一种隐形正畸矫治器的优化方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110916820A(43)申请公布日2020.03.27(21)申请号201911144926.7(22)申请日2019.11.21(71)申请人西安博恩生物科技有限公司地址710000陕西省西安市高新区锦业路69号创业研发园C区瞪羚谷B座302室(72)发明人汪焰恩李欣培张驰毛海龙(51)Int.Cl.A61C7/00(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称一种隐形正畸矫治器的优化方法(57)摘要本发明公开了一种隐形牙齿矫治器的优化方法，该隐形牙齿矫治器的优化方案合理，利用有限元软件模拟牙齿移动过程来间接造型，建立了符合实际外形的连续的隐形矫治器模型，并与牙颌模型进行准确装配，能够研究隐形矫治技术对牙列的整体作用，依据设定约束条件及非线性有限元分析法应用，保证隐形矫治器模型的模拟真实性。分析牙周组织与隐形矫治器受力情况并进行优化，控制矫治力施加区域，减小支抗牙应力分布，通过平衡反作用于矫治器的力分散反作用力，减小机械性支抗消耗，施加最适矫治力有效促进牙周组织改建，使牙齿产生理想移动，达到最佳矫治效果。CN110916820ACN110916820A权利要求书1/2页1.一种隐形牙齿矫治器的优化方法，其特征在于：包含以下步骤：基于逆向工程建立牙颌三维数字化模型，构建无托槽隐形矫治器模型；确定牙齿移动方式，设定在畸形牙齿矫治过程中移动方式对牙齿施加载荷的方法，并选择合适的正畸力；装配牙颌模型与矫治器模型，对隐形矫治器进行有限元分析；分析牙周组织与隐形矫治器受力情况并进行优化；隐形矫治器理论设计与支抗控制。2.根据权利要求1所述的一种隐形牙齿矫治器的优化方法，其特征在于：所述步骤1）具体为：a）运用激光扫描技术对牙齿模型进行断层扫描，根据骨组织与牙体组织的灰度值的差异，通过阈值化操作分别提取上颌各个前牙的相关数据，将得到的模型导入有限元软件，重新组装并调整牙齿相对位置，其余牙齿设为支抗牙，保持位置不动，即得到模拟矫治过程的牙列-牙周膜-牙槽骨模型M；b）将牙颌模型牙冠部分外表面沿法线扩展，模拟矫治器厚度，独立处理每颗牙齿，减去其与邻牙重叠交叉部分，根据矫治器实体处理模型细节，运用布尔运算即得到隐形矫治器模型MI。3.根据权利要求1所述的一种隐形牙齿矫治器的优化方法，其特征在于：所述步骤2）具体为：a）确定牙齿移动方式，单颗牙齿在受力后的倾斜移动是在口腔中牙冠单侧所受力，以牙齿阻抗中心点作为受力中心，通过外力让牙冠和牙齿的移动方向相反；b）将隐形矫治器对牙齿倾斜移动的载荷施加在牙齿数字模型上牙冠切缘处，矫治牙齿倾斜移动受阻抗中心的约束，以牙齿的切缘为顶点，在牙冠切缘施加的位移载荷，在前牙上加入根舌-冠唇向转矩，以增强前牙支抗；c）为避免畸形牙齿以及牙槽骨严重的损伤或变化，对单颗牙齿施加0.490N～0.735N的正畸力，以促进受力侧的骨吸收，令移动前牙的力小于移动后牙的力，保证合适的矫治力能够最有效的移动前牙并且保持后牙支抗。4.根据权利要求1所述的一种隐形牙齿矫治器的优化方法，其特征在于：所述步骤3）中，将模型M和MI进行装配，首先，定义材料属性，牙体、牙周膜、牙槽骨和隐形矫治器4种材料属性均为均质、各向同性的线弹体；其次，通过定义单元属性、定义网格生成控制和生成网格四个步骤进行网格划分，模型各部分均采用四面体单元；接着，边界条件确定为：隐形矫治器内表面与各牙冠表面为“柔性－柔性”接触关系；最后，利用有限元软件ABAQUS的非线性接触分析方法对牙周组织及矫治器进行应力分析。5.根据权利要求1所述的一种隐形牙齿矫治器的优化方法，其特征在于：所述步骤4）具体为：a）有限元分析结果包括无托槽隐形矫治加载方式下所有牙齿的牙体－牙周膜－牙槽骨应力分布和矫治器本身的受力情况，隐形矫治器加载方式下非均匀受力，拟矫治牙位的矫治器变形大而出现应力集中，牙齿受矫治力影响，支抗牙应力水平与矫治牙接近；b）拟矫治牙与支抗牙的牙周膜总面积相当，应力分布显示支抗易丧失，隐形矫治器中应把后牙纳入支抗，纳入第2磨牙的全牙列矫治器更能有效工作，为了减少隐形矫治器对支2CN110916820A权利要求书2/2页抗牙的影响，所述隐形矫治器的优化可以获得隐形矫治器受载后变形情况的连续信息；c）控制矫治力施加区域，减小支抗牙应力分布，通过平衡反作用于矫治器的力分散反作用力，减小机械性支抗消耗，施加最适矫治力有效促进牙周组织改建，使牙齿产生理想移动，达到最佳矫治效果。6.根据权利要求1所述的一种隐形牙齿矫治器的优化方法，其特征在于：所述步骤5）具体为：a）隐形矫治过程中，隐形矫治器在矫治器内表面与牙冠接触面应力中心施加持续性的矫治力，同时牙齿受到牙周组织在阻抗中心的阻抗