CN111274653A - 牙科器械的设计检验方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了牙科器械的设计检验方法及装置，该方法获取第一牙颌有限元模型，据此设计牙科器械有限元模型，获取第二牙颌有限元模型，将牙科器械佩戴到第二牙颌上进行有限元计算，至少获取第二牙槽骨的应力分布数据，并基于有限元计算结果检验牙科器械有限元模型设计与设计目标的一致性，判断方法是，如果牙齿达到新布局时，牙槽骨的应力分布数据达到牙槽骨改建的阈值，则符合一致性；否则进行牙科器械的重新设计。这样，能够设计并验证牙科器械有限元模型是否能使佩戴其的患者的牙槽骨产生改建，一方面辅助设计人员将牙科器械设计得更准确、科学、合理，另一方面有限元模型的模拟仿真结果也可以使患者直观了解到牙科器械的矫治效果。

Description

牙科器械的设计检验方法及装置

技术领域

本发明涉及医疗器械的技术领域，尤其涉及牙科器械的设计检验方法及装置、电子设备、计算机存储介质。

背景技术

隐形牙齿矫治器用于对牙齿进行矫治，是牙科器械的一种，因为其美观、舒适且方便患者自行摘戴，近年来越来越被患者所接受。隐形牙齿矫治器是根据患者的口内情况进行虚拟矫治方案的设计，再根据虚拟矫治方案制备能够使牙齿从第一布局重新定位至第二布局的隐形牙齿矫治器，所制备的隐形牙齿矫治器为一系列逐渐调整牙齿布局的高分子壳状器械，当患者佩戴隐形牙齿矫治器时能够使患者的牙齿进行重新的布局，逐渐变化至目标矫治位置。

目前在进行虚拟矫治方案的设计时，可以依据患者的口内数据对牙齿进行重新排列，依据临床医生的经验确定患者最终的矫治目标位置，并根据矫治目标设计一系列相应的牙齿矫治器，但是对于牙齿矫治器的设计是否合理，尚未有合适的检验方法。一旦矫治器设计不合理，患者佩戴隐形牙齿矫治器会发生不贴合或者脱套的临床表现，影响患者的矫治效果。

因此，研究如何在隐形牙齿矫治器的设计和制备过程中，进行虚拟矫治方案的优化，具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供牙科器械的设计检验方法及装置、电子设备、计算机存储介质，提供了设计检验牙科器械有限元模型的方法，利用佩戴该牙科器械有限元模型的牙颌有限元模型达到新布局时牙槽骨有限元模型的应力分布数据是否达到牙槽骨改建的阈值作为检验条件，给出牙科器械有限元模型设计与设计目标的一致性的检验结果，如果检验结果符合一致性，则该牙科器械有限元模型的设计是合理的。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

一种牙科器械的设计检验方法，包括：

获取第一牙颌有限元模型，其中所述第一牙颌有限元模型包括第一多颗牙齿有限元模型和第一牙槽骨有限元模型；

基于所述第一牙颌有限元模型设计牙科器械有限元模型；

获取第二牙颌有限元模型，其中所述第二牙颌有限元模型包括第二多颗牙齿有限元模型、第二牙槽骨有限元模型和牙周膜有限元模型；所述第二多颗牙齿有限元模型包括被所述牙周膜有限元模型包覆的牙根部分，所述第二牙槽骨有限元模型包覆所述牙周膜有限元模型；

将所述牙科器械有限元模型佩戴于所述第二牙颌有限元模型并进行有限元计算，至少获取所述第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据，并获得：在所述牙科器械有限元模型、所述第二多颗牙齿有限元模型、所述牙周膜有限元模型及所述第二牙槽骨有限元模型共同作用下，所述第二牙颌有限元模型中所述第二多颗牙齿有限元模型达到的新布局；

基于有限元计算结果检验牙科器械有限元模型设计与设计目标的一致性；其中，如果所述第二牙颌有限元模型中所述第二多颗牙齿有限元模型达到新布局时，所述第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据达到牙槽骨改建的阈值，则牙科器械有限元模型设计与设计目标一致；如果所述第二牙颌有限元模型中所述第二多颗牙齿有限元模型达到新布局时，所述第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据未达到所述牙槽骨改建的阈值，则进行牙科器械有限元模型的重新设计，以使所述第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据达到所述牙槽骨改建的阈值。

