一种磨牙假体变梯度牙冠结构优化设计方法

1.本发明涉及口腔医疗，尤其涉及磨牙假体。


技术实现要素：

2.本发明所要解决的主要技术问题是提供一种磨牙变梯度牙冠结构的优化设计方法，方便选出合适患者的牙冠的结构。
3.为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种磨牙假体变梯度牙冠结构优化设计方法，包括以下步骤：
4.步骤1：依据ct扫描数据以逆向工程技术建立下颌第一磨牙缺失模型，根据缺失磨牙的周围牙齿、骨质情况建立合适的种植体模型和牙冠模型；
5.步骤2：对牙冠模型进行梯度设计；
6.步骤3：对种植体模型和牙冠模型划分网格、赋予材料属性、施加载荷及边界条件设置；
7.步骤4：提取每一组植体模型和牙冠模型的结果，进行对比分析，得出力学特性最佳的牙冠梯度结构。
8.在一较佳实施例中：步骤2具体是指对牙冠内部填充多孔结构，以多孔结构孔隙率的梯度变化进行设计，孔隙率从牙冠尖端到牙冠底部递减，即负梯度分布；孔隙率从牙冠尖端到牙冠底部递增，即正梯度分布。
9.在一较佳实施例中：所述孔隙率的变化区间为10％。
10.在一较佳实施例中：所述孔隙率的设置分为负梯度和正梯度两大组，负梯度组中设置为：孔隙率95％-85％，90％-80％，85％-75％，80％-70％，75％-65％，70-60％6 个小组；正梯度组中设置为：孔隙率60％-70％，65％-75％，70％-80％，75％-85％， 80％-90％，85％-95％6个小组。
11.在一较佳实施例中：所述种植体模型和牙冠模型的材料设为等方、同质的线弹性材料，牙冠材料为树脂渗透基质玻璃陶瓷，其杨氏模量为37.8gpa，泊松比为0.24；种植体材料为钛合金，其杨氏模量为120gpa，泊松比为0.33；皮质骨的弹性模量为10.4gpa，泊松比为0.34。
12.在一较佳实施例中：步骤3中给牙冠模型施加载荷设为食物咬合力，为200n 的均布载荷，加载方式为静态加载；下颌骨底部施加六个自由度的刚性约束；种植体与牙槽骨之间为完全整合。
13.相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：
14.本发明提供了一种磨牙变梯度牙冠结构的优化设计方法，通过建立变梯度的磨牙种假体植体牙冠梯度结构，将各个模型进行比较，从而获得最优的磨牙牙冠梯度结构。该方案是根据具体患者的ct建模实现的，因此可以根据不同患者的情况得到最优的磨牙牙冠梯度结构。能够适合不同情况的患者使用。
附图说明
15.图1为本发明的流程图；
16.图2为本发明优选实施例优化后的牙冠和原始牙冠的位移图；
17.图3为本发明优选实施例优化后的牙冠和原始牙冠的应力图。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶 /底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
20.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是壁挂连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
21.参考图1，一种磨牙假体变梯度牙冠结构优化设计方法，包括以下步骤：
22.步骤1：依据ct扫描数据以逆向工程技术建立下颌第一磨牙缺失模型，根据缺失磨牙的周围牙齿、骨质情况建立合适的种植体模型和牙冠模型；
23.步骤2：对牙冠模型进行梯度设计；
24.步骤3：对种植体模型和牙冠模型划分网格、赋予材料属性、施加载荷及边界条件设置；
25.步骤4：提取每一组植体模型和牙冠模型的结果，进行对比分析，得出力学特性最佳的牙冠梯度结构。
26.步骤2具体是指对牙冠内部填充多孔结构，以多孔结构孔隙率的梯度变化进行设计，孔隙率从牙冠尖端到牙冠底部递减，即负梯度分布；孔隙率从牙冠尖端到牙冠底部递增，即正梯度分布。本实施例中，考虑牙冠尺寸较小，结构中孔隙率变化过大会造成牙冠尖端和牙冠底部部分的力学性能差异较大，不利于内部应力的有效传递和合理分布，导致牙冠寿命短、牙周组织不舒适等不良后果，将孔隙率变化区间定为10％。据此，所述孔隙率的设置分为负梯度和正梯度两大组，负梯度组中设置为：孔隙率95％-85％，90％-80％，85％-75％，80％-70％， 75％-65％，70-60％6个小组；正梯度组中设置为：孔隙率60％-70％，65％-75％， 70％-80％，75％-85％，80％-90％，85％-95％6个小组。
27.本实施例中，所述种植体模型和牙冠模型的材料设为等方、同质的线弹性材料，牙冠材料为树脂渗透基质玻璃陶瓷，其杨氏模量为37.8gpa，泊松比为 0.24；种植体材料为钛合金，其杨氏模量为120gpa，泊松比为0.33；皮质骨的弹性模量为10.4gpa，泊松比为0.34。
28.步骤3中给牙冠模型施加载荷设为食物咬合力，为200n的均布载荷，加载方式为静态加载；下颌骨底部施加六个自由度的刚性约束；种植体与牙槽骨之间为完全整合。
29.提取每一组牙冠梯度结构模型的分析结果，包括模型的位移、等效应力分布数据，分析其生物力学特性，进行对比，从应力集中、部件接触界面的位移、部件的变形等因素考虑牙冠梯度结构的特性，选出综合特性佳的牙冠结构。对于本实施例的患者，最佳的梯度牙冠结构为填充多孔结构负梯度排布，孔隙率为75％-65％。图1和图2为最优结构和常规牙冠的比较图，可以看到经过优化设计后，应力分布比较均匀，种植体与骨之间、种植体与牙冠之间的偏移也较小。
30.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均属于侵犯本发明保护范围的行为。


