[发明专利]一种用于正畸的牙颌有限元模型建立方法

说明书

本发明提供了一种用于正畸的牙颌有限元模型建立方法，该方法包括以下步骤：步骤1，利用人体口内CBCT三维数据，建立并优化牙齿、牙髓和牙槽骨的模型蒙板；步骤2，分别对牙齿、牙髓和牙槽骨的三维重建模型进行逆向工程处理，完成模型的实体化；步骤3，为每颗牙齿生成个性化牙周膜，并且为牙槽骨生成内部三维实体结构，并对所有部件模型进行装配处理；步骤4，对完整的牙颌三维实体模型进行网格划分，建立完整的牙颌网格模型；步骤5，对完整的牙颌网格模型内每一个组件进行单独的材料赋值，完成三维个性化牙颌模型有限元模型的建立。该方法建立的牙颌有限元模型具有极高的几何相似性和力学相似性，且建模速度快，在正畸领域中具有很大应用价值。

技术领域

本发明专利涉及一种用于正畸的牙颌有限元模型建立方法，属于口腔正畸技术领域。

背景技术

随着科学技术的发展，有限元模型建模技术广泛应用在机械工程、电气工程、自动化工程、建筑工程、医学工程等方面。在医学工程领域，错颌畸形是三大口腔疾病之一，影响面部美观，危害人体健康。目前，正畸治疗方法是治疗错颌畸形的最有效手段。现有的正畸治疗中，每个正畸阶段治疗方案的制定，正畸效果的预测等一系列问题主要依赖正畸医师积累的经验。这种仅凭个人经验的治疗方式会导致大量的反复就诊和治疗效果不稳定，降低正畸治疗的效率。正畸医生通过建立每一位患者个性化的牙颌有限元模型，进行正畸过程的仿真并进行数值分析，可以研究分析正畸原理的一般规律，能更加准确高效的制定个性化治疗方案和预测治疗效果，并且便于同患者交流讨论病情和治疗流程，改善医患关系。然而，现在并没有一种针对于口腔正畸的牙颌有限元模型建立方法，这导致牙颌建模效率低，模型的几何相似性和力学相似性同患者的真实牙颌情况存在较大误差，无法真实还原患者牙颌情况，直接影响到有限元仿真的结果精度，造成时间成本和人力成本浪费，治疗效果低下，降低患者满意度等问题。因此，针对以上问题，设计一种用于正畸的牙颌有限元模型建立方法，具有很大的实际意义，非常有价值。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种用于正畸的牙颌有限元模型建立方法，解决目前口腔正畸技术领域缺少建模精度高，效率高的牙颌建模方法的问题，以便正畸医生制定个性化治疗方案和预测治疗效果，节约时间成本和人工成本，提升患者就诊舒适度。

本发明为解决上述问题所采取的技术方案为：

一种用于正畸的牙颌有限元模型建立方法，其特征在于：所述方法的具体实现过程为：

步骤1：选取人体口内CBCT三维数据作为建立牙齿、牙髓和牙槽骨有限元模型数据来源，建立牙齿、牙髓和牙槽骨的模型蒙板，优化牙齿、牙髓和牙槽骨模型蒙板，完成对牙齿、牙髓和牙槽骨模型的三维重建；

步骤2：分别对牙齿、牙髓和牙槽骨的三维重建模型进行逆向工程处理，完成牙齿、牙髓和牙槽骨三维模型的实体化；

步骤3：为每颗牙齿生成个性化牙周膜，并且为牙槽骨生成内部三维实体结构，并对所有牙齿及其牙周膜和牙髓，牙槽骨模型进行装配处理，建立完整的牙颌三维实体模型；

步骤4：对完整的牙颌三维实体模型内每一个组件进行网格划分，建立完整的牙颌网格模型；

步骤5：对完整的牙颌网格模型内每一个组件进行单独的材料赋值，完成牙颌有限元模型的建立。

在本发明提供的用于正畸的牙颌有限元模型建立方法，还具有这样的特征：步骤1中所述的建立牙齿、牙髓和牙槽骨的模型蒙板包括定义截面方位，绘制轮廓线，根据牙齿、牙髓和牙槽骨阈值差异，读取边界，分离出牙齿、牙髓和牙槽骨的边界轮廓，分别建立牙齿、牙髓和牙槽骨对应的模型蒙板。

在本发明提供的用于正畸的牙颌有限元模型建立方法，还具有这样的特征：步骤1中所述的优化牙齿、牙髓和牙槽骨的模型蒙板包括区域增长和编辑蒙板，修正蒙板表面的缺陷。