本發(fā)明涉及牙科正畸領(lǐng)域，具體涉及一種調(diào)控牙科器具局部施力性能的方法及裝置、牙科器具。

背景技術(shù)：

1、在當(dāng)前的牙科正畸領(lǐng)域，正畸牙科器具的設(shè)計與材料選擇是實現(xiàn)有效治療的關(guān)鍵。采用如tpu、petg等高分子材料的牙科器具能在一定程度上維持治療期間所需的均一力量，但這種設(shè)計與材料選擇存在幾個核心問題，影響了治療的效率與效果。

2、首先，高分子材料的應(yīng)力松弛現(xiàn)象是一個顯著的技術(shù)難題。隨著時間的推移，即使是在正常使用條件下，材料也會逐漸失去其原有的彈性和形狀記憶能力，導(dǎo)致牙科器具施加的力量減弱，這不利于牙齒的正確移動和牙周組織的健康重建。這種力量的減弱需要通過頻繁更換牙科器具來補償，增加了治療的復(fù)雜性和成本。

3、其次，材料的單一性問題限制了牙科器具的應(yīng)用范圍和個性化治療的可能性。不同病例的臨床需求差異很大，隱形牙科器具單一材料往往難以同時滿足多維度的臨床需求，如不同矯治階段對力量的具體需求、患者對牙科器具舒適度的個性化要求等。傳統(tǒng)弓絲正畸技術(shù)通過使用不同的材料組合來針對性地解決這些問題，展現(xiàn)了材料多樣性在提供定制化治療方案中的重要性，但隱形牙科器具受限于其本身力學(xué)性能、控制有局限性。

4、最后，設(shè)計問題也是一個不容忽視的挑戰(zhàn)。現(xiàn)有的牙科器具設(shè)計往往采用均勻材料性能的方式，這可能導(dǎo)致在施力最需要的部位出現(xiàn)應(yīng)力集中，加速了材料的應(yīng)力松弛，降低了矯治效率。理想的矯治力應(yīng)該是輕盈且持續(xù)的，能夠隨著治療進程逐漸調(diào)整，以適應(yīng)牙齒移動的不同階段，這要求牙科器具能夠在不同區(qū)域展現(xiàn)不同的力量特性，從而實現(xiàn)更精準(zhǔn)和有效的治療。

5、目前的牙科器具無法解決上述的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、因此，為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明提供一種調(diào)控牙科器具局部施力性能的方法及裝置、牙科器具，該方法可以確定牙科器具不同部位的應(yīng)力松弛速度，而后局部添加涂層調(diào)控，針對高分子材料應(yīng)力松弛特性，實現(xiàn)不同區(qū)域矯治力同步緩慢降低效果。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種調(diào)控牙科器具局部施力性能的方法，包括：獲取口內(nèi)模型數(shù)據(jù)以及對應(yīng)的分步排牙方案，所述分步排牙方案至少包括初始位的每顆牙齒的空間坐標(biāo)信息、每顆相對初始位坐標(biāo)信息的每個矯治步驟的矯治變化信息；基于所述口內(nèi)模型數(shù)據(jù)和所述分步排牙方案，采用預(yù)設(shè)數(shù)學(xué)模型計算每一矯治步驟中每一顆牙齒受到的矯治載荷；對牙齒在每一所述矯治步驟的矯治載荷進行篩選，分別確定適用每一所述矯治步驟中的矯治力系的設(shè)定力值閾值；識別出每一所述矯治步驟中所述矯治力系超過所述設(shè)定力值閾值的待處理牙齒對應(yīng)的牙科器具施力局部；根據(jù)每一所述矯治步驟逐層對所述牙科器具施力局部的內(nèi)外表面添加涂層。

