【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及牙齿隐形正畸矫治器，特别涉及一种隐形正畸矫治器的设计制备方法。
技术介绍
0、技术背景
1、隐形矫治器具有舒适、透明、美观等特点，广泛受到正畸患者的青睐。目前隐形矫治器制造流程是先由医师通过数字扫描获得患者的三维牙颌数字模型，然后将模型数据、患者的口内照片、面部照片、x线影像及医师的要求上传给矫治器制造公司的牙科技师；然后牙科技师根据患者的信息和大数据设计矫治的目标位置以及矫治方案，并将方案发给医师；医师再根据临床经验对方案进行修改，批准后将每一副矫治器的生产数据发给厂商后生产出隐形矫治器。厂家制作隐形矫治器需要根据数字牙颌模型进行牙模打印，再通过热压成型方式在牙模上热压膜形成隐形矫治器，然后对隐形矫治器边部进行切割打磨。
2、上述热压成型得到的隐形矫治器，在设计制作过程中没有进行生物力学分析，牙齿受力部位及受力大小由大数据及经验决定，矫治器无法实现精准施力以高效控制目标牙齿的移动。
3、并且热压膜材料形成的隐形矫治器不能提供一个持续的轻力，在戴入过程中会产生较大的瞬时应力，戴用2周后矫治力衰减到原来的50％左右，矫治效率随之降低，这与隐形矫治的施力特征密切相关。热压成型的隐形矫治器在使用过程中对口腔内环境有反应，体温、口腔湿度和唾液酶会影响矫治器，可能改变其尺寸和力学性能，进而降低牙移动效率。
4、现有隐形矫治器的牙模3d打印制备步骤繁琐，医师不能独立完成矫治器的设计与制作，需要中间厂商的参与，不利于降低矫治器成本。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种基于生物力学原理的隐形正畸矫治器的设计制备方法，以解决现有隐形矫治器在设计制作过程中没有进行生物力学分析，得到的矫治器无法实现精准施力以高效控制目标牙齿的移动技术问题，以及解决热压膜材料形成的隐形矫治器不能提供一个持续的轻力，矫治器几何特征可能因体温、口腔湿度和唾液酶影响而改变，进而影响矫治效果的技术问题；以及解决现有矫治器的设计制备需要中间厂商参与，不利于降低矫治器成本的技术问题。
2、本专利技术基于生物力学原理的隐形正畸矫治器的设计制备方法包括以下步骤：
3、1)建立患者的数字化牙颌模型，从而得到患者牙列初始位置；
4、2)通过分牙和排牙，确定牙列矫治的最终目标位置；
5、3)对矫治过程进行生物力学分析，包括：
6、a)将牙周膜内的法向正应变与牙齿移动速率的关系方程：
7、
8、其中，为牙齿的移动速率，ε为牙周膜内的法向正应变；
9、b)建立应变能密度与牙列周围松质骨的骨密度的关系方程：
10、
11、
12、其中，u为应变能密度，k为生物临界阈值；s为惰性区域的边界长度，b为骨重建速率常数，ρ为牙列周围松质骨的骨密度，t为时间；ei为第i颗牙处骨组织的弹性模量，ρi为第i颗牙处松质骨的骨密度；c和n均是经验常数；
13、4)对步骤1)中的数字化牙颌模型建立初始有限元模型，将设计好的正畸载荷施加于初始有限元模型，根据有限元分析结果，分别得出牙周膜内的法向正应变值和牙列周围骨组织的应变能密度；
14、然后，根据公式(1)计算牙周膜表面的节点位移，牙齿在各个方向移动的位移通过计算对应节点位移的平均值得出；随后，将牙齿和牙周膜根据前述计算得到的位移移动至新位置；同时，基于公式(2)和(3)分别得出每个有限元单元新的骨密度和弹性模量；
15、最后，当牙齿移动至新位置和牙列周围松质骨的骨密度重新分布时，对新状态的数字化牙颌模型重新建立有限元模型，并进行下一轮的计算；通过迭代循环计算，模拟执行达到牙列矫治的最终目标位置，并得到治疗周期；
16、4)更改正畸载荷并重复步骤3)，直至找到最优的矫治过程和周期，而最优矫治过程和周期对应的正畸载荷即为最理想正畸载荷；
17、5)根据最理想正畸载荷的位置确定对应矫治周期的隐形正畸矫治器的加力部位和矫治器构型，根据最理想正畸载荷的大小确定对应矫治周期的隐形正畸矫治器的加力部位的强度、弹性及厚度；
18、6)采用3d打印制备出步骤5)确定的隐形正畸矫治器。
19、本专利技术的有益效果：
20、1、本专利技术基于生物力学原理的隐形正畸矫治器的设计制备方法，通过该方法得到的隐形正畸矫治器能对牙齿精准施力，能更高效控制目标牙齿的向目标位置移动，能提高正畸效率和效果。
21、2、本专利技术基于生物力学原理的隐形正畸矫治器的设计制备方法，由于在设计隐形正畸矫治器过程中通过应变能密度与牙列周围松质骨的骨密度的关系方程对周围骨质密度变化进行了预测，能在正畸过程中防止牙槽骨密度过度吸收，能避免产生骨开窗、骨开裂等不良后果。
22、3、本专利技术基于生物力学原理的隐形正畸矫治器的设计制备方法，将矫治器的设计主动权交于最了解患者情况的医师，无需厂商间接参与设计制作，能为患者提供更高效、更舒适的矫治器，并有利于降低矫治器成本。
23、4、采用专利技术所述方法设计制备隐形正畸矫治器，不需要花费巨额费用建立生产设施，可免去正畸矫治器母模3d打印实体的繁琐步骤，优化隐形矫治器设计制备工艺流程，可支撑口腔医疗器械行业降本增效。
24、5、本专利技术基于生物力学原理的隐形正畸矫治器的设计制备方法，通过3d打印制备隐形正畸矫治器，能更精确的控制矫治器的几何尺寸，得到的矫治器与牙齿贴合更好，进而也能更精准的对牙齿施力；而且能避免热压成型的矫治器存在的几何特征会受口腔温度、湿度和唾液影响而发生改变的技术问题。
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1.基于生物力学原理的隐形正畸矫治器的设计制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.基于生物力学原理的隐形正畸矫治器的设...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋锦璘，王超，夏谦，王春娟，王唯旭，樊瑜波，
申请(专利权)人：重庆医科大学附属口腔医院，
类型：发明
国别省市：
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