[发明专利]个性化矫治装置的设计方法

摘要

个性化矫治装置的设计方法，包括病症的诊断；确定理想牙列；确定移动牙齿的移动方式；患者三维有限元模型构建；移动牙齿施力形式的理论设计和模拟；目标移动牙齿上正畸力和力矩的测量；个性化矫治方式的有限元模拟；最优正畸治疗方案的获取；个性化矫治装置的制作；个性化矫治装置的使用。

主权项

个性化矫治装置的设计方法，包括以下步骤：(1)确定理想牙列：通过排牙确定理想牙列，即矫治结束后的标准理想牙列，最终确定需要移动的目标牙齿；(2)确定移动牙齿的移动方式：参照制定的理想牙列以及患者移动牙齿牙根及牙槽骨分布情况，在初始牙列与理想牙列之间，制定合理的目标牙齿移动方式，使矫治结束后的牙齿移动到理想牙列；(3)患者三维有限元模型构建：依据患者CT图像，利用建模处理软件Mimics和Geomagic构建患者口腔组织的三维数字化有限元模型，包括牙齿、牙周膜、皮质骨和松质骨，为后续的生物力学有限元分析做准备；(4)移动牙齿施力形式的理论设计和模拟：根据步骤(3)规划的移动牙齿的理想移动方式，通过理论分析计算获得牙齿移动所需要的施力形式，包括载荷的方向及作用位置和约束的作用位置；以理论分析获得的施力形式、以及步骤(3)中构建的三维有限元模型为基础，通过有限元仿真验证施力方式的正确性，判断牙齿的移动方式是否满足步骤(3)中的制定的牙齿移动方式，如不满足，调整目标牙齿施力形式直至牙齿按照理想方式移动；(5)目标移动牙齿上正畸力和力矩的测量：为后续的个性矫治方案的有限元模拟，需要获得错位牙列上目标移动牙齿的正畸力和力矩的量化精确数据，正畸力的测量在模拟牙颌模型上进行；包括以下两个步骤：a.模拟牙颌模型的设计制作：基于患者的CT数据，构建患者三维数字模型，并利用三维建模软件设计模拟牙颌模型，模拟牙颌模型与患者实际口腔模型相一致，目标移动矫正牙齿顶部设计有延伸杆，用于连接测力传感器；目标牙齿除与测力传感器和弓丝接触之外，不与其他口腔组织相接触，目标牙齿通过固位钉固定；模拟牙颌模型的制作通过立体打印技术实现；b.错牙合牙列上目标牙齿正畸力的测量：在获得错牙合牙列的模拟牙颌实物模型之后，佩戴标准托槽和正畸弓丝，标准弓丝在错牙合牙列上会产生形变，弓丝形变产生的回复力通过目标牙齿顶端的延伸杆传递到力传感器，在固位钉去除之前弓丝的回复力有固位钉相互平衡，在去除固位钉之后，弓丝产生的形变回复力就会传递到传感器上，通过正畸力测量装置即可测得目标牙齿所受到的正畸力和力矩，包括力的大小和方向；(6)个性化矫治方式的有限元模拟：以步骤(4)中重建获得有限元模型为基础，依照步骤(5)中经过理论分析和模拟的牙齿施力形式，施以步骤(6)经过正畸力测量装置测得的目标牙齿上的正畸力和力矩作为有限元分析载荷，进行初步矫治方式的有限元模拟，通过仿真分析获得不同口腔组织在各部分处的应力和位移；(7)最优正畸矫治方案的获取：通过步骤(7)的仿真模拟，将不同口腔组织在初步矫治方式下产生的应力和位移与临床牙齿移动中最佳应力和位移相对比，并进一步判断矫治方案的合理性，如不满足要求返回至步骤(2)，通过不断修整目标牙齿的矫治方式，最终获得理想的正畸矫治方案；(8)个性化矫治装置的制作：以步骤(8)获得的最优正畸矫治方案的加力方式和参数，设计制作个性化矫治装置上的个性化的施力或约束装置；个性化矫治装置包括两部分：一是选用通用的自锁托槽与弓丝；二是在此基础上，根据加力方式设计个性化的施力或约束装置，然后用金属立体打印制作出来；(9)个性化矫治装置的使用：利用通用方法如加热真空吸塑制作托槽准确定位的间接粘接导板以及个性化施力或约束装置的辅助定位装置。