前方牵引反作用力对颞下颌关节区受力状况影响的有限元研究

目的：建立并使用颅颌面三维有限元模型,研究前方牵引反作用力对颞下颌关节区以及整个下颌骨的应力分布和位移变化状况的影响。方法：选择1例健康成年男性志愿者,采用薄层螺旋CT扫描获取其颅颌面复合体二维图像原始DICOM数据,利用Mimics、Magics、MSC．Marc等图像处理软件建立颅颌面复合体三维有限元模型。利用AN-SYSIO．0软件,在下颌骨颏顶点处施加与耠平面成37。角,大小为5N的力并分析其受力状况。结果：①获得了精确细致的颅颌面复合体三维几何模型,其网格划分准确合理,与重建生物模型的形态相似性好,力学特性体现准确性高。②下颌骨的应力集中区域位于髁突顶部及颈部,髁突表面最大受力区域位于髁突前斜面。上颌骨表面应力集中区域位于关节窝,其中关节窝表面受力最大区域位于关节结节后斜面。③下颌骨的位移图显示位移大小从颏部至髁突逐级递减,其方向与施力方向一致。下颌骨位移变化最大处位于节点力加载部位,髁突部位位移变化量最小。结论：成功建立了包括颞下颌关节在内的颅颌面三维有限元模型,该模型具有很高的精确性,可用于前方牵引反作用力的相关研究。前方牵引反作用力会对颞下颌关节区以及下颌骨的应力分布和位移状况产生影响,但其是否会造成颞下颌关节紊乱还有待进一步研究。     

前牵方向逆时针改变反作用力的有限元分析

目的建立并使用颅颌面三维有限元模型,分析前牵引角度逆时针减小时其反作用力在颌骨特别是颞下颌关节（TMJ）的应力及位移变化,为正畸临床更好地治疗骨性Ⅲ类错矜,避免对TMJ的损伤提供实验依据。方法建立完整的包含TMJ的颅颌面三维有限元模型,模拟前牵引矫治器反作用力,直接在颏部施以一定大小的力并逆时针改变施力的方向,测定颌骨和TMJ区应力及位移的变化情况。结果应力方面：①从不同角度加载节点力之后产生最大应力点出现在加载部位颏部,关节窝、髁突头颈部等上下颌接触部位应力也比较集中,且随角度的逆时针变化,最大应力增大;②接触部位（TMJ）应力变化规律：从不同角度施加相同载荷时,上颌骨产生接触应力,角度由37°逆时针减小到22。时,接触应力呈逐渐增大的趋势;下颌骨同样产生接触应力,下颌头处节点的等效应力（如节点24757）随牵引角度的逆时针减小呈增大趋势,下颌颈处的节点（如．4,24301）也是如此。位移方面：①以一定力值不同角度施加载荷后,该模型产生微小的位移变化,位移最大部位产生在加载部位,下颌骨位移沿x轴正方向逐渐减小。牵引角度小于等于37°时,上颌骨位移沿Y轴由底部到顶部逐渐减小;②5个节点在x,Y方向的位移可以看出：X轴位移值均为正值,且随着角度由37°逆时针减小,位移基本呈上升趋势（31°位移值最小）;Y轴位移值大部分为负值（只有37°时关节窝内节点和34°时关节窝内个别节点为正值）说明37°时下颌即发生了后下方（顺时针）旋转,随着角度逆时针减小,上下颌均发生了后下方（顺时针）旋转,且位移值基本呈增大趋势。结论①颅颌面三维有限元模型成功建立;②前牵引矫治器在牵引上颌向前的同时,确实对颌骨及TMJ产生反作用力,如下颌的后下旋转,颏部的应力变形等,因此临床上在保证上颌牵引效果的同时,要考虑将其不利的反作用力降到最低;③从作用力反作用力两方面考虑,传统加力方式中的（500g,37°斜向下）角度37°应该是不错的选择,但临床上具体选择哪个角度,还要根据患者情况具体问题具体分析,全面考虑可能出现的情况。     

