贴面的计算机辅助设计与制造

针对中切牙缺损的情况，我们介绍了一种利用计算机辅助技术设计制作贴面的方法。该方法首先利用三维激光测量仪对牙预备体模型进行数据测量；利用逆向工程软件重构预备体的三角网格模型，并通过提取预备体边缘线、镜像完整切牙、局部自由变形等操作完成贴面三维模型的构造；最后在小型高速数控铣床上加工出实物。结果表明加工的贴面实物质量稳定、精度高，且佩戴在预备体上的贴合效果也较好，满足了美观的要求。     

口腔预备体颈缘线裁剪算法

由于高质量全瓷冠、桥体制作的需要，基于CAD／CAM的口腔修复体制作技术成为研究的热点。口腔预备体特征线的三角网格裁剪技术是口腔CAD／CAM修复工艺中的关键环节之一，对口腔修复体制作质量有重要影响。提出一种渐进三角网格裁剪算法：首先，采用“种子”区域扩展进行网格粗裁剪；然后，采用三角片剖分技术完成三角片的精裁剪；最后对剖分后的边界三角片进行优化，获得边界均匀的裁剪曲面。应用实例证实本算法是有效的、可行的，可满足临床应用要求。     

虚拟咬合运动初步仿真模拟的研究与实现

我们试验了利用VR技术进行虚拟咬合仿真制作的全部过程。首先,采用光学三维测量仪对上下颌石膏模型进行数字化,通过预处理获取有效的三角网格曲面模型;其次,对咬合运动模型进行合理的简化,分解为一系列的平移运动和旋转运动;通过动态刷新完成开闭口运动、侧移运动的计算机运动仿真,可视化地观察咬合运动;然后利用模型碰撞检测算法动态地计算咬合接触位,并详细地分析了咬合接触时的咬合点位置分布和咬合剖切面上的咬合点接触关系;最后讨论了目前虚拟咬合仿真存在的问题和今后研究的方向。     

DICOM数据的三维重建与协同可视化系统的开发

复杂手术常需多科医生协商制定综合性治疗方案,网络协同三维可视化软件可使方案制定直观而精确。我们采用VTK工具包对DICOM格式CT图像数据进行三维重建并作网格简化,将结果所得多边形网格模型无缝集成到用HOOPS/3DAF所开发的图形系统进行显示,并用HOOPS/Stream工具包转成适合网络传输的HSF无损压缩流文件,再用HOOPS/NET工具包实现基于Client/Server架构的协同三维交互可视化系统。所得三维重建结果清晰,协同三维可视化操作实时度高。本研究实现了一个协同手术仿真开发平台,该架构易于进一步添加模拟手术操作与修复体设计功能。     

牙冠修复体数控加工刀轨生成算法的研究与实现

针对手工方法修复牙齿存在制作周期长、修复质量对技工的技艺依赖性强、很难满足大量患者即时就诊等缺点,我们提出了基于STL数据模型的牙冠修复体粗加工刀轨生成算法.该算法首先快速重建牙冠修复体STL数据,然后采用切片法生成多层的无自交等距轮廓环,在此基础上规划出行切和环切加工刀轨.该算法应用于Dental CAM系统中,经仿真加工结果表明,该算法不仅能生成正确的加工刀轨,而且能节省大量的牙齿修复体制作时间.对临床应用有重要的参考价值.     

标准牙冠和桥体数据库的建立

目的：开发口腔修复CAD／CAM系统中标准牙冠和桥体数据库原型系统，帮助口腔医生快速获得牙冠设计的数据模板，为高效地设计牙冠模型作准备。方法：首先，利用AtosⅡ激光测量设备，采集28颗标准冠/桥石膏模型（1：1）的三维数据；然后，采用细分曲面逼近的方法重构标准冠/桥的数据模型；最后，设计标准彤桥数据库的多层数据存储和管理结构，采用VC＋4-6、0和Hoops图形库开发了标准冠／桥数据库系统原型。结果：标准冠／桥体数据库原型系统的构建符合设计要求，能够作为后续牙冠设计的数据模板。结论：所建立的标准冠／桥数据库高效、精确、可靠，可用于开发国产口腔修复CAD／CAM系统。     

部分缺失牙齿咬合面自适应重建算法

针对数字化口腔修复技术能够高效、可靠地实现对缺损牙体精确修复的特点,提出了一种部分缺失牙齿咬合面自适应重建算法,通过变形对应牙位上的标准牙模型得到重建后的缺失咬合面。首先基于缺损牙体的洞缘线信息将其划分为内、外两个标识区域;其次设计分块策略将标准牙曲面划分为3个变形区域;最后对标准牙施加微分变形操作,将与缺失区域相对应的标准牙曲面作为重建后的咬合面。对3类常见的嵌体预备牙型的修复体设计试验表明,重建后的咬合面均能够保持局部细节形态,与预备体缺失区域匹配良好,为口腔修复CAD/CAM系统的临床应用提供了一套完整的嵌体修复体设计方案。     

影像实物建模的医学应用价值与局限

评估基于快速成型技术的影像实物建模在医学中的应用价值,并讨论其进一步应用增长的限制因素与未来前景。     

基于特征曲线驱动的牙齿修复体局部变形算法

通过特征曲线驱动牙齿修复体曲面局部变形,进行修复体表面形态设计,创造出符合患者口腔系统功能的修复体数字化模型.首先在修复体曲面上,用鼠标交互式选取控制点构造特征曲线,并将特征曲线投影到曲面上生成投影曲线;接着利用投影曲线,根据定义的变形半径计算特征曲线影响的变形区域,并用KD树结构建立变形区域内的点和特征曲线的映射关系;最后根据邻牙和对颌牙的约束关系,改变控制点编辑特征曲线,即能通过特征曲线驱动修复体曲面局部变形.通过前牙牙尖的局部变形,以及邻牙约束条件下前牙的修复实例,验证算法的实用性.结果表明,所提出的算法能稳定高效地完成牙齿修复体曲面的局部变形.     

影像实物建模的医学应用价值与局限

评估基于快速成型技术的影像实物建模在医学中的应用价值,并讨论其进一步应用增长的限制因素与未来前景。