3、在其中一個實施例中，所述對牙齒在每一所述矯治步驟的矯治載荷進行篩選，分別確定適用每一所述矯治步驟中的矯治力系的設(shè)定力值閾值，包括：分別獲取每一所述矯治步驟的牙齒六自由度的載荷數(shù)據(jù)，保持所述載荷數(shù)據(jù)的正負號不變，并對其按照fx,?fy,fz,?(mx*?alpha?-?fy),?(my*?alpha?-?fx),?(mz*?beta)進行歸一化處理，alpha和beta為不同的預(yù)設(shè)系數(shù)；fx表示牙齒沿著牙弓曲線方向移動；fy表示牙齒沿著曲線法向移動；fz表示牙齒沿牙齒長軸移動；mx*?alpha?-?fy表示牙齒沿牙齒阻抗中心繞x軸旋轉(zhuǎn)移動；my*alpha?-?fx表示牙齒沿牙齒阻抗中心繞y軸旋轉(zhuǎn)移動；mz*?beta?表示牙齒沿牙齒長軸移動；對歸一化處理后的數(shù)據(jù)進行篩選，排除在特定方向的數(shù)據(jù)以及小于設(shè)定最小值fmin的數(shù)據(jù)；根據(jù)所述矯治步驟對應(yīng)的篩選后的數(shù)據(jù)以及允許添加涂層的牙齒數(shù)量n，分別計算適用每一所述矯治步驟的平均值favr，確定適用每一所述矯治步驟中矯治力系的設(shè)定力值閾值favr*?gamma的數(shù)據(jù)，gamma為移動系數(shù)，用于判斷目標(biāo)牙齒是否存在單一主要移動方向或復(fù)合主要移動方向。

4、在其中一個實施例中，所述識別出每一所述矯治步驟中所述矯治力系超過所述設(shè)定力值閾值的待處理牙齒對應(yīng)的牙科器具施力局部，包括：獲取每一單顆牙齒大于所述設(shè)定力值閾值的至少一項載荷數(shù)據(jù)；根據(jù)所述載荷數(shù)據(jù)對應(yīng)的自由度，確定所述牙科器具施力局部。

5、在其中一個實施例中，所述涂層的制備工藝為化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積、浸涂、空氣噴涂、無氣噴涂、靜電噴涂或它們的任意組合。

6、在其中一個實施例中，所述涂層采用聚(氯化對二甲苯)通過化學(xué)氣相沉積方式或物理氣相沉積方式在牙科器具上形成，或涂層通過將牙科器具浸入含有二異氰酸酯-三甲醇丙烷預(yù)聚體、乙酸乙酯和單氟磷酸鈉的溶液中制備的，或涂層通過將牙科器具浸入含有烷氧基硅烷和過氧化氫脲的溶液制備。

7、在其中一個實施例中，所述預(yù)設(shè)數(shù)學(xué)模型為有限元計算，所述采用預(yù)設(shè)數(shù)學(xué)模型計算每一矯治步驟中每一顆牙齒受到的矯治載荷，包括：根據(jù)所述口內(nèi)模型數(shù)據(jù)對牙齒模型進行網(wǎng)格劃分，并對所述牙齒模型的牙根表面向外均勻擴展至少一個網(wǎng)格尺寸，形成簡化的牙周膜形態(tài)；基于已建立的牙齒模型、牙周膜和牙科器具的三維模型根據(jù)設(shè)定的組合條件，對牙科器具的牙間隙結(jié)構(gòu)進行自動填充，并模擬熱壓膜成型工藝，計算生成至少一個預(yù)定厚度的牙科器具的模型數(shù)據(jù)；將所述模型數(shù)據(jù)生成牙科器具佩戴在牙齒上的三維有限元模型，并采用動態(tài)隱式算法來模擬牙齒受力后的位移變化，得到所述矯治載荷。

