种植牙手术辅助导板生成系统的设计与实现

摘要

人工种植牙技术，是指通过外科手术将生物材料制成的人工牙根植入到牙床下面的颌骨组织，然后在人工牙根上安装义齿的缺牙修复技术。在种植牙手术实施过程中，医生将辅助导板戴入病人口腔中需植牙部分，用手术钻头将种植体通过导板的导套孔植入牙床的颌骨组织，从而保证种植体植入的位置，角度和深度的精确。种植牙手术辅助导板承载了口腔内形状，种植体的数量，位置和植入角度等最终信息，是术前设计在术中被准确实施的保证。在数字化种植牙系统中，导板的生成系统至关重要。
　　首先，本文研究了不同类型的导板的生成需求，针对骨支撑，牙支撑和粘膜支撑导板设计了不同的生成步骤，并整合了这些步骤，提出了整个导板生成系统的设计框架，基于此框架实现了种植手术辅助导板的生成系统。 本文实现的系统提供自动生成骨支撑，牙支撑和粘膜支撑的导板的功能。系统的设计与实现中，本文主要分析和解决了以下几个难题:1、牙齿形状非常不规则，导板基体内表面需要尽量贴合牙齿表面，又要能被顺利戴入，不能被卡住。所以需要对牙齿表（骨）表面做适当的处理。本文通过对牙齿模型的体数据模型做处理，填充牙齿模型上的沟壑和凹面，得到适合作为导板基体内表面的网格。2、导板基体的内外表面可以看成牙齿形状向外扩一定距离的等值面。直接根据三角面片模型往外扩充求的等值面会设计大量面元之间的相交运算，计算复杂。本文提出了一种体素化三角面片模型得到相应体数据，然后通过体数据提取等值面生成导板基体的方法。3、生成导套孔的形状时，涉及到了大量的三维几何体之间的布尔运算，而导板基体的形状复杂，很难使用现成的布尔运算有效地生成质量好的结果模型。本文就布尔运算中三角面元的取舍策略做了研究，提出了严格的判断点在模型内外的算法和一些结果模型的优化方法。

目录

声明

摘要

图目录

第1章 绪论

1．1 课题背景和研究意义

1．2 相关工作

1．2．1 国内外研究状况

1．2．2 开发工具VTK

1．3 课题技术难点

1．3．1 导板基体的生成

1．3．2 复杂模型的布尔运算

1．4 本文组织结构

1．5 本章小结

第2章 系统功能结构

2．1 数字化植牙体系框架

2．1．1 数字化植牙体系框架

2．1．2 导板生成系统的功能结构

2．2 不同类型导板的生成方法

2．2．1 牙支撑导板的生成步骤

2．2．2 骨支撑导板的生成步骤

2．2．3 粘膜支撑导板的生成步骤

2．3 系统功能实现

2．4 本章小结

第3章 基于体数据的牙齿表面处理

3．1 体数据基础

3．1．1 三维空间数据模型

3．1．2 本文中重建的体数据

3．2 牙齿凹槽处理

3．3 牙齿沟壑处理

3．4 处理效果

3．5 本章小结

第4章 基于体数据的导板基体生成

4．1 应用场景

4．2 支撑组织模型的体素化

4．2．1 术语定义

4．2．2 原始数据预处理

4．2．3 表面体素化

4．2．4 内部体素化

4．2．5 外部体素化

4．3 导板基体表面提取

4．4 生成结果分析

4．5 本章小结

第5章 布尔运算的优化算法

5．1 布尔运算介绍

5．2 布尔运算的步骤

5．2．1 求相交线

5．2．2 重新剖分三角面元

5．2．3 三角面元的取舍

5．3 优化的三角面元取舍策略

5．3．1 点位置的判断算法

5．3．2 三角面元的取舍策略

5．4 结果模型优化

5．5 效果对比

5．6 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间主要的研究成果

致谢