收藏本站
《上海交通大学》 2007年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

快速成型在组织工程骨骼修复的应用研究

万卫兵  
【摘要】: 组织工程是综合利用生命科学和工程学的基本原理和技术,以人工合成或天然生物材料为载体,整合分离的种子细胞,在体外预先构建有生命的种植体,然后植入体内,以修复组织缺损,替代或重建器官的结构,维持或改善组织器官功能的一门新兴边缘学科。组织工程研究主要包括支架材料,细胞生物学,生物医学性能与安全性评价等方面的内容。 本文立足于组织工程学中图像处理及新型的快速成型技术的研究。涉及细胞图像分割、细胞组织形态的分析以及图像表面重建等,具有客观性强、重复性好、量化指标准确的特点;同时针对组织器官的修复和再生,把CT图像序列三维重建与快速成型相结合,提供组织三维形态模型的构建。 基于上述的技术需求,本文的研究工作及创新点如下: 1、组织细胞的分割方法 在常规医学图像分割方法的基础上;针对不同的应用,对于培养细胞,分别提出了三种不同的分割方法。 提出了基于裁剪技术的算法,该方法主要采用阈值技术适用于细胞颗粒清晰饱满的情况,具有良好的效果。该方法通过对二值图像进行各种逻辑运算来实现图像区域的分割。通过实验,显示该技术对去除附着于细胞体周围的背景区域,分离多个相互粘连的细胞体是有效的。 对于细胞边界较模糊、颗粒不太清晰的情况,采用综合的分割方法,如CANNY边缘检测和多尺度小波方法相融合,提高了边缘检测的准确度。该方法首先用基于Mallat小波模极大值的尺度独立边缘检测方法,结合Canny和Marr算子,利用不同的权值实现细胞分割。该方法对于边缘不清晰的细胞具有良好的分割效果。 提出了定点snake活动轮廓方法,在半自动获得初始轮廓的基础上,利用可确定的图像点,加快轮廓的收敛速度,在速度和准确度上取得良好的效果。该方法首先利用基于小波的尺度独立边缘检测方法;然后采用形态学和样条拟合方法得到的单像素的边界作为snake算法的初始轮廓,最后通过迭代和结合图像固定点的外部约束力使轮廓收敛至最终的边界。 2、序列图像分割方法 利用切片图像近邻性和相似性,提出了基于活动轮廓的图像序列分割算法;基于Mumfold-Shah模型的C-V方法获得首张切片精确边界的基础上,采用参数形变snake模型进行切片序列的自动分割,加快轮廓的收敛速度。 针对分割中出现的“泄漏”现象,提出了利用切片图像的相似性加速活动轮廓收敛的方法,并定义一个轮廓相似度判断是否重新初始化轮廓。该方法能够很好地实现序列图像的半自动分割,充分利用了活动轮廓的参数形变和几何形变的优点,提高了轮廓的收敛速度。利用几何形变拓展性强的特点来保证初始轮廓准确度,应用参数形变来加快收敛速度,从而最大程度减少人工参与。 3、基于分割的三维可视化 提出了一种基于二维分割的NMC*(New Marching Cubes)算法,来实现数据集的体视化。 利用序列分割时进行数据检测保存的与等值面相交的立方体信息进行表面跟踪,减少了数据的重复检测,有效地缩短了算法的运行时间,同时对三角面片之间的公共边等冗余信息进行简化共享处理,节省了数据的存储空间,提高了算法的效率。 4、快速成型技术 研究了快速成型技术与组织器官再造的关系,特别是骨组织工程。讨论了STL文件的优化,利用三维重建技术构造组织工程的缺损器官,为组织器官的修复提供实体模型。最后展示了一个颅骨修复的实例,在得到修复部位STL文件基础上,利用成型设备构造了一个颅骨缺损的实体。 本文涉及到的图像处理技术对组织工程学起着重要的作用,几乎覆盖组织工程的多个方面。对计算机辅助组织工程应用前景进行了讨论,具有一定的指导性和前瞻性。
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TP391.4

知网文化
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周敏,龙昭华;基于MAS小波变换的数字图像轮廓提取算法[J];重庆邮电学院学报(自然科学版);2004年02期
2 张李超,韩明,黄树槐;基于裂缝跟踪技术的STL文件容错切片[J];锻压机械;2002年02期
3 谢存禧,李仲阳,成晓阳;STL文件毗邻关系的建立与切片算法研究[J];华南理工大学学报(自然科学版);2000年03期
4 黎步松,周钢,王从军,黄树槐;基于STL文件格式的实体分割算法研究与实现[J];华中科技大学学报(自然科学版);2002年03期
5 周勇,唐泽圣;通过区域块投影方法直接绘制三维数据场[J];计算机辅助设计与图形学学报;1996年03期
6 刘斌,黄树槐;快速原型制造技术中实时切片算法的研究与实现[J];计算机辅助设计与图形学学报;1997年06期
