【摘 要】
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随着人们健康意识的提高,医工融合的不断深入,促使手术治疗方案向着高效率、高精度方向发展。下颌骨是人体面部唯一能活动的骨骼,易在外界条件的改变下发生骨折,用钛板固定治疗下颌骨骨折是目前广泛使用的一种治疗方法,如何保证钛板固定后能辅助骨愈合、降低钛板失效的概率、减轻患者痛苦、提高手术的成功率,有非常重要的研究价值。本文从下颌骨的医学影像数据开始,研究如何从医学影像中分割出下颌骨,构建下颌骨的三维模型,
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随着人们健康意识的提高,医工融合的不断深入,促使手术治疗方案向着高效率、高精度方向发展。下颌骨是人体面部唯一能活动的骨骼,易在外界条件的改变下发生骨折,用钛板固定治疗下颌骨骨折是目前广泛使用的一种治疗方法,如何保证钛板固定后能辅助骨愈合、降低钛板失效的概率、减轻患者痛苦、提高手术的成功率,有非常重要的研究价值。本文从下颌骨的医学影像数据开始,研究如何从医学影像中分割出下颌骨,构建下颌骨的三维模型,针对易发的下颌角骨折,通过仿真分析认识下颌骨的生物力学特性,进行多次仿真实验确定下颌角骨折钛板固定的合理位置,收集实验数据,进行数据拟合,总结规律,设计了下颌骨辅助修复工具,便于医生在实际中进行操作,通过仿真案例分析和临床案例分析来证明其有效性和可行性,达到优化手术方案、提高手术成功率的目的。本文的主要研究内容如下:（1）研究下颌骨的识别与分割方法,提出复用低层特征信息的Mask R-CNN网络,改进网络的主干结构,降低了时间成本,将低层的特征信息添加到高层的特征中,提高了网络低层信息的利用率,自建下颌骨CT图像的数据集,得改进后的网络较原始Mask R-CNN网络有更低的训练损失和验证损失,具有很高的准确率。（2）采用多平台协作的方法构建出下颌骨的三维模型,对模型构建中的若干关键技术进行分析,完成模型的表面优化与拟合,依据下颌骨的生理结构完成下颌骨生物力学模型的构建。（3）探究钛板在不同固定位置和不同固定角度下与下颌骨以及钛板的应力和位移之间的函数关系,进行仿真实验收集数据,寻求数据之间的关系,构建下颌骨骨折修复后钛板固定位置和角度的数学模型。（4）设计下颌骨辅助修复工具,将钛板固定的位置和角度是否合适进行定性划分,用户滑动选择钛板固定的位置和角度后修复工具会显示不同的颜色,便于实际操作,通过仿真和临床案例分析来说明辅助修复工具的有效性,利用3D打印制造下颌骨模型,便于医生进行手术演练和手术规划。
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