口腔正畸治疗计划系统是利用计算机辅助诊疗技术,为口腔正畸医生提供的一个软件平台。相对于传统的治疗操作,计算机辅助诊疗技术具有操作方便、精度高、重复性强等众多优势,对提高治疗计划的效率与质量具有重要的意义。本文将利用数字化牙颌模型来实现口腔正畸治疗计划中所必需的模型测量、托槽定位以及牙齿重排等功能,重点对口腔正畸治疗计划系统开发过程中的关键技术进行了讨论。 本文首先介绍了数字化模型的标准工业格式——STL格式以及STL格式经过拓扑重建后得到的包含拓扑信息的Tpd格式,并简要介绍了两种格式的读取与显示。 模型测量是制定口腔正畸计划的必要前提。本文在实现模型测量功能时,采用表面点拾取的基本原理,分析了一般拾取方法的缺陷,重点讨论了表面点的快速拾取方法。 托槽定位是正畸治疗中的关键步骤。碰撞检测作为实现托槽定位的关键技术,在文中得到重点讨论。本文首先简要介绍碰撞检测的基本原理和常用方法,然后重点介绍了基于FDH的包围盒层次树方法,包括FDH树的创建、叶节点的判定、以及FDH树的遍历与更新。最后,针对本系统所采用的数字化模型特点,研究了基于矢量分析的三角面片的相交检测方法。 牙齿重排是口腔正畸的最终目的。本文首先介绍了牙齿分割的实现前提——牙齿边界线的识别,然后根据边界线识别结果的不足之处,提出了完善边界线的方法。在边界线完善的前提下依次分割单个牙齿,并计算牙齿被弓丝平面截取的轮廓,利用数值微分法完善轮廓,利用最小二乘法求出轮廓主轴,利用轮廓主轴求出牙齿标识点。牙齿移动的最终位置由弓丝曲线决定,牙齿的移动距离或旋转角度由牙齿标识点决定,将所有牙齿依次移到标准弓丝曲线上,就完成了牙齿重排。