上颌中切牙贴面计算机辅助设计

http://www.100md.com 《实用口腔医学杂志》 1999年第4期

     作者：高 勃 王忠义 施长溪 王 建 常智勇 张树生

    单位：第四军医大学口腔医学院修复科 〔高勃 (现在西北工业大学凝固技术国家重点实验室做博士后) 王忠义 施长溪 710032〕；北工业大学CAD/CAM中心(王建 常智勇 张树生)

    关键词：切牙；贴面；计算机辅助设计

    实用口腔医学杂志990423 〔摘要〕 目的：尝试上颌中切牙贴面计算机辅助设计(CAD)方法。方法：应用UG软件和二次开发程序，以人机对话方式，按设计原则完成上颌中切牙贴面CAD。结果：建立了中切牙贴面实体模型。结论：所选方法可行，为计算机辅助贴面制作奠定了基础。

    A modified method for computer aided design of

    veneer on maxillary incisor

    Gao Bo, Wang Zhongyi, Shi Changxi, et al.The State Key Laboratory of Solidification Processing in Northwestern polytechnical University, Xi'an 710072

    〔Abstract〕Objective:To develop a new method of computer aided design (CAD) of veneer on maxillary incisor.Method:According to design principal of veneer,UG software and relative program developed by ourselves were applied to accomplish computer aided design veneer of maxillary incisor by man-machine conversation.Result:A maxillary incisor veneer visual model was established.Conclusion:The method may be used for computer aided manufacturing veneer.

    Key words Incisor;Veneer;Compuler aided design

    在牙冠造型一文中，我们建立了牙冠的测量造型方法，构造了上颌中切牙模型。在本文中，我们考虑基于这篇论文结果的上颌中切牙贴面初步方法，为计算机辅助制作(CAM)的实现奠定基础。

    1 材料和方法

    1.1 仪器与设备：见参考文献〔1〕。

    1.2 设计原则和方法

    1.2.1 设计原则

    前牙贴面的作用在于纠正因氟斑牙、四环素牙、釉质发育不全等所致的前牙变色、形态欠美观问题，重塑和恢复正常的颜色与解剖形态。据此，我们提出了构造上颌中切牙贴面的几点计算机辅助设计(CAD)原则。

    (1)覆盖边界 贴面上止于自然牙冠颈线；下止于中切牙切缘而又不包过切缘，免于成为咬合着力点；近、远中在止于轴面角的同时，要向邻面平滑逐渐过度。

    (2)唇面 恢复正常的解剖标志，如近、远中切角、发育沟等。

    (3)粘结面 与中切牙唇面协调一致。

    (4)厚度 以0.5～1.0 mm厚为宜。

    1.2.2 构造方法

    (1)用鼠标描记出中切牙牙冠唇面外形轮廓，作点列标记。

    (2)采用插值方法通过点列构造贴面原始边界曲线。

    (3)对原始边界曲线进行光顺。

    (4)将原始边界曲线沿唇面的法矢方向，投影到中切牙唇面，产生中切牙贴面的边界曲线。该曲线是封闭的，将中切牙唇面片切成两个相互隔绝的部分。

    (5)沿边界曲线剪裁，保留边界线所围的曲面片A，即为贴面的粘结面。

    (6)将A沿A的外法矢方向平移0.5 mm,复制出另一曲面片B。

    (7)以B的近似中心,缩小比例为原尺寸的99%,B的面积略小于A。B用作贴面的唇面。

    (8)以A、B的边界曲线为导引曲线(guide curve)，以两曲线距离最短的两点连线为母线，构造扫掠(sweep)曲面C，C将作为A、B两者的过度曲面。

    (9)至此，A、B、C三曲面构造了一个三维封闭空间。缝合(sew)3个曲面，即可产生中切牙贴面实体模型。

    2 结 果

    见图1～4。

    图1 上颌中切牙色调图

    图2 贴面网格图

    图3 贴面粘结面色调图

    图4 贴面粘结于牙远中面色调图

    3 讨 论

    中切牙贴面CAD是基于已经生成的中切牙实体模型^〔1〕，并遵循1.2.1的设计原则完成的。设计的切入点是完成贴面粘结面的设计，然后实现贴面唇面设计。

    3.1 粘结面设计

    构造方法中的(1)～(5)用于生成粘结面，即曲面片A。其边缘线的确定通过人机对话方式，用鼠标描记中切牙唇面外形边缘轮廓，生成一系列离散点，再通过UG所提供的曲线构造功能，生成一条通过这些点的非均匀有理B样条曲线，然后再利用我们二次开发的曲线光顺算法进行光顺，使曲线变得光滑，以符合贴面边缘光滑的特性。中切牙的唇面预备只触及釉质浅表层且不改变其形态，因此认为贴面的粘结面就是中切牙唇面，所以保证了粘结面和中切牙唇面形态几乎完全一致。

    3.2 贴面厚度控制和其唇面设计

    贴面厚度是通过控制曲面片的平移量来实现的，UG程序有此功能。可根据所选贴面材料类型结合预测装饰效果灵活给出贴面厚度。若原来唇面形态正常，贴面的唇面形态可将原唇面外形完全复制，只不过根据实际需要加以调整大小。本文采取缩小比例方式，使贴面唇面略小于原唇面。

    3.3 贴面粘结面和唇面的圆滑过度

    当完成贴面粘结面和唇面的设计后，尚需要一个过度曲面将二者衔接封闭。此功能由(8)～(9)来达到。UG软件提供了构造扫掠曲线、扫掠曲面功能，并具有缝合功能程序。当过渡曲面生成后，由缝合程序完成过渡曲面和粘结面、唇面的拼合。至此，中切牙贴面CAD完成。从结果可以看出，用本方法构造的中切牙贴面，完全符合设计原则，边界清晰而又没有台阶，解剖标志清楚，形态逼真，粘结面和中切牙唇面协调一致。因此表明，本方法用于构造贴面是切实可行的。但需要说明的是，所用方法是借助于UG和SGI工作站完成的。若在PC机上实现，必须在原有软件的基础上做二次开发，编制一套PC软件。总结牙科CAD专用软件在贴面CAD制作中将要用到的技术：B样条曲线生成；曲线光顺；曲面平移与缩放；曲线到曲面的投影运算；用曲线裁减曲面；曲面拼接。这也是我们今后努力的方向。

    参考文献

    1 高 勃，王忠义，施长溪,等.牙冠表面形状测量造型方法.实用口腔医学杂志,1999,15(4)：303

    (收稿：1998-10-19 修回：1999-02-10)

    百拇医药网 http://www.100md.com/html/analecta/2003/08/31/74/552.htm