前牵引颏部反作用力对颞下颌关节应力及位移的影响

目的 建立颅颌面骨的三维有限元模型,分析前方施加反作用力牵引颏部对颞下颌关节应力及位移产生的影响。方法 以健康成年男性作为研究对象,采集螺旋CT原始图像数据,利用Mimics、MSC、Magics、Marc图像处理软件建立三维有限元模型,在颏部施加大小为5 N的作用力,并改变施力方向,测定颞下颌关节及颌骨的应力及位移变化情况。结果 三维有限元模型包括上颌骨、下颌骨、颞下颌关节、颅骨,共包括颅骨三维有限元模型节点28760个和110790个单元,上颌骨20487个节点、76982个单元,下颌骨8273个节点、33080个单元。施加载荷为5 N时,方向与平面呈37°时,上颌骨20487个节点的等效Mises应力值为0.143 N,下颌骨8273个节点的等效Mises应力值为0.111N,髁突头部14305个节点的等效Mises应力值为0.829 N。施加载荷为5 N时,颞下颌关节位移从颏部至髁突部位逐渐递减,位移方向与载荷施加方向一致。颏部位移最大,约为0.015 mm;髁突位移最小,约为0.006 mm。结论 本研究成功建立的颅颌面骨三维有限元模型,与生物实体有高度相似性,可用于前方牵引反作用力的相关研究,并可高度模拟牵引力在颞下颌关节的分布情况。     

应用唇舌弓式口内装置进行前方牵引的三维有限元分析

目的 分析在唇舌弓式前方牵引过程中与上颌骨生长密切相关的4条骨缝的生物学作用。方法 在建立了带有骨缝实体模型的颌面骨三维有限元模型的基础上,模拟唇舌弓式前方牵引装置进行三维有限元分析。结果 计算得到4条骨缝的位移分云图及应力分布情况。唇舌弓式前方牵引装置适合反伴深覆的骨性安氏Ⅲ类患者;额颌缝与颧颌缝对上颌骨的前移与逆时针旋转发挥了主要作用,颞颧缝与翼腭缝的变化不明显。结论 本文采用的颌面骨三维有限元模型能够有效模拟唇舌弓式口内装置在前方牵引中对骨缝产生的生物力学效应。     

4种不同类型颌间牵引对颞下颌关节应力分布影响的三维有限元研究

目的分析4种不同类型的颌间牵引（颌间Ⅱ类长牵、颌间Ⅱ类短牵、颌间Ⅲ类长牵、颌间Ⅲ类短牵）情况下髁突和关节盘的应力分布和位移变化。方法采用螺旋CT扫描,Mimics、Ansys多种软件相结合的方法,建立包括颞下颌关节（TMJ）和上下颌骨及牙列的MBT直丝弓矫治器的左侧颅面骨三维有限元模型,模拟临床4种颌间牵引对该三维有限元模型进行分析。结果获得了4种颌间牵引情况下髁突和关节盘的应力分布和位移变化。工况一和二作用下髁突的应力分布规律相似,即髁突前斜面为压应力集中区,后斜面则主要为拉应力。工况三和四作用下髁突应力分布规律也很相似,髁突前斜面主要存在拉应力,后斜面则主要存在压应力。工况一和二作用下髁突的位移总体是向前向下移动,同时顺时针旋转;工况三和四作用下髁突的位移总体是向后向上移动,并逆时针旋转。结论颌间Ⅱ类长牵和短牵及Ⅲ类长牵和短牵应力分布规律相似,相同力值牵引时短牵的力量柔和。颌间Ⅱ类牵引总体位移向前下,髁突发生顺时针旋转;Ⅲ类牵引时总体位移向后上,髁突发生逆时针旋转。     

颞下颌关节-下颌骨-Herbst矫治器系统三维有限元模型的建立

目的 建立“颞下颌关节-下颌骨-Herbst矫治器系统”的三维有限元模型，为模拟Herbst矫治器工作状态，进一步探讨Herbst矫治器矫治机理奠定基础。方法 采用CT扫描技术，以处于青春生长高峰期、Ⅱ类骨性错He的儿童的颅面骨作标本，以及使用图形数字化仪等方法，建立包括完整天然牙列和颞颌关节的下颌骨三维正交各向异性有限元模型，在此模型上增加Herbst矫治器，模拟临床上Herbst矫治器的工作状态。结果建立了“颞下颌关节-下颌骨-Herbst矫治器系统”的三维正交各向异性有限元模型，提高了模型的相似性，确保实验结果的准确性。结论 该模型有较好的生物力学相似性和几何相似性，为研究Herbst矫治器的矫治机理，提供了有利的条件，使实验结果更真实、可靠。     

