用于对牙齿矫治器的矫治效果进行数字化仿真的方法技术

本申请公开了用于对牙齿矫治器的矫治效果进行数字化仿真的方法。该方法包括：提供表示患者牙颌的数字化牙颌模型，其中所述数字化牙颌模型包括所述患者牙颌的力学参数和形态参数；提供表示牙齿矫治器的数字化牙齿矫治器模型，所述牙齿矫治器对应于牙齿预期矫治状态，并且所述数字化牙齿矫治器模型包括所述牙齿矫治器的力学参数的形态参数；将所述数字化牙齿矫治器模型与所述数字化牙颌模型组合，以模拟牙齿矫治器佩戴在所述患者牙颌上；根据所述数字化牙齿矫治器模型与所述数字化牙颌模型分别包括的力学参数和形态参数，计算所述患者牙颌佩戴所述牙齿矫治器后的牙齿矫治变化；以及根据所述牙齿矫治变化评估所述数字化牙齿矫治器模型的矫治效果。

Digital simulation method for orthodontic effect of dental appliance

This application discloses a digital simulation method for orthodontic effect of dental appliance. The method includes: providing a digital tooth and jaw model representing the dental jaw of the patient, including the digitized tooth and jaw model including the mechanical and morphological parameters of the patient's tooth and jaw, and providing a digital tooth orthodontic model representing the tooth appliance, the tooth appliance corresponding to the tooth expectation correction state, and the number described. The tooth orthodontic model includes the morphological parameters of the mechanical parameters of the dental appliance; the digital tooth appliance model is combined with the digitized tooth and jaw model to simulate the dental appliance on the patient's tooth and jaw, and the digitized tooth orthodontic model and the digitized tooth and jaw model are respectively based on the model. The mechanical and morphological parameters were included, and the dental orthodontic changes after the dental appliance was worn, and the correction effect of the digital dental appliance model was evaluated according to the tooth correction changes.

