一种序列曲正畸力预测模型建立方法技术

本发明专利技术公开了一种序列曲正畸力预测模型建立方法，涉及正畸治疗技术领域，它包含如下步骤：1)提取序列曲的加载特征，归纳序列曲正畸力影响参数；2)建立序列曲正畸力挠曲线微分方程；3)引入摩擦修正系数，建立序列曲正畸力预测模型。本方明能够有效的对医师所施加的序列曲正畸力值进行参数化表达，准确地预测医师所施加的序列曲正畸力值，辅助医生提高正畸治疗的安全性和预见性，提高口腔正畸诊疗的数字化程度。

A method for establishing prediction model of serial orthodontic force

The invention discloses a method for establishing a prediction model of sequential bending orthodontic force, which relates to the field of orthodontic treatment technology. It includes the following steps: 1) extracting the loading characteristics of sequential bending force, inducing the influencing parameters of sequential bending force; 2) establishing differential equation of sequential bending orthodontic force deflection curve; 3) introducing friction correction coefficient to establish sequential bending force deflection curve; The prediction model of distortion. This prescription can effectively parameterize the value of orthodontic force applied by doctors, accurately predict the value of orthodontic force applied by doctors, assist doctors to improve the safety and predictability of orthodontic treatment, and improve the digitalization of orthodontic diagnosis and treatment.

