下颌磨牙全冠计算机辅助设计初步
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；西北工业大学CAD/CAM中心 (王建 常智勇 张树生)
关键词：磨牙；牙冠；计算机辅助设计
实用口腔医学杂志990424 〔摘要〕 目的：尝试构造标准人造全冠数据库的方法。方法：应用UG软件和二次开发程序，以人机对话方式，按全冠设计原则完成全冠计算机辅助设计(CAD)。结果：建立了下颌磨牙标准全冠实体模型。结论：所选方法可行，为进一步在牙全冠预备体上设计全冠奠定了基础。
A primary study on the methodology of computer aided design
, 百拇医药
of complete crown of mandibuler molar
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 for constructing database of standard artificial complete crown of mandibular molar.Method:According to design principle of complete crown, UG software and relative program developed by ourselves were applied to accomplish computer aided complete crown design by man-machine conversation.Results:A standard mandibular molar visual model was established.Conclusion:The method may be applied for computer aided complete crown design.
, 百拇医药
Key words Molar;Crowns, Computel aided design
在建立牙冠测量造型方法、构造下颌磨牙实体模型后，即可考虑全冠的计算机辅助设计(CAD)。而全冠CAD的前提是建立标准人造全冠数据库，为实现不同患者、不同大小的个体人造全冠的计算机辅助设计奠定基础。本文应用UG软件，尝试下颌磨牙全冠CAD初步方法，目的在于构建标准人造全冠数据库，为基于牙齿预备体的全冠CAD设计奠定基础。
1 材料和方法
1.1 仪器与设备 参见参考文献〔1〕。
1.2 设计原则和方法
1.2.1 设计原则
, http://www.100md.com (1) 全冠外形和解剖标志清楚，等比于标准牙冠。
(2) 内表面无倒凹。
(3) 厚度在0.5～1.0 mm左右.
1.2.2 构造方法
(1) 用鼠标描记出磨牙实体模型A的龈边缘，以点列表示。
(2) 采用插值方法通过点列构造全冠龈边缘原始边界曲线。
(3) 对原始边界曲线进行光顺，光顺后的边界曲线记为M，暂存。
(4) 以牙齿长轴轴线O为基准，向咬合面方向另外复制一个磨牙实体B，缩小尺寸比例为96%，以控制全冠的厚度在0.5 mm左右。
(5) 将边界曲面M向轴线O方向，对实体B的表面做投影，产生边界曲线N。
, 百拇医药
(6) 以N为截面线(section curve)，沿轴线O方向拉出一张柱曲面C。
(7) C为裁剪面，对实体B裁剪，保留C内部的部分B'。
(8) 用B'对A做布尔减操作，产生壳体D。
(9) 以边界曲线M、N为导引曲线，做扫掠曲面E。
(10) 用E裁剪壳体D，余下部分即为磨牙人造全冠。
2 结 果
见图1、2。
图1 标准全冠网格四视图
, 百拇医药
图2 标准全冠色调四视图
3 讨 论
全冠的设计必须在已生成的牙冠实体模型上进行〔1〕，并且必须要遵循1.2.1的设计原则。在此基础上,逐步完成全冠磨光面、组织面及龈边缘的设计。全冠的磨光面保持了原牙冠表面形态，关键在于组织面和龈边缘的设计以及全冠厚度的控制。
3.1 全冠龈边缘设计
构造方法中的(1)、(2)、(3)用于生成全冠磨光面的龈边缘，边界曲线M即为磨光面龈边缘线。该曲线生成是通过手工交互方式完成的。在已经生成的牙冠实体模型上，用鼠标描记出该牙牙冠边缘的位置，以点列表示。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，以符合全冠龈边缘的光滑性。该曲线是全冠设计的起点，利用它才能生成(5)中的边界曲线N，即全冠组织面的龈边缘线。
, http://www.100md.com
3.2 全冠厚度控制和组织面设计
全冠厚度控制是通过缩小不同比例来实现的。缩小比例越大，全冠越厚。构造方法中的(5)、(6)、(7)用于生成全冠组织面，该面的设计起点为龈边缘线N，以N为截面线才能拉出柱曲面C，C被用于置换缩小后的实体模型B的轴面，生成实体模型B'。B'轴面沿用了柱曲面，顶面仍为缩小比例的牙冠咬合面形状，也就是说B'表面即为将要生成的全冠组织面。引入柱曲面的目的在于消除组织面的倒凹。结果表明所设计的人造全冠符合设计原则要求，为进一步在牙全冠预备体上设计全冠奠定了基础。以上操作完全可通过UG提供的功能完成。但在实际应用中，UG软件价格昂贵。将UG这样功能强大的通用CAD软件用于牙科CAD领域过于浪费。而开发一套基于微机平台的牙科CAD专用软件是可行的。下面我们总结了牙科CAD专用软件在全冠CAD制作中将要用到的技术：B样条曲线生成；曲线光顺；柱状曲面生成；实体缩放；曲线到曲面的投影运算；用曲面裁减实体；实体布尔减运算。当然，在预备体上设计全冠会更为复杂，需要考虑咬合、邻接、边缘封闭等诸因素。相信实现预备体的人造冠CAD不会太久。
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
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；西北工业大学CAD/CAM中心 (王建 常智勇 张树生)
关键词：磨牙；牙冠；计算机辅助设计
实用口腔医学杂志990424 〔摘要〕 目的：尝试构造标准人造全冠数据库的方法。方法：应用UG软件和二次开发程序，以人机对话方式，按全冠设计原则完成全冠计算机辅助设计(CAD)。结果：建立了下颌磨牙标准全冠实体模型。结论：所选方法可行，为进一步在牙全冠预备体上设计全冠奠定了基础。
A primary study on the methodology of computer aided design
, 百拇医药
of complete crown of mandibuler molar
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 for constructing database of standard artificial complete crown of mandibular molar.Method:According to design principle of complete crown, UG software and relative program developed by ourselves were applied to accomplish computer aided complete crown design by man-machine conversation.Results:A standard mandibular molar visual model was established.Conclusion:The method may be applied for computer aided complete crown design.
