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牙科材料与天然牙的摩擦磨损特性研究

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摘要

1.绪论

1.1.摩擦学定义

1.2.研究背景及意义

1.3.国内外研究现状

1.3.1.研究方法及磨损机理

1.3.2.牙科材料的摩擦磨损特性研究

1.3.3.天然牙的摩擦磨损特性研究

1.3.4.牙科材料摩擦磨损特性受酸蚀作用的影响研究

1.3.5.天然牙磨损量测量方法研究

1.3.6.存在的问题

1.4.课题来源及主要研究内容

1.4.1.课题来源

1.4.2.主要研究内容及组织架构

2.口腔动力因素对摩擦磨损特性的影响实验研究

2.1.引言

2.2.实验方案

2.2.1.实验设备

2.2.2.实验试件的选取和制备

2.2.3.实验参数设置

2.2.4.实验数据测量

2.3.牙科材料的磨损特性分析

2.3.1.牙科材料磨损面的形貌分析

2.3.2.牙科材料磨损量的测量分析

2.4.天然牙的磨损特性分析

2.4.1.天然牙磨损面的形貌分析

2.4.2.天然牙磨损面的能谱分析

2.5.基于口腔动力因素影响的磨损量预测模型的构建

2.5.1.集成学习的定义

2.5.2.模型的建立及预测结果的分析

2.6.本章小结

3.口腔环境因素pH值对牙科材料摩擦磨损特性的影响实验研究

3.1.引言

3.2.实验方案

3.2.1.实验设备

3.2.2.实验材料的选取和制备

3.2.3.酸的制备

3.2.4.酸蚀处理及实验参数设置

3.2.5.实验数据测量

3.3.不同pH值对摩擦磨损特性的影响

3.4.不同酸蚀时间对磨损深度的影响

3.5.不同表面处理对磨损前后表面微观形貌的影响

3.6.本章小结

4.基于逆向工程技术的天然牙磨损量测量方法研究

4.1.引言

4.2.逆向工程技术

4.2.1.逆向工程的定义

4.2.2.逆向工程的应用

4.3.天然牙三维数据的数字化测量

4.3.1.典型的数据采集系统

4.3.2.天然牙三维数据数字化测量

4.4.天然牙磨损量测量

4.4.1.磨损前后天然牙三维数字化模型对齐

4.4.2.天然牙磨损特征量测量

4.5.本章小结

5.总结与展望

5.1.总结

5.2.不足与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和出版著作情况

攻读硕士学位期间参加的科学研究情况

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摘要

随着牙科修复体在口腔硬组织修复领域的普遍应用,其在口内行使咬合咀嚼功能时与对牙合天然牙或修复体间的摩擦磨损问题日益突出。本文在低速往复滑动式摩擦磨损实验机上,采用不同牙科材料试件与新鲜拔除的无龋天然牙构成摩擦副,开展了体外实验研究。旨在揭示口腔动力因素和环境因素对牙科材料与天然牙的摩擦磨损特性的影响规律,同时就牙科材料磨损量预测模型和天然牙磨损量测量方法问题进行了研究。
  开展了探索口腔动力因素和环境因素对牙科材料与天然牙摩擦磨损特性影响的实验研究。实验结果表明:关于口腔动力因素,牙科材料的磨损量随着法向载荷、频率、循环次数的增加而增大;TC4钛合金表面呈现深浅不一的犁沟,而氧化锆仅为轻微擦伤,并且与氧化锆对摩的天然牙表面仅生成部分微小裂纹,氧化锆性能优于钛合金。关于口腔环境因素,经酸蚀处理的牙科材料与天然牙摩擦系数比未经酸蚀的小;pH值越小,酸蚀时间越长,磨损越严重。
  构建了一种基于集成学习的牙科材料磨损量预测模型。采用实验中部分实验结果为训练样本,其余为测试样本,分别运用RBF和MLP神经网络模型、LMS以及KStar模型进行磨损量预测。根据各模型的平均绝对误差确定对应权重,提出了一种可预测口腔修复体材料磨损量的集成学习模型。通过对比测试结果发现该模型的预测误差可控制在3%~5%范围内,相比单一学习模型其预测误差率大幅度降低,体现了良好的稳定性和较高的精度。
  提出了一种基于逆向工程技术的天然牙磨损量测量方法。通过三维数据采集、点云处理和模型重构等技术获得天然牙磨损前后的三维数字化模型。采用ICP对齐算法将磨损前后的模型进行拟合对齐,得到了磨损区域的空间几何形状;运用逆向工程软件Geomagic Studio对磨损区域进行分析对比,获得最大磨损高度、平均磨损高度、磨损体积和磨损形状等磨损特征量,相比传统测量方法精度更高。不仅实现了天然牙微量磨损的精确测量,而且实现了磨损量测量的数字化、定量化和可视化。

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