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标准牙冠和桥体数据库的建立

【摘要】 目的：开发口腔修复 CAD/CAM 系统中标准牙冠和桥体数

据库原型系统，帮助口腔医生快速获得牙冠设计的数据模板，为高效

地设计牙冠模型作准备。方法：首先，利用 AtosⅡ激光测量设备，采

集 28 颗标准冠/桥石膏模型（1∶1）的三维数据；然后，采用细分曲

面逼近的方法重构标准冠/桥的数据模型；最后，设计标准冠/桥数据

库的多层数据存储和管理结构，采用 VC++ 6.0 和 Hoops 图形库开发了

标准冠/桥数据库系统原型。结果：标准冠/桥体数据库原型系统的构

建符合设计要求，能够作为后续牙冠设计的数据模板。结论：所建立

的标准冠/桥数据库高效、精确、可靠，可用于开发国产口腔修复

CAD/CAM 系统。

【关键词】口腔修复 计算机辅助设计与制造 牙冠 桥体 数据库

自从 20 世纪 70 年代初 CAD/CAM 技术应用于口腔修复领域以来，

便从根本上改变了传统的义齿制作方法[1]。 一个完整的 CAD/CAM 口腔

修复系统包含数据采集、标准冠/桥数据库、牙体模型重建与设计、牙

体模型的制造 4 个部分。 标准冠/桥数据库的建立对于提高修复体重构

及快速设计都有着十分重要的意义。近几年我国在口腔修复 CAD/CAM

方面研究取得了一些实质性的进展： 邹波等[2]研究了标准牙冠数据的

获取；陈建治等[3]采用三维层析法，研究了全口义齿树酯牙三维模型

数据库的建立；宋雅丽等[4]采用机械探针式测量机，建立标准牙数据

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库等。上述研究中测量数据的处理、模型的重构大部分都是基于国外

现有的软件系统。 本研究采用三维光学测量设备采集标准冠/桥石膏模

型的三维数据，利用 VC++ 6.0 和 Hoops 图形库设计建立标准数据库，

完成国产"超人"Dental CAD V1.0 口腔修复 CAD/CAM 软件原型中标

准冠/桥数据库模块的开发。

1 数据采集

1.1 测量设备

数据采集设备采用德国 AtosⅡ激光测量仪，该系统由一个激光

发射器、两个 CCD 照相机、移动旋转支架和回转工作台组成。工作时

采用两个 CCD 拍照，记录投射到被测物体表面的光栅发生的变形，计

算物体上测量点的三维坐标，通过回转工作台的旋转和测量头的三方

向旋转和两方向平移，可以采集被测物体 360°外观的多幅照片，并

自动坐标转换和数据拼合。测量主要参数：测量距离 750 1600mm；相

机精度 1280×1024 点阵象素； 照片测量时间约 8s； 间距 0.04
单张 测点

1mm;测量噪音 0.002 0.02mm。

1.2 测量模型

测量模型包括上、 下颌左右中切牙到第 2 磨牙共 28 颗标准牙冠/

2

桥的超硬石膏模型（由南京市口腔医院提供） ，模型比例均为 1∶1。

1.3 测量步骤

(1)在工作台上粘贴测量参考点，并对存在反光或吸光的模型作

喷粉处理。

(2)将待测标准冠/桥模型放在测量工作台上，用油泥固定，并调

整镜头焦距、光线。

(3)调整 Atos 测量镜头，按照逆时针方向从各个视角对模型测

量，获取多片测量数据，当前视图数据必须保证有至少 3 个测量参考

点和前 1 次的视图数据中的测量参考点相重合。

(4)利用相重合的测量参考点，对多片测量数据作坐标变换，并

优化建立数据拓扑，生成 STL 三角网格数据。

2 模型重建

通过数据采集获取了带拓扑结构的 STL 数据， 前可以采用细分 目

曲面逼近和样条曲面逼近两种方法进行模型重构。由于样条曲面逼近

需要对数据按照特征区域进行分块处理，算法复杂。因此，本系统采

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