技术特征：
1.一种磨牙假体变梯度牙冠结构优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：依据ct扫描数据以逆向工程技术建立下颌第一磨牙缺失模型，根据缺失磨牙的周围牙齿、骨质情况建立合适的种植体模型和牙冠模型；步骤2：对牙冠模型进行梯度设计；步骤3：对种植体模型和牙冠模型划分网格、赋予材料属性、施加载荷及边界条件设置；步骤4：提取每一组植体模型和牙冠模型的结果，进行对比分析，得出力学特性最佳的牙冠梯度结构。2.根据权利要求1所述的一种磨牙假体变梯度牙冠结构优化设计方法，其特征在于：步骤2具体是指对牙冠内部填充多孔结构，以多孔结构孔隙率的梯度变化进行设计，孔隙率从牙冠尖端到牙冠底部递减，即负梯度分布；孔隙率从牙冠尖端到牙冠底部递增，即正梯度分布。3.根据权利要求2所述的一种磨牙假体变梯度牙冠结构优化设计方法，其特征在于：所述孔隙率的变化区间为10％。4.根据权利要求2所述的一种磨牙假体变梯度牙冠结构优化设计方法，其特征在于：所述孔隙率的设置分为负梯度和正梯度两大组，负梯度组中设置为：孔隙率95％-85％，90％-80％，85％-75％，80％-70％，75％-65％，70-60％6个小组；正梯度组中设置为：孔隙率60％-70％，65％-75％，70％-80％，75％-85％，80％-90％，85％-95％6个小组。5.根据权利要求1所述的一种磨牙假体变梯度牙冠结构优化设计方法，其特征在于：所述种植体模型和牙冠模型的材料设为等方、同质的线弹性材料，牙冠材料为树脂渗透基质玻璃陶瓷，其杨氏模量为37.8gpa，泊松比为0.24；种植体材料为钛合金，其杨氏模量为120gpa，泊松比为0.33；皮质骨的弹性模量为10.4gpa，泊松比为0.34。6.根据权利要求1所述的一种磨牙假体变梯度牙冠结构优化设计方法，其特征在于：步骤3中给牙冠模型施加载荷设为食物咬合力，为200n的均布载荷，加载方式为静态加载；下颌骨底部施加六个自由度的刚性约束；种植体与牙槽骨之间为完全整合。

技术总结
本发明提供了一种磨牙假体变梯度牙冠结构优化设计方法，包括以下步骤：步骤1：依据CT扫描数据以逆向工程技术建立下颌第一磨牙缺失模型，根据缺失磨牙的周围牙齿、骨质情况建立合适的种植体模型和牙冠模型；步骤2：对牙冠模型进行梯度设计；步骤3：对种植体模型和牙冠模型划分网格、赋予材料属性、施加载荷及边界条件设置；步骤4：提取每一组植体模型和牙冠模型的结果，进行对比分析，得出力学特性最佳的牙冠梯度结构。牙冠梯度结构。牙冠梯度结构。


技术研发人员：刘晓颖 江志城 黄家赞 吕建成 柯建国 郝艳华 刘斌
受保护的技术使用者：华侨大学
技术研发日：2022.01.26
技术公布日：2022/5/5