一种具有微结构粘接面的牙科修复体及其制备方法与流程

本发明涉及牙科修复体制备领域，尤其是涉及一种具有微结构粘接面的牙科修复体及其制备方法。

背景技术：

1、牙科修复体是用于修复牙齿缺损或缺失、改善牙齿外观和功能的人工装置，通常包括嵌体、贴面、单体牙冠、桥型牙冠等，粘连牙科修复体时往往采用腐蚀牙齿的方式提供粗糙度以保障粘连效果；但其提供的粗糙度以及粘连面积有限，难以较大幅度的改善粘接效果，且若是提高对牙齿本体的腐蚀程度，随可增加粗糙度与粘接面积，但是会极大的影响患者自身牙齿的健康。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种大幅提升粘接表面积，增加机械嵌合力，提升粘接稳定性的具有微结构粘接面的牙科修复体及其制备方法。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种具有微结构粘接面的牙科修复体的制备方法，包括以下步骤：

3、s1、获取牙齿三维数字图像，建立牙科修复体模型，识别并分割出牙科修复体的粘接面，作为微孔生成区域；

4、s2、将微孔生成区域映射到二维平面上；在二维平面上进行采样，获得与微孔的坐标相对应的采样点阵列；

5、s3、通过映射对应关系以及采样点在所述二维平面中面片的重心坐标，将采样点阵列逆映射到牙科修复体模型上，作为微孔生成位置；

6、s4、在所述粘接面上，结合微孔生成位置对应的平均法向量以及曲率信息，生成微孔纹理阵列并与牙科修复体模型进行布尔运算，得到具有微结构粘接面的牙科修复体模型，基于所述具有微结构粘接面的牙科修复体模型制造牙科修复体。

7、进一步的，s1中，对牙科修复体模型进行网格划分使牙科修复体模型分割呈若干三角面片，采用区域识别算法对若干三角面片进行预处理，将锐边及微小面片扩散删除，并对牙科修复体模型的内侧面、外侧面进行判断，若牙科修复体模型为单体型，则牙科修复体模型的内侧面即为牙科修复体的粘接面，即微孔生成区域。

8、进一步的，所述区域识别算法包括：针对网格的每条边计算二面角，当二面角角度小于设定的角度阈值则对应边为锐边，面积小于设定面积阈值的面片为微小面片，删除含锐边的三角面片以及所述微小面片，并将与所述三角面片或所述微小面片相邻的面片删除，删除的若干面片位置形成锐边区域即为牙科修复体的边缘；在z轴方向上确定所述边缘所在平面的中心点，记作m点，对于牙科修复体模型上的每个三角面片，若三角面片中心和m点的连线与该三角面片对应的面片法向量的夹角不超过90度，则该三角面片为模型内侧面，若干模型内侧面形成牙科修复体模型的内侧面。

9、进一步的，对于桥类型牙科修复体模型，所述区域识别算法还包括：确定网格中的锐边后，根据锐边将网格分割成多个部分，删除面片个数小于数目阈值的部分，对保留部分中的面进行筛选；

10、所述筛选的条件采用以下多种条件的结合：

11、倾向保留面片法线方向向下的面；

12、倾向保留为牙科修复体模型内侧面的面；

13、倾向保留形状为“凹陷”的面；

14、经筛选后，最终所保留的部分即为需要生成微结构的粘接面，作为桥类型牙科修复体模型的微孔生成区域。

15、进一步的，s2中，通过参数化方法将微孔生成区域映射到二维平面上，所述的参数化方法包括：

16、采用tutte参数化进行初始化，将待参数化的网格边界固定在一个圆上：先获取网格顶点和面的数量，计算网格的面积和质心，以此获取圆的半径，之后找到网格的边界，计算边界顶点的uv坐标并放置在圆周上，最后构建线性系统：使用稀疏矩阵表示图的邻接关系，内部顶点通过邻居顶点的坐标进行计算，使用稀疏lu分解求解线性系统，得到每个顶点初始的uv坐标。

