数字印模获取与咬合配准仿真
目录
1 绪论 3
1.1 研究背景及意义 3
1.2 国外发展研究现状 3
1.3 国内发展研究现状 4
1.4 研究内容 4
2 数字印模的获取 4
2.1 口腔内获取 4
2.1.1 口腔内获取的的原理 5
2.1.2 口腔内获取的缺点 7
2.1.3 口腔内获取的优点 7
2.2 口腔外获取 7
2.2.1 口腔外获取的原理 8
2.2.2 口腔外获取的缺点 8
2.2.3 口腔外获取的优点 8
2.3 本文研究获取方式 8
3 点云数据的处理 8
3.1 Geomagic studio简介 9
3.2 扫描点云数据的预处理 9
3.2.1 联合点对象 10
3.2.2 手动删除 10
3.2.3 非连接项 10
3.2.4 体外孤点 11
3.2.5 减少噪音 11
3.2.6 曲率采样 12
3.2.7 封装 13
3.3 多边形阶段操作 13
3.3.1 填充孔 13
3.3.2 去除特征 14
3.3.3 齿间连接的处理 15
3.3.4 牙冠牙龈间处理 16
3.3.5 边界修补 17
3.4 曲面建模 18
3.4.1 轮廓线的绘制 18
3.4.2 轮廓线的编辑 19
3.4.3 构造格栅 20
3.4.4 裁剪 21
3.5 3D打印 21
4 咬合配准仿真 22
4.1 咬合数据的获取 22
4.2 咬合配准 22
结论 25
致谢 26
参考文献 27
1 绪论
随着当代人们生活水平的逐步提高和社会人口老龄化的飞速发展， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
口腔健康受到了越来越多的关注。日常生活中我们咀嚼食物、吐字发音都要依靠上下颌牙列的咬合运动，牙齿的畸形不仅严重影响人的健康，同时也会影响到容貌和信心。
口腔科医生治疗患者必须要先观察其牙齿的畸形程度以及咬合情况制订进一步的治疗方案，而由于口腔的狭小视野的局限性，印模的获取就显得尤为重要。传统的治疗方案就是通过对牙齿石膏模型的观察测量和使用咬合架来模拟牙齿咬合运动来制订的，牙齿石膏模型用来记录患者牙颌实际的外形，口腔医生对患者的诊断和治疗方案的制定都必须经过多方位观察牙齿石膏模型、测量相关数据、打磨错误齿形等处理来下定论的[1]。打磨的大小和面积、上下颌的配准这些参数主要依赖医生的临床经验和用游标卡尺进行测量，这样得出的数据大部分不够精准而且容易损坏模型，并且牙颌模型体积较大，随着病例的不断积累，石膏模型的存储与管理需要占用大量的物力和人力[2]。
计算机和信息技术的快速发展将我们带入数字时代，它正在深刻影响着口腔医学的各个方面，极大的推动了口腔基础研究和临床技术的发展。
1.1 研究背景及意义
据卫生部口腔疾病调查数据显示，我国平均每个人就会有两三个牙齿损坏，平均一个儿童就有差不多4颗虫牙，3544岁年龄段之间有将近37%的人牙齿部分缺失，65岁以上的老年人平均缺失牙齿达到了11颗，目前全国约有30亿颗牙齿需要修补[3]，但是在注册的口腔医生只有不到4万人，医患比例十分不协调。传统的口腔修复周期较长，而现代生活节奏的加速让一大部分人不能拿出更多的时间来治疗[4]。每个患者的情况都不完全一致，整个治疗的过程和方法也都不一样，因而需要对每一个患者进行个性化的设计。
1.2 国外发展研究现状
CAD / CAM方法在牙科领域的应用是Francois Duret博士首先在他的论文中提出的理论，并在1985年制造出了第一台CAD/CAM牙科样机。1992年又与美国Sopha公司合作研究开发出了SophaDuret系统，该牙科修复体制造技术是世界上第一个用于口腔修复的CAD /CAM系统。
随着现代光电技术和计算机技术的飞速发展，在牙齿矫正领域，数字印模已经被研究并成功地使用了多年，包括Cadent的IOC / OrthoCad，DENTSPLY / GAC的OrthoPlex，Stratos / Orametrix的SureSmile和EMSRapidForm。从那以后，许多公司研究并开发改进了技术，创建了椅旁口腔内扫描仪，该扫描仪越来越方便用户使用，并且能够生产精确的牙科修复体[5]。这些系统能够捕获牙齿的三维虚像，并可以通过这样的图像直接制造修复体，或者可以使用相同的图像来创建精确的主体模型。
1.3 国内发展研究现状
相比较国外的发展，国内在这一领域的涉足比较晚，80年代末我国才有学者开始从事数字印模方面的相关研究[6]。由于受到海外技术上的不外传和技术水平的限制，90年代初期才逐渐有相关学者开始尝试在三维数字印模采集方面做一些研究，但又受到相关主要零件生产技术水平和国外系统保密性的限制，国内相关研究进展缓慢。
直到90年代后期，相关技术才引起国内高校的关注，同时随着市场需求的旺盛和国外产品的冲击，各大高校诸如清华大学、哈尔滨工业大学、南京航天航空大学等在各领域进行了深入研究。目前，国内有十多种有关的产品已经投入到市场上，如北京的一家科技公司研发生产的三维扫描仪Activity101、北大口腔医学院特别研发的用于口腔内修复的CAD/CAM系统等等[7]。
1.4 研究内容
本文根据口腔医生在实际临床应用中对患者进行数字口腔治疗方案规划的需要，对实际牙颌石膏模型进行处理，掌握三维测量、CAD模型重建设计、三维打印的关键技术步骤：首先利用三维光学扫描仪对牙颌石膏模型进行扫描获取牙颌的三维点云数据，其次利用逆向工程软件进行预处理和网格模型的连续曲面重建设计从而获取牙颌三维CAD模型、并对单颗牙齿形态进行恢复、分割和上下颌咬合配准，最终通过三维打印技术制造出牙颌石膏模型的1:1的复制品。
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