义齿CAD关键技术研究与开发

论文摘要

本文以研究、开发可用于嵌体、冠、桥等各种修复体设计与制作的商品化临床椅旁型义齿CAD/CAM系统为总体目标,系统研究了标准牙特征建模、基于特征的牙冠设计、基于特征的冠桥设计和冠桥优化设计等问题。论文取得以下研究成果。作为义齿CAD/CAM的基础,从牙齿形态解剖特征和CAD技术的双重特点出发,提炼出用于计算机建模所需要的牙齿表面特征,并提出基于特征的标准牙模型及其建构技术。首先根据牙齿形态特征,确定标准牙建模所需的坐标系统。然后以此为基础,针对不同形态的牙齿特征,分别采用“特征点”、“特征曲线”和“特征曲面域”建立了特征本身的拓扑结构。最后将建构特征通过Nurbs曲面进行拓扑连接,从而获得完整的标准牙模型。上述建模方法可保证在义齿设计时,通过调整特征点、特征曲线、特征曲面域来改变牙齿模型的特征形态,并保持牙齿模型本身拓扑结构不变。以简化义齿设计过程,提高义齿设计准确性为目的,提出了基于特征的牙冠设计方法。该方法以患者牙原始信息为基础,根据邻牙、对颌牙原始特征,运用B样条曲线模型建立了四条整体特征曲线和两条特征曲线,并以此作为义齿整体和面形态的约束条件,根据具体病例,改变标准牙模型的特征参数,从而完成义齿牙冠设计。最后通过实验验证了该方法的正确性。系统研究了基于特征的固定桥设计方法。首先根据缺失牙邻牙信息设计固位体的形态,然后应用基于特征的牙冠设计方法设计桥体形态,最后对固位体与桥体模型接触区实施圆弧过渡处理。研究结果表明,采用该方法生成的连接体不仅满足临床对连接体形态、位置的要求,并且增强了固位体的支撑作用。应用有限元分析方法,系统研究了连接体几何参数对固定桥机械性能的影响。研究结果表明,连接体的最佳几何结构是在满足许用应力条件下,接触面积为稳定应力、稳定位移下的临界值,而过渡圆弧半径则选择为0.8mm到1.00mm。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 义齿 CAD/CAM 涉及内容和技术现状
• 1.2.1.1 原始数据获取技术
• 1.2.1.2 数据处理技术
• 1.2.1.3 数控加工技术
• 1.2.2 义齿 CAD/CAM 系统的国内外发展现状
• 1.2.2.1 临床“椅旁”型
• 1.2.2.2 “技工室”型
• 1.3 本文研究内容
• 第二章 标准牙特征建模技术研究
• 2.1 引言
• 2.2 标准牙数据
• 2.2.1 标准牙数据获取
• 2.2.2 点云数据重构
• 2.2.3 标准牙模型坐标系
• 2.3 标准牙特征
• 2.4 特征点的识别
• 2.5 特征曲线构建
• 2.5.1 特征线形值点的识别
• 2.5.2 曲线模型
• i的确定'>2.5.3 参数k和w_i的确定
• 2.5.4 构造形值点的确定
• 2.5.5 节点矢量的确定
• 2.6 特征曲面域构建
• 2.6.1 特征域形值点的识别
• 2.6.2 曲面模型
• 2.6.3 构造形值点的确定
• 2.6.4 特征曲面域的构造
• 2.7 基于特征的曲面建模
• 2.7.1 曲面模型
• 2.7.2 构造形值点的确定
• 2.7.3 节点矢量和曲面生成
• 2.8 模型修正
• 2.9 小结
• 第三章 基于特征的牙冠设计方法
• 3.1 引言
• 3.2 患牙原始数据
• 3.3 牙冠整体形态设计
• 3.3.1 整体特征曲线的建立
• 3.3.2 牙冠尺寸的确定
• 3.4 牙冠面、切端、牙尖形态设计
• 3.4.1 咬合关系的选择
• 3.4.2 （牙合）特征曲线的建立
• 3.4.3 （牙合）面形态的设计
• 3.4.4 （牙合）面咬合干涉检测
• 3.5 牙冠内表面设计
• 3.6 相关要素设计
• 3.6.1 牙冠近远中接触面设计
• 3.6.2 牙冠厚度的确定
• 3.6.3 牙冠就位道的确定
• 3.7 牙冠形成
• 3.8 实验验证
• 3.9 小结
• 第四章 基于特征的固定桥设计方法
• 4.1 引言
• 4.2 固定桥的组成和特点
• 4.3 患牙原始数据
• 4.4 固位体设计
• 4.5 基于特征的桥体设计
• 4.5.1 桥体整体形态和面形态设计
• 4.5.2 桥体龈端设计
• 4.6 连接体设计
• 4.7 小结
• 第五章 固定桥优化设计
• 5.1 引言
• 5.2 材料设定和加载条件
• 5.2.1 固定桥几何建模
• 5.2.2 材料选择
• 5.2.3 加载及边界条件
• 5.3 应力分析
• 5.3.1 接触面积对应力的影响
• 5.3.2 过渡圆半径对应力的影响
• 5.3.3 综合应力分析
• 5.4 位移分析
• 5.4.1 接触面积对位移的影响
• 5.4.2 过渡圆半径对位移的影响
• 5.5 综合比较分析
• 5.6 小结
• 第六章 全文结论
• 6.1 结论
• 6.2 创新点
• 6.3 工作展望
• 参考文献
• 参加的科研项目和完成的学术论文
• 致谢