这样，设计牙科器械有限元模型并佩戴到牙颌有限元模型，得到牙槽骨的受力分布数据并将其与牙槽骨改建的阈值进行比对，若达到则检验通过，停止设计，若达不到则检验未通过，再次进行设计、佩戴、受力分析、检验的步骤，直到牙槽骨的受力分析数据达到牙槽骨改建的阈值为止。本发明能够设计并验证牙科器械有限元模型是否能使佩戴其的患者的牙槽骨改建，一方面辅助设计人员将牙科器械设计得更准确、科学、合理，另一方面有限元模型的模拟仿真结果也可以使患者直观了解到牙科器械的矫治效果，提高患者的矫治体验。

可选地，所述第一多颗牙齿有限元模型和所述第二多颗牙齿有限元模型相同，所述第一牙槽骨有限元模型和所述第二牙槽骨有限元模型相同。这样，第二牙颌有限元模型和第一牙颌有限元模型的差别在于多了牙周膜有限元模型，第二牙颌有限元模型还可以基于第一牙颌有限元模型来建立，简化建模过程，提高建模效率，同时减少过程中的计算量，节省计算资源。

可选地，所述第二多颗牙齿有限元模型达到新布局时发生的布局改变包括所述第二多颗牙齿有限元模型位姿变化或受到载荷时发生的布局改变。布局改变一方面是位姿变化带来的，另一方面是受外力作用发生形变，还有一方面是通过佩戴牙科器械产生的位姿变化或在牙科器械的作用下产生的形变。

可选地，所述牙槽骨改建的阈值是触发牙槽骨改建的临界应力值；当所述第二多颗牙齿有限元模型达到新布局时，所述第二多颗牙齿有限元模型、所述牙周膜有限元模型及所述第二牙槽骨有限元模型均处于暂稳态，牙槽骨改建是暂稳态时的所述第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据大于所述牙槽骨改建的阈值且维持一定的时间时产生的。这样，给出了牙槽骨改建的阈值，同时明确了牙槽骨改建的具体条件。

可选地，所述牙槽骨改建的阈值是4500-4900pa。该阈值的选取贴合人体口内实际情况，也与现有的商业软件进行模拟的结果一致。

可选地，所述牙科器械有限元模型重新设计时调整牙科器械有限元模型设计的单步移动量、牙齿的旋转角度、所述牙科器械有限元模型的厚度和所述牙科器械有限元模型的材料中的一种或多种。这些参数直接影响牙科器械的设计过程，因此在重新设计牙科器械有限元模型时，可以从上述参数入手，调整单个参数或者多个参数的组合，并验证重新设计后的一致性。

可选地，所述第二多颗牙齿有限元模型包括所述第二多颗牙齿有限元模型的几何模型和本构模型的类型，所述牙周膜有限元模型包括所述牙周膜有限元模型的几何模型和本构模型的类型，所述第二牙槽骨有限元模型包括所述第二牙槽骨有限元模型的几何模型和本构模型的类型；

所述第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据的获取方法包括：

利用所述牙科器械有限元模型选取第二牙颌有限元模型边界条件，所述第二牙颌有限元模型边界条件包括所述第二牙颌有限元模型的位姿变化和/或受到的载荷；

利用所述第二牙颌有限元模型和所述第二牙颌有限元模型边界条件得到第二牙颌有限元模型有限元模型并进行非线性有限元计算，得到所述第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据，以验证所述第二多颗牙齿有限元模型进行重排时与设计目标的一致性。

这样，以牙科器械佩戴到牙颌上所造成的位姿变化和/或受到的载荷作为边界条件，有限元计算出的就是考虑牙科器械作用的牙槽骨的应力分布数据。

可选地，所述牙周膜有限元模型的本构模型的类型是超弹性V-W模型或超弹性Yeoh模型。这样，可以使用超弹性V-W模型和超弹性Yeoh模型作为牙周膜有限元模型的本构模型模拟牙周膜的力学行为，相比于线弹性模型来说，超弹性模型更贴近实际的牙周膜。