【技术实现步骤摘要】
一种序列曲正畸力预测模型建立方法
本专利技术涉及一种序列曲正畸力预测模型建立方法，属于正畸治疗

技术介绍
固定矫治技术是目前最为有效的正畸治疗方法，序列曲是固定矫治技术中的重要组成部分。标准序列曲与牙齿的正常弓形一致，标准序列曲安装与畸形牙列时，畸形牙齿位置处序列曲弓丝会发生变形，序列曲弓丝在恢复变形过程中产生与变形方向相反的正畸力，序列曲弓丝可对牙齿产生压低和转动作用，主要用于排齐牙列，在正畸治疗中应用广泛。目前在矫治过程中，正畸医生大多凭借经验和患者的治疗反馈来确定序列曲的弯制参数，正畸力缺乏量化标准，治疗结果完全依赖于医生水平，易对患者造成伤害并导致治疗效率的降低。因此建立序列正畸力的预测模型，对序列曲正畸力进行参数化表达，对于开展口腔数字化诊疗，辅助医生提高正畸治疗的安全性和预见性具有十分重要的意义。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术要解决的技术问题是提供一种序列曲正畸力预测模型建立方法，对序列曲正畸力进行参数化表达。上述目的主要通过以下方案实现：1、一种序列曲正畸力预测模型建立方法，其特征在于：所述方法的具体实现过程包括以下步骤：1)提取序列曲的加载特征，归纳序列曲正畸力影响参数；2)建立序列曲正畸力挠曲线微分方程；3)引入摩擦修正系数，建立序列曲正畸力预测模型。作为优选，所述的步骤1)中，定义序列曲正畸力的两个基本加载单元分别为序列曲单向正畸力和序列曲单向正畸力矩，通过分析序列曲的加载特点，提取序列曲单向正畸力的加载特征为：畸形牙齿的位置相对于排齐位置在任意单一方向上产生偏移位移，则标准弓形弓丝安装于托槽后，绑扎于畸形牙齿处托槽上的正畸弓丝在偏移方向上产生同等变形，以两侧牙齿为支抗，产生与弓丝形变方向相反的单向正畸力；提取序列曲单向正畸力矩的加载特征为：畸形牙齿的位置相对于排齐位置绕任意单一轴线产生转动位移，则标准弓形弓丝安装于托槽后，绑扎于畸形牙齿处托槽上的正畸弓丝在转动方向上产生同等变形，以两侧牙齿为支抗，产生与弓丝形变方向相反的单向正畸力矩；归纳影响序列曲正畸力F大小的主要参数包括弓丝材料特性M，弓丝截面特性S和序列曲的特征参数Q，其中常用的弓丝材料包括不锈钢丝、澳丝和镍钛合金丝，参数为弹性模量E，弓丝的截面特性包括截面积和截面形状，参数为对弯曲轴的惯性距I，序列曲的特征参数为序列曲的支抗距离l，即两支抗牙间弓丝长度，以及序列曲的偏移距离a，即畸形牙齿与支抗牙间弓丝长度，因此得到序列曲正畸力预测模型的基本形式，如式1所示。F＝F(M,S,Q)(1)作为优选，所述的步骤2)中，由序列曲加载特征可知，a和b分别为畸形牙齿与两侧支抗牙之间的距离，有l＝a+b，序列曲单向正畸力的挠曲线微分方程为：式中，v为畸形牙齿处弓丝的弯曲挠度，即畸形牙齿处弓丝的形变量，P为畸形牙齿处弓丝产生挠度为v的变形所需压力。由作用力与反作用力原理，求得发生该变形应产生的单向正畸力F为：序列曲单向正畸力矩的挠曲线微分方程为：式中，θ为畸形牙齿处弓丝的转角，即畸形牙齿处弓丝轴线与水平方向的倾角，M’为畸形牙齿处弓丝产生转角为θ的变形所需转矩。由作用力与反作用力原理，求得发生该变形应产生的单向正畸力矩M为：作为优选，所述的步骤3)中，在畸形牙齿处弓丝作用于托槽的过程中，由于牙齿发生移动，弓丝与托槽间会产生摩擦力，且结扎丝绑扎力的大小难以控制，会对上述分析过程产生影响，因此分别引入序列曲单向正畸力摩擦修正系数KF和序列曲单向正畸力矩KM以构建最终的序列曲单向正畸力预测模型和序列曲单向正畸力矩预测模型，其中KF和KM可通过实验结果与未考虑修正作用的理论计算结果的对比分析得到，则有：定义实验数据与未考虑修正系数KF和KM的理论数据差值相对于理论数据的比例为理论修正率，通过对各参数下的平均理论修正率进行拟合，从而得到序列曲单向正畸力受支抗距离影响的修正系数KFl，序列曲单向正畸力和受支抗影响的修正系数KMl，序列曲单向正畸力受偏移距离影响的修正系数KFa，序列曲单向正畸力矩受偏移影响的修正系数KMa，序列曲单向正畸力受弓丝截面特性影响的修正系数KFS，序列曲单向正畸力和受弓丝截面特性影响的修正系数KMS，序列曲单向正畸力受弓丝材料特性影响的修正系数KFM，序列曲单向正畸力受弓丝材料特性影响的修正系数KMM，由于影响参数的修正效果各不相同，将各条件下修正系数直接相乘会造成修正效果的重叠，因此以最为常见的由0.016英寸×0.016英寸不锈钢方丝弯制的支抗距离为20mm，偏移距离为10mm的序列曲的修正系数为基数进行折算，计算其在不同偏移距离、不同截面和不同材料下的正畸力修正率分别为KFa0、KFS0和KFM0，以及序列曲单向正畸力矩在不同偏移距离、不同截面和不同材料下的正畸力修正率分别为KMa0、KMS0和KMM0，则修正系数KF和KM为：则序列曲正畸力预测模型的最终表达式为：本专利技术的有益效果为：1、采用参数化的建模方法，能够更直观地反映出各影响因素对序列曲正畸力的影响效果，便于医师对弯制的弓丝进行调整，以获得适合的正畸力。2、引入了摩擦修正系数，并通过正畸力测量实验得到了修正系数的表达式，可消除在模型建立过程中由弯制过程中由于弓丝与托槽间摩擦而引起的误差，使模型的建立更加准确。附图说明为了易于说明，本专利技术由下述的具体实施及附图作以详细描述。图1为本专利技术方法序列曲正畸力预测模型建立流程图；图2为本专利技术序列曲单向正畸力力学分析示意图；图3为本专利技术序列曲单向正畸力矩力学分析示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本专利技术。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。如图1、图2、图3所示，本具体实施方式采用以下技术方案：一种序列曲正畸力预测模型建立方法，其特征在于：所述方法的具体实现过程包括以下步骤：1)提取序列曲的加载特征，归纳序列曲正畸力影响参数；2)建立序列曲正畸力挠曲线微分方程；3)引入摩擦修正系数，建立序列曲正畸力预测模型。进一步地，所述的步骤1)中，定义序列曲正畸力的两个基本加载单元分别为序列曲单向正畸力和序列曲单向正畸力矩，通过分析序列曲的加载特点，提取序列曲单向正畸力的加载特征为：畸形牙齿的位置相对于排齐位置在任意单一方向上产生偏移位移，则标准弓形弓丝安装于托槽后，绑扎于畸形牙齿处托槽上的正畸弓丝在偏移方向上产生同等变形，以两侧牙齿为支抗，产生与弓丝形变方向相反的单向正畸力；提取序列曲单向正畸力矩的加载特征为：畸形牙齿的位置相对于排齐位置绕任意单一轴线产生转动位移，则标准弓形弓丝安装于托槽后，绑扎于畸形牙齿处托槽上的正畸弓丝在转动方向上产生同等变形，以两侧牙齿为支抗，产生与弓丝形变方向相反的单向正畸力矩；归纳影响序列曲正畸力F大小的主要参数包括弓丝材料特性M，弓丝截面特性S和序列曲的特征参数Q，其中常用的弓丝材料包括不锈钢丝、澳丝和镍钛合金丝，参数为弹性模量E，弓丝的截面特性包括截面积和截面形状，参数为对弯曲轴的惯性距I，序列曲的特征参数为序列曲的支抗距离l，即两支抗牙间弓丝长度，以及序列曲的偏移距离a，即畸形牙齿与支抗牙间弓丝长度，因此得到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种序列曲正畸力预测模型建立方法，其特征在于：所述方法的具体实现过程包括以下步骤：1)提取序列曲的加载特征，归纳序列曲正畸力影响参数；2)建立序列曲正畸力挠曲线微分方程；3)引入摩擦修正系数，建立序列曲正畸力预测模型。

