正畸力分析方法及矫治器数字模型优化方法技术

本申请提供一种正畸力分析方法及矫治器数字模型优化方法，所述正畸力分析方法包括以下步骤：获取待矫治牙颌的动态牙颌数字模型，所述动态牙颌数字模型基于上下颌的实际咬合关系生成；基于所述动态牙颌数字模型生成矫治器数字模型；使用所述动态牙颌数字模型和所述矫治器数字模型对矫治器的佩戴过程进行仿真，基于所述仿真获取所述正畸力的分布情况。本申请提供的正畸力分析方法及矫治器数字模型优化方法，能够更加精确地获取矫治器对待矫治牙颌施加的正畸力分布情况并有针对性地优化矫治器数字模型。治器数字模型。治器数字模型。

【技术实现步骤摘要】
正畸力分析方法及矫治器数字模型优化方法


[0001]本申请属于口腔正畸
，具体地，涉及正畸力分析方法及矫治器数字模型优化方法。

技术介绍

[0002]随着科技的进步与时代的发展，人们对口腔美观与健康的重视程度越来越高，口腔正畸治疗也得到了广泛普及。口腔正畸是针对口腔内的牙齿、骨骼及肌肉等各部分组织的畸形情况进行矫正的治疗手段的统称，如针对牙齿排列不齐情况进行的牙列矫正，针对牙列拥挤情况进行的扩弓操作以及针对上下颌咬合关系畸形进行的咬合诱导训练等。由于不少患者往往同时具有多种不同类型的口腔畸形问题，需要进行联合矫正，因此近些年来已经出现了能够同时进行多种类型的正畸治疗的矫治器，如针对替牙期儿童同时存在牙弓狭窄、萌出牙错位以及由于不良口腔习惯导致的咬合畸形等问题进行联合矫治的咬合诱导矫治器，以及带有引导咬合关系的附件的隐形牙套等产品。
[0003]上述用于正畸治疗的矫治器，一般使用数字化方法进行设计及制作，为保证正畸效果，在其设计阶段一般需要对正畸效果进行评估，近年来，随着数字化建模精确程度的提高以及数字化仿真技术的发展，人们提出了多种利用数字化技术设计口腔正畸用矫治器，并通过仿真对其正畸效果进行验证的方法。如专利201810163484.X提出了一种用于排齐牙齿的壳状矫治器的设计及制作方法，利用牙齿的数字模型设计壳状矫治器的数字模型，并通过有限元仿真方法获得牙齿佩壳状矫治器后的受力情况；又如专利201380007617.X通过将牙科器具虚拟地放置到一组虚拟牙齿上以判定施加到牙齿上的一个或多个力。
[0004]然而上述方法并不适用于对具有联合正畸功能的矫治器的正畸效果进行仿真，原因主要在于：首先，上述方法一般基于力
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力矩理论，通过线性有限元计算方法计算牙齿受到的壳状矫治器(隐形矫治器)的矫治力及引起的位移，然而对上述咬合诱导矫治器等矫治器的矫治效果的仿真，需要将颌骨纳入到生物力学仿真分析中，以更加精确地确定正畸器械与牙齿、牙龈，牙槽骨、上下颌骨等人体组织之间受到的作用力以及对肌肉等软组织的影响，此类生物力学模型具有复杂的非线性相互作用，因此如果只是简单地利用线性有限元方法进行仿真，无法反映正畸过程中复杂的生物力学反应，以及矫治器与人体组织之间的作用关系；其次，上述方法一般针对树脂材料制成的壳状隐形矫治器对牙齿的施力情况进行仿真，该类矫治器本身硬度较大，且一般单独作用于上颌牙列或下颌牙列，因此一般只需要考虑矫治器稳定地佩戴到牙列以后的施力情况，而对于由软质的硅胶材料制成的咬合诱导矫治器，在将上下颌牙齿咬合进入矫治器的动态佩戴过程中，不同的咬合关系、咬合力等将导致矫治器发生不同的变化，进而导致其对口腔组织产生不同的矫治力分布，因此只进行佩戴完成后的静态仿真将导致仿真结果的较大误差，进而影响对正畸效果的评估。

