舌侧正畸数字化排牙及个性化托槽结构设计与分析

论文摘要

随着经济的发展、文化的进步,越来越多的患者寻求口腔正畸治疗。由于职业、社交等原因患者对矫治过程中的美观要求越来越高。在这种市场强烈需求的背景下,舌侧矫治器应用而生。从美观、生物力学控制角度来看,舌侧矫治具有明显的优势,但是与唇侧矫治相比,舌侧矫正技术仍然存在很大争议,如矫治器的安置导致发音障碍、技工室操作程序繁杂、诊治费用昂贵等。针对上述目前口腔舌侧正畸过程中存在的问题,本文以一例中切牙轻度拥挤的非拔牙矫治病例为研究对象,以精简舌侧矫治过程中的技工操作和改善舌侧矫治过程中患者的发音障碍为目的,对舌侧矫治过程和矫治器进行了改进。本文分别采用三维激光扫描法和CT断层扫描方法,获得患者的牙列扫描数据,采用体积对比法对两种扫描数据进行对比分析,证明了CT测量法取代激光扫描法获取患者牙列数据的可行性。采用医学图像处理软件Mimics对患者牙列的CT扫描图像进行提取后,在Magics中实现了患者牙列的数字化重排,并采用快速成型的方法制作了重排后的牙列模型。通过采用不同的模型重建方法对患者的牙齿进行模型重建,集成各种逆向软件的优势,提出了模型重建集成的新策略,并以现有托槽的尺寸结构为依据,对舌侧托槽进行了三维建模。在HyperWorks软件的支持下对简化后的托槽模型进行了力学分析,模拟了托槽的载荷和形变、应力的关系,为临床应用提供了参考依据。最后在托槽有限元模型的基础上对托槽的结构进行了改进,为托槽尺寸优化的进一步研究奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 本课题研究的背景及意义
• 1.2 国内外发展现状
• 1.2.1 舌侧正畸技术的发展
• 1.2.2 逆向工程与快速成型在医学领域的应用
• 1.2.3 有限元分析法在医学领域的应用
• 1.3 本论文研究内容和技术路线
• 第二章 牙列数据的采集及处理
• 2.1 牙列石膏模型数据测量及处理
• 2.2 基于CT断层扫描数据的牙列三维重构
• 2.2.1 CT扫描技术及Mimics软件简介
• 2.2.2 基于CT数据的牙列三维重构
• 2.3 CT测量数据与激光扫描测量数据的精度对比
• 2.4 本章小结
• 第三章 牙列的数字化重排
• 3.1 牙列排列规则与标准
• 3.2 传统手工牙齿排列方法
• 3.3 基于CT数据数字化重排牙列
• 3.4 重排后牙列的光固化制作
• 3.5 本章小结
• 第四章 牙列及矫治器的建模
• 4.1 模型重建技术简介
• 4.2 采用不同方法对牙齿进行逆向造型
• 4.2.1 尝试采用UG对牙齿进行逆向造型
• 4.2.2 采用Imageware对牙齿进行逆向造型
• 4.2.3 采用Geomagic Studio对牙齿进行逆向造型
• 4.2.4 各种逆向造型方法对比总结
• 4.3 托槽建模
• 4.4 本章小结
• 第五章 舌侧托槽的结构分析与优化
• 5.1 有限元方法与结构优化方法简介
• 5.1.1 有限元方法
• 5.1.2 HyperWorks简介
• 5.2 舌侧托槽有限元模型的建立
• 5.2.1 几何模型的简化与导入
• 5.2.2 模型的几何清理
• 5.2.3 设置材料参数及单元属性
• 5.2.4 网格的划分
• 5.2.5 载荷工况的选择
• 5.2.6 边界条件的处理
• 5.2.7 计算与结果分析
• 5.3 舌侧托槽的结构优化
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 本论文主要工作总结
• 6.2 对下一步工作的展望
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表