CN114398799A - 一种磨牙假体变梯度种植体结构的优化设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种磨牙假体变梯度种植体结构的优化设计方法，包括如下步骤：步骤S1：通过逆向工程技术将患者的颌骨CT扫描数据进行处理，建立下颌第一磨牙缺失的三维模型，并考虑缺失牙周围牙、组织、骨的影响，建立磨牙种植体模型和牙冠模型；步骤S2：对磨牙种植体模型进行填充多孔结构梯度设计；步骤S3：对磨牙种植体模型和牙冠模型各部分赋予材料，施加载荷，定义边界条件，进行分析计算；步骤S4：获得磨牙种植体模型和牙冠模型的应力、位移数据，分析各梯度结构的力学性能，优选出最佳的磨牙种植体梯度结构。
Description
技术领域
本发明涉及口腔医疗，尤其涉及磨牙假体。
发明内容
本发明所要解决的主要技术问题是提供一种磨牙假体变梯度种植体结构的优化设计方法，方便选出合适患者的种植体的结构。
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种植体结构的优化设计方法，包括如下步骤：
步骤S1：通过逆向工程技术将患者的颌骨CT扫描数据进行处理，建立下颌第一磨牙缺失的三维模型，并考虑缺失牙周围牙、组织、骨的影响，建立磨牙种植体模型和牙冠模型；
步骤S2：对磨牙种植体模型进行填充多孔结构梯度设计；
步骤S3：对磨牙种植体模型和牙冠模型各部分赋予材料，施加载荷，定义边界条件，进行分析计算；
步骤S4：获得磨牙种植体模型和牙冠模型的应力、位移数据，分析各梯度结构的力学性能，优选出最佳的磨牙种植体梯度结构。
在一较佳实施例中：所述磨牙种植体中的多孔结构以孔隙率为标准进行排布，孔隙率最小取70％。
在一较佳实施例中：所述多孔结构的孔隙率从种植体顶部到底部逐渐增大，呈正梯度分布；或者所述多孔结构的孔隙率从种植体顶部到底部逐渐减小，呈负梯度分布。
在一较佳实施例中：所述多孔结构梯度设计分为正梯度分布65％-75％， 70％-80％，75％-85％，80％-90％，85％-95％；负梯度分布95％-85％，90％-80％，85％-75％，80％-70％，75％-65％，共10组。
在一较佳实施例中：所述磨牙种植体和基台材料为钛合金，其弹性模量为110000MPa，泊松比为0.3；牙冠的材料为氧化锆，其弹性模量为210000MPa，泊松比为0.35；骨皮质的弹性模量为14000MPa，泊松比为0.3；骨松质的弹性模量为1370MPa，泊松比为0.3；牙本质的弹性模量为19000MPa，泊松比为0.3。
在一较佳实施例中：步骤S3中，施加载荷是指：
步骤S31：模拟上下磨牙咬合关系，在牙冠上牙窝、远中颊尖、近中颊尖、远中舌尖和近中舌尖多个接触点施加150N的咬合力；使得种植体与骨之间达到骨整合状态，其余各部分之间假设无相对滑动；
步骤S32：在磨牙种植体模型和牙冠模型底部骨皮质边界施加三个方向上的平移及旋转约束；
步骤S33：提交分析计算。
相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：
本发明提供了一种磨牙假体变梯度种植体结构的优化设计方法，通过建立变梯度的磨牙种植体梯度结构，将各个模型进行比较，从而获得最优的磨牙种植体梯度结构。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种植体梯度结构。能够适合不同情况的患者使用。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为本发明优选实施例优化后的种植体和原始种植体的位移图；
图3为本发明优选实施例优化后的种植体和原始种植体的应力图。
具体实施方式
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。
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。
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。
参考图1，本发明提供了一种磨牙假体变梯度种植体结构的优化设计方法，包括如下步骤：
步骤S1：通过逆向工程技术将患者的颌骨CT扫描数据进行处理，建立下颌第一磨牙缺失的三维模型，并考虑缺失牙周围牙、组织、骨的影响，建立磨牙种植体模型和牙冠模型；
步骤S2：对磨牙种植体模型进行填充多孔结构梯度设计；
