口腔修复金属基底冠CAD关键技术研究与实现

摘要

在口腔修复中，金属基底冠是金属烤瓷全冠的重要组成部分，因此其设计的形状和精度特别重要。传统的设计方法耗时、耗力，随着计算机技术的发展，开发针对金属基底冠的计算机辅助设计软件具有重要的实际应用价值。本文结合口腔临床医学应用的实际，以口腔修复体的数字化模型STL文件为研究对象，围绕适用于基底冠设计的关于网格模型上的相关算法展开研究。本文主要的研究内容和创新如下： 针对基底冠的形状特点，在利用红黑树结构进行拓扑重建的三角网格模型上，详细介绍了能够反应曲面特征的三角网格顶点曲率的计算方法。通过交互式的两特征点之间利用“变方向追踪”法确定初始轮廓线和Snake能量模型优化提取颈缘特征线。根据特征线封闭的特点，利用种子法和边界优化提取有效的内表面模型，并可以达到满意的效果。 针对需要利用等距法产生外表面的要求，介绍了三角网格模型上基于法矢的等距和隐式曲面的等距。详细阐述了基于径向基函数的隐式曲面方程建立、网格曲面顶点八叉树顶点采集算法，在隐式曲面生成之后，利用改进的MC算法和隐式曲面网格优化方法生成外表面。 针对现有的常用的网格过渡和融合算法不能很好的解决本文中基底冠内外表面过渡的问题。在分析现有模型边界特点的前提下，借鉴参数曲面蒙皮法的思想，提出了一种针对基底冠设计的内外表面过渡算法，可以快速完成过渡，而且网格过渡平滑，质量高，可以满足医学需要。 在已有算法的基础上，在WindowsXP环境下，以VC++6.0和HOOPS图形库作为软件开发平台，实现了口腔修复金属基底冠CAD软件系统。本文最后展现了利用本软件设计的模型进行加工获得的实物。