申请/专利权人：华侨大学

申请日：2022-01-26

公开（公告）日：2024-06-25

公开（公告）号：CN114429070B

主分类号：G06F30/23

分类号：G06F30/23;G06F30/10;G06T17/20;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.25#授权;2022.05.20#实质审查的生效;2022.05.03#公开

摘要：本发明提供了一种磨牙假体种植体的结构优化设计方法：根据上颌第一磨牙、下颌第一前磨牙与第二磨牙的几何形状，设计下颌第一磨牙假体的牙冠几何模型；下颌第一磨牙假体的种植体采用圆柱型；对种植体三维模型划分网格，施加材料属性，定义载荷与边界条件，进行有限元仿真分析；在得到初步分析结果的基础上，开展种植体的尺寸优化设计，定义尺寸优化目标，参数化设计变量，设置优化算法；根据优化结果优选出种植体尺寸结构，进而开展种植体变密度拓扑优化，确定设计域和非设计域，设置拓扑优化参数，分多组进行拓扑优化；提取拓扑优化结果，进行生物力学性能分析，确定最优拓扑优化结构，依据其等值线或等值面建立种植体拓扑优化结构。

主权项：1.一种磨牙假体种植体的结构优化设计方法，其特征在于包括如下步骤：第一步，通过逆向工程技术处理CT扫描数据，建立下颌第一磨牙缺失的三维模型；根据上颌第一磨牙、下颌第一前磨牙与第二磨牙的几何形状，设计下颌第一磨牙假体的牙冠几何模型；下颌第一磨牙假体的种植体采用圆柱型；第二步，给下颌第一磨牙假体的种植体三维模型划分网格，施加材料属性，定义载荷与边界条件，进行有限元仿真分析；第三步，在得到初步分析结果的基础上，开展种植体的尺寸优化设计，定义尺寸优化目标，参数化设计变量，设置优化算法；第四步，根据优化结果优选出种植体尺寸结构，进而开展种植体变密度拓扑优化，确定设计域和非设计域，设置拓扑优化参数，分多组进行拓扑优化；第五步，提取拓扑优化结果，进行生物力学性能分析，确定最优拓扑优化结构，依据其等值线或等值面建立种植体拓扑优化结构；上颌牙齿部分仅建立与下颌第一磨牙接触周围区域的模型；所述牙冠和种植体均为均质、各向同性的线弹性材料；其中牙冠材料为长瓷石，其弹性模量为82800MPa，密度为2480kgm³，泊松比为0.35；种植体为纯钛材质，其弹性模量为110000MPa，密度为4510kgm³，泊松比为0.35；第二步中定义载荷与边界条件具体是指：模拟下颌第一磨牙与上颌磨牙咬合情况，在下颌第一磨牙牙冠的牙窝、远中颊尖、近中颊尖、远中舌尖、近中舌尖的咬合接触区均布200N的力；边界条件设定为上颌骨完全固定，下颌骨允许有限位移；第三步中尺寸优化目标设定为模型位移量和应力值；种植体为圆柱型，将其长度和直径作为设计变量，其中直径为3.4mm-5mm，长度为7mm-12mm；第三步中尺寸优化算法采用基于拟随机数生成器的非迭代直接采样方法和Screening方法；第四步中种植体变密度拓扑优化将种植体内部区域设为设计域，种植体外表面设为非设计域；设置惩罚因子、体积比拓扑优化参数，以质量百分比为目标进行种植体变密度拓扑优化。

全文数据：

权利要求：

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