17、进一步的，在tutte参数化获取初始的uv坐标的基础上迭代，对于每个面，计算局部坐标和雅可比变换矩阵，并构建能量最小化的线性系统：通过稀疏矩阵表示顶点之间的关系，基于每个面计算雅可比变换矩阵 r并用于能量最小化，经迭代调整后获得顶点最终的uv坐标。

18、进一步的，s3中，获得采样点坐标后，找到与每个采样点坐标对应的距离最近的二维平面上的面片，以及采样点在该面片的重心坐标，获得重心坐标以及二维平面面片与牙科修复体模型的映射对应关系，将采样点阵列逆映射到牙科修复体模型的面片上，即为牙科修复体上需生成微孔的坐标。

19、进一步的，s4中，在获取微孔生成位置对应的平均法向量时，先由网格坐标点相邻的面片的法向量加权获得牙科修复体模型上网格坐标点的平均法向量，之后根据微孔所在位置的重心坐标，对微孔所在面片的顶点的平均法向量进行加权平均，获取微孔坐标的平均法向量。

20、进一步的，s4中，通过深度调节方法生成微孔纹理阵列，所述深度调节方法包括：根据不同微孔生成位置的曲率信息，沿微孔坐标的平均法向量方向调整微孔的深度，对微孔周围进行判断，微孔周围上凸则增加微孔深度，微孔周围下凹则减少深度。

21、本发明还公开了一种具有微结构粘接面的牙科修复体，根据所述的具有微结构粘接面的牙科修复体的制备方法制得。

22、本发明的有益效果是：

23、本发明通过结合基于锐边分割的区域识别方法、参数化方法、采样与逆映射方法、深度调节方法实现了制备出具有微结构粘接面的牙科修复体，其粘接面上分布所需尺寸、形状、排布方式的微孔结构。这种技术涉及多个关键技术点：

24、首先，本发明采用基于锐边分割的区域识别方法能够准确高效的判断识别出牙科修复体的粘接面，将其作为微孔生成区域，之后采用arap参数化，是一种保形参数化方法，旨在将三维曲面尽可能不变形地展开到二维平面上，保持局部几何形状的刚性特性。这为后续的均匀采样以及最终能在粘接面上形成一致的微孔分布提供了稳定的基础，确保采样点在展开后的平面上具有一致的分布特性。

25、之后通过在参数化后的平面上进行均匀采样，可以精确确定打孔的位置。这一过程在满足纹理排布方式的前提下，能保证孔洞均匀分布，同时减少因形变引起的误差。逆映射过程将采样点从二维平面映射回原始的三维网格表面，并在这些位置生成孔洞。由于arap参数化的保形特性，这一映射过程能够保持曲面结构的完整性，从而在牙科修复体内部复杂的三维表面上实现均匀的孔洞分布，结合深度调节获得所需的微孔纹理。

26、因此，本发明在复杂三维表面上形成微孔纹理的方法不但能够在牙科修复体表面上生成可控微结构，同样适用于需要在复杂曲面上生成高精度、均匀分布的孔洞的应用场景，如高级3d建模、工程设计和计算机图形学中的细节处理等。

技术特征：

1.一种具有微结构粘接面的牙科修复体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的具有微结构粘接面的牙科修复体的制备方法，其特征在于：s1中，对牙科修复体模型进行网格划分使牙科修复体模型分割呈若干三角面片，采用区域识别算法对若干三角面片进行预处理，将锐边及微小面片扩散删除，并对牙科修复体模型的内侧面、外侧面进行判断，若牙科修复体模型为单体型，则牙科修复体模型的内侧面即为牙科修复体的粘接面，即微孔生成区域。