可选地，所述第二多颗牙齿有限元模型和所述第二牙槽骨有限元模型的本构模型的类型都是线弹性模型。线弹性模型的运算量小，计算效率高，相对于牙齿和牙槽骨本构模型选取超弹性模型或粘弹性模型的情况，可以大大减小运算量，提高计算效率。

可选地，所述牙周膜有限元模型的几何模型的获取方法包括：

根据所述第二多颗牙齿有限元模型的几何模型生成所述牙周膜有限元模型的几何模型的多个第一层基准点；

向外分别延展每个所述第一层基准点得到多个第二层基准点；其中以所述牙根部分指向所述牙根部分周围牙槽骨的方向为向外；

利用多个所述第一层基准点和多个所述第二层基准点生成所述第二多颗牙齿有限元模型的几何模型外的所述牙周膜有限元模型的几何模型。

现有技术下无法自动化生成牙周膜的几何模型，需要人工处理，采用该牙周膜有限元模型的几何模型的获取方法极大地提高了效率，且运算量小，生成速度快。结合上述内容能够更好地对正畸治疗中牙槽骨进行受力分析，能够更加精准地为牙科器械的设计、制备及检验提供基础，使得设计、制备及检验后的牙科器械与矫治计划更贴近，确保患者的矫治效果。

可选地，所述载荷包括点载荷、线载荷、面载荷或体载荷。这样，无论受力的是点、线、面或体，都能够使用本发明提供的方法进行受力分析。

可选地，所述第二牙颌有限元模型有限元模型进行非线性有限元计算时采用增量法。非线性问题不能通过单一系统的方程计算求解，因此，可以采用增量法进行求解，逐步施加给定的载荷并求解，直至获得最终解。

一种牙科器械的设计检验装置，包括：

第一获取模块，用于获取第一牙颌有限元模型，其中所述第一牙颌有限元模型包括第一多颗牙齿有限元模型和第一牙槽骨有限元模型；

设计模块，用于基于所述第一牙颌有限元模型设计牙科器械有限元模型；

第二获取模块，用于获取第二牙颌有限元模型，其中所述第二牙颌有限元模型包括第二多颗牙齿有限元模型、第二牙槽骨有限元模型和牙周膜有限元模型；所述第二多颗牙齿有限元模型包括被所述牙周膜有限元模型包覆的牙根部分，所述第二牙槽骨有限元模型包覆所述牙周膜有限元模型；

计算模块，用于将所述牙科器械有限元模型佩戴于所述第二牙颌有限元模型并进行有限元计算，至少获取所述第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据，并获得：在所述牙科器械有限元模型、所述第二多颗牙齿有限元模型、所述牙周膜有限元模型及所述第二牙槽骨有限元模型共同作用下，所述第二牙颌有限元模型中所述第二多颗牙齿有限元模型达到的新布局；

检验模块，用于基于有限元计算结果检验牙科器械有限元模型设计与设计目标的一致性；其中，如果所述第二牙颌有限元模型中所述第二多颗牙齿有限元模型达到新布局时，所述第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据达到牙槽骨改建的阈值，则牙科器械有限元模型与设计目标一致；如果所述第二牙颌有限元模型中所述第二多颗牙齿有限元模型达到新布局时，所述第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据未达到所述牙槽骨改建的阈值，则进行牙科器械有限元模型的重新设计，以使所述第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据达到所述牙槽骨改建的阈值。

一种电子设备，包括处理器和存储器，所述处理器执行所述存储器存储的计算机指令，使得所述电子设备执行上述任一项牙科器械的设计检验方法。

一种计算机存储介质，包括计算机指令，当所述计算机指令在电子设备上运行时，使得所述电子设备执行上述任一项牙科器械的设计检验方法。

本发明提供了设计检验牙科器械有限元模型的方法，利用佩戴该牙科器械有限元模型的牙颌有限元模型达到新布局时牙槽骨有限元模型的应力分布数据是否达到牙槽骨改建的阈值作为检验条件，给出牙科器械有限元模型设计与设计目标的一致性的检验结果，如果检验结果符合一致性，则该牙科器械有限元模型的设计是合理的，如果检验结果不符合一致性，则对该牙科器械有限元模型进行重新设计以使其符合一致性的检验结果，上述方法为牙科器械的设计及制备提供基础，基于上述方法能够设计或制备出矫治效果更加的牙科器械，对患者的矫治效果有充分的保证。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明实施例提供的一种牙颌模型的整体结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种牙齿器械的设计检验方法的流程示意图；