【技术特征摘要】
1.一种序列曲正畸力预测模型建立方法，其特征在于：所述方法的具体实现过程包括以下步骤：1)提取序列曲的加载特征，归纳序列曲正畸力影响参数；2)建立序列曲正畸力挠曲线微分方程；3)引入摩擦修正系数，建立序列曲正畸力预测模型。2.根据权利要求1中所述的一种序列曲正畸力预测模型建立方法，其特征在于：所述的步骤1)中，定义序列曲正畸力的两个基本加载单元分别为序列曲单向正畸力和序列曲单向正畸力矩，通过分析序列曲的加载特点，提取序列曲单向正畸力的加载特征为：畸形牙齿的位置相对于排齐位置在任意单一方向上产生偏移位移，则标准弓形弓丝安装于托槽后，绑扎于畸形牙齿处托槽上的正畸弓丝在偏移方向上产生同等变形，以两侧牙齿为支抗，产生与弓丝形变方向相反的单向正畸力；提取序列曲单向正畸力矩的加载特征为：畸形牙齿的位置相对于排齐位置绕任意单一轴线产生转动位移，则标准弓形弓丝安装于托槽后，绑扎于畸形牙齿处托槽上的正畸弓丝在转动方向上产生同等变形，以两侧牙齿为支抗，产生与弓丝形变方向相反的单向正畸力矩；归纳影响序列曲正畸力F大小的主要参数包括弓丝材料特性M，弓丝截面特性S和序列曲的特征参数Q，其中常用的弓丝材料包括不锈钢丝、澳丝和镍钛合金丝，参数为弹性模量E，弓丝的截面特性包括截面积和截面形状，参数为对弯曲轴的惯性距I，序列曲的特征参数为序列曲的支抗距离l，即两支抗牙间弓丝长度，以及序列曲的偏移距离a，即畸形牙齿与支抗牙间弓丝长度，因此得到序列曲正畸力预测模型的基本形式，如式1所示。F＝F(M,S,Q)(1)。3.根据权利要求1中所述的一种序列曲正畸力预测模型建立方法，其特征在于：所述的步骤2)中，由序列曲加载特征可知，a和b分别为畸形牙齿与两侧支抗牙之间的距离，有l＝a+b，序列曲单向正畸力的挠曲线微分方程为：式中，v为畸形牙齿处弓丝的弯曲挠度，即畸形牙齿处弓丝的形变量，P为畸形牙齿处弓丝产生挠度为v的变形所需压力。由作用力与反作用力原理，求得发生该变形应产生的单向正畸力F为：...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜金刚，韩英帅，马雪峰，张永德，陈奕豪，黄致远，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23