支抗力作用下上颌第一磨牙牙周膜应力的三维有限元分析

目的研究上颌第一磨牙在支抗力作用下牙周膜的应力分布情况。方法应用薄层CT技术以及ANSYS10.0有限元分析软件建立上颌第一磨牙及其牙周膜、牙槽骨的有限元模型。模拟3种不同大小的支抗力对模型中的上颌第一磨牙进行加载,应用三维有限元法分析上颌第一磨牙在支抗力作用下牙周膜的应力分布情况。结果当上颌第一磨牙颊侧中心受到近中水平向支抗力时,近颊根的颊侧近中颈部、近中颈部和腭侧根的近中颈部主要受压应力,远颊根的远中颊侧颈部主要受拉应力,牙周膜表面的最大应力值出现在近颊根的近中颈部。牙周膜有向近中腭侧转动的趋势。随着加载力的增加,牙周膜表面的应力值也随之增大。结论在临床正畸治疗时,应考虑第一磨牙颊侧是否能提供足够的支抗。     

上颌第一磨牙及其支持组织三维有限元模型的建立

目的:建立上颌第一磨牙及其支持组织的三维有限元模型,为分析各种载荷下上颌第一磨牙的生物力学性质提供精确的数学模型.方法:通过螺旋CT扫描,获得55副上颌第一磨牙的断层图像,在计算机中读取CT图像,提取轮廓,用有限元软件建立上颌第一磨牙及其支持组织的三维有限元模型.结果:所建的上颌第一磨牙由175447个单元,34257个节点组成.结论:本研究建立的上颌第一磨牙及其支持组织的三维有限元模型是对正畸治疗过程中上颌第一磨牙进行生物力分析的一种准确、有效的方法,为进一步力学研究奠定理论基础.     

运用Micro-CT技术建立上颌第一磨牙根管系统的有限元模型

目的：采用有限元的方法建立上颌磨牙根管系统的三维有限元模型。方法：采用Micro-CT扫描,应用Mimics8.1、Geomagic studio8、Unigraphics NX及Ansys9.0等逆向工程软件分别得到上颌第一磨牙根管系统三维外形、实体模型和有限元模型。结果：重建了根管系统的三维有限元模型,网格质量好,具有高度的精确度,并由此证实模型的可行性。结论：将Micro-CT扫描技术、数字图像处理技术与有限元方法结合起来,建立出高精度的上颌第一磨牙根管系统的三维有限元模型,为口腔生物力学提供了研究手段。     

模型转化法建立磨牙及其牙周组织的三维有限元模型

目的建立下颌第二恒磨牙及其牙周膜、牙槽骨的分析用模型。方法应用CAE软件3D MAX6.0及CATIA4.0生成磨牙及其牙周组织的三维有限元模型,利用HYPERMESH划分网格,生成可分析的三维有限元实体模型。结果建立了下颌第二恒磨牙及其牙周膜、牙槽骨的三维有限元模型,可以分别进行受力状态下应力、应变的分析。结论该模型可供口腔正畸矫治中磨牙的受力分析应用。     

基于逆向工程的上颌第一恒磨牙有限元模型的建立

目的 便捷、有效的建立高精度的上颌第一恒磨牙的有限元模型。方法 通过Micro-CT仪器扫描获取离体牙断层影像,由Mimics 10.01软件获得轮廓线点云,结合Goemagic Studio10软件逆向反求出曲面,导入UG NX 7.0软件生成各部件实体,装配成整体,最后在ANSYS12.0软件定义材料属性以及网格划分。结果 建立了上颌第一恒磨牙的高精度有限元模型。结论 Micro-CT技术结合逆向工程软件是一种便捷、有效建立高精度有限元模型的方法。     

铸造桩核修复重度缺损上颌第一磨牙三维有限元模型的建立

目的探讨铸造桩核修复重度缺损上颌第一磨牙三维有限元模型的建立方法。方法对上颌第一磨牙样本模型进行两方位多层CT扫描，采用Mimics软件和Ansvs软件，结合Freeform触觉设计系统之自由造型软件建立铸造桩核冠修复重度缺损上颌第一磨牙的三维有限元模型。结果成功建立形态逼真、结构层次清晰的三根铸造桩及核修复重度缺损上颌第一磨牙三维有限元模型。结论改进CT扫描方式可增加样本图像信息量的获取：Mimics和Ansys建模软件结合应用可提高三维有限元模型的精确度：Freeform自由造型软件可用于建立复杂桩核修复系统的三维模型。     

