基于隐形矫正器的牙齿矫正模拟系统研究与开发

论文摘要

在正畸外科手术中，传统制定牙齿矫正计划过程对牙颌石膏模型具有破坏性，不能全面的反映牙颌模型三维结构的变化情况。在治疗过程中更多的是依靠医生个人的临床经验，影响了医生制定精确的手术方案和术后预测。针对此问题，我们设计了一种牙齿矫正模拟系统，它利用计算机生成的三维牙颌组织模型帮助医生模拟矫正过程，并且直观的向患者展示手术治疗效果。本文针对牙齿矫正模拟系统这一主题展开深入的研究。首先，根据医学器官建模的特点，建立了基于CT断层图像和逆向工程技术的计算机三维牙颌组织模型。接着利用ANSYS公司提供的软件开放包和JScript、Xml相结合的编程语言建立了具有友好界面的牙齿模拟系统。在此基础上，根据牙齿矫正原理初步模拟了牙齿的多种动态矫正过程。论文的主要工作有以下几点：（1）建立基于CT断层图像和逆向工程技术的牙颌组织模型。结合CT扫描的特点，利用Mimics软件断层图像重建三维模型的强大能力和Geomagic逆向工程软件的后处理能力及Ansys Workbench布尔运算功能构建高几何精度的牙颌模型。（2）初步设计基于隐形牙齿矫正器的牙齿矫正模拟系统。充分利用现有Ansys强大的有限元求解器、Ansys Workbench SDK软件开发环境和与CAD的无缝接口技术，通过JScript和Xml编程语言开发Workbench平台支持的基于隐形牙齿矫正器的牙齿矫正模拟系统。（3）直观模拟牙齿矫正过程。根据生物力学知识结合有限元分析方法，在牙齿矫正模拟系统中实现多种牙齿移动类型，分析牙齿矫正过程中的受力情况，依此为牙齿矫正阶段治疗提供依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 牙颌模型建模研究现状
• 1.2.2 牙颌有限元分析研究现状
• 1.2.3 隐形牙齿矫正器及矫正模拟系统研究现状
• 1.3 论文主要研究内容
• 第二章 口腔正畸生物力学基础理论
• 2.1 牙颌组织结构
• 2.1.1 牙槽骨
• 2.1.2 牙齿
• 2.1.3 牙周膜
• 2.2 正畸牙齿移动机制
• 2.2.1 骨压迫学说
• 2.2.2 骨转化学说
• 2.2.3 骨“机械化学”学说
• 2.2.4 骨压电效应学说
• 2.3 牙齿矫正的生物力学基础
• 2.3.1 正畸治疗过程
• 2.3.2 矫正力的分类
• 2.4 活动矫正器和隐形矫正器特点
• 2.4.1 固定矫正器
• 2.4.2 隐形矫正器
• 2.5 小结
• 第三章 牙颌组织几何模型建立
• 3.1 医学器官建模方法
• 3.1.1 基于实物模型
• 3.1.2 基于平面断层图像
• 3.2 跨平台建立牙颌三维模型的软件基础
• 3.3 建立牙颌组织三维模型
• 3.3.1 利用 Mimics 建立三角形面片模型
• 3.3.2 Geomagic 修补模型
• 3.3.3 Ansys Workbench DS 模块布尔运算建立牙槽骨模型
• 3.4 小结
• 第四章 隐形牙齿矫正模拟系统设计与实现
• 4.1 矫正模拟系统编程基础
• 4.1.1 Ansys Workbench 客户化开发
• 4.1.2 JScirpt 脚本语言
• 4.1.3 Xml 语言
• 4.1.4 Dreamweaver 编程环境
• 4.1.5 Visual C++编程开发环境
• 4.2 矫正系统功能设计
• 4.3 矫正模拟系统框架设计
• 4.3.1 利用 VC++建立系统初始框架
• 4.3.2 矫正模拟系统的系统设置
• 4.4 矫正模拟系统界面设计
• 4.4.1 矫正模拟系统工具栏设计
• 4.4.2 矫正模拟系统菜单设计
• 4.4.3 视图设计
• 4.5 小结
• 第五章 牙齿矫正动态模拟
• 5.1 牙齿矫正原理
• 5.1.1 阻抗中心
• 5.1.2 旋转中心
• 5.1.3 正畸治疗中牙齿移动类型
• 5.2 隐形牙齿矫正模拟系统设计及实现
• 5.2.1 建立牙齿矫正有限元模型
• 5.2.2 求解分析
• 5.2.3 牙齿矫正动态模拟
• 5.3 小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历