步骤S3：对磨牙种植体模型和牙冠模型各部分赋予材料，施加载荷，定义边界条件，进行分析计算；
步骤S4：获得磨牙种植体模型和牙冠模型的应力、位移数据，分析各梯度结构的力学性能，优选出最佳的磨牙种植体梯度结构。
所述磨牙种植体中的多孔结构以孔隙率为标准进行排布，孔隙率最小取 70％。
所述多孔结构的孔隙率从种植体顶部到底部逐渐增大，呈正梯度分布；或者所述多孔结构的孔隙率从种植体顶部到底部逐渐减小，呈负梯度分布。
所述多孔结构梯度设计分为正梯度分布65％-75％，70％-80％，75％-85％，80％-90％，85％-95％；负梯度分布95％-85％，90％-80％，85％-75％，80％-70％，75％-65％，共10组。
在一较佳实施例中：所述磨牙种植体和基台材料为钛合金，其弹性模量为110000MPa，泊松比为0.3；牙冠的材料为氧化锆，其弹性模量为210000MPa，泊松比为0.35；骨皮质的弹性模量为14000MPa，泊松比为0.3；骨松质的弹性模量为1370MPa，泊松比为0.3；牙本质的弹性模量为19000MPa，泊松比为0.3。
步骤S3中，施加载荷是指：
步骤S31：模拟上下磨牙咬合关系，在牙冠上牙窝、远中颊尖、近中颊尖、远中舌尖和近中舌尖多个接触点施加150N的咬合力；使得种植体与骨之间达到骨整合状态，其余各部分之间假设无相对滑动；
步骤S32：在磨牙种植体模型和牙冠模型底部骨皮质边界施加三个方向上的平移及旋转约束；
步骤S33：提交分析计算。
对比10组分析结果的应力、应变、位移情况，考虑牙齿、骨质的应力、应变较小，应力分布均匀，种植体与骨之间、种植体与牙冠之间的偏移较小，说明种植体优化梯度结构力学性能优异，可作为优选的磨牙种植体梯度优化结构。本实施例中的患者经过上述的步骤后，获得的最优磨牙种植体梯度结构为负梯度分布，孔隙率80％-70％。图2和图3为最优结构和常规种植体的比较图，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。
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。
Claims (6)
1.一种磨牙假体变梯度种植体结构的优化设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：通过逆向工程技术将患者的颌骨CT扫描数据进行处理，建立下颌第一磨牙缺失的三维模型，并考虑缺失牙周围牙、组织、骨的影响，建立磨牙种植体模型和牙冠模型；
步骤S2：对磨牙种植体模型进行填充多孔结构梯度设计；
步骤S3：对磨牙种植体模型和牙冠模型各部分赋予材料，施加载荷，定义边界条件，进行分析计算；
步骤S4：获得磨牙种植体模型和牙冠模型的应力、位移数据，分析各梯度结构的力学性能，优选出最佳的磨牙种植体梯度结构。
2.根据权利要求1所述的一种磨牙假体变梯度种植体结构的优化设计方法，其特征在于：所述磨牙种植体中的多孔结构以孔隙率为标准进行排布，孔隙率最小取70％。
3.根据权利要求2所述的一种磨牙假体变梯度种植体结构的优化设计方法，其特征在于：所述多孔结构的孔隙率从种植体顶部到底部逐渐增大，呈正梯度分布；或者所述多孔结构的孔隙率从种植体顶部到底部逐渐减小，呈负梯度分布。
4.根据权利要求3所述的一种磨牙假体变梯度种植体结构的优化设计方法，其特征在于：所述多孔结构梯度设计分为正梯度分布65％-75％，70％-80％，75％-85％，80％-90％，85％-95％；负梯度分布95％-85％，90％-80％，85％-75％，80％-70％，75％-65％，共10组。
5.根据权利要求1所述的一种磨牙假体变梯度种植体结构的优化设计方法，其特征在于：所述磨牙种植体和基台材料为钛合金，其弹性模量为110000MPa，泊松比为0.3；牙冠的材料为氧化锆，其弹性模量为210000MPa，泊松比为0.35；骨皮质的弹性模量为14000MPa，泊松比为0.3；骨松质的弹性模量为1370MPa，泊松比为0.3；牙本质的弹性模量为19000MPa，泊松比为0.3。
6.根据权利要求1所述的一种磨牙假体变梯度种植体结构的优化设计方法，其特征在于：步骤S3中，施加载荷是指：
步骤S31：模拟上下磨牙咬合关系，在牙冠上牙窝、远中颊尖、近中颊尖、远中舌尖和近中舌尖多个接触点施加150N的咬合力；使得种植体与骨之间达到骨整合状态，其余各部分之间假设无相对滑动；
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