上颌第一磨牙根管预备后的有限元模型的建立和受力分析

目的：采用有限元方法建立上颌磨牙根管预备后的三维有限元模型并进行受力分析。方法：采用Micro-CT扫描,应用Mimics 8.1、Geomagic studio 8、Unigraphics NX及Ansys9.0软件分别得到根管预备后上颌第一磨牙三维外形、实体模型和有限元模型,并对建立的模型进行了可靠性验证。结果：重建的三维有限元模型与实体模型具有高度的几何及力学相似性,网格质量较好。结论：将Micro-CT扫描技术、数字图像处理技术与有限元方法结合起来,建立了有效的根管预备后上颌第一磨牙三维有限元模型,为口腔生物力学提供了研究手段。     

上颌第一恒磨牙不同桩核材料对牙本质应力影响的三维有限元分析

目的用三维有限元方法分析上颌第一恒磨牙不同材料桩核对牙本质应力的影响。方法利用已建立的上颌第一恒磨牙及桩核的三维实体和三维有限元模型;在ANSYS10.0中分别对不同材质的桩核冠作同样的加载,得到牙本质内部VonMises应力云图及峰值应力数据。结果弹性模量接近牙本质的桩核可使桩尖端牙本质应力集中显著减小。结论选用弹性模量接近牙本质的桩核保护剩余的牙根组织。     

下颌第一恒磨牙三维有限元模型的建立及应力分析

目的建立更合理的下颌第一恒磨牙三维有限元模型并研究其内应力分布。方法运用MSC．NASTRAN软件建屯含有牙釉质、牙本质、髓腔、牙周膜和牙槽骨的下颌第一恒磨牙三维有限元模型并分析不同受力状态下牙齿硬组织的应力分布。结果在5种载荷下牙釉质的最大vonMises应力和最大压应力均比牙本质的大，而最大拉应力则小于牙本质。垂直载荷和颊．舌斜向载荷时，牙釉质和牙本质内的应力最小，而舌-颊斜向载荷下应力最大。牙颈部、根分歧和近中舌根管壁根尖部是主要的应力集中区。结论牙齿硬组织内应力集中区及应力值的变化与牙齿接受咬合力的方向密切相关。     

下颌第一磨牙平台转移种植体三维有限元模型的建立

目的 构建下颌第一磨牙平台转移种植体的三维有限元模型.方法 选择健康成年男性下颌骨1例进行螺旋CT扫描,将得到的DICOM数据导入Mimics 10.01软件中,建立下颌骨及牙齿的三维几何模型,并用Geomagic studio12软件进行曲面优化;利用UG NX6.0软件建立平台转移种植系统(韩国DIO种植体系统)的三维几何模型;最后将各部分模型导入Hypermesh10.0软件中进行装配组合、网格划分以及材料属性赋值.结果 成功建立了下颌第一磨牙平台转移种植体的三维有限元模型,该模型与实际模型有高度的几何相似性,其网格质量较高、力学性能好.结论 结合CT扫描技术和多种有限元建模软件能够快速、精确地建立下颌第一磨牙平台转移种植体的三维有限元模型,为后续平台转移种植体进行有效的生物力学研究提供基础.     

不同数目纤维桩修复上颌第一磨牙三维有限元模型的建立

目的:建立不同纤维桩数目修复上颌第一磨牙三维有限元模型,为进一步的生物力学分析奠定基础.方法:运用Mimics软件处理断层影像数据、三维重建,采用Geomagic软件分别创建烤瓷牙冠、金属基底冠、牙本质、纤维桩、树脂核、牙胶尖、牙周膜及牙槽骨的各个三维模型组件,完成NURBS曲面拟合,运用Solidworks软件对各个组件实体化,运用Abaqus有限元分析软件对各组件进行装配,完成网格划分,定义材料属性,设定载荷条件.结果:建立了不同数目纤维桩修复上颌第一磨牙三维有限元模型4个,分别为:单根桩模型,双根桩模型(近中颊、腭根),双根桩模型(远中颊、腭根),三根桩模型.结论:提供了建立不同纤维桩数目修复上颌第一磨牙三维有限元模型的新方法,为今后对纤维桩修复体进行力学分析提供基础.     

Three-dimensional finite element analysis of stress in the periodontal ligament of the maxillary first molar with simulated bone loss.

