[發明專利]一種用于正畸的牙頜有限元模型建立方法

在審

• 申請號: 202011263300.0
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112545679A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 姜金剛;梁瑞奇;郭亞峰;陳厚鋆;王磊;錢偉
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: A61C7/00
• 分類號: A61C7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種用于正畸的牙頜有限元模型建立方法，該方法包括以下步驟：步驟1，利用人體口內CBCT三維數據，建立并優化牙齒、牙髓和牙槽骨的模型蒙板；步驟2，分別對牙齒、牙髓和牙槽骨的三維重建模型進行逆向工程處理，完成模型的實體化；步驟3，為每顆牙齒生成個性化牙周膜，并且為牙槽骨生成內部三維實體結構，并對所有部件模型進行裝配處理；步驟4，對完整的牙頜三維實體模型進行網格劃分，建立完整的牙頜網格模型；步驟5，對完整的牙頜網格模型內每一個組件進行單獨的材料賦值，完成三維個性化牙頜模型有限元模型的建立。該方法建立的牙頜有限元模型具有極高的幾何相似性和力學相似性，且建模速度快，在正畸領域中具有很大應用價值。

技術領域

本發明專利涉及一種用于正畸的牙頜有限元模型建立方法，屬于口腔正畸技術領域。

背景技術

隨著科學技術的發展，有限元模型建模技術廣泛應用在機械工程、電氣工程、自動化工程、建筑工程、醫學工程等方面。在醫學工程領域，錯頜畸形是三大口腔疾病之一，影響面部美觀，危害人體健康。目前，正畸治療方法是治療錯頜畸形的最有效手段。現有的正畸治療中，每個正畸階段治療方案的制定，正畸效果的預測等一系列問題主要依賴正畸醫師積累的經驗。這種僅憑個人經驗的治療方式會導致大量的反復就診和治療效果不穩定，降低正畸治療的效率。正畸醫生通過建立每一位患者個性化的牙頜有限元模型，進行正畸過程的仿真并進行數值分析，可以研究分析正畸原理的一般規律，能更加準確高效的制定個性化治療方案和預測治療效果，并且便于同患者交流討論病情和治療流程，改善醫患關系。然而，現在并沒有一種針對于口腔正畸的牙頜有限元模型建立方法，這導致牙頜建模效率低，模型的幾何相似性和力學相似性同患者的真實牙頜情況存在較大誤差，無法真實還原患者牙頜情況，直接影響到有限元仿真的結果精度，造成時間成本和人力成本浪費，治療效果低下，降低患者滿意度等問題。因此，針對以上問題，設計一種用于正畸的牙頜有限元模型建立方法，具有很大的實際意義，非常有價值。

發明內容

針對上述問題，本發明提出一種用于正畸的牙頜有限元模型建立方法，解決目前口腔正畸技術領域缺少建模精度高，效率高的牙頜建模方法的問題，以便正畸醫生制定個性化治療方案和預測治療效果，節約時間成本和人工成本，提升患者就診舒適度。

本發明為解決上述問題所采取的技術方案為：

一種用于正畸的牙頜有限元模型建立方法，其特征在于：所述方法的具體實現過程為：

步驟1：選取人體口內CBCT三維數據作為建立牙齒、牙髓和牙槽骨有限元模型數據來源，建立牙齒、牙髓和牙槽骨的模型蒙板，優化牙齒、牙髓和牙槽骨模型蒙板，完成對牙齒、牙髓和牙槽骨模型的三維重建；

步驟2：分別對牙齒、牙髓和牙槽骨的三維重建模型進行逆向工程處理，完成牙齒、牙髓和牙槽骨三維模型的實體化；

步驟3：為每顆牙齒生成個性化牙周膜，并且為牙槽骨生成內部三維實體結構，并對所有牙齒及其牙周膜和牙髓，牙槽骨模型進行裝配處理，建立完整的牙頜三維實體模型；

步驟4：對完整的牙頜三維實體模型內每一個組件進行網格劃分，建立完整的牙頜網格模型；

步驟5：對完整的牙頜網格模型內每一個組件進行單獨的材料賦值，完成牙頜有限元模型的建立。

在本發明提供的用于正畸的牙頜有限元模型建立方法，還具有這樣的特征：步驟1中所述的建立牙齒、牙髓和牙槽骨的模型蒙板包括定義截面方位，繪制輪廓線，根據牙齒、牙髓和牙槽骨閾值差異，讀取邊界，分離出牙齒、牙髓和牙槽骨的邊界輪廓，分別建立牙齒、牙髓和牙槽骨對應的模型蒙板。

在本發明提供的用于正畸的牙頜有限元模型建立方法，還具有這樣的特征：步驟1中所述的優化牙齒、牙髓和牙槽骨的模型蒙板包括區域增長和編輯蒙板，修正蒙板表面的缺陷。