牙颌组织几何学与力学仿真建模的研究与应用

摘要

该文运用工程上的模块化思想、有限元方法和计算机图形图像处理技术,针对牙颌组织的解剖学特征和生物力学特性,从全牙列角度对牙颌组织的几何与力学仿真建模进行深入研究,建立统一坐标下的几何与力学仿真模型.这一工作在口腔医学领域很好地解决了口腔医学仿真模型利用率低、建模周期长的问题,为口腔医学临床诊治与科学研究提供了高效简洁的工具,加快了对牙颌组织生理规律的认识步伐.该文的技术重点是基于CT数据的实体模型几何与力学仿真建模:直接提取CT断层图像数据用于几何与力学建模,比现有建模方法,有更高的几何精度和材料精度.该文的思想核心是运用模块化思想组建几何与力学仿真模型库:针对牙齿特点,把模型划分为模块,使用时重新调配、组装,提高模型的经济性,方便重复利用.模块化建模使该文的研究成果具有很好的应用前景和发展潜力.CT数据处理是骨组织几何造型问题的关键点与难点,该文给出了基于DICOM格式的CT数据处理详细过程,并进行试验用层切法反求完整的牙列咬和面,精度达到0.2mm,然后在统一坐标下对数据配准、三维重建后,完成牙颌组织几何学仿真建模.经数据传输后,以模块化原理为核心进行牙颌组织力学仿真建模.针对牙齿的特殊性,采用线性插值补充中间层轮廓方法实现了多分叉牙根实体化,并建立非均厚的牙周膜模型,并由CT数据提取骨组织的材料特性赋值到有限元模型中,完成牙颌组织的力学仿真建模.