图3是牙周膜有限元模型的几何模型的获取方法的流程示意图；

图4是图3中步骤S32的流程示意图；

图5是第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据的获取方法的流程示意图；

图6是本发明实施例提供的一种牙齿器械的设计装置的结构示意图。

图中：1、牙冠；2、牙周膜；3、牙槽骨；4、牙根；61、第一获取模块；62、设计模块；63、第二获取模块；64、计算模块；65、检验模块。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

参见图1，根据人体牙齿的结构，如图所示的牙颌模型包括牙冠1和牙根4，牙周膜2包裹在牙根4外，牙槽骨3包裹在牙周膜2外。

参见图2，本发明实施例提供了一种牙科器械的设计检验方法，包括步骤S21～S25。

本实施例中，所设计检验的牙科器械是虚拟的数字化牙科器械模型，具体地，是牙科器械有限元模型。

步骤S21：获取第一牙颌有限元模型，其中第一牙颌有限元模型包括第一多颗牙齿有限元模型和第一牙槽骨有限元模型。该步骤利用第一多颗牙齿有限元模型和第一牙槽骨有限元模型得到第一牙颌有限元模型。

步骤S22：基于第一牙颌有限元模型设计牙科器械有限元模型。该步骤利用第一牙颌有限元模型设计牙科器械有限元模型。

步骤S23：获取第二牙颌有限元模型，其中第二牙颌有限元模型包括第二多颗牙齿有限元模型、第二牙槽骨有限元模型和牙周膜有限元模型；第二多颗牙齿有限元模型包括被牙周膜有限元模型包覆的牙根部分，第二牙槽骨有限元模型包覆牙周膜有限元模型。该步骤利用第二多颗牙齿有限元模型、第二牙槽骨有限元模型和牙周膜有限元模型得到第二牙颌有限元模型。

其中，第一多颗牙齿有限元模型和第二多颗牙齿有限元模型可以相同，第一牙槽骨有限元模型和第二牙槽骨有限元模型可以相同。这样，第二牙颌有限元模型和第一牙颌有限元模型的差别在于多了牙周膜有限元模型，第二牙颌有限元模型也可以基于第一牙颌有限元模型来建立，简化建模过程，提高建模效率，同时减少过程中的计算量，节省计算资源。

步骤S22、S23之间的顺序可以互换，也可以同时进行。

步骤S24：将牙科器械有限元模型佩戴于第二牙颌有限元模型并进行有限元计算，至少获取第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据，并获得：在牙科器械有限元模型、第二多颗牙齿有限元模型、牙周膜有限元模型及第二牙槽骨有限元模型共同作用下，第二牙颌有限元模型中第二多颗牙齿有限元模型达到的新布局。有限元计算获取牙槽骨有限元模型的应力分布数据的同时，还可以获取第二多颗牙齿有限元模型的应力分布数据、牙周膜有限元模型的应力分布数据。所获得的新布局考虑到了牙科器械佩戴于牙颌模型时，对多颗牙齿施加作用力的影响。

步骤S25：基于有限元计算结果检验牙科器械有限元模型设计与设计目标的一致性；其中，如果第二牙颌有限元模型中第二多颗牙齿有限元模型达到新布局时，第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据达到牙槽骨改建的阈值，则牙科器械有限元模型设计与设计目标一致；如果第二牙颌有限元模型中第二多颗牙齿有限元模型达到新布局时，第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据未达到牙槽骨改建的阈值，则进行牙科器械有限元模型的重新设计，以使第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据达到牙槽骨改建的阈值。

其中，牙槽骨改建的阈值可以是触发牙槽骨改建的临界应力值，并且当第二多颗牙齿有限元模型达到新布局时，第二多颗牙齿有限元模型、牙周膜有限元模型及第二牙槽骨有限元模型均处于暂稳态，牙槽骨改建是暂稳态时的第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据大于牙槽骨改建的阈值且维持一定的时间时产生的。这样，给出了牙槽骨改建的阈值，同时明确了牙槽骨改建的具体条件。

