牙齿是人类最重要的器官之一。牙髓疾病是由细菌感染、外部刺激、创伤或免疫反应引起的一类常见牙齿疾病,根管治疗术作为牙髓病和根尖周病最有效且最常用的治疗手段,能够有效保持牙齿的完整性,避免拔牙后导致的骨质丧失或假牙稳定性不足等问题,目前被广泛应用在临床治疗中。根管预备作为根管治疗术的首要步骤,过大的切削力和过高的手术温度将导致牙齿根管的术中损伤或手术器械的失效,影响治疗效果。本文针对根管预备过程的切削力和温度展开探究,搭建了体外根管预备实验测试平台,以镍钛合金根管锉为研究对象,通过切削和传热理论分析,揭示了锉针直径、进给速度、根管形态对力和温度的影响规律,为根管预备的手术参数优化和锉针选择提供了建议。本文具体工作如下:搭建了根管预备体外实验平台,分析了根管预备过程影响因素的作用规律及机理。采用牛前胫骨建立了牙齿根管的体外替代模型;基于田口实验方法,设计四因素三水平正交试验,分析锉针直径、根管弯曲度、进给速度和根管宽度的单因素和多因素交互作用对于切削力和扭矩的影响规律,结果表明:根管宽度是影响切削力的重要因素,根管宽度和进给速度是影响扭矩的重要因素。其中,根管宽度、进给速度和根管弯曲度的增加、锉针直径的减小将引起谷值切削力的减小和峰值切削力及扭矩的增加。基于微元法和斜角切削理论,建立了根管预备过程的切削力半解析模型。针对镍钛锉切削姿态变化导致未切削层厚度难以准确计算的问题,提出了基于图像布尔运算的切削仿真算法,该算法能够准确获得全过程未切削层面积的变化规律。设计了单因素体外根管预备实验,验证了切削力模型的有效性;分析了不同的根管弯曲度和预备方式等因素对于预备效果的影响。结果表明:根管弯曲度增加20°后,直管中切削力没有变化,弯管中切削力增加约0.73 N;2-1 mm啄距比4-2 mm啄距能降低约19.88%的切削力。基于热传导理论,建立了根管预备过程温度预测模型。以热力学第一定律为基础,考虑了根管系统与外界进行热传导、热对流和热辐射的交换,建立了镍钛锉和根管的热平衡控制方程及边界和初始条件,通过单因素体外根管预备实验,验证了温度模型的有效性;探究了不同进给速度、锉针转速和预备深度对手术温度分布的影响。结果表明:进给速度和预备深度改变对于温度变化影响较大,而锉针转速的改变对温度变化影响较小;该模型能够有效预测预备过程的温度分布,避免对牙本质造成热损伤,为临床中医师的手术操作提供指导。