【技术实现步骤摘要】
用于对牙齿矫治器的矫治效果进行数字化仿真的方法
本申请牙齿矫正
，更具体地，涉及一种用于对牙齿矫治器的矫治效果进行数字化仿真的方法。
技术介绍
为了对患者的牙齿进行医学矫正，目前已开发出多种牙齿矫治器械。相对于传统的固定托槽矫治技术，新型的隐形矫治技术不需要托槽和钢丝，而是采用一系列隐形矫治器(也称为壳矫治器)。这种隐形牙齿矫治器由满足生物相容性的高性能弹性高分子材料制成，使矫治过程几乎在旁人无察觉中完成，不会影响日常生活和社交。此外，由于患者可以自行摘戴，口腔卫生可以正常维护，整个矫治过程省时又省力。在现有的矫治器设计制造方法中，牙齿排列设计占有十分重要的地位。随着计算机技术的高速发展，在虚拟牙齿矫治系统三维空间环境下实现排牙设计正逐步取代传统的手动排牙过程。然而，无论是手动排牙还是自动地数字化排牙，目前的排牙设计均基于临床医学经验，并且仍然仅停留在几何设计阶段。因此，医生或设计人员不能够在排牙设计时有效地了解和评估牙齿矫治器对患者牙齿的矫治效果。
技术实现思路
现有的牙齿矫治器设计方法不便于医生或牙齿矫治器设计人员了解牙齿矫治器的矫治效果，这大大限制了牙齿矫治器设计的灵活性和可靠性。特别地，目前的排牙设计仍然停留在几何设计阶段，缺乏在牙齿矫治过程中牙齿动态受力情况的分析，尤其缺乏对动态受力状态下牙齿移动位置的验证手段。本申请的专利技术人发现，现有牙齿矫治器设计方法的上述缺陷会导致以下诸多问题：1.由于临床医学与生物力学的衔接不够，在排牙设计过程中缺乏对牙齿受力的力学指导，这导致单步矫治后牙齿的真实移动位置往往与排牙设计的设计移动位置不能完全重合，而且在设计阶段缺乏对两者之间位移偏差的识别和验证方法。目前在排牙设计的整个过程中，普遍将上一步牙齿的设计位移量作为下一步排牙设计的输入参数，这会造成每一矫治步产生的设计位移量与真实位移量的偏差逐步累积。当偏差累积到一定程度后，会严重影响隐形牙套矫治能力的表达。2.由于临床医学与材料力学的衔接不够，排牙设计不考虑隐形牙齿矫治器的力学性能，导致在单步矫治设计过程中缺乏对隐形牙齿矫治器的施力验证。目前的排牙设计方法无法彻底规避诸如矫治施力过大、施力设计无法实现等风险。3.由于临床医学与制造工艺的衔接不够，排牙设计不考虑热压成形工艺的约束问题，导致牙齿矫治器的最终形态与设计期望的形态存在差异，从而影响矫治效果。目前在设计阶段无法准确预测隐形牙齿矫治器加工后的形态，从而无法针对差异进行有效设计补偿。为了解决现有技术的上述缺陷中的至少一部分，本申请的专利技术人提出了用计算机仿真技术来对牙齿矫治器的矫治效果进行计算和验证的方法。该方法能够在牙齿矫治器设计的初期阶段对牙齿矫治器的矫治效果进行有限元仿真，并且确定每一排牙阶段对应的牙齿矫治器对牙齿移动位置的影响。这样，医生或设计人员能够根据仿真和验证结果调整牙齿矫治器的设计，从而实现牙齿矫治器的最优化设计。在本申请的一个方面，提供了一种用于对牙齿矫治器的矫治效果进行数字化仿真的方法。该方法包括：提供表示患者牙颌的数字化牙颌模型，其中所述数字化牙颌模型包括所述患者牙颌的力学参数和形态参数；提供表示牙齿矫治器的数字化牙齿矫治器模型，所述牙齿矫治器对应于牙齿预期矫治状态，并且所述数字化牙齿矫治器模型包括所述牙齿矫治器的力学参数和形态参数；将所述数字化牙齿矫治器模型与所述数字化牙颌模型组合，以模拟牙齿矫治器佩戴在所述患者牙颌上；根据所述数字化牙齿矫治器模型与所述数字化牙颌模型分别包括的力学参数和形态参数，计算所述患者牙颌佩戴所述牙齿矫治器后的牙齿矫治变化；以及根据所述牙齿矫治变化评估所述数字化牙齿矫治器模型的矫治效果。可以看出，通过应用本申请的仿真方法，医生或设计人员能够对排牙设计每一矫治步的牙齿位移结果进行验证，并且可以在一些情况下使用真实移动量(取代设计移动量)的牙颌模型作为下一矫治步的设计初始模型，这大大提高了牙齿矫治器的矫治效果。具体地，1、本申请的方法通过有限元方法将多个学科有效衔接，给出了动态位移验证的解决方案，为排牙设计提供了真实的牙齿位移输入，避免了设计偏差的积累对隐形牙齿矫治器矫治能力的负面影响。2、本申请的方法可以作为一个设计环节，应用到商业上排牙设计、制造工艺、临床应用这一整套的实际工作流程中。在不提高设备成本和不明显增加设计时长的同时，提高了排牙设计的能力。3、由于整合了生物力学、材料力学和制造工艺，可根据仿真结果可以为病例牙颌匹配最合适的牙齿矫治器材料与工艺方法，从而进一步提高隐形牙齿矫治器的施力矫治性能。以上为本申请的概述，可能有简化、概括和省略细节的情况，因此本领域的技术人员应该认识到，该部分仅是示例说明性的，而不旨在以任何方式限定本申请范围。本概述部分既非旨在确定所要求保护主题的关键特征或必要特征，也非旨在用作为确定所要求保护主题的范围的辅助手段。附图说明本申请的上述及其他特征将通过下面结合附图及其详细描述作进一步说明。应当理解的是，这些附图仅示出了根据本申请的若干示例性的实施方式，因此不应被视为是对本申请保护范围的限制。除非特别说明，附图不必是成比例的，并且其中类似的标号表示类似的部件。图1示出了根据本申请一个实施例的牙齿矫治器设计一个矫治阶段的示例；图2示出了根据本申请一个实施例的数字化牙颌模型的例子；图3示出了根据本申请一个实施例的牙颌生物组织结构的示意图；图4a和4b示出了数字化牙齿矫治器模型的两个例子；图5a至图5c示出了将数字化牙齿矫治器模型佩戴于数字化牙颌模型上的过程示例；图6示出了包含牙齿矫治变化的数字化牙颌模型；图7示出了根据本申请另一实施例的用于对牙齿矫治器的矫治效果进行数字化仿真的方法；图8示出了根据本申请又一实施例的用于对牙齿矫治器的矫治效果进行数字化仿真的方法。具体实施方式以下的详细描述中引用了构成本说明书一部分的附图。说明书和附图所提及的示意性实施方式仅仅出于是说明性的目的，并非意图限制本申请的保护范围。本领域技术人员可以理解，也可以采用许多其他的实施方式，并且可以对所描述实施方式做出各种改变，而不背离本申请的主旨和保护范围。应当理解的是，在此说明并图示的本申请的各个方面可以按照很多不同的配置来布置、替换、组合、分离和设计，这些不同配置都包含在本申请中。图1示出了根据本申请一个实施例的牙齿矫治器设计一个矫治阶段100的示例，其中采用了本申请的对牙齿矫治器的矫治效果进行仿真的方法。在实际应用中，该牙齿矫治器设计可以包括一个牙齿矫治方案，其用于将患者的初始牙齿状态(即未矫正的牙齿状态)矫正到预期的目标牙齿状态。一个牙齿矫治方案通常包括逐次的多个矫治阶段，其中每个矫治阶段对应于一个隐形牙齿矫治器。患者可以佩戴一个隐形牙齿矫治器一段时间(例如一、两周到一个月)，并且之后更换不同的隐形牙齿矫治器，从而使得牙齿逐渐排列整齐，直至矫正到目标牙齿状态。如图1所示，在步骤S102中，提供表示患者牙颌的数字化牙颌模型，该数字化牙颌模型包含患者牙颌的形状、位置或排列参数(牙齿形状、牙齿排列等)。在一些例子中，数字化牙颌模型可以是表示未矫治时患者牙齿的排列，也即初始牙齿状态，而在另一些例子中，数字化牙颌模型也可以是矫治过程中患者牙齿的排列，也即中间牙齿状态。数字化牙颌模型通常是指用于指导实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于对牙齿矫治器的矫治效果进行数字化仿真的方法，其特征在于，包括：提供表示患者牙颌的数字化牙颌模型，其中所述数字化牙颌模型包括所述患者牙颌的力学参数和形态参数；提供表示牙齿矫治器的数字化牙齿矫治器模型，所述牙齿矫治器对应于牙齿预期矫治状态，并且所述数字化牙齿矫治器模型包括所述牙齿矫治器的力学参数和形态参数；将所述数字化牙齿矫治器模型与所述数字化牙颌模型组合，以模拟牙齿矫治器佩戴在所述患者牙颌上；根据所述数字化牙齿矫治器模型与所述数字化牙颌模型分别包括的力学参数和形态参数，计算所述患者牙颌佩戴所述牙齿矫治器后的牙齿矫治变化；以及根据所述牙齿矫治变化评估所述数字化牙齿矫治器模型的矫治效果。