8、在其中一個實施例中，所述預(yù)設(shè)數(shù)學(xué)模型為簡化數(shù)學(xué)模型，所述采用預(yù)設(shè)數(shù)學(xué)模型計算每一矯治步驟中每一顆牙齒受到的矯治載荷，包括：將牙齒和牙科器具一體視為線性系統(tǒng)，其中矯治載荷與設(shè)計量之間存在比例關(guān)系；根據(jù)同一顆牙齒在不同方向上的設(shè)計量、以及由各牙齒設(shè)計量產(chǎn)生的載荷遵循線性疊加原理，計算得到每一顆牙齒受到的矯治載荷。

9、在其中一個實施例中，還包括：在所述牙科器具靠近牙齦的邊緣涂覆防水層。

10、一種牙科器具，所述牙科器具是采用上述的方法制備得到的。

11、一種調(diào)控牙科器具局部施力性能的裝置，所述裝置包括：獲取模塊，用于獲取口內(nèi)模型數(shù)據(jù)以及對應(yīng)的分步排牙方案，所述分步排牙方案至少包括初始位的每顆牙齒的空間坐標(biāo)信息、每顆相對初始位坐標(biāo)信息的每個矯治步驟的矯治變化信息；計算模塊，用于基于所述口內(nèi)模型數(shù)據(jù)和所述分步排牙方案，采用預(yù)設(shè)數(shù)學(xué)模型計算每一矯治步驟中每一顆牙齒受到的矯治載荷；篩選模塊，用于對牙齒在每一所述矯治步驟的矯治載荷進行篩選，分別確定適用每一所述矯治步驟中的矯治力系的設(shè)定力值閾值；識別模塊，用于識別出每一所述矯治步驟中所述矯治力系超過所述設(shè)定力值閾值的待處理牙齒對應(yīng)的牙科器具施力局部；涂層涂覆模塊，用于根據(jù)每一所述矯治步驟逐層對所述牙科器具施力局部的內(nèi)外表面添加涂層。

12、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：通過計算每一矯治步驟中每一顆牙齒受到的矯治載荷確定牙科器具不同部位的應(yīng)力松弛速度，而后局部添加涂層調(diào)控，通過預(yù)先計算涂層方案直接達到目標(biāo)設(shè)計的力系，無需逐步計算補償設(shè)計，而是直接基于目標(biāo)設(shè)計的力系確認涂層方案，簡化了設(shè)計過程，提高了設(shè)計的直接性和效率，使得矯治器設(shè)計更加精確地符合醫(yī)學(xué)訴求，而非僅僅依賴于設(shè)計量調(diào)整。通過局部添加涂層的方式調(diào)節(jié)矯治器各部位的應(yīng)力松弛速度，而不改變矯治器的設(shè)計形態(tài)。這意味著矯治器的基本幾何形狀和外觀保持不變，避免了因力學(xué)調(diào)整而對矯治器設(shè)計進行根本性改動的需求，即、能夠在不犧牲設(shè)計美學(xué)和病人舒適度的前提下，通過精準(zhǔn)的力學(xué)調(diào)控實現(xiàn)更為有效的矯治效果。第二，考慮到應(yīng)力松弛與牙周組織的生物學(xué)骨改建是同步進行的，而生物學(xué)骨改建是有個體性差異的，因此，本技術(shù)方案從牙齒的設(shè)計方案直接得到涂層設(shè)計方案，對現(xiàn)有力系進行優(yōu)化即可，無需也沒必要進行復(fù)雜的迭代計算。這種直接性不僅簡化了設(shè)計流程，還提高了設(shè)計的精確度，確保矯治器能夠更加精準(zhǔn)地實現(xiàn)預(yù)定的矯治目標(biāo)。另外，通過精細控制矯治器各局部的應(yīng)力松弛速度，可以確保矯治力的持續(xù)和均勻作用于牙齒，從而優(yōu)化牙齒移動過程，提高矯治效率和病人滿意度。此外，避免復(fù)雜的迭代計算不僅減少了設(shè)計時間，還降低了對設(shè)計者在力學(xué)知識方面的要求，使得矯治器的設(shè)計和制作過程更加高效和可靠。