基于特征的义齿固定桥设计方法_宋雅丽

The Feature-based D esign of D ental p rosthetic F ixed Br idge SONG Y a-li1 , L I Jia1 , GAO P ing2 , L I X iao-m eng2
(1. School o f M echanica l Eng ineering, T ian jin Univ. , T ian jin 300072, China;2. Denta l H osp ital o f T ianjin M edical Univ. , T ian jin 300072, China) Ab stract:Fo r the purpose of the qu ick and accurate design o f den tal prosthe ses, a new ly deve loped CAD app roach for the fea ture-based design of the prosthetic fixed bridge is investigated. In this approach, the Nurbs su rface is firstly used to construct the retaine rs. And then, the globa l and occlusa l feature curves are p roposed considering the indiv idua l patient’ s o riginal info rm ation. A ccord ing to these curves and othe r restrictions, the
图 4 桥体的整体特征形态 在固定桥设计中 , 一般要求桥体的颊舌径略窄于 原缺损牙, 以减轻基牙的负担。 因此在设计桥体整体 特征时 , 应根据基牙和固位体的具体情况 , 调整获得的 缺损牙尺寸 size MD, size BL 和 s ize GO 。 然后根据确 定的尺寸对桥体标准牙模型整体尺寸进行比例变换 。
如图 4a所示 , 采用 B 样条模型连接固位体及同侧 余牙颊面外形高点形成通曲线 cu rve BB, 连接固位体
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设计与研究
组合机床与自动化加工技术
及同侧余牙舌面外形高点形成曲线 curve LB, 连接固 位体及同侧余牙颊尖形成曲线 curve BC, 最后连接固 位体及同侧余牙舌尖形成曲线 cu rve LC。 根据牙冠整 体设计可知 , 这四条整体特征曲线及其之间的相对位 置有效的限制了桥体的位置和整体特征形态。
固定桥通过固位体的内表面与牙列中的基牙紧密 嵌合而固定在牙列中 , 为保证固定桥的稳定固位 , 固位 体内表面也是以基牙点云数 据为基础, 通过 N urbs描 述固位体内表面。 图 3b 所示为根据预备后基牙原始 点云数据获得的固位体内表面 。
图 3 固位体 内 、外表面设计
4 基于特征 的桥体设计
4. 1 桥体整体特征
在桥体设计中, 桥体的特征形态必须与余牙保持 一致, 才能满足邻接关系。 余牙的特征呈现分散形式, 很难将这些特征直接用于限制义齿形态 。 如果将描述 相同类型特征的特征点进行曲线连接 , 曲线之间所形 成的区域可以反映出义齿与邻牙之间的关系。 因此本 文采用 “整体特征曲线 ”, 即将描述相同特征的特征点 进行曲线连接, 来约束桥体整体形态 。
本文用于固定桥设计的患牙原始数据为处于重合 状态的预备前、后数据和处于对颌状态的对颌牙颌面 数据, 如图 2所示 。 根据以上几组数据可以获得设计 固定桥所必须的信息 :预备前基牙、邻牙信息, 预备后 基牙、邻牙信息, 预备前基牙数据与预备后基牙的位置 关系, 对颌牙颌面信息 , 对颌牙与预备前牙列的对颌信 息等。
4. 3 桥体龈端设计
桥体龈端是 桥体与缺 牙区牙槽 嵴粘膜接 触的部 分 。 按桥体龈端与牙槽嵴黏膜的接触关系, ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ分为接 触式桥体和悬空式桥体。 本文所采取的病历系后牙缺 失且缺牙区牙槽嵴吸收明显, 故采用悬空式桥体。 并 且为减小龈端接触面积, 利于保持清洁, 桥体底端采用 近似球形结构。
根据口腔修复学 , 悬空式桥体与牙龈粘膜之间应 保持一定间隙, 此间隙应该根据两边邻牙和对颌牙的 具体情况确定。 桥体龈端与牙龈之间的位置关系, 如 图 1所示。
and the load bea ring capabilities of the retainers a re enhanced. K ey w ord s:den tal fixed bridge;CAD;Nu rbs;B-spline
0 引言
CAD /CAM 技术应用广泛 , 将其应用于口腔修复学 中则是一个全新的课题 , 早在 1971年, 著名计算机专 家就和法国牙医 Du re t一起致力于将 CA D /CAM 技术 应用于口腔修复体的设计与制造之中 [ 1-2] 。 该技术可 以提高修复质量 , 对口腔修复医学理论和实践都具有 极为深刻的影响 。
桥体( pontic)即人工牙, 是固定桥修复缺失牙的形 态和功能的部分, 其两端或一端与固位体相连接。 桥 体的形态需参照邻牙的磨损程度以及对颌牙的咬合关 系来恢复。