【技术特征摘要】
1.一种用于对牙齿矫治器的矫治效果进行数字化仿真的方法，其特征在于，包括：提供表示患者牙颌的数字化牙颌模型，其中所述数字化牙颌模型包括所述患者牙颌的力学参数和形态参数；提供表示牙齿矫治器的数字化牙齿矫治器模型，所述牙齿矫治器对应于牙齿预期矫治状态，并且所述数字化牙齿矫治器模型包括所述牙齿矫治器的力学参数和形态参数；将所述数字化牙齿矫治器模型与所述数字化牙颌模型组合，以模拟牙齿矫治器佩戴在所述患者牙颌上；根据所述数字化牙齿矫治器模型与所述数字化牙颌模型分别包括的力学参数和形态参数，计算所述患者牙颌佩戴所述牙齿矫治器后的牙齿矫治变化；以及根据所述牙齿矫治变化评估所述数字化牙齿矫治器模型的矫治效果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述牙齿矫治变化评估所述数字化牙齿矫治器模型的矫治效果包括：将所述牙齿矫治变化与所述牙齿矫治器对应的牙齿预期矫治状态进行比较；以及在所述牙齿矫治变化与所述牙齿预期矫治状态的差异超出预定范围时，不接受所述牙齿矫治器；在所述牙齿矫治变化与所述牙齿预期矫治状态的差异未超出预定范围时，接受所述牙齿矫治器。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：利用被接受的牙齿矫治器的数字化牙齿矫治器模型制造实体的牙齿矫治器。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：对于不接受的牙齿矫治器，根据所述牙齿矫治变化来修改其数字化牙齿矫治器模型。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述患者牙颌包括患者的上颌牙列及其牙周组织，或者包括患者的下颌牙列及其牙周组织。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述患者牙颌包括患者的上颌牙列或下颌牙列中的一颗或多颗牙齿及其牙周组织。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数字化牙齿矫治器模型是通过对牙齿矫治器的制造过程进行仿真得到的。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数字化牙齿矫治器模型是通过扫描实体的牙齿矫治器得到的。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述患者牙颌的力学参数包括牙周组织的弹性模量，或者包括牙周组织的弹性模量及其随时间和应变的变化。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述牙齿矫治器的力学参数包括牙齿矫治器材料的弹性模量，或者牙齿矫治器材料的弹性模量及其随时间的变化。11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算所述患者牙颌佩戴所述牙齿矫治器后的牙齿矫治变化的步骤包括：计算所述数字化牙颌模型表示的患者牙颌中牙周组织的形变，直至所述数字化牙齿矫治器模型提供的矫治力与所述数字化牙颌模型表示的牙周组织形变产生的阻抗力达到力学平衡状态；以及以处于所述力学平衡状态时所述数字化牙颌模型表示的患者牙颌中的牙齿移动作为牙齿矫治变化。12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述患者牙颌的力学参数包括牙周组织的弹性模量及其随时间和应变的变化，而所述牙齿矫治器的力学参数包括牙齿矫治器材料的弹性模量及其随时间的变化；所述力学平衡状态是随时间变化的动态力学平衡状态。13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：显示所...

【专利技术属性】
技术研发人员：周可拓，黄雷，
申请(专利权)人：无锡时代天使医疗器械科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32