牙科器械的设计检验方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了牙科器械的设计检验方法及装置，该方法获取第一牙颌有限元模型，据此设计牙科器械有限元模型，获取第二牙颌有限元模型，将牙科器械佩戴到第二牙颌上进行有限元计算，至少获取第二牙槽骨的应力分布数据，并基于有限元计算结果检验牙科器械有限元模型设计与设计目标的一致性，判断方法是，如果牙齿达到新布局时，牙槽骨的应力分布数据达到牙槽骨改建的阈值，则符合一致性；否则进行牙科器械的重新设计。这样，能够设计并验证牙科器械有限元模型是否能使佩戴其的患者的牙槽骨产生改建，一方面辅助设计人员将牙科器械设计得更准确、科学、合理，另一方面有限元模型的模拟仿真结果也可以使患者直观了解到牙科器械的矫治效果。

Design and inspection methods and devices of dental instruments

【技术实现步骤摘要】
牙科器械的设计检验方法及装置
本专利技术涉及医疗器械的
，尤其涉及牙科器械的设计检验方法及装置、电子设备、计算机存储介质。
技术介绍
隐形牙齿矫治器用于对牙齿进行矫治，是牙科器械的一种，因为其美观、舒适且方便患者自行摘戴，近年来越来越被患者所接受。隐形牙齿矫治器是根据患者的口内情况进行虚拟矫治方案的设计，再根据虚拟矫治方案制备能够使牙齿从第一布局重新定位至第二布局的隐形牙齿矫治器，所制备的隐形牙齿矫治器为一系列逐渐调整牙齿布局的高分子壳状器械，当患者佩戴隐形牙齿矫治器时能够使患者的牙齿进行重新的布局，逐渐变化至目标矫治位置。目前在进行虚拟矫治方案的设计时，可以依据患者的口内数据对牙齿进行重新排列，依据临床医生的经验确定患者最终的矫治目标位置，并根据矫治目标设计一系列相应的牙齿矫治器，但是对于牙齿矫治器的设计是否合理，尚未有合适的检验方法。一旦矫治器设计不合理，患者佩戴隐形牙齿矫治器会发生不贴合或者脱套的临床表现，影响患者的矫治效果。因此，研究如何在隐形牙齿矫治器的设计和制备过程中，进行虚拟矫治方案的优化，具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供牙科器械的设计检验方法及装置、电子设备、计算机存储介质，提供了设计检验牙科器械有限元模型的方法，利用佩戴该牙科器械有限元模型的牙颌有限元模型达到新布局时牙槽骨有限元模型的应力分布数据是否达到牙槽骨改建的阈值作为检验条件，给出牙科器械有限元模型设计与设计目标的一致性的检验结果，如果检验结果符合一致性，则该牙科器械有限元模型的设计是合理的。本专利技术的目的采用以下技术方案实现：一种牙科器械的设计检验方法，包括：获取第一牙颌有限元模型，其中所述第一牙颌有限元模型包括第一多颗牙齿有限元模型和第一牙槽骨有限元模型；基于所述第一牙颌有限元模型设计牙科器械有限元模型；获取第二牙颌有限元模型，其中所述第二牙颌有限元模型包括第二多颗牙齿有限元模型、第二牙槽骨有限元模型和牙周膜有限元模型；所述第二多颗牙齿有限元模型包括被所述牙周膜有限元模型包覆的牙根部分，所述第二牙槽骨有限元模型包覆所述牙周膜有限元模型；将所述牙科器械有限元模型佩戴于所述第二牙颌有限元模型并进行有限元计算，至少获取所述第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据，并获得：在所述牙科器械有限元模型、所述第二多颗牙齿有限元模型、所述牙周膜有限元模型及所述第二牙槽骨有限元模型共同作用下，所述第二牙颌有限元模型中所述第二多颗牙齿有限元模型达到的新布局；基于有限元计算结果检验牙科器械有限元模型设计与设计目标的一致性；其中，如果所述第二牙颌有限元模型中所述第二多颗牙齿有限元模型达到新布局时，所述第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据达到牙槽骨改建的阈值，则牙科器械有限元模型设计与设计目标一致；如果所述第二牙颌有限元模型中所述第二多颗牙齿有限元模型达到新布局时，所述第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据未达到所述牙槽骨改建的阈值，则进行牙科器械有限元模型的重新设计，以使所述第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据达到所述牙槽骨改建的阈值。这样，设计牙科器械有限元模型并佩戴到牙颌有限元模型，得到牙槽骨的受力分布数据并将其与牙槽骨改建的阈值进行比对，若达到则检验通过，停止设计，若达不到则检验未通过，再次进行设计、佩戴、受力分析、检验的步骤，直到牙槽骨的受力分析数据达到牙槽骨改建的阈值为止。本专利技术能够设计并验证牙科器械有限元模型是否能使佩戴其的患者的牙槽骨改建，一方面辅助设计人员将牙科器械设计得更准确、科学、合理，另一方面有限元模型的模拟仿真结果也可以使患者直观了解到牙科器械的矫治效果，提高患者的矫治体验。可选地，所述第一多颗牙齿有限元模型和所述第二多颗牙齿有限元模型相同，所述第一牙槽骨有限元模型和所述第二牙槽骨有限元模型相同。