7 童欣,唐泽圣;基于空间跳跃的三维纹理硬件体绘制算法[J];计算机学报;1998年09期
8 唐泽圣,袁骏;用图象空间为序的体绘制技术显示三维数据场[J];计算机学报;1994年11期
9 周勇,唐泽圣;通过子区域投影方法直接绘制三维数据场[J];计算机学报;1994年11期
10 邓俊辉,周嘉玉,唐泽圣;基于物质分类的频域体绘制算法[J];计算机学报;1996年08期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 陈作炳;人工关节CAD/CAM相关理论及其关键技术研究[D];武汉理工大学;2004年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张鹤;董彦麟;;一种改进的变分水平集车辆检测技术[J];辽宁科技大学学报;2011年03期
2 苏赋;杨文淑;徐智勇;;红外小目标小波多尺度相关检测方法[J];半导体光电;2007年04期
3 赵保军,汪苏,陈五一;STL数据模型的快速切片算法[J];北京航空航天大学学报;2004年04期
4 钱华明;姜波;;一种基于多通道卫星云图的台风分割方法[J];北京航空航天大学学报;2011年04期
5 刘哲星,李树祥,吕庆文;基于局部平面信息的三维灰度图像方向内插方法[J];北京生物医学工程;1999年04期
6 黄雪梅;ACL导航手术中实时曲面重建问题研究[J];北京生物医学工程;2005年02期
7 主海文,刘有军,曾衍钧;血管图像分割技术的研究进展[J];北京生物医学工程;2005年02期
8 吴翔;马孜;徐富家;胡英;;柔性再制造修复系统及标定技术[J];中国表面工程;2011年04期
9 周翔;郇中丹;黄海洋;李宝聚;;基于边缘信息和先验形状的水平集图像分割方法及其在病原菌识别中的应用[J];北京师范大学学报(自然科学版);2011年02期
10 唐日强;郝长中;孙晓颖;;基于分组的切片软件研究[J];辽宁科技学院学报;2005年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 赵颖;周芳芳;樊晓平;;边界面设计高斯型传递函数[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 周佳男;;一种拓扑纹理图像的相位场模型分割算法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 全刚;徐钟;孙即祥;;一种改进的C-V图像分割模型[A];第十四届全国信号处理学术年会(CCSP-2009)论文集[C];2009年
4 曾理;刘玲慧;向才兵;;X射线图像缺陷提取方法研究[A];2010年重庆市机械工程学会学术年会论文集[C];2010年
5 刘杰;王光飞;;体视化中的自动分类方法[A];2004年CT和三维成像学术年会论文集[C];2004年
6 王长军;朱善安;;智能监视系统中运动目标的提取与跟踪[A];2005中国控制与决策学术年会论文集(上)[C];2005年
7 李彬;田联房;陈萍;莫鸿强;毛宗源;;基于模块化设计的一种快速精确的三维医学图像表面重建算法[A];第二十四届中国控制会议论文集(下册)[C];2005年
8 张磊;唐杰;武港山;;海量地震数据的多分辨率扩展八叉树模型[A];2008年中国高校通信类院系学术研讨会论文集(上册)[C];2009年
9 陆成刚;陈刚;张但;闵春燕;;图像边缘的优化模型[A];'2002系统仿真技术及其应用学术论文集(第四卷)[C];2002年
10 姚富光;肖沙里;魏彪;米德伶;王远勤;;三维X光CT成像技术在牙生物种植中的应用[A];大珩先生九十华诞文集暨中国光学学会2004年学术大会论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王兴梅;水下声纳图像的MRF目标检测与水平集的轮廓提取方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 林颖;基于水平集方法的图像分割关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 程军娜;基于形态学多尺度图像分析的海藻细胞图像分割及特征提取[D];中国海洋大学;2010年
4 韩守东;纹理建模与图切分优化方法研究[D];华中科技大学;2010年
5 涂虬;智能视觉监视中目标检测与跟踪算法研究[D];华中科技大学;2010年
6 张娜;面向脊柱微创手术机器人的图像处理与虚拟现实技术研究[D];南开大学;2010年
7 任明艺;时空联合的视频运动目标分割技术研究[D];电子科技大学;2010年
8 孔丁科;几何活动轮廓图像分割模型的研究[D];浙江大学;2010年
