在口腔修复、正畸和颌面外科的治疗中,由于口腔修复体大多以间接工艺制作,牙医为了能使在牙列石膏模型上恢复制成的修复体在戴入口腔后,能与机体达到形态和功能的协调,一般都需要一个机械装置,以将人体咀嚼器官的结构和功能在技工室中模拟出来,这样一种机械结构就是目前广泛使用的牙合架。除了用于修复体的制作外,牙合架还被用于教学,以便于学生理解掌握下颌关节的构造和运动轨迹特征。此外,牙合架也是作各种咬合分析、正畸、正颌外科治疗的重要辅助工具。但是以往确定牙合架参数及转移颌位关系的方法存在不同程度的精确度低、操作繁琐的问题,而且用机械牙合架模拟下颌运动的功能也有限。在医学影像及图像处理,计算机辅助设计和制造,逆向工程,网络化等技术长足发展下,国外学者们开始探索用计算机软件(即虚拟现实技术)取代牙合架的机械装置,利用计算机强大的计算能力和图形处理功能再现和分析下颌运动及咬合接触,取得了一些进展,而国内未见相关报道。本文就是在此背景下,探索利用虚拟现实技术模拟实现人体口腔系统的结构和功能,以期完全取代机械牙合架,促进医学口腔修复以及相关领域的发展。本课题的研究内容包括:(1)验证了采用ARCUS digma系统转移颌位关系的可信度,包括采用ARCUS digma下颌运动轨迹记录仪测定牙合架参数的误差、测量误差所导致前伸牙合误差以及采用ARCUS digma系统转移颌位关系所导致非正中牙合误差的大小。(2)利用医学影像,激光扫描等技术获取患者颅骨部分数据信息,运用图像处理技术和计算机图像学技术对其进行三维重建。(3)通过软件虚拟现实技术实现了静止和下颌运动状态下对关节及牙列三维数字模型的动画模拟、接触点检测、多角度观察及断层观察;尝试了对牙合平面、牙合曲线、螺旋轴等牙合学概念的定义和显示。建立了虚拟牙合架的雏形,初步实现了虚拟牙合架的显示和运动模拟功能,为虚拟牙合架系统的进一步研究奠定了基础。此外建立了患者牙合架模型数据库(包括牙合的三维模型数据和运动轨迹数据),为以后牙合架软件的网络发布和牙体的远程设计初步奠定了基础。