[发明专利]一种牙本质体材料生物组织力学性能标定方法及系统与装置

说明书

本发明属于计算机图像处理及力学分析领域，具体涉及一种牙本质体材料生物组织力学性能标定方法及系统与装置，通过测试其在三个正交方向上的材料力学特性，依据各项异性材料胡克定律，建立牙本质材料的本构模型。由于牙齿形状复杂，难以获得规则的测试样块，本项目拟通过测试牙齿根部在不同方向载荷情况下的变形数据，结合数值仿真，通过参数拟合逆向推导牙本质材料的材料力学参数。解决了目前牙本质材料的力学特性难以获得的问题。

技术领域

本发明属于计算机图像处理及力学分析领域，具体涉及一种牙本质体材料生物组织力学性能标定方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

牙本质构成了牙齿的主体，其作为一种多组织各向异性骨质复合材料，位于牙体中牙釉质和牙骨质的内层，如图1所示。力学性能参数对材料的成形性能影响显著，准确的牙本质材料力学参数是口腔生物力学性能研究的基础，也是关于牙齿抗温度骤变性、抗冲击性等研究必不可少的力学参数。由于牙齿较小，形状多不规则，结构与功能非常复杂；此外，牙本质是由磷灰石晶体等无机物、有机物、水多种物质构成的复合材料，具有各向异性特性。因此，目前对于牙本质的力学参数测试较为困难。

发明人发现，目前为止，关于牙本质组织力学性能测试技术和建模方法还没有统一的标准，且评价与测试方法较少。在当前资料报道或研究中，多将牙本质材料视各向同性材料，或只研究其在1-2个方向上的力学性能，并不能真实反应与模拟出牙本质材料的力学性能，对于牙本质整体力学性能评价可靠性较低。

发明内容

针对现有牙本质材料力学性能评价方法存在的不足，本发明提供了一种基于实验与仿真相结合的牙本质体材料生物组织力学性能标定方法。本发明解决了牙本质材料的力学特性难以获得的问题。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面，提供了一种牙本质体材料生物组织力学性能标定方法，包括：

测试牙本质在三个正交方向上的材料力学特性；

建立牙本质材料的力学本构模型；

测试牙齿根部在不同载荷情况下的变形数据，结合数值仿真，对参数拟合逆向推导牙本质材料的材料力学参数。

由于牙本质是一种各向异性、非均质复合材料，牙本质组织和修复材料的力学性质决定着修复手术的成败。本发明中，通过测试其在三个正交方向上的材料力学特性，依据各项异性材料胡克定律，建立牙本质材料的本构模型。由于牙齿形状复杂，难以获得规则的测试样块，本项目拟通过测试牙齿根部在不同方向载荷情况下的变形数据，结合数值仿真，通过参数拟合逆向推导牙本质材料的材料力学参数。

本发明的第二个方面，提供了一种牙本质体材料生物组织力学性能标定系统，包括：

用于测试牙本质在三个正交方向上的材料力学特性的模块；

用于建立牙本质材料的力学本构模型的模块；

用于测试牙齿根部在不同载荷情况下的变形数据的模块；

用于结合数值仿真，对参数拟合逆向推导牙本质材料的材料力学参数的模块。

为了实现牙本质体材料生物组织力学性能的标定，本发明还提供了相应的标定系统，采用试验手段掌握牙本质材料特性并构建出统一的材料力学模型，为有限元仿真分析和后续锉削加工建模提供了基础。

本发明的第三个方面，提供了一种牙本质体材料生物组织力学性能标定装置，包括：弹簧滑块装置、测力仪与数控机床装置，所述数控机床上设置有弹簧滑块装置、测力仪，所述弹簧滑块装置、测力仪对应设置。