在一个优选的实施例中，牙槽骨改建的阈值可以是4500-4900pa。该阈值的选取贴合人体口内实际情况，也与现有的商业软件进行模拟的结果一致。

第二多颗牙齿有限元模型达到新布局时发生的布局改变可以包括第二多颗牙齿有限元模型位姿变化或受到载荷时发生的布局改变。布局改变一方面是位姿变化带来的，另一方面是受外力作用发生形变，还有一方面是通过佩戴牙科器械产生的位姿变化或在牙科器械的作用下产生的形变。

牙科器械有限元模型重新设计时可以调整牙科器械有限元模型设计的单步移动量、牙齿的旋转角度、牙科器械有限元模型的厚度和牙科器械有限元模型的材料中的一种或多种。这些参数直接影响牙科器械的设计过程，因此在重新设计牙科器械有限元模型时，可以从上述参数入手，调整单个参数或者多个参数的组合，并验证重新设计后的一致性。

这样，将牙科器械有限元模型并佩戴到牙颌有限元模型，得到牙槽骨的受力分布数据并将其与牙槽骨改建的阈值进行比对，若达到则检验通过，停止设计，若达不到则检验未通过，再次进行设计、佩戴、受力分析、检验的步骤，直到牙槽骨的受力分析数据达到牙槽骨改建的阈值为止。本实施例能够设计并验证牙科器械有限元模型是否能使佩戴其的患者的牙槽骨产生改建，一方面辅助设计人员将牙科器械设计得更准确、科学、合理，另一方面有限元模型的模拟仿真结果也可以使患者直观了解到牙科器械的矫治效果，提高患者的矫治体验。

在一些实施例中，第二多颗牙齿有限元模型可以包括第二多颗牙齿有限元模型的几何模型和本构模型的类型，牙周膜有限元模型可以包括牙周膜有限元模型的几何模型和本构模型的类型，第二牙槽骨有限元模型可以包括第二牙槽骨有限元模型的几何模型和本构模型的类型。

参见图3，牙周膜有限元模型的几何模型的获取方法可以包括步骤S31～S33。

步骤S31：根据第二多颗牙齿有限元模型的几何模型生成牙周膜有限元模型的几何模型的多个第一层基准点。

步骤S32：向外分别延展每个第一层基准点得到多个第二层基准点；其中以牙根部分指向牙根部分周围牙槽骨的方向为向外。

步骤S33：利用多个第一层基准点和多个第二层基准点生成第二多颗牙齿有限元模型的几何模型外的牙周膜有限元模型的几何模型。

所生成的牙周膜有限元模型的几何模型的厚度可以在0.2至0.3毫米之间，并剖分成用于有限元计算的单元，单元例如是四面体。

所生成的牙周膜有限元模型的几何模型中，第一层基准点可以位于牙周膜有限元模型的几何模型的表面，第二层基准点沿牙周膜有限元模型的几何模型表面向牙槽骨方向延伸形成。

这样，只要输入牙齿的数字化几何模型，就可以据此确定第一层基准点，延展第一层基准点得到第二层基准点，利用两层基准点生成牙周膜有限元模型的几何模型，相对于现有技术来说，能够完全自动化地生成牙周膜有限元模型的几何模型，且不用其它数字化模型介入计算，输入量少，运算量小，生成速度快。

现有技术下无法自动化生成牙周膜有限元模型的几何模型，需要人工处理，本实施例所提供的自动化生成方法极大地提高了效率，且运算量小，生成速度快。结合上述内容能够更好地对正畸治疗中牙槽骨进行受力分析，能够更加精准地为牙科器械的设计、制备及检验提供基础，使得设计、制备及检验后的牙科器械与矫治计划更贴近，确保患者的矫治效果。

参见图4，步骤S32可以包括步骤S41～S42。

步骤S41：分别获取每个第一层基准点向外的法向量。

步骤S42：沿每个第一层基准点向外的法向量分别延展每个第一层基准点得到多个第二层基准点。

这样，第一层基准点以牙根部分为起点沿各自法向向外延展，相对于第一层基准点各自沿任意方向延展的情况，可以尽量避免不同基准点的延展路线相交的情况，便于后续计算。

其中，步骤S41可以包括：以多个第一层基准点作为数字化三角面片网格的顶点，对于每个顶点，利用顶点一环邻域点所组成的多个数字化三角面片的法向量，求取顶点向外的法向量v′：