这样，第二牙颌有限元模型和第一牙颌有限元模型的差别在于多了牙周膜有限元模型，第二牙颌有限元模型还可以基于第一牙颌有限元模型来建立，简化建模过程，提高建模效率，同时减少过程中的计算量，节省计算资源。可选地，所述第二多颗牙齿有限元模型达到新布局时发生的布局改变包括所述第二多颗牙齿有限元模型位姿变化或受到载荷时发生的布局改变。布局改变一方面是位姿变化带来的，另一方面是受外力作用发生形变，还有一方面是通过佩戴牙科器械产生的位姿变化或在牙科器械的作用下产生的形变。可选地，所述牙槽骨改建的阈值是触发牙槽骨改建的临界应力值；当所述第二多颗牙齿有限元模型达到新布局时，所述第二多颗牙齿有限元模型、所述牙周膜有限元模型及所述第二牙槽骨有限元模型均处于暂稳态，牙槽骨改建是暂稳态时的所述第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据大于所述牙槽骨改建的阈值且维持一定的时间时产生的。这样，给出了牙槽骨改建的阈值，同时明确了牙槽骨改建的具体条件。可选地，所述牙槽骨改建的阈值是4500-4900pa。该阈值的选取贴合人体口内实际情况，也与现有的商业软件进行模拟的结果一致。可选地，所述牙科器械有限元模型重新设计时调整牙科器械有限元模型设计的单步移动量、牙齿的旋转角度、所述牙科器械有限元模型的厚度和所述牙科器械有限元模型的材料中的一种或多种。这些参数直接影响牙科器械的设计过程，因此在重新设计牙科器械有限元模型时，可以从上述参数入手，调整单个参数或者多个参数的组合，并验证重新设计后的一致性。可选地，所述第二多颗牙齿有限元模型包括所述第二多颗牙齿有限元模型的几何模型和本构模型的类型，所述牙周膜有限元模型包括所述牙周膜有限元模型的几何模型和本构模型的类型，所述第二牙槽骨有限元模型包括所述第二牙槽骨有限元模型的几何模型和本构模型的类型；所述第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据的获取方法包括：利用所述牙科器械有限元模型选取第二牙颌有限元模型边界条件，所述第二牙颌有限元模型边界条件包括所述第二牙颌有限元模型的位姿变化和/或受到的载荷；利用所述第二牙颌有限元模型和所述第二牙颌有限元模型边界条件得到第二牙颌有限元模型有限元模型并进行非线性有限元计算，得到所述第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据，以验证所述第二多颗牙齿有限元模型进行重排时与设计目标的一致性。这样，以牙科器械佩戴到牙颌上所造成的位姿变化和/或受到的载荷作为边界条件，有限元计算出的就是考虑牙科器械作用的牙槽骨的应力分布数据。可选地，所述牙周膜有限元模型的本构模型的类型是超弹性V-W模型或超弹性Yeoh模型。这样，可以使用超弹性V-W模型和超弹性Yeoh模型作为牙周膜有限元模型的本构模型模拟牙周膜的力学行为，相比于线弹性模型来说，超弹性模型更贴近实际的牙周膜。可选地，所述第二多颗牙齿有限元模型和所述第二牙槽骨有限元模型的本构模型的类型都是线弹性模型。线弹性模型的运算量小，计算效率高，相对于牙齿和牙槽骨本构模型选取超弹性模型或粘弹性模型的情况，可以大大减小运算量，提高计算效率。可选地，所述牙周膜有限元模型的几何模型的获取方法包括：根据所述第二多颗牙齿有限元模型的几何模型生成所述牙周膜有限本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种牙科器械的设计检验方法，其特征在于，包括：/n获取第一牙颌有限元模型，其中所述第一牙颌有限元模型包括第一多颗牙齿有限元模型和第一牙槽骨有限元模型；/n基于所述第一牙颌有限元模型设计牙科器械有限元模型；/n获取第二牙颌有限元模型，其中所述第二牙颌有限元模型包括第二多颗牙齿有限元模型、第二牙槽骨有限元模型和牙周膜有限元模型；所述第二多颗牙齿有限元模型包括被所述牙周膜有限元模型包覆的牙根部分，所述第二牙槽骨有限元模型包覆所述牙周膜有限元模型；/n将所述牙科器械有限元模型佩戴于所述第二牙颌有限元模型并进行有限元计算，至少获取所述第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据，并获得：在所述牙科器械有限元模型、所述第二多颗牙齿有限元模型、所述牙周膜有限元模型及所述第二牙槽骨有限元模型共同作用下，所述第二牙颌有限元模型中所述第二多颗牙齿有限元模型达到的新布局；/n基于有限元计算结果检验牙科器械有限元模型设计与设计目标的一致性；其中，如果所述第二牙颌有限元模型中所述第二多颗牙齿有限元模型达到新布局时，所述第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据达到牙槽骨改建的阈值，则牙科器械有限元模型设计与设计目标一致；如果所述第二牙颌有限元模型中所述第二多颗牙齿有限元模型达到新布局时，所述第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据未达到所述牙槽骨改建的阈值，则进行牙科器械有限元模型的重新设计，以使所述第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据达到所述牙槽骨改建的阈值。/n...

