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申请/专利权人：中山大学附属口腔医院

摘要：本发明提供一种基于生物力学计算的无托槽隐形矫治器的设计方法，包括：1采集患者的口腔数据，构建初始牙颌数字模型；2根据初始牙颌数字模型和矫治目标位置以确定矫治方案，规划牙齿移动的关键参数；3根据矫治方案，构建与目标位置匹配的矫治器数字模型，并对所得矫治器数字模型进行戴入模拟，得到牙齿计算模拟位置；4对矫治器数字模型进行优化设计，使计算模拟位置与设计目标位置相一致；5根据优化设计后的矫治器数字模型加工制造出对应的隐形矫治器。本发明提供的设计优化方法能精确地控制矫治器的力学特性，显著提高了正畸牙移动的可预测性和矫治方案的实现率，有利于大规模推广应用。

主权项：1.一种基于生物力学计算的无托槽隐形矫治器的设计方法，其特征在于，所述设计方法包括以下步骤：（1）采集患者的口腔数据，构建初始牙颌数字模型；所述口腔数据包括颌骨形态数据、牙齿形态数据、牙冠表面形态数据和口内软组织表面形态数据；所述颌骨形态数据和牙齿形态数据由CBCT扫描设备进行采集；所述牙冠表面形态数据和口内软组织表面形态数据由口内扫描仪进行采集；所述初始牙颌数字模型具体为包括颌骨、牙列、牙周膜和牙龈在内的口腔软硬组织三维模型；（2）根据初始牙颌数字模型和矫治目标位置以确定矫治方案，规划牙齿移动的关键参数；（3）根据矫治方案，构建与目标位置匹配的矫治器数字模型，并采用有限元分析算法对所得矫治器数字模型进行戴入模拟，得到牙齿计算模拟位置；所述矫治器数字模型的构建包括：先根据牙齿移动不同阶段的目标牙位模型，以抽壳的方式构建出相应阶段的矫治器数字模型，再将所得矫治器数字模型进行网格划分，结合材料参数和接触设置，构建出隐形矫治牙移动的生物力学模型；所述材料参数包括矫治器的应力-应变信息；（4）对矫治器数字模型进行优化设计，使计算模拟位置与设计目标位置相一致，且所述优化设计包括边缘优化设计和补偿设计；所述边缘优化设计包括：逐渐调整每颗牙位颊侧、舌侧的矫治器所对应的边缘形态及边缘高度，当力学计算结果中牙齿模拟移动位置与设计的终位置重叠率最大时，此时所得矫治器数字模型即为对应阶段的矫治器数字模型；所述补偿设计在改变矫治器边缘设计仍与设计目标位无法完全一致时进行，具体包括：在三维直角坐标系中，基于生物力学计算牙齿目标位与设计目标位之间的弧度及旋转角度，进而计算矫治器在不同坐标平面的旋转补偿量；在YZ平面上，基于生物力学计算牙齿目标位与设计目标位之间的弧度公式为： 其中，y1,z1和y2,z2分别为设计目标位各牙的牙冠和牙根标志点；和分别为基于生物力学计算牙齿目标位各牙的牙冠和牙根标志点；旋转角度公式为： 在隐形矫治器的YZ平面上添加θyz的旋转补偿量，同理可得隐形矫治器在XY平面和XZ平面上的旋转补偿量；所述优化设计还伴随着生物力学监控，具体包括：输出不同阶段的力学参数，选取最佳矫治器数字模型，并对牙周膜与牙龈软组织的应力进行监控；所述监控将牙周膜的应力控制在安全范围内；所述监控将牙龈软组织与矫治器的接触应力控制在疼痛阈值内；（5）根据优化设计后的矫治器数字模型加工制造出对应的隐形矫治器。

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