其中，n是以第一层基准点为顶点的数字化三角面片的个数，n是大于1的正整数；i是不大于n的正整数；A_i是以第一层基准点为顶点的第i个三角面片的面积；v_i是以第一层基准点为顶点的第i个三角面片向外的法向量。这样，利用数字化三角面片网格中一环邻域点所组成的多个数字化三角面片的法向量，计算出作为顶点的第一层基准点的法向量。

牙周膜有限元模型的本构模型的类型可以是超弹性V-W模型或超弹性Yeoh模型。这样，可以使用超弹性V-W模型和超弹性Yeoh模型作为牙周膜有限元模型的本构模型模拟牙周膜的力学行为，相比于线弹性模型来说，超弹性模型更贴近实际的牙周膜。

第二多颗牙齿有限元模型和第二牙槽骨有限元模型的本构模型的类型可以都是线弹性模型。线弹性模型的运算量小，计算效率高，相对于牙齿和牙槽骨本构模型选取超弹性模型或粘弹性模型的情况，可以大大减小运算量，提高计算效率。

参见图5，第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据的获取方法可以包括步骤S51～S52。

步骤S51：利用牙科器械有限元模型选取第二牙颌有限元模型边界条件，第二牙颌有限元模型边界条件包括第二牙颌有限元模型的位姿变化和/或受到的载荷。该步骤考虑牙科器械对牙颌的位姿变化和/或受到的载荷的影响。

载荷可以包括点载荷、线载荷、面载荷或体载荷。这样，无论受力的是点、线、面或体，都能够使用本实施例提供的方法进行受力分析。

步骤S52：利用第二牙颌有限元模型和第二牙颌有限元模型边界条件得到第二牙颌有限元模型有限元模型并进行非线性有限元计算，得到第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据，以验证第二多颗牙齿有限元模型进行重排时与设计目标的一致性。该步骤考虑到牙槽骨是否发生改建与牙槽骨的应力分布数据有关。

第二牙颌有限元模型有限元模型进行非线性有限元计算时可以采用增量法。非线性问题不能通过单一系统的方程计算求解，因此，可以采用增量法进行求解，逐步施加给定的载荷并求解，直至获得最终解。

这样，以牙科器械佩戴到牙颌上所造成的位姿变化和/或受到的载荷作为边界条件，有限元计算出的就是考虑牙科器械作用的牙槽骨的应力分布数据。

参见图6，本发明实施例还提供了一种牙科器械的设计检验装置，包括第一获取模块61、设计模块62、第二获取模块63、计算模块64和检验模块65，其中，第一获取模块61分别与设计模块62、第二获取模块63连接，设计模块62、第二获取模块63还分别与计算模块64连接，检验模块65分别与计算模块64、设计模块62连接。

第一获取模块61用于获取第一牙颌有限元模型，其中第一牙颌有限元模型包括第一多颗牙齿有限元模型和第一牙槽骨有限元模型。

设计模块62用于基于第一牙颌有限元模型设计牙科器械有限元模型。

第二获取模块63用于获取第二牙颌有限元模型，其中第二牙颌有限元模型包括第二多颗牙齿有限元模型、第二牙槽骨有限元模型和牙周膜有限元模型；第二多颗牙齿有限元模型包括被牙周膜有限元模型包覆的牙根部分，第二牙槽骨有限元模型包覆牙周膜有限元模型。

计算模块64用于将牙科器械有限元模型佩戴于第二牙颌有限元模型并进行有限元计算，至少获取第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据，并获得：在牙科器械有限元模型、第二多颗牙齿有限元模型、牙周膜有限元模型及第二牙槽骨有限元模型共同作用下，第二牙颌有限元模型中第二多颗牙齿有限元模型达到的新布局。

