随着人民生活水平的提高，口腔健康越来越受到人们的关注，我国口腔疾病患病率达到97.6%，约有50%的龋齿需要进行固定义齿修复。由于传统义齿制作方法工序复杂、周期长、而且无法保证精度，计算机辅助设计制造技术开始渗透到口腔医学领域。国外市场上陆续出现了口腔修复系统，但其昂贵的价格导致了口腔治疗费用的增加，影响临床上的推广和应用。相比之下，国内尚无商品化的系统，所以本文对口腔固定义齿的数字化设计关键技术进行了研究，致力于开发具有自主知识产权的义齿设计系统。研究了三角网格模型拓扑重建技术，对现有方法进行了对比分析，采用平衡二叉树辅助结构去除冗余顶点，提取了模型顶点和三角形信息；分别求取顶点、边和三角面的邻接关系，建立了网格拓扑关系图；在网格优化算子中引入曲率约束，实现了网格拓扑形状优化，建立了基于三角网格曲面的义齿三维模型数据结构。研究了预备牙模型颈缘线提取技术，提出了一种基于改进蚁群算法的颈缘线提取方法，本文在标准蚁群算法基础上，以平均曲率作为颈缘线特征点的度量，辅以距离函数作为方向引导，对标准蚁群算法启发函数进行了改进，并针对蚁群算法局部最优问题，引入了随机动态权值，最终实现了颈缘线的交互自适应提取，并通过实例验证了算法的有效性。研究了三角网格曲面等距技术，提出了一种基于离散隐式曲面的三角网格等距方法，以预备牙颈缘线作为边界线，采用种子三角形区域增长的方法提取了预备牙等距基面，建立了包围盒空间符号距离场，应用改进的MT算法从符号距离场中提取出了等距面，实现了三角网格曲面等距，避免了现有等距方法的自交问题。基于Qt4软件开发环境及OpenGL图形库，开发了一套固定义齿数字化设计系统，融入了本文义齿数字化设计技术的研究理论，建立了系统数据存储结构，设计了系统总体框架，实现了三维牙模的输入和输出、用户信息的交互存储，模型的自由显示，固定义齿的设计等功能。