3.根据权利要求2所述的具有微结构粘接面的牙科修复体的制备方法，其特征在于：所述区域识别算法包括：针对网格的每条边计算二面角，当二面角角度小于设定的角度阈值则对应边为锐边，面积小于设定面积阈值的面片为微小面片，删除含锐边的三角面片以及所述微小面片，并将与所述三角面片或所述微小面片相邻的面片删除，删除的若干面片位置形成锐边区域即为牙科修复体的边缘；在z轴方向上确定所述边缘所在平面的中心点，记作m点，对于牙科修复体模型上的每个三角面片，若三角面片中心和m点的连线与该三角面片对应的面片法向量的夹角不超过90度，则该三角面片为模型内侧面，若干模型内侧面形成牙科修复体模型的内侧面。

4.根据权利要求3所述的具有微结构粘接面的牙科修复体的制备方法，其特征在于：对于桥类型牙科修复体模型，所述区域识别算法还包括：确定网格中的锐边后，根据锐边将网格分割成多个部分，删除面片个数小于数目阈值的部分，对保留部分中的面进行筛选；

5.根据权利要求1所述的具有微结构粘接面的牙科修复体的制备方法，其特征在于：s2中，通过参数化方法将微孔生成区域映射到二维平面上，所述的参数化方法包括：

6.根据权利要求5所述的具有微结构粘接面的牙科修复体的制备方法，其特征在于：在tutte参数化获取初始的uv坐标的基础上迭代，对于每个面，计算局部坐标和雅可比变换矩阵，并构建能量最小化的线性系统：通过稀疏矩阵表示顶点之间的关系，基于每个面计算雅可比变换矩阵 r并用于能量最小化，经迭代调整后获得顶点最终的uv坐标。

7.根据权利要求1所述的具有微结构粘接面的牙科修复体的制备方法，其特征在于：s3中，获得采样点坐标后，找到与每个采样点坐标对应的距离最近的二维平面上的面片，以及采样点在该面片的重心坐标，获得重心坐标以及二维平面面片与牙科修复体模型的映射对应关系，将采样点阵列逆映射到牙科修复体模型的面片上，即为牙科修复体上需生成微孔的坐标。

8.根据权利要求1所述的具有微结构粘接面的牙科修复体的制备方法，其特征在于：s4中，在获取微孔生成位置对应的平均法向量时，先由网格坐标点相邻的面片的法向量加权获得牙科修复体模型上网格坐标点的平均法向量，之后根据微孔所在位置的重心坐标，对微孔所在面片的顶点的平均法向量进行加权平均，获取微孔坐标的平均法向量。

9.根据权利要求1所述的具有微结构粘接面的牙科修复体的制备方法，其特征在于：s4中，通过深度调节方法生成微孔纹理阵列，所述深度调节方法包括：根据不同微孔生成位置的曲率信息，沿微孔坐标的平均法向量方向调整微孔的深度，对微孔周围进行判断，微孔周围上凸则增加微孔深度，微孔周围下凹则减少深度。

10.一种具有微结构粘接面的牙科修复体，其特征在于：根据权利要求1-9任一项所述的具有微结构粘接面的牙科修复体的制备方法制得。

技术总结
本发明提供一种具有微结构粘接面的牙科修复体及其制备方法，包括：设计并建立初步的牙科修复体模型，识别并分割牙科修复体的粘接面；使用参数化方法将微孔生成区域映射到二维平面上并均匀采样；通过映射对应关系以及采样点，将采样点阵列逆映射到牙科修复体模型上；结合微孔生成位置，生成所需形状、尺寸的微孔纹理阵列，与牙科修复体模型进行布尔运算，得到具有微结构粘接面的牙科修复体模型。采用上述方法即可将恒定形态的微孔结构于修复体表面原生实现，得到具有微结构粘接面的牙科修复体，可以避免粘接时对牙齿本体的腐蚀，能大幅提升粘接表面积，增加机械嵌合力，提升粘接稳定性。

技术研发人员：林郁,周小坚,陈士洁
受保护的技术使用者：杭州泰利斯医疗科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/1/23