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快速成型技术在临床医学中的应用基础研究

作　者: 苏亚辉
导　师: 吕新生
学　校: 合肥工业大学
专　业: 机械设计与理论
关键词: 快速成型 临床医疗 医学影像 数字化信息 计算机图形学 边界提取 三维重构 DICOM文件 CAD系统
分类号: TH16
类　型: 硕士论文
年　份: 2002年
下　载: 155次
引　用: 4次
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内容摘要


上世纪80年代以来，以计算机技术为核心的信息技术的产生和发展导致一系列新的技术领域的不断出现。进入21世纪后，生物技术的飞速发展要求各个门类学科的进一步交叉，对跨学科研究提出了更高的要求。本课题就是适应这一发展潮流，综合应用快速成型技术、医学影像技术、计算机图形学知识和CAD技术等领域的最新成果，解决临床医学中长期困扰人们的“度身定制”问题而提出的。 本文首先介绍了快速成型技术和医学影像技术的发展与现状，同时介绍了国内外快速成型技术在医疗领域的应用范围及实例。 本课题研究采用了直接从医疗设备提取三维数字化信息(DICOM文件)，利用CAD软件及其二次开发工具进行三维重建直至原型输出的新方法。 本课题研究的关键在于如何解读医学影像设备输出的三维数字化信息，并将其转化为CAD软件能够识别的信息以及怎样利用得到的三维数字化信息进行曲面重构，并在此基础上建成三维实体。 本课题研究应用了数字图像处理的知识进行了边界的提取，并借助CAD的二次开发工具将边界信息转化为CAD建模所需要的信息，并利用计算机图形学的知识对这些信息进行了处理，加快了建模的速度，最后通过快速成型技术制成三维实物以供临床医疗参考。 本课题的研究综合了多方面的知识，对快速成型技术在临床医学应用中的一些关键技术问题提出了初步的解决方法，伴随着研究的深入，这一技术必将取得实质性的进展并创造出巨大的社会、经济效益。

全文目录


第一章 概述  12-19
  1．1 新技术革命与制造业的广义化发展  12-13
  1．2 医学影像技术及其发展  13-15
  1．3 CAD技术的应用及其发展  15
  1．4 快速成型技术在医疗领域中的国内外应用现状  15-17
  1．5 本课题的来源、目的、主要内容、研究方法及意义  17-19
第二章 快速成型技术简介  19-41
  2．1 快速成型的原理及成型过程  19
  2．2 三维模型的构造  19-22
    2．2．1 用计算机辅助设计软件构造三维模型  19-20
    2．2．2 用扫描方式构造三维模型  20-22
  2．3 三维模型的近似处理  22-27
    2．3．1 STL格式的规则  24-26
    2．3．2 STL格式文件的错误和纠错软件  26-27
  2．4 模型成型方向的选择  27-28
    2．4．1 成型方向对工件品质的影响  27
    2．4．2 成形方向对材料成本的影响  27
    2．4．3 成形方向对制作时间的影响  27-28
  2．5 三维模型的切片处理  28-31
  2．6 几种常用的分层叠加技术  31-37
    2．6．1 液态光敏聚合物选择性固化  32-34
    2．6．2 薄型材料选择性切割  34-35
    2．6．3 丝状材料选择性熔复  35-36
    2．6．4 粉末材料选择性烧结  36-37
  2．7 快速成型中的后处理技术  37-38
  2．8 快速成型技术在工业领域的应用  38-41
    2．8．1 在产品设计上的应用  39
    2．8．2 快速成型技术在模具制造中的应用  39-41
第三章 相关的图形学基础知识  41-65
  3．1 坐标系的规定与变换  41-43
    3．1．1 坐标系的采用  41
    3．1．2 从规格化坐标（NDC）到设备坐标（DC）的变换  41-43
  3．2 图形的几何变换  43-48
    3．2．1 二维图形的几何变换  43-47
    3．2．2 三维图形的几何变换  47-48
  3．3 曲线的基础知识  48-52
    3．3．1 参数曲线的定义及其切矢量、法矢量、曲率和挠率  48-49
    3．3．2 插值、逼近、拟合和光顺  49-50
    3．3．3 B样条曲线  50-52
  3．4 三角片表面几何重构  52-65
    3．4．1 圆柱体三角片表面重构原理  53-56
    3．4．2 几种圆柱体三角片表面重构方法  56-65
第四章 激光快速成型技术在临床医学中的应用  65-82
  4．1 DICOM文件的转化与边界提取  66-70
    4．1．1 DICOM格式文本的获取  66
    4．1．2 DICOM格式文本的读取及边界提取  66-70
  4．2 三维模型的生成  70-76
    4．2．1 基准曲线的近似处理  71-73
    4．2．2 曲面的拟合与拼接  73-76
  4．3 将实体模型转化为实物模型  76-77
    4．3．1 从三维模型到STL文件  76-77
    4．3．2 快速原型制造  77
  4．4 一个应用实例  77-82
第五章 总结与展望  82-84
参考文献  84-85

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 机械制造工艺
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