, 百拇医药
Key words Molar;Crowns, Computel aided design
在建立牙冠测量造型方法、构造下颌磨牙实体模型后，即可考虑全冠的计算机辅助设计(CAD)。而全冠CAD的前提是建立标准人造全冠数据库，为实现不同患者、不同大小的个体人造全冠的计算机辅助设计奠定基础。本文应用UG软件，尝试下颌磨牙全冠CAD初步方法，目的在于构建标准人造全冠数据库，为基于牙齿预备体的全冠CAD设计奠定基础。
1 材料和方法
1.1 仪器与设备 参见参考文献〔1〕。
1.2 设计原则和方法
1.2.1 设计原则
, http://www.100md.com (1) 全冠外形和解剖标志清楚，等比于标准牙冠。
(2) 内表面无倒凹。
(3) 厚度在0.5～1.0 mm左右.
1.2.2 构造方法
(1) 用鼠标描记出磨牙实体模型A的龈边缘，以点列表示。
(2) 采用插值方法通过点列构造全冠龈边缘原始边界曲线。
(3) 对原始边界曲线进行光顺，光顺后的边界曲线记为M，暂存。
(4) 以牙齿长轴轴线O为基准，向咬合面方向另外复制一个磨牙实体B，缩小尺寸比例为96%，以控制全冠的厚度在0.5 mm左右。
(5) 将边界曲面M向轴线O方向，对实体B的表面做投影，产生边界曲线N。
, 百拇医药
(6) 以N为截面线(section curve)，沿轴线O方向拉出一张柱曲面C。
(7) C为裁剪面，对实体B裁剪，保留C内部的部分B'。
(8) 用B'对A做布尔减操作，产生壳体D。
(9) 以边界曲线M、N为导引曲线，做扫掠曲面E。
(10) 用E裁剪壳体D，余下部分即为磨牙人造全冠。
2 结 果
见图1、2。
图1 标准全冠网格四视图
, 百拇医药
图2 标准全冠色调四视图
3 讨 论
全冠的设计必须在已生成的牙冠实体模型上进行〔1〕，并且必须要遵循1.2.1的设计原则。在此基础上,逐步完成全冠磨光面、组织面及龈边缘的设计。全冠的磨光面保持了原牙冠表面形态，关键在于组织面和龈边缘的设计以及全冠厚度的控制。
3.1 全冠龈边缘设计
构造方法中的(1)、(2)、(3)用于生成全冠磨光面的龈边缘，边界曲线M即为磨光面龈边缘线。该曲线生成是通过手工交互方式完成的。在已经生成的牙冠实体模型上，用鼠标描记出该牙牙冠边缘的位置，以点列表示。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，以符合全冠龈边缘的光滑性。该曲线是全冠设计的起点，利用它才能生成(5)中的边界曲线N，即全冠组织面的龈边缘线。
, http://www.100md.com
3.2 全冠厚度控制和组织面设计
全冠厚度控制是通过缩小不同比例来实现的。缩小比例越大，全冠越厚。构造方法中的(5)、(6)、(7)用于生成全冠组织面，该面的设计起点为龈边缘线N，以N为截面线才能拉出柱曲面C，C被用于置换缩小后的实体模型B的轴面，生成实体模型B'。B'轴面沿用了柱曲面，顶面仍为缩小比例的牙冠咬合面形状，也就是说B'表面即为将要生成的全冠组织面。引入柱曲面的目的在于消除组织面的倒凹。结果表明所设计的人造全冠符合设计原则要求，为进一步在牙全冠预备体上设计全冠奠定了基础。以上操作完全可通过UG提供的功能完成。但在实际应用中，UG软件价格昂贵。将UG这样功能强大的通用CAD软件用于牙科CAD领域过于浪费。而开发一套基于微机平台的牙科CAD专用软件是可行的。下面我们总结了牙科CAD专用软件在全冠CAD制作中将要用到的技术：B样条曲线生成；曲线光顺；柱状曲面生成；实体缩放；曲线到曲面的投影运算；用曲面裁减实体；实体布尔减运算。当然，在预备体上设计全冠会更为复杂，需要考虑咬合、邻接、边缘封闭等诸因素。相信实现预备体的人造冠CAD不会太久。
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