三种快速扩弓联合前方牵引装置作用效果的三维有限元分析

目的 应用三维有限元法比较三种快速扩弓联合前方牵引装置对颌骨及牙齿的作用效果,为临床治疗提供参考.方法 建立Hyrax联合牙性前方牵引装置、骨支持式扩弓器(maxillary skeletal expander,MSE)联合牙性前方牵引装置、MSE联合骨性前方牵引装置及颅上颌复合体的三维有限元模型,对扩弓螺旋器施加0....     

颞下颌关节与咬合关系研究三维有限元模型的建立

目的：建立生物相似性和力学相似性都较高的、包括下颌骨和颢下颌关节(TMJ)的计算机三维有限元模型。方法：以正常咬合、青年尸体头颅为标本,用CT断层和手工断层相结合的方法分别建立下颌骨及TMJ硬、软组织模型,并给髁突赋予实验测得的正交各向异性参数;以光弹实验测得的咬合力向量进行加载,以二维平衡力系计算结合约束的方法进行边界约束。结果：建立了包括下颌骨、髁突、关节盘、关节软骨的三维有限元模型,并真实再现了同一个体的盘-突关系。结论：本研究可有效地提高下颌骨及TMJ有限元模型的生物及力学相似性,为一系列咬合对TMJ应力影响的生物力学研究奠定基础。     

牙齿磨耗后颞下颌关节应力分布的三维有限元研究

目的：计算机模拟牙齿不同程度磨耗、颌垂直距离减小时，三维有限元分析颞下颌关节内的应力分布变化。方法：应用以往研究所建正常颞下颌关节三维有限元模型，分别将下牙列分层删除从上至下1／3、1／2及全部的单元，并改变咀嚼肌加力方向。应用ANSYS6．1分析颞下颌关节内的应力变化。结果：随着磨耗程度的加重，髁状突表面的应力增加较多。关节盘等效应力增加的速度较髁状突、关节窝要大；关节盘的后带后缘，还有关节盘中带、后带的中间、外侧区有应力集中表现；磨耗越重，变形越大，关节盘越薄。颞骨关节窝不但应力值增加，最大应力的位置也由关节结节后斜面向顶部移动。结论：牙齿磨耗可造成颞下颌关节应力的明显增加及特定的应力集中区。     

不同前方牵引力对颅上颌复合体影响的有限元分析

目的:建立并使用上颌发育不足三维有限元模型,研究不同前方牵引力值对颅上颌复合体的影响,以期为上颌前方牵引的临床应用提供理论依据。方法:选择1例9岁上颌发育不足的女性志愿者,采用螺旋CT扫描、数据传输与转录、Mimics10.0软件建立颅上颌复合体的三维有限元模型,利用ANSYS10.0软件,在上尖牙近中牙槽骨处加载与水平面呈向下30°的3～8N前方牵引力,分析颅上颌复合体的位移变化和内部应力分布。结果:不同力值下,N、A、ANS点在Y、Z向位移趋势一致,上颌骨向前上方移动;上牙弓后牙区近中向位移;随牵引力的增大,位移量及颅上颌复合体范式应力和最大主应力也增大。当牵引力大于5N/侧时,各向位移及应力更显著。结论:上颌骨的前方牵引可产生颅上颌复合体的前上方向位移以及上牙弓缩窄。慎用>5N的牵引力。     