检验模块65用于基于有限元计算结果检验牙科器械有限元模型设计与设计目标的一致性；其中，如果第二牙颌有限元模型中第二多颗牙齿有限元模型达到新布局时，第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据达到牙槽骨改建的阈值，则牙科器械有限元模型与设计目标一致；如果第二牙颌有限元模型中第二多颗牙齿有限元模型达到新布局时，第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据未达到牙槽骨改建的阈值，则进行牙科器械有限元模型的重新设计，以使第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据达到牙槽骨改建的阈值。

本发明实施例还提供了一种电子设备，包括处理器和存储器，处理器执行存储器存储的计算机指令，使得电子设备执行上述任一项牙科器械的设计检验方法。

本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，包括计算机指令，当计算机指令在电子设备上运行时，使得电子设备执行上述任一项牙科器械的设计检验方法。

本发明从使用目的上，效能上，进步及新颖性等观点进行阐述，其设置有的实用进步性，已符合专利法所强调的功能增进及使用要件，本发明以上的说明及附图，仅为本发明的较佳实施例而已，并非以此局限本发明，因此，凡一切与本发明构造，装置，特征等近似、雷同的，即凡依本发明专利发明范围所作的等同替换或修饰等，皆应属本发明的专利发明保护的范围之内。

Claims (15)

1.一种牙科器械的设计检验方法，其特征在于，包括：

获取第一牙颌有限元模型，其中所述第一牙颌有限元模型包括第一多颗牙齿有限元模型和第一牙槽骨有限元模型；

基于所述第一牙颌有限元模型设计牙科器械有限元模型；

获取第二牙颌有限元模型，其中所述第二牙颌有限元模型包括第二多颗牙齿有限元模型、第二牙槽骨有限元模型和牙周膜有限元模型；所述第二多颗牙齿有限元模型包括被所述牙周膜有限元模型包覆的牙根部分，所述第二牙槽骨有限元模型包覆所述牙周膜有限元模型；

将所述牙科器械有限元模型佩戴于所述第二牙颌有限元模型并进行有限元计算，至少获取所述第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据，并获得：在所述牙科器械有限元模型、所述第二多颗牙齿有限元模型、所述牙周膜有限元模型及所述第二牙槽骨有限元模型共同作用下，所述第二牙颌有限元模型中所述第二多颗牙齿有限元模型达到的新布局；

基于有限元计算结果检验牙科器械有限元模型设计与设计目标的一致性；其中，如果所述第二牙颌有限元模型中所述第二多颗牙齿有限元模型达到新布局时，所述第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据达到牙槽骨改建的阈值，则牙科器械有限元模型设计与设计目标一致；如果所述第二牙颌有限元模型中所述第二多颗牙齿有限元模型达到新布局时，所述第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据未达到所述牙槽骨改建的阈值，则进行牙科器械有限元模型的重新设计，以使所述第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据达到所述牙槽骨改建的阈值。

2.根据权利要求1所述的牙科器械的设计检验方法，其特征在于，所述第一多颗牙齿有限元模型和所述第二多颗牙齿有限元模型相同，所述第一牙槽骨有限元模型和所述第二牙槽骨有限元模型相同。

3.根据权利要求1所述的牙科器械的设计检验方法，其特征在于，所述第二多颗牙齿有限元模型达到新布局时发生的布局改变包括所述第二牙颌有限元模型位姿变化或受到载荷时发生的布局改变。

4.根据权利要求1所述的牙科器械的设计检验方法，其特征在于，所述牙槽骨改建的阈值是触发牙槽骨改建的临界应力值；当所述第二多颗牙齿有限元模型达到新布局时，所述第二多颗牙齿有限元模型、所述牙周膜有限元模型及所述第二牙槽骨有限元模型均处于暂稳态，牙槽骨改建是暂稳态时的所述第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据大于所述牙槽骨改建的阈值且维持一定的时间时产生的。

5.根据权利要求4所述的牙科器械的设计检验方法，其特征在于，所述牙槽骨改建的阈值是4500-4900pa。

6.根据权利要求1所述的牙科器械的设计检验方法，其特征在于，所述牙科器械有限元模型重新设计时调整牙科器械有限元模型设计的单步移动量、牙齿的旋转角度、所述牙科器械有限元模型的厚度和所述牙科器械有限元模型的材料中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的牙科器械的设计检验方法，其特征在于，所述第二多颗牙齿有限元模型包括所述第二多颗牙齿有限元模型的几何模型和本构模型的类型，所述牙周膜有限元模型包括所述牙周膜有限元模型的几何模型和本构模型的类型，所述第二牙槽骨有限元模型包括所述第二牙槽骨有限元模型的几何模型和本构模型的类型；