9 董芳芳;图像恢复与分割中的新模型及快速算法[D];浙江大学;2010年
10 李雪梅;图像采样的逆向求解及其在三维表示中的应用研究[D];山东大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 廖甜甜;白细胞图像语义识别分类的研究[D];南昌航空大学;2010年
2 田冰;基于SOM网的多目标图像轮廓提取技术的研究[D];南昌航空大学;2010年
3 李高飞;数控选区电沉积快速成型的成型质量研究[D];浙江理工大学;2010年
4 王捷;数字图像边缘检测方法的若干改进与应用研究[D];浙江理工大学;2010年
5 许东滨;基于水平集和局部灰度阈值的神经干细胞序列图像的分割算法[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 王炎庆;基于卡尔曼滤波器的神经元干细胞序列图像中活跃细胞的追踪[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 张哲会;基于水平集的声纳图像分割方法的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 王勇;运动背景下的目标检测算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 王洪侠;虚拟内窥镜的路径规划问题研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 朱莉莉;结合纹理特征的局域化多通道水平集分割算法的研究[D];大连理工大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 秦湘阁,刘国权;多晶体晶粒尺度三维组织建模及可视化[J];北京科技大学学报;2001年06期
2 陈善学;一种基于小波变换的图像压缩方法[J];重庆邮电学院学报(自然科学版);2001年03期
3 颜永年,崔福斋,张人佶,胡蕴玉;人工骨的快速成形制造[J];材料导报;2000年02期
4 舒小林,肖汉宁,胡望宇,张邦维;金属间化合物的计算机模拟研究[J];材料导报;2000年05期
5 黄勇,李翠伟,汪长安,昝青峰,李淑琴;陶瓷强韧化新纪元——仿生结构设计[J];材料导报;2000年08期
6 牟善松,毛萱,石海涛,汤顺清;骨组织工程支架-多孔β-磷酸三钙陶瓷的制备与性能[J];材料科学与工程学报;2003年04期
7 刘国权;材料三维显微组织形态研究:进展与展望[J];CT理论与应用研究;2000年S1期
8 宋晓艳,刘国权;基于计算机模拟的正常晶粒长大的三维特征和二维截面表征[J];材料研究学报;1998年03期
9 王静梅,姚松年;生物材料及其仿生学的研究进展与展望[J];材料研究学报;2000年04期
10 孙玉文,王晓明,刘健;散乱数据的三角剖分及其在快速原型制造中的应用[J];大连理工大学学报;2000年01期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 阮健;陈平;潘晋孝;;一种工业CT图像的分割算法[J];CT理论与应用研究;2010年01期
2 丁焕文;王迎军;尹庆水;;计算机辅助组织工程的研究进展[J];中国修复重建外科杂志;2006年05期
3 杨昕梅;周进;吴钦章;;基于灰度分布的概率密度实现实时图像分割[J];辽宁工程技术大学学报;2007年02期
4 陈毓;;基于快速成型技术的警用小型电子产品工业设计方法研究[J];艺术与设计(理论);2008年01期
5 赵明昌,田捷,薛健,朱珣,何晖光,吕科;医学影像处理与分析开发包MITK的设计与实现[J];软件学报;2005年04期
6 黄贤武;朱莉;仲兴荣;王加俊;;一种新的基于时空马尔可夫随机场的运动目标分割技术[J];电子与信息学报;2006年02期
7 唐勇;姜昱明;;一种基于彩色图像的运动人体分割方法[J];微电子学与计算机;2006年03期
8 任明艺;李在铭;;轮廓随机序列模型及其分级检测技术[J];计算机应用研究;2008年01期
9 王成儒;刘豫;;一种视频图像序列中运动对象的分割与跟踪算法[J];光电工程;2006年07期
10 田晓冬;赵海啸;孙运达;;基于视觉的目标提取方法综述[J];电脑知识与技术(学术交流);2007年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 田捷;赵明昌;薛健;何晖光;吕科;;三维医学影像处理与分析开发包MITK及处理与分析系统[A];2004年CT和三维成像学术年会论文集[C];2004年
2 曹立基;梁家斌;赵俊;;CT仿真结肠镜快速体绘制技术[A];中国生物医学工程进展——2007中国生物医学工程联合学术年会论文集(上册)[C];2007年
