激光超声波用于磨牙内部轮廓检测及早期龋定量评估的理论研究

发布时间：2017-07-29 16:34

  本文关键词：激光超声波用于磨牙内部轮廓检测及早期龋定量评估的理论研究

  更多相关文章： 激光超声 纵波 瑞利波 牙齿结构 早期龋 有限元法

【摘要】：牙齿内部结构的临床检测和早期龋临床诊断一直是口腔医学研究的热点和难点,与现有的诊断技术相比,激光超声技术由于其非接触、无损无刺激、检测速度快等优点,在牙齿的临床检测领域具有巨大的应用前景。本文对激光超声技术应用于牙齿内部结构检测和早期龋定量诊断进行了理论研究,分析了激光超声技术在其中应用的可行性,提出了具体的检测及诊断方法。基于CT扫描和三维重建技术,建立了磨牙和切牙的三维几何模型。依据波动方程和热弹性力学理论,建立了激光辐照牙齿激发超声波的三维有限元模型。提出了激光纵波检测磨牙内部轮廓的检测方法。超声纵波在牙釉质-牙本质界面的反射使其携带了与牙釉质厚度相关的信息,通过研究反射纵波在牙齿中的传播特性,本文设计了磨牙内部轮廓的检测方法,对比了计算结果与牙齿的实际内部轮廓,验证了该方法的可行性。提出了激光激发瑞利波用于早期龋定量评估的方法。由于瑞利波传播速度对牙齿表层参数变化非常敏感,通过求解牙齿表面瑞利波速度场可以评估龋蚀区域的位置、脱矿程度和二维形貌。基于瑞利波在早期龋中传播的频散特性,采用瑞利波相速度和频率的对应关系可以评估早期龋脱矿深度。结合时域和频域分析方法,实现了早期龋的三维定量评估。本文的研究结果将对牙齿内部结构临床检测和早期龋临床诊断提供理论依据和检测方法,有助于激光超声技术在临床医学检测中的进一步发展和应用。
【关键词】：激光超声 纵波 瑞利波 牙齿结构 早期龋 有限元法
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB559;R781.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 1 绪论9-18
• 1.1 研究背景9
• 1.2 研究意义9-10
• 1.3 国内外研究现状10-17
• 1.3.1 牙齿形貌结构的特点及其检测技术的研究进展10-12
• 1.3.2 早期龋的特点及其诊断技术的研究进展12-13
• 1.3.3 激光超声无损检测技术的主要特点与研究进展13-14
• 1.3.4 牙齿超声检测技术的研究进展14-17
• 1.4 本文的主要工作17-18
• 2 牙齿中激光超声波的激发机理及其传播特性18-24
• 2.1 激光在牙齿中激发超声波的热弹机制19-21
• 2.1.1 激光的吸收及其辐照效应19
• 2.1.2 热弹机制下激光辐照材料的温度场分布19-20
• 2.1.3 热弹机制下激发超声的线源模型20-21
• 2.2 激光超声波在牙齿中的传播特性21-23
• 2.2.1 激光纵波在牙齿中的传播特性21-22
• 2.2.2 激光瑞利波在牙齿中的传播特性22-23
• 2.3 本章小结23-24
• 3 激光纵波用于磨牙内部轮廓无损检测的理论研究24-44
• 3.1 基于CT扫描的三维牙齿有限元建模24-29
• 3.1.1 离体牙齿CT扫描断层成像24-25
• 3.1.2 牙齿几何模型三维重建25-27
• 3.1.3 牙齿的三维有限元建模27-29
• 3.2 激光超声纵波用于磨牙内部轮廓无损检测的可行性研究29-32
• 3.2.1 三维磨牙中激发超声的温度场计算29-31
• 3.2.2 纵波在双层固体材料中的反射信号31-32
• 3.3 激光超声技术用于磨牙内部轮廓无损检测的方法32-42
• 3.3.1 磨牙模型中反射纵波的激发与探测32-33
• 3.3.2 磨牙模型中反射纵波传播时间的求解33-34
• 3.3.3 激光激发超声波的点源近似34-35
• 3.3.4 牙釉质-牙本质界面轮廓检测方法35-37
• 3.3.5 磨牙模型内部结构检测结果与误差分析37-42
• 3.4 本章小结42-44
• 4 激光瑞利波用于三维中切牙早期龋定量评估的理论研究44-54
• 4.1 三维健康中切牙与早期龋的有限元模型44-47
• 4.1.1 三维健康中切牙有限元模型中超声的激发与探测44-45
• 4.1.2 三维中切牙早期龋有限元模型的建立45-47
• 4.2 基于波形相关算法的早期龋形貌与龋蚀程度反演47-50
• 4.2.1 瑞利波时域信号的波形相关算法47-49
• 4.2.2 早期龋形貌结构二维分布的求解49-50
• 4.3 早期龋脱矿深度的评估50-53
• 4.3.1 基于二维傅里叶变换的瑞利波时频分析法50-52
• 4.3.2 基于样本比对的脱矿深度评估52-53
• 4.4 本章小结53-54
• 5 总结与展望54-56
• 5.1 总结54
• 5.2 展望54-56
• 致谢56-57
• 参考文献57-61
• 附录61

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本文编号：590108