應(yīng)用的可行性，并根據(jù)缺損類型建立了個性化的面部缺損贗復(fù)體設(shè)計和制作方法。 [結(jié)論]： 1.研究建立的結(jié)構(gòu)光投影面部三維測量系統(tǒng)具有外形精巧、光源安全、精確度高、測量快速等特點，可用于人體面部外形采集。 2.結(jié)構(gòu)光投影面部三維測量系統(tǒng)在面部外形采集、反求重建、三維測量中具有較高的可靠性和較好的實用性，系統(tǒng)與快速成型技術(shù)集成使

6、用可滿足臨床診斷和贗復(fù)體設(shè)計的需求。 3.研究初步建立的面部外形信息數(shù)據(jù)庫，為面部外形可視化研究提供了豐富的形態(tài)學(xué)資料，同時也能為面部缺損患者提供贗復(fù)體外形及尺寸依據(jù)。 4.結(jié)構(gòu)光投影面部三維測量系統(tǒng)用于臨床面部缺損患者的面形采集，可有效避免印模技術(shù)產(chǎn)生的誤差和給患者造成的不適，對人體沒有輻射危險，并且外形采集時間短、精度高。研究針對不同面部缺損建立的計算機輔助贗復(fù)體設(shè)計和制作方法，為臨床贗復(fù)方案的制定和治療提供了新的方