数字化下颌运动仿真系统的设计与实现

【摘要】： 下颌骨是人体头部唯一一块能够自由运动的骨头,它参与并且完成语言、咀嚼、呼吸、吞咽等重要的生理功能。随着医学、形态学、动画制作和计算机仿真等应用的发展,这一课题的研究受到广泛关注。然而下颌是在运动中完成它所行使的生理活动,这便给研究中数据的提取,运动过程的观测带来了很大的困难。针对这些问题本文开发了一个数字化的下颌运动仿真系统尝试来解决这些问题,主要工作如下: (1)本文从下颌骨的结构入手,参照人体生理结构、解剖结构深入地分析了下颌的结构特点和每处结构在下颌运动中所起的作用,确定了应用Landmark来测量所需要的数据。针对内部数据不能直接测量的问题,采取分开待测物体进行测量的方法。在分开待测物之前先标定待测物体不共线的三个点,在分开以后进行坐标变换还原数据,然后归一化所得数据,使数据直接应用于系统。 (2)根据所得到的数据建立了一个下颌运动系统,该系统应用线面结合的方式建模下颌以及颅骨的结构。对于下颌的简单部位采用曲线建模,这样既能有效刻画这些部位并能节省系统开销;而对于复杂的在下颌运动中起重要作用的部位进行曲面建模,这样可以获取这些部位在运动时的深度信息,以便于对下颌的运动规律进行深入的研究。在曲面生成时,根据所测数据在横纵两个方向分别进行曲线拟合,使线线交织形成网格状,再应用计算机技术填充网格得到所需曲面。而且系统建立了相关的力学模型,可以模拟在负载力作用下的下颌运动状态。 最后本文给出了下颌运动系统在医学诊断中的一些应用实例。