3 钟一民;陈滨津;余建国;;三维超声心脏图像的水平集分割[A];2008年医疗仪器学术年会暨理事会论文汇编[C];2008年
4 程东旭;秦新强;龚春琼;张太发;;一种改进的Marching Cubes算法[A];第十二届全国图象图形学学术会议论文集[C];2005年
5 张玮;谢凤英;秦世引;孙应实;张晓鹏;;一种基于区域生长的直肠癌DWI图像序列分割方法[A];第十一届中国体视学与图像分析学术会议论文集[C];2006年
6 郑丽萍;李光耀;沙静;;医学图像三维重建研究综述[A];第十一届中国体视学与图像分析学术会议论文集[C];2006年
7 顾大权;范茵;许屏;侯太平;汪晋;;三维动态云的模拟[A];2007年中国智能自动化会议论文集[C];2007年
8 吴健;叶峰;崔志明;孙晓平;;基于八叉树分裂合并的医学体数据分割[A];2008年全国开放式分布与并行计算机学术会议论文集(下册)[C];2008年
9 薛笑荣;赵荣椿;张艳宁;段锋;苏爱民;;基于树型小波变换的SAR图像分割[A];信号与信息处理技术——第一届信号与信息处理联合学术会议论文集[C];2002年
10 黎明;周琳霞;杨小芹;;图像的进化计算分割法[A];中国图象图形学会第十届全国图像图形学术会议(CIG’2001)和第一届全国虚拟现实技术研讨会(CVR’2001)论文集[C];2001年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 王淑军 黄显斌;“数字可视化中药”研制成功[N];人民日报;2004年
2 欧阳怡升 本报特约记者 王道升 申进科 ;“可视化后勤”改革一波三折[N];解放军报;2003年
3 孙小和;江苏移动实现“无形品牌可视化”[N];人民邮电;2004年
4 ;功能强大的可视化工作站[N];计算机世界;2000年
5 记者 杨 满 通讯员 黄显斌 唐明山;中药鉴定实现数字化可视化[N];中国中医药报;2004年
6 本报记者 杨婧瀚 特约记者 于智连 通讯员 沈伟;你的安全“看得见”吗?[N];石油管道报;2007年
7 通讯员 徐峰;敖汉旗农作物病虫害预报实现可视化[N];赤峰日报;2008年
8 周海华庞悦;眼球经济的营销策略[N];人民邮电;2008年
9 周军民;安全管理可视化[N];计算机世界;2002年
10 汪昌任;SAPxVIP搭建可视化资产信息平台[N];中国石油报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 万卫兵;快速成型在组织工程骨骼修复的应用研究[D];上海交通大学;2007年
2 张印辉;多尺度马尔可夫随机场图像分割方法研究[D];昆明理工大学;2010年
3 白小晶;基于偏微分方程的图像分割与配准研究[D];南京理工大学;2010年
4 陈志彬;非参数变形模型结合模糊技术的MRI图像分割[D];大连理工大学;2010年
5 高浩;粒子群算法及其在图像分割中的应用与研究[D];江南大学;2009年
6 周鲜成;基于微粒群算法的数字图像处理方法研究[D];中南大学;2008年
7 付晓薇;基于量子力学的图像处理方法研究[D];华中科技大学;2010年
8 李旭超;小波变换和马尔可夫随机场在图像降噪与分割中的应用研究[D];浙江大学;2006年
9 侯格贤;遗传算法及其在跟踪系统中的应用研究[D];西安电子科技大学;1998年
10 郭陟;可视化入侵检测研究[D];清华大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 严灵毓;基于半监督学习的图像分割系统的设计与实现[D];华中科技大学;2010年
2 宋晓峰;基于贝叶斯置信传播的图像分割方法研究[D];西安电子科技大学;2009年
3 葛秘蕾;基于云理论的图像分割技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 康朝红;基于支持向量机的X线图像分割技术研究[D];河北大学;2009年
5 萧湘;骨髓细胞图像分割方法研究[D];中南林业科技大学;2010年
6 尚金奎;基于粗糙集理论的图像分割方法研究[D];东北大学;2008年
7 胡媛媛;基于形态学的图像分割方法的研究与应用[D];昆明理工大学;2008年
8 蔺恒;基于人工免疫网络的图像分割[D];西安电子科技大学;2010年
9 李云刚;自由搜索算法的改进及其在图像分割中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 柳莹莹;基于量子进化计算的数据聚类和图像分割[D];西安电子科技大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026