用固定桥作为修复体的原始牙列 , 其特点是天然 牙部分缺失 , 要求建立桥体来发挥缺失牙的功能。 本 文首先调用同名标准牙特征模型用以恢复桥体的基本 特征形态。 由于患牙与标准牙之间存在不同, 需根据 邻牙和对颌牙信息调整桥体形态, 完成设计。 注意到 用于制作固定桥的条件是桥体邻牙 (固位体 )、对颌牙 形态较完整 , 依据邻牙和对颌牙信息调整桥体形态能 够满足邻接和对颌要求。 并且为便于固定桥的自洁, 必须保证桥体龈端与牙槽嵴粘膜的接触关系 。
图 2 原始数据
3 固位体设计
固位体 ( reta iner)是指粘固于基牙上的部分冠或全 冠 。 它与桥体相连接 , 并与基牙紧密嵌合 , 从而使固定 桥得到固位 。
在设计固位体时 , 首先要求固位体外表面形态能 够保证固位体与对颌牙平稳对颌, 使得产生的颌力能 够比较均匀地分布在固位体上 。 预备前基牙为患者的 天然牙 , 形态完整 , 且其形态结构本身就满足咬合关系 和邻接关系 , 所以固位体的外表面形态应根据预备前 基牙的原始形态进行设计 。
考虑到在后续桥体设计中, 桥体的整体尺寸会适 当缩小 , 以降低桥体承受的颌力。 为保证固位体与桥 体的邻接关系, 并增强固位体的支撑能力 , 需增大固位
体的部分尺寸。 这种设计思想可以通过局部调整固位 体外表面形态来实现。 原始数据以点云形式存在, 该 数据虽然反映了预备前基牙的原始形态 , 但并不能表 达其拓扑结构, 且无法进行设计, 需将其转换为曲面。 固位体外表面分布较多复杂而不规则的牙尖、牙窝 、牙 嵴和窝沟, 在 曲面模型中只有 N urbs 曲面有可能构造 上述复杂形状 , 因此固位体外表面采用 N urbs曲面模 型建构 。 图 3a 所示为根据预备前基牙原始点云数据 获得的固位体外表面 。
设计与研究
组合机床与自动化加工技术
文章编号 :1001 - 2265(2006)11 - 0016 - 04
基于特征的义齿固定桥设计方法
宋雅丽 1, 李佳1 , 高平 2 , 李晓萌2
(1. 天津大学 机械工程学院 , 天津 300072;2. 天津医科大学 口腔医学院 , 天津 300070)
摘要:文章以简化义齿设计过程 , 提高义齿设计准确性为目的, 提出了基于特征的义齿固定桥设计方法。 该方法首先根据缺失牙邻牙信息 , 采用 N urbs曲面模型恢复固位体的形态以保证其支撑作用, 然后根据 邻牙、对颌牙原始特征, 运用 B 样条曲线模型建立了四条整体特征曲线和两条颌特征曲线 , 用以限制标 准牙模型的特征参数 , 从而完成义齿桥体形态设计 。 最后对固位体与桥体模型接触区实施圆弧过渡处 理 。 研究结果表明, 采用该方法生成的连接体不仅满足临床对连接体形态 、位置的要求, 并且增强了固 位体的支撑作用 。 关键词 :固定义齿 ;CAD;N urbs;B-sp line 中图分类号 :TH 122 文献标识码:A
本章以牙齿形态特征和固定桥结构特点为基础, 提出了基于特征的固定桥设计方法。 首先根据缺失牙 邻牙特征恢复固位体的形态以保证其支撑作用, 然后 在系统地研究基于特征的桥体建构技术, 最后将桥体 和固位体通过连接体固定在一起从而形成完整的固定
桥设计 。 文章设计的固定桥并非桥支架而是固定桥原型。
目前在国内外公开的文献中 , 只有针对桥支架的几何 形态进行了研究 , 对于固定桥原型 , 尤其是固定桥中桥 体 、固位体与桥体之间连接体的尺寸未有详细的实验 依据, 所以仅是技术路线的探索, 目的在于为义齿计算 机辅助冠桥设计提供技术支持 。
为恢复缺损牙形态 , 首先需要依据这四条整体特 征曲线和固位体近远中接触区获得缺损牙的整体特征 尺寸。 根据固位体近远中面特征接触区, 获得了缺损 牙近远 中 径的 尺 寸 s ize MD;根 据 曲线 curve BB 和 curve LB, 获得了缺损牙颊舌径尺寸 size BL;根据曲线 curve BC 和 curve BB 获得了缺损牙颊面外形高点以上 龈颌径尺寸 size GO;然后获得标准牙中与 s ize GO 对 应的 size GOS, 如图 4b所示 。
本文根据龈端的结构特点和生理要求 , 在牙龈点 云数据中识别出鞍嵴上的一系列最高点 , 如图 6所示。 根据这些点采用 B 样条曲线模型建立一条龈端曲线, 该曲线能够描述鞍嵴的形态 。 如果将牙龈曲线在 z 向 平移变换, 平移距离为预留间隙的距离, 然后根据该曲 线设计桥体龈端 , 使得桥体龈端曲面均高于该曲线 , 就 能满足桥体龈端与牙龈之间间隙的要求 。 所以用该曲 线限制桥体龈端在近远中方向的形态 , 被称为构造桥 体龈端的近远中曲线 , 简称 cu rve GMD, 如图 7所示 。
fea tures o f the correspond ing standard prosthe tic pontic m ode ls are adjusted to m ee t the fit o f the g loba l size and occ lusa l surface. In addition, an effective app roach is presented to crea te the connecto r through knuckling the contact areas. T he resu lt show s that the clinica l requ irem en t for the connector’ s shape and po sition is satisfied,