技术实现思路

[0005]为解决上述现有技术中的问题与缺陷，本申请的目的在于提供一种能够精确地获
取矫治器对口腔内各个组织产生的多种类型的正畸力并进行分析的方法，以及基于所获取的上述正畸力对矫治器数字模型进行优化的方法。
[0006]本申请的一方面提供一种正畸力分析方法，用于分析矫治器对待矫治牙颌所施加的正畸力的分布情况，包括以下步骤：
[0007]S1：获取待矫治牙颌的动态牙颌数字模型，所述动态牙颌数字模型基于上下颌的实际咬合关系生成；
[0008]S2：基于所述动态牙颌数字模型生成矫治器数字模型；
[0009]S3：使用所述动态牙颌数字模型和所述矫治器数字模型对矫治器的佩戴过程进行仿真，基于所述仿真获取所述正畸力的分布情况。
[0010]进一步地，所述正畸力包括以下矫治力中的至少一种：至少一个牙齿受到的矫治力，上颌颌骨和\或下颌颌骨受到的矫治力，髁突受到的牵引力。
[0011]进一步地，所述实际咬合关系包括：上下颌在非咬合状态下的相对位置关系、上下颌在咬合状态下的相对位置关系、髁突在咬合过程中的运动参数。
[0012]进一步地，所述髁突在咬合过程中的运动参数包括髁突在咬合过程中的运动轨迹倾斜角度和/或运动轨迹曲线。
[0013]进一步地，所述步骤S3包括以下步骤：
[0014]S31：设置动态牙颌数字模型和矫治器数字模型的有限元本构参数；
[0015]S32：设置有限元计算参数；
[0016]S33：设置佩戴参数的初始值；
[0017]S34：基于所述有限元计算参数和所述佩戴参数的初始值，通过有限元计算方法对佩戴过程进行仿真，以确定佩戴过程中任意时刻的佩戴参数以及所述正畸力的分布情况。
[0018]进一步地，所述有限元本构参数包括以下参数中的至少一种：材料参数、单元参数以及模型类型。
[0019]优选地，所述佩戴参数包括：矫治器数字模型的形态、动态牙颌数字模型的形态、矫治器数字模型与动态牙颌数字模型在佩戴过程中的相对位置关系、髁突在佩戴过程中的运动参数、上下颌在佩戴过程中的咬合力。
[0020]优选地，所述髁突在佩戴过程中的运动参数包括髁突在佩戴过程中的运动轨迹倾斜角度和/或运动轨迹曲线。
[0021]优选地，所述上下颌在佩戴过程中的咬合力通过设置在动态牙颌数字模型上的传感器获取。
[0022]优选地，当所述上下颌在佩戴过程中的咬合力大于人类清醒状态时的最大咬合力极限的平均值时，结束所述仿真。
[0023]优选地，所述有限元计算方法使用非线性计算方法。
[0024]优选地，所述有限元计算参数包括：矫治器数字模型与动态牙颌数字模型的接触条件和边界条件。
[0025]优选地，所述边界条件包括加载速度。
[0026]优选地，所述加载速度为0.001米/秒～3米/秒；所述有限元计算参数还包括阻尼参数。
[0027]优选地，所述正畸力的分布情况包括动态牙颌数字模型的至少一个部位所受到的
正畸力的大小及方向。
[0028]优选地，所述的一种正畸力分析方法，还包括在显示设备上显示仿真过程及正畸力的分布情况的步骤。
[0029]优选地，所述矫治器用于排齐牙齿、调整上颌和/或下颌的牙弓形态及调整上下颌咬合关系。
[0030]优选地，所述实际咬合关系通过使用颌架对于待矫治牙颌进行测量获取。
[0031]本申请的另一方面提供一种矫治器数字模型的优化方法，包括以下步骤：
[0032]第一步：基于上述正畸力分析方法确定基于当前的矫治器数字模型制造的矫治器在佩戴于上下颌以后产生的正畸力的分布情况；
[0033]第二步：基于正畸力的分布情况对当前的矫治器数字模型进行优化，得到优化后的矫治器数字模型。
[0034]本申请的实施例提供的正畸力分析方法及矫治器数字模型优化方法至少具有以下有益效果：
[0035](1)本申请的技术方案使用动态牙颌数字模型对矫治器的佩戴过程进行仿真，其中动态牙颌数字模型根据实际咬合关系建立，并将上下颌的不同咬合过程，如开闭口运动、前伸后缩运动、侧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正畸力分析方法，用于分析矫治器对待矫治牙颌所施加的正畸力的分布情况，其特征在于，包括以下步骤：S1：获取待矫治牙颌的动态牙颌数字模型，所述动态牙颌数字模型基于上下颌的实际咬合关系生成；S2：基于所述动态牙颌数字模型生成矫治器数字模型；S3：使用所述动态牙颌数字模型和所述矫治器数字模型对矫治器的佩戴过程进行仿真，基于所述仿真获取所述正畸力的分布情况。2.根据权利要求1所述的一种正畸力分析方法，其特征在于，所述正畸力包括以下矫治力中的至少一种：至少一个牙齿受到的矫治力，上颌颌骨和\或下颌颌骨受到的矫治力，髁突受到的牵引力。3.根据权利要求1所述的一种正畸力分析方法，其特征在于，所述实际咬合关系包括：上下颌在非咬合状态下的相对位置关系、上下颌在咬合状态下的相对位置关系、髁突在咬合过程中的运动参数。4.根据权利要求3所述的一种正畸力分析方法，其特征在于：所述髁突在咬合过程中的运动参数包括髁突在咬合过程中的运动轨迹倾斜角度和/或运动轨迹曲线。5.根据权利要求1所述的一种正畸力分析方法，其特征在于，所述动态牙颌数字模型和所述矫治器数字模型为数字有限元模型，所述步骤S3进一步包括以下步骤：S31：设置动态牙颌数字模型和矫治器数字模型的有限元本构参数；S32：设置有限元计算参数；S33：设置佩戴参数的初始值；S34：基于所述有限元计算参数和所述佩戴参数的初始值，通过有限元计算方法对佩戴过程进行仿真，以确定佩戴过程中任意时刻的佩戴参数以及所述正畸力的分布情况。6.根据权利要求5所述的一种正畸力分析方法，其特征在于，所述有限元本构参数包括以下参数中的至少一种：材料参数、单元参数以及模型类型。7.根据权利要求5所述的一种正畸力分析方法，其特征在于，所述佩戴参数包括：矫治器数字模型的形态、动态牙颌数字模型的形态、矫治器数字模型与动态牙颌数字模型在佩戴过程中的相对位置关系、髁突在佩戴过程中的运动参数、上下颌在佩戴过程中的咬合力。8.根据权利要求7所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙靖超，刘超，欧贺国，
申请(专利权)人：罗慕科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：