基于力学模型的个性化牙种植导向模板设计关键技术研究

摘要

在口腔医学领域，口腔种植技术迅速兴起，目前已成为牙列缺损和缺失的常规修复手段之一。牙种植导向模板作为术前规划信息载体，医生能够通过模板的准确定位和引导实现种植规划设计。以计算机辅助设计制造种植导向模板为代表的精确外科手术方案，是口腔种植医学的重要发展方向和行业前进的主流趋势之一。
　　 本文结合口腔种植临床医学的实际情况，对种植导向模板数字化设计的关键技术展开了研究。主要研究工作和成果如下：
　　 (1)利用口颌系统数据建立了基于咬合平衡的力学模型，对种植区域咬合力进行定量研究，为种植体定向设计提供了力学参照，结合口腔种植设计的基本原则与临床要求，优化设计种植方案。
　　 (2)针对种植导向模板底部基托结构设计要求，研究了基于分类特征点集的离散偏置建模技术，通过计算顶点相应偏置向量集合完成特征分类定义，并生成偏置点集。然后针对存在的自交三角片的情况，采用基于体素表示的自交处理方法，通过扫描线段判断并滤除偏置点集中的内部点。
　　 (3)针对种植导向模板导向结构设计要求，提出了基于参数化轮廓的规则拉伸建模方法。根据轮廓线参数化方程采样并投影生成底部轮廓，分割轮廓内部区域，沿拉伸方向偏置轮廓线，根据网格密度自适应地调整轮廓偏置步长。最后探讨了相邻轮廓的缝合方法，构建并闭合拉伸面。
　　 在上述理论和算法的基础上，以VC++2008和OpenGL图形库作为软件开发平台，实现了基于力学定向分析的个性化种植导向模板设计软件原型系统开发，划分为力学分析、虚拟种植、种植导向模板设计三大模块，并将原型系统应用到种植导向模板的数字化设计中，取得了良好效果。