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基于光固化3D打印的隐形矫治器制造精度及矫治力研究

刘登科  
【摘要】:随着计算机信息技术与医学的结合,数字化制造技术已然交叉渗透到了医学科技领域。3D打印技术与数字化医疗技术制造的无托槽隐形矫治器,能够为口腔错颌畸形的患者提供个性化治疗。本文系统地研究了隐形矫治器制造各个环节的误差,提出了微波热处理树脂牙模工艺从而提高隐形矫治器的制作精度。建立了高仿真度的口腔上颌数字实体模型,并采用状态非线性有限元分析法获得隐形矫治器作用下双侧中切牙舌向平移0.35mm时前牙相关组织的应力分布及位移趋势,最后通过电阻应片测量法进行矫治力实验研究。论文主要研究内容:首先,对基于光固化3D打印的隐形矫治器制作环节中的误差进行分析,在隐形矫治器压膜成型工艺前,提出微波热处理树脂牙模这一方法,并通过三维数字偏差检测技术验证其有效性。结果表明,光固化3D打印树脂牙模的误差决定了隐形矫治器的精度上限,经过微波热处理后的树脂牙模在0.1mm公差范围内重合占比率为90%。其次,将CBCT逆向重建的完整牙齿模型与光栅扫描获得的临床牙冠进行配准后拟合,建立高仿真度的口腔上颌几何模型。在此基础上,通过状态非线性有限元分析隐形矫治器舌向平移上颌中切牙0.35 mm时,前牙及牙周膜的应力分布和位移趋势。结果表明:中切牙近中侧和远中侧的牙冠切缘部分都出现较大的应力集中区域,且远中侧等效应力区域范围明显多于近中侧。上颌中切牙受到应力最大,侧切牙最少;中切牙的牙周膜舌侧颈部以及唇侧根部区域存在压应力,唇侧颈部以及舌侧根部区域存在张应力;上颌中切牙舌向倾斜移动的转动中心拟位于牙根底部1/3处。最后,采用电阻应变片法在相同位移条件下进行矫治力实验研究,得到矫治器中切牙牙冠不同区域的应变分布规律并比较不同厚度隐形矫治器的应变大小。结果表明:中切牙唇侧牙冠远中点应变大于近中点应变,牙齿有舌向近中倾斜移动的趋势;随着膜片厚度增加矫治器的应变相应增加,0.75mm厚度的隐形矫治器能够提供合适的矫治力。


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