所述第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据的获取方法包括：

利用所述牙科器械有限元模型选取第二牙颌有限元模型边界条件，所述第二牙颌有限元模型边界条件包括所述第二牙颌有限元模型的位姿变化和/或受到的载荷；

利用所述第二牙颌有限元模型和所述第二牙颌有限元模型边界条件得到第二牙颌有限元模型有限元模型并进行非线性有限元计算，得到所述第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据，以验证所述第二多颗牙齿有限元模型进行重排时与设计目标的一致性。

8.根据权利要求7所述的牙科器械的设计检验方法，其特征在于，所述牙周膜有限元模型的本构模型的类型是超弹性V-W模型或超弹性Yeoh模型。

9.根据权利要求7所述的牙科器械的设计检验方法，其特征在于，所述第二多颗牙齿有限元模型和所述第二牙槽骨有限元模型的本构模型的类型都是线弹性模型。

10.根据权利要求7所述的牙科器械的设计检验方法，其特征在于，所述牙周膜有限元模型的几何模型的获取方法包括：

根据所述第二多颗牙齿有限元模型的几何模型生成所述牙周膜有限元模型的几何模型的多个第一层基准点；

向外分别延展每个所述第一层基准点得到多个第二层基准点；其中以所述牙根部分指向所述牙根部分周围牙槽骨的方向为向外；

利用多个所述第一层基准点和多个所述第二层基准点生成所述第二多颗牙齿有限元模型的几何模型外的所述牙周膜有限元模型的几何模型。

11.根据权利要求7所述的牙科器械的设计检验方法，其特征在于，所述载荷包括点载荷、线载荷、面载荷或体载荷。

12.根据权利要求7所述的牙科器械的设计检验方法，其特征在于，所述第二牙颌有限元模型有限元模型进行非线性有限元计算时采用增量法。

13.一种牙科器械的设计检验装置，其特征在于，包括：

第一获取模块，用于获取第一牙颌有限元模型，其中所述第一牙颌有限元模型包括第一多颗牙齿有限元模型和第一牙槽骨有限元模型；

设计模块，用于基于所述第一牙颌有限元模型设计牙科器械有限元模型；

第二获取模块，用于获取第二牙颌有限元模型，其中所述第二牙颌有限元模型包括第二多颗牙齿有限元模型、第二牙槽骨有限元模型和牙周膜有限元模型；所述第二多颗牙齿有限元模型包括被所述牙周膜有限元模型包覆的牙根部分，所述第二牙槽骨有限元模型包覆所述牙周膜有限元模型；

计算模块，用于将所述牙科器械有限元模型佩戴于所述第二牙颌有限元模型并进行有限元计算，至少获取所述第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据，并获得：在所述牙科器械有限元模型、所述第二多颗牙齿有限元模型、所述牙周膜有限元模型及所述第二牙槽骨有限元模型共同作用下，所述第二牙颌有限元模型中所述第二多颗牙齿有限元模型达到的新布局；

检验模块，用于基于有限元计算结果检验牙科器械有限元模型设计与设计目标的一致性；其中，如果所述第二牙颌有限元模型中所述第二多颗牙齿有限元模型达到新布局时，所述第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据达到牙槽骨改建的阈值，则牙科器械有限元模型与设计目标一致；如果所述第二牙颌有限元模型中所述第二多颗牙齿有限元模型达到新布局时，所述第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据未达到所述牙槽骨改建的阈值，则进行牙科器械有限元模型的重新设计，以使所述第二牙槽骨有限元模型的应力分布数据达到所述牙槽骨改建的阈值。

14.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述处理器执行所述存储器存储的计算机指令，使得所述电子设备执行权利要求1至12任一项所述的牙科器械的设计检验方法。

15.一种计算机存储介质，其特征在于，包括计算机指令，当所述计算机指令在电子设备上运行时，使得所述电子设备执行权利要求1至12任一项所述的牙科器械的设计检验方法。

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