题目：微小型激光牙体预备 工作头的系统研制与实验研究

牙体预备过程是口腔医学领域临床治疗牙齿硬组织疾病流程中的基本环节，具体目标是医生在患者口腔内对病牙的硬组织进行定量切除，达到预期三维成形的操作过程。传统的牙体预备是由医生手持涡轮手机进行牙体磨削，预备体的质量主要取决于医生的熟练程度。而且磨削过程中，容易产生机械应力和热应力，并在牙组织表面产生很多微小的裂纹，导致后期口腔治疗不成功。

针对传统牙体预备方法的局限，课题组提出并研制了一套可用于口腔修复手术的超短脉冲激光牙体预备机器人系统。该系统综合考虑了临床牙体预备的小型化、高速、高精度、安全性和方便性的设计要求，可以控制实现激光光斑的三维运动，聚焦于牙齿表面实现精准磨削。针对机器人系统的核心部件--激光工作头--开展了总体设计、数学建模、结构设计以及实验研究。

通过口内和口外分别设计的总体设计方案解决了工作头在口腔内狭小空间工作的难题。所设计的工作头包括激光三维切削部分、口外监控部分以及牙齿定位器。为实现光斑在牙齿表面的高速高精度运动，采用振镜二维扫描加透镜直线进给的光斑运动控制方案。并通过反射镜-合束镜-CCD的方案实现牙体预备的口外实施监控。结构设计方面实现了激光切削和实时监控的结构一体化，并设计出下颌第一磨牙的牙齿定位器，可以与工作头末端方便可靠的连接固定。

基于工作头的结构，本文介绍了层切式牙体预备的方法及其实现过程。利用该 工作头搭建实验系统，先后对蜡树脂、离体牙进行了激光切削实验，实验结果显示，可以在蜡树脂材料和离体牙的牙本质上切削出满足医学精度要求（直线度平均误差0.06mm，聚合角度平均误差0.5°，深度误差0.1mm）的牙齿三维预备体。实时监控的图像相对清晰，表明这种口外监控方式可行。整个系统初步实现了自动化的牙体预备。最后，针对本代样机系统所存在的问题和不足，给出了部分可能的改进方案。