[发明专利]牙周膜应力分析方法及装置

说明书

本发明公开了一种牙周膜应力分析方法及装置，该方法包括：获取数字化牙齿模型、数字化牙周膜模型、数字化牙槽骨模型的几何模型，选取三者的本构模型的类型，组成数字化牙颌模型，选取数字化牙颌模型边界条件，得到数字化牙颌有限元模型并进行非线性有限元计算，得到数字化牙周膜模型的应力分布数据，以验证数字化牙齿模型进行重排时与模拟矫治目标的一致性，能够精准地判断牙槽骨在牙颌发生位姿变化和/或受到的载荷的条件下是否会发生骨吸收或骨沉积，而引起牙槽骨重建；利用更贴近患者口内实际情况的几何模型，选择与牙周膜特性更贴近的本构模型，所计算出的应力分布数据，更贴近实际情况，对后续牙科器械的设计、制备及检验提供数据基础。

技术领域

本发明涉及医疗器械的技术领域，尤其涉及牙周膜应力分析方法及装置、电子设备、计算机存储介质。

背景技术

使用隐形牙齿矫治器对牙齿进行矫治越来越被患者所接受，因为其美观、舒适且方便患者自行摘戴，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，依据患者的口内数据对牙齿进行重新排列，但是设计过程中未使用牙槽骨和牙周膜模型进行排列分析，由于牙周膜为位于牙根与牙槽骨之间的结缔组织，通过现有的口内信息获取手段较难准确获得牙周膜模型，而正畸牙齿移动是一个十分复杂的过程，具有牙周组织发生的顺势的弹性形变，也由于牙槽骨发生改建引起的长期位移，在正畸载荷作用下，牙周膜产生的应力/应变会刺激牙槽骨中的成骨细胞和破骨细胞的生成。但是由于人体牙周组织的结构特点以及生物力学性能的特殊性，无法通过实验的方法直接测定牙周膜在正畸载荷作用下的生物力学影响情况。因此，目前虚拟矫治方案的设计时大都只考虑利用牙齿模型进行模拟排布，也有结合牙齿模型和牙槽骨模型进行模拟排布，但是上述两种方法的模拟因为与患者实际口内结构不同均有偏差。因此，将数字化牙周膜模型引入虚拟矫治，同时在牙齿重排过程中进行受力分析时考虑牙周膜的受力情况是具有重要意义的。

现有技术有的利用商用CAE(Computer Aided Engineering，指工程设计中的计算机辅助工程)软件例如Abaqus和Ansys进行牙周膜受力分析，但是商用软件自带的本构模型难以满足正畸治疗中牙周膜的性质，需要对牙周膜的本构模型进行理论推导后，得到表示应力应变关系的雅可比矩阵才能使用。

因此，研究一种能够准确分析牙周膜应力的方法及装置，对后续的牙科器械设计、制备及检验具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供牙周膜应力分析方法及装置、牙科器械的设计方法、牙科器械的制备方法、牙科器械的设计检验方法、电子设备、计算机存储介质，能够更好地对正畸治疗中牙周膜受力分析，能够更加精准地为牙科器械的设计、制备及检验提供基础，使得设计、制备及检验后的牙科器械与矫治计划更贴近，确保患者的矫治效果。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

一种牙周膜应力分析方法，包括：获取数字化牙齿模型的几何模型，选取所述数字化牙齿模型的本构模型的类型；获取数字化牙周膜模型的几何模型，选取所述数字化牙周膜模型的本构模型的类型；获取数字化牙槽骨模型的几何模型，选取所述数字化牙槽骨模型的本构模型的类型；利用所述数字化牙齿模型的几何模型和本构模型的类型、所述数字化牙周膜模型的几何模型和本构模型的类型、所述数字化牙槽骨模型的几何模型和本构模型的类型组成数字化牙颌模型；选取数字化牙颌模型边界条件，所述数字化牙颌模型边界条件包括数字化牙颌模型的位姿变化和/或受到的载荷；利用所述数字化牙颌模型和所述数字化牙颌模型边界条件得到数字化牙颌有限元模型并进行非线性有限元计算，得到所述数字化牙周膜模型的应力分布数据，以验证所述数字化牙齿模型进行重排时与模拟矫治目标的一致性。