龋齿和牙隐裂的早期诊断技术一直是口腔临床检测的研究热点和难点,与其现有的诊断技术相比,激光超声技术具有非接触、空间分辨率高、检测速度快等优点,在牙齿临床检测领域具有巨大的应用前景。本文对激光超声技术应用于早期龋齿和牙隐裂的诊断与评估进行了理论和实验研究,分析了激光超声技术用于牙齿临床检测的可行性,研究了牙齿形貌结构差异对超声传播特性的影响以及早期龋齿和牙隐裂的激光超声无损诊断与评估等问题。依据波动方程和热弹性力学理论,建立了激光辐照牙齿激发超声波的有限元模型,对不同波长以及不同功率密度的激光辐照牙齿产生的温度场和超声位移进行了分析。理论和实验研究结果表明,功率密度小于100 MW/cm2波长为266nm的激光能在牙齿中高效率地激发出超声波,并且不会对牙釉质和牙本质造成损伤,使得激光超声应用于牙齿的临床检测成为可能。利用激光在牙齿上激发超声波,依据牙齿病变对超声传播的时域和频域特性的影响可以实现对早期龋齿和牙隐裂的诊断。但是,牙齿形貌结构的复杂多样同样会影响超声波的这些传播特性。本文首先构建了全光学的超声激发与探测系统,分别对具有不同表面曲率和结构的离体切牙和磨牙进行了激光超声检测实验。然后建立了与切牙和磨牙相对应的有限元模型,理论计算了不同牙釉质厚度的切牙以及不同表面曲率和牙釉质厚度的磨牙中声表面波的时域波形。利用二维傅里叶变换方法对实验和理论计算中得到的声波信号进行时频分析来获得声表面波的频散曲线。通过对声波频域特性的研究发现,牙釉质厚度和牙齿表面曲率的差异主要会对声表面波在10MHz内的相速度产生较大影响,并且表面曲率越大,声波相速度的极大值也越大。因此,利用10MHz内的声波频散曲线可以对牙齿形貌结构进行分析。为消除牙齿形貌结构差异对超声诊断早期龋齿的干扰,采用了人工脱矿的方法在同一颗离体牙齿的相同区域上制造不同发展程度的早期龋齿,利用激光声表面波分别对完好牙齿以及脱矿处理5分钟、10分钟的早期龋齿进行实验检测。结果表明,声表面波的相速度会明显受到牙釉质脱矿程度的影响,利用声波频散曲线的变化成功实现了对切牙和磨牙中早期龋的无损诊断。建立了超声检测早期龋齿的理论模型,通过引入脱矿系数ω来表征龋齿表面的弹性性质,结合定量理论研究反演得到完好牙齿、脱矿5分钟和10分钟早期龋的表面弹性模量分别为～92 GPa、～73 GPa、～56 GPa,实现了对早期龋齿发展程度的无损评估。采用扫描激光线源方法来激发声表面波对两种不同深度的牙裂纹进行扫描检测,依据表面波峰峰值随扫描位置变化的曲线诊断出了裂纹的位置,并对裂纹深度进行了定性评估。建立了隐裂牙齿的有限元模型,定量计算了裂纹深度从0.05mm增大到2mm时牙齿中的声表面波时域波形,依据裂纹作用声波的幅值增益系数η和衰减系数τ随裂纹深度变化的曲线评估得到了实验中两种牙裂纹的深度分别为～0.82mm和～0.1mm。结果表明,利用扫描激光线源技术可以实现对牙隐裂的无损诊断以及其发展程度的定量评估。本文的研究结果将对早期龋齿和牙隐裂的激光超声无损诊断检测提供理论和实验依据,有助于激光超声技术在临床医学检测中的进一步发展和应用。