顱頜面三維形貌建模及手術模擬與預測研究.pdf

1、目的：顱頜面骨及軟組織的三維建模，測量分析及手術模擬與預測對于研究面部的生長發(fā)育，面部畸形的診斷治療，術后面形的預測及療效評價具有重要的意義。但迄今為止缺乏一種理想的建模及手術模擬方法，其要求所建模型既包括軟硬組織的解剖形態(tài)，又具有面部軟組織紋理、質(zhì)地、色澤等信息，同時能夠在虛擬環(huán)境下顯示，并能在該模型上實現(xiàn)三維測量分析，虛擬環(huán)境下正頜手術模擬操作及術后面形預測。本研究探討基于虛擬現(xiàn)實(VR)技術紋理映射(TM)的方法，開發(fā)三維貼圖及手

2、術模擬與預測軟件，構建顱頜面三維形貌模型，并實現(xiàn)虛擬環(huán)境下顯示，手術虛擬操作及術后面形預測。 方法：①基于共軛梯度算法的曲面參數(shù)化方法，采用OpenGL的Decal模式進行多幅紋理間的疊加，開發(fā)TM法顱頜面三維形貌建模的貼圖軟件。利用面部軟組織解剖標志點，在顱面CT三維重建模型與面部正側(cè)位攝影照片間建立TM，貼圖法構建顱頜面三維形貌模型。②基于形貌模型研發(fā)三維測量軟件行三維距離及角度測量，并行系統(tǒng)誤差分析及精確度評價。使用SPS

3、S13.0統(tǒng)計軟件，分別對操作者誤差及系統(tǒng)誤差行獨立樣本t檢驗及配對t檢驗，并行方差齊性檢驗及兩樣本間相關分析。③利用Simplant軟件在顱頜面骨模型上行上頜骨Le Fort I型、雙側(cè)下頜升支矢狀劈開(BSSRO)、頦成形截骨術，將頭顱模型分割，建立顱頜面骨的“樹狀”結構模型。通過立體眼鏡、數(shù)據(jù)手套及力反饋設備，在虛擬環(huán)境下行上頜骨Le Fort I型截骨、BSSRO及頦成形術的手術模擬。并經(jīng)TM構建術后形貌模型，行術后面形預測。

4、 結果：⑴顱頜面三維形貌模型既包含軟硬組織的解剖結構形態(tài)，又包含面部色澤、紋理、質(zhì)地等信息，形態(tài)逼真。實現(xiàn)了虛擬環(huán)境下顯示，并可以任意視角觀察分析。⑵定點誤差檢測，TM組三維距離測量平均誤差0.64mm(0.14-1.29mm)，角度誤差1.50°(0.02-4.36°)，兩組間比較無顯著性差異(P>0.05)。變異系數(shù)TM組小于CT組。對不同患者，分別行CT及TM模型三維測量，兩組間無顯著性差異(P>0.05)。⑶利用視覺、觸覺