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目的建立颅颌面三维有限元模型,分析前牵引角度顺时针增大时其反作用力在颞下颌关节（TMJ）和颌骨的应力及位移变化,为正畸临床更好地治疗骨性Ⅲ类错铪,避免对TMJ和颌骨的损伤提供实验依据。方法本研究于2010---2012年在山东大学机械工程学院机械制造及其自动化实验室完成。选择1名健康青年男性志愿者作为研究对象,建立完整的包含TMJ的颅颌面三维有限元模型,模拟前牵引矫治器反作用力,直接在颏部施以一定大小的力并顺时改变施力的方向,测定TMJ和颌骨应力及位移的变化情况。结果（1）应力方面：从不同角度加载节点力之后产生最大应力点出现在加栽部位颏部,关节窝、髁突头颈部等部位应力也比较集中;从不同角度施加相同载荷时,上下颌骨均产生接触应力,40°时最小。（2）位移方面：以一定力值不同角度施加节点力后,该模型产生微小的位移变化,位移最大部位产生在加栽部位;下颌发生了顺时针旋转。结论（1）前牵引矫治器在牵引上颌向前的同时,确实对TMJ及颌骨产生反作用力,临床上在保证上颌牵引效果的同时,要考虑将其不利的反作用力降到最低;（2）传统加力方式中的角度（37°）似乎并不是最佳的选择,从作用力与反作用力两方面考虑40°要优于37°。     

种植体支抗前牵上颌体的三维有限元分析

目的：探讨对上颌种植体支抗施加不同大小和方向的前牵引力时颅面复合体骨缝处的应力变化。方法：用螺旋 CT扫描安氏Ⅲ类患者颅面部以获取原始二维图像 DICOM数据,建立颅面复合体的三维有限元模型,种植支抗设计在3223间。模拟前牵引力值1～10 N,1 N 递增,方向平行于眶耳平面向前下呈0°～60°,10°递增,两两组合共70种工况。分析各工况下颅面复合体各骨缝处第一主应力及 Von Miese 等效应力分布情况。结果：牵引角度相同力值不同时,各骨缝应力变化规律相同;牵引力值相同角度不同时,不同区间各骨缝应力变化不同。当牵引角度小于30°时,应力变化分析提示上颌体向前生长并向上旋转;等于30°时上颌体出现向前生长;在40°～50°时,上颌体向前生长方向与牵引方向大致相同;大于50°时,上颌体出现向前生长并向下旋转。结论：种植体支抗眶耳平面向前下30°～50°牵引加载力1～10 N 利于上颌体向前生长。     

上颌前方牵引方向的有限元分析

目的:建立并使用上颌发育不足三维有限元模型,研究不同前方牵引方向对颅上颌复合体的影响,以期为上颌前方牵引的临床应用提供理论依据.方法:选择1名9岁上颌骨发育不足女性志愿者,采用螺旋CT扫描、数据传输与转录、Mimics10.0软件建立颅上颌复合体的三维有限元模型,利用ANSYS10.0软件,在上颌尖牙处施加与水平面呈-20°～50°的前方牵引力,大小为5N,分析颅上颌复合体的位移变化和内部应力分布.结果:垂直方向上,当牵引角度为-20°～30°时,颅上颌复合体呈逆时针旋转,且随着角度的增加而减小;30°～40°时,垂直向位移为零;≥40°时,颅上颌复合体顺时针旋转,且随角度的增加而增加.水平方向上,牵引角度在-20°～50°时,颅上颌复合体前移,且随着角度增加而减小:0°位移最大.近中方向上:颅上颌复合体及上颌牙弓有向近中位移的趋势,且随牵引角度增大而减小.随着角度的增大,最大主应力呈现递增趋势,范式应力先减后增;当牵引角度大于10°时,最大主应力和范式应力均递增,且递增速度较快.结论:当上颌前方牵引角度与水平面呈30°～40°时,颅上颌复合体平动;大于此范围,可能出现深覆(牙合),反之有开(牙合)的风险.牵引角度越大,颅上颌复合体前移量越小,应力越大.     

Stress distribution in the temporomandibular joint after mandibular protraction: A three-dimensional finite element study

Objective:To evaluate the stress patterns in temporomandibular joint (TMJ) during mandibular protraction at different horizontal advancements with constant vertical height in a construction bite using a three-dimensional finite element method.Materials and Methods:A three-dimensional computer-aided model was developed from the magnetic resonance imaging (MRI) of a growing boy (age 12 years) using MIMICS software (version 7.0, Materialise, Leuven, Belgium). Stresses with constant vertical opening of 5 mm changing the sagittal advancements from 0 mm to 5 mm and 7.5 mm were recorded. Differences in magnitude and pattern of stresses were compared.Results:The tensile stresses in the posterosuperior aspect of the condylar head and on the posterior aspect of the glenoid fossa migrated posteriorly with increased bite advancements. The location of tensile stresses changed in the condylar head and fossa on mandibular protraction of 5 mm to 7 mm.Conclusion:This study indicates that larger horizontal advancements of construction bites may not be favorable for tissues of TMJ. Clinical application necessitates study on an animal model.     