【技术特征摘要】
1.一种牙科器械的设计检验方法，其特征在于，包括：
获取第一牙颌有限元模型，其中所述第一牙颌有限元模型包括第一多颗牙齿有限元模型和第一牙槽骨有限元模型；
基于所述第一牙颌有限元模型设计牙科器械有限元模型；
获取第二牙颌有限元模型，其中所述第二牙颌有限元模型包括第二多颗牙齿有限元模型、第二牙槽骨有限元模型和牙周膜有限元模型；所述第二多颗牙齿有限元模型包括被所述牙周膜有限元模型包覆的牙根部分，所述第二牙槽骨有限元模型包覆所述牙周膜有限元模型；
将所述牙科器械有限元模型佩戴于所述第二牙颌有限元模型并进行有限元计算，至少获取所述第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据，并获得：在所述牙科器械有限元模型、所述第二多颗牙齿有限元模型、所述牙周膜有限元模型及所述第二牙槽骨有限元模型共同作用下，所述第二牙颌有限元模型中所述第二多颗牙齿有限元模型达到的新布局；
基于有限元计算结果检验牙科器械有限元模型设计与设计目标的一致性；其中，如果所述第二牙颌有限元模型中所述第二多颗牙齿有限元模型达到新布局时，所述第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据达到牙槽骨改建的阈值，则牙科器械有限元模型设计与设计目标一致；如果所述第二牙颌有限元模型中所述第二多颗牙齿有限元模型达到新布局时，所述第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据未达到所述牙槽骨改建的阈值，则进行牙科器械有限元模型的重新设计，以使所述第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据达到所述牙槽骨改建的阈值。


2.根据权利要求1所述的牙科器械的设计检验方法，其特征在于，所述第一多颗牙齿有限元模型和所述第二多颗牙齿有限元模型相同，所述第一牙槽骨有限元模型和所述第二牙槽骨有限元模型相同。


3.根据权利要求1所述的牙科器械的设计检验方法，其特征在于，所述第二多颗牙齿有限元模型达到新布局时发生的布局改变包括所述第二牙颌有限元模型位姿变化或受到载荷时发生的布局改变。


4.根据权利要求1所述的牙科器械的设计检验方法，其特征在于，所述牙槽骨改建的阈值是触发牙槽骨改建的临界应力值；当所述第二多颗牙齿有限元模型达到新布局时，所述第二多颗牙齿有限元模型、所述牙周膜有限元模型及所述第二牙槽骨有限元模型均处于暂稳态，牙槽骨改建是暂稳态时的所述第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据大于所述牙槽骨改建的阈值且维持一定的时间时产生的。


5.根据权利要求4所述的牙科器械的设计检验方法，其特征在于，所述牙槽骨改建的阈值是4500-4900pa。


6.根据权利要求1所述的牙科器械的设计检验方法，其特征在于，所述牙科器械有限元模型重新设计时调整牙科器械有限元模型设计的单步移动量、牙齿的旋转角度、所述牙科器械有限元模型的厚度和所述牙科器械有限元模型的材料中的一种或多种。


7.根据权利要求1所述的牙科器械的设计检验方法，其特征在于，所述第二多颗牙齿有限元模型包括所述第二多颗牙齿有限元模型的几何模型和本构模型的类型，所述牙周膜有限元模型包括所述牙周膜有限元模型的几何模型和本构模型的类型，所述第二牙槽骨有限元模型包括所述第二牙槽骨有限元模型的几何模型和本构模型的类型；
所述第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据的获取方法包括：
利用所述牙科器械有限元模型选取第二牙颌有限元模型边界条件，所述第二牙颌有限元模型边界条件包括所述第二牙颌有限元模型的位姿变化和/或受到的载荷；
利用所述第二牙颌有限元模型和所述第二牙颌有限元模型...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵晓磊，刘珊珊，张育恒，於路，姚峻峰，
申请(专利权)人：上海正雅齿科科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31