不同部位种植体支抗前牵引上颌的三维有限元分析

目的采用三维有限元方法分析不同部位的种植体支抗前牵引对上颌复合体的影响,为种植体支抗前牵引治疗骨性Ⅲ类错牙合提供客观的理论依据。方法运用已建立的上颌复合体和种植体的三维有限元模型,在上颌骨唇颊侧三个不同部位(上颌中切牙与侧切牙牙根间;尖牙与第一双尖牙牙根间;第二双尖牙与第一磨牙牙根间)植入种植体,模拟临床在种植体上加载前牵引力,不同部位和不同角度之间两两组合共形成12种工况,分析比较不同工况下上颌复合体发生的应力分布以及旋转、移位变化。结果不同部位不同角度的前牵引力对上颌复合体的影响表现为:①牵引力向前下与眶耳平面呈30°方向时,随着种植体部位的逐渐后移,除颧额缝处应力逐渐减小外,其余各骨缝处应力逐渐增大。当种植体位于第二双尖牙与第一磨牙牙根间时,上颌复合体各相关骨缝主应力值最接近。②牵引力向前下40°方向时,蝶颌缝变化较大。当种植体位于中切牙与侧切牙牙根间和尖牙与第一双尖牙牙根间时此处受到的是压应力;而当种植体位于第二双尖牙与第一磨牙牙根间前牵引时则变为拉应力。③牵引力向前下50°和60°方向时,鼻颌缝处应力在三个不同部位种植体牵引时虽发生较大变化,但均为拉应力。蝶颌缝处应力均为压应力。结论根据应力分析,随着种植体植入部位的逐渐后移,上颌复合体逆时针旋转趋势逐渐增大:①牵引角度30°,种植体位于第二双尖牙与第一磨牙牙根间时,上颌复合体可能发生近似整体前移;当种植体位于中切牙与侧切牙牙根间、尖牙与第一双尖牙牙根间时,上颌复合体均可能发生顺时针旋转。②牵引角度40°,种植体位于第二双尖牙与第一磨牙牙根间时,上颌复合体可能发生逆时针旋转,其余两部位前牵引时上颌复合体均可能发生顺时针的旋转;③牵引角度大于50°,三个不同种植体部位前牵引均可能导致上颌复合体顺时针旋转。     

单侧上颌骨缺损修复三维有限元模型的建立及力学分析

目的:建立单侧上颌骨缺损的三维有限元模型,对传统单侧上颌骨缺损修复方法进行力学分析。方法:采用螺旋CT扫描、数字影像传输,应用课题组自行开发的软件MedGraphics、UG和ANSYS软件,建立单侧上颌骨缺损及带中空阻塞器修复体的有限元模型,并对传统中空阻塞器的赝复体进行三维有限元力学分析。结果:获得了单侧上颌骨缺损状态及带中空阻塞器修复体的三维有限元模型,传统中空阻塞器的赝复体健侧后牙受力较为均匀,应力集中区域位于健侧腭部基托的近前牙区。结论:建立的单侧上颌骨缺损及带中空阻塞器修复体的有限元模型具有良好的生物相似性和几何相似性,传统中空阻塞器的赝复体符合生物力学要求。     

影响载荷下上颌半口义齿基托变形因素的三维有限元分析

目的:研究功能状态下上颌半口义齿基托边缘封闭区及中线区不同位点变形的方向、大小及其与牙尖斜度、腭穹窿形态的关系.方法:使用三维有限元法分别对牙尖斜度为0°、20°、30°的尖、平、凹型腭穹隆形态的上颌半口义齿进行加载,得出义齿基托磨光面各节点的三维变形方向及数值.结果:双侧后牙加载时基托颊侧边缘区发生背离支持组织变形,...