The purpose of the study was to use the finite element method to simulate the effect of alveolar bone loss on orthodontically induced stress in the periodontal ligament of the maxillary first molar. A 3-dimensional finite element model of a tooth with different levels of bone height was constructed to estimate the reduction in force and the increase in moment to force (M/F) ratio necessary to obtain evenly distributed stress in the periodontal ligament of a tooth with horizontal bone loss. The 3-dimensional finite model comprised a maxillary first molar, the periodontal ligament, and alveolar bone and consisted of 3097 nodes and 2521 elements. An anterior force of 300 g was applied at the center of the buccal crown surfaces of teeth with normal bone height and with bone loss that ranged from 2.0 to 6.0 mm. The results showed that force magnitude required lowering from 80% (2-mm bone loss) and gradually to 37% (6-mm bone loss) of the initial load applied to the tooth without bone loss. The countertipping moment (gram-millimeters) to force (gram) ratio should increase from 9 (no bone loss) to nearly 13 (6-mm bone loss) to maintain the same range of stress in the periodontal ligament as was obtained without bone loss. A linear relationship was observed between the amount of bone loss, the desired reduction in force magnitude, and the increase in M/F ratio. The results of this study indicate that a combination of force reduction and increased M/F ratio is required to achieve uniform stress in the periodontal ligament of a tooth with bone loss.     

上颌第一磨牙远中移动时牙周膜应力分布的非线性三维有限元分析

目的:对上颌第一磨牙远中移动时牙周膜的应力分布进行非线性有限元分析,并与线性分析结果比较,为临床提供生物力学依据。方法:采用Mimics、Geomagic、ProE、Ansys Workbench等软件相结合的方法,建立包含上颌第一磨牙、牙周膜、牙槽骨、骨松质、骨皮质、颊面管的三维有限元模型,分别将牙周膜材料设定为非线性材料和线弹性材料,模拟临床远移上颌第一磨牙的操作,使用不同组合的负荷方式进行加载。结果:非线性模型中,牙周膜Von Mises等效应力峰值分布和压应力峰值分布均存在低应力通道：当符合条件M_t/F- M_r/F≈2时,等效应力峰值处于较低水平;当符合条件M_t/F≈M_r/F时,压应力峰值处于较低水平。线性模型中,牙周膜相关应力值均较高且变化剧烈,无低应力通道。结论:牙周膜应力分布存在低应力通道,远中移动上颌第一磨牙时,应尽量使施加的力偶矩与力比值满足低应力条件。     

上颌第一恒磨牙不同桩核形式对牙本质应力影响的三维有限元分析

目的用三维有限元方法分析上颌第一恒磨牙2种不同形式桩核对牙本质应力的影响。方法利用多层螺旋CT扫描获得上颌第一恒磨牙的原始数据,采用多种软件相结合的方法,建立上颌第一恒磨牙及桩核的三维实体和三维有限元模型。在ANSYS10.0中分别作颊向(与牙长轴45°)、垂直、腭向(与牙长轴45°)加载,作用力100N,得到牙本质内部Von Mises应力云图及峰值应力数据。结果不同形式桩核及不同加载方向对牙本质应力分布有不同的影响。结论不平行桩核更有利于保护剩余的牙根组织。     

下颌第一磨牙种植修复体的三维实体和有限元模型的建立

目的建立下颌磨牙种植修复体的三维实体和有限元模型,为种植体周围骨的应力分析研究提供模型支持。方法利用CT薄层扫描技术和UG软件的实体建模技术,结合PATRAN有限元分析软件建立不同设计方式种植修复下颌第一磨牙的三维实体和有限元模型。结果快捷、精确地在计算机上建立了单种植体和双种植体方式修复下颌第一磨牙的三维实体和有限元模型,建立的模型可进行准确的力学分析。结论采用CT扫描,辅助UG建模技术,结合Patran软件建立含种植体的牙颌模型,可提高模型的仿真性和建模的高效性。     

Tip-Edge力系后倾曲对上颌磨牙初始位移影响的三维有限元分析

目的 研究Tip-Edge力系中上颌第一磨牙在后倾曲作用下的初始位移情况,探讨后倾曲曲度和位置对上颌第一磨牙初始位移的影响。方法 采用牙列完整的干颅,用CT扫描建立Tip-Edge差动直丝弓三维有限元模型,模拟5种后倾曲曲度（20°、30°、40°、50°、60°）以及4种后倾曲位置（2、4、6、8 mm）对模型进行加载,计算上述情况下磨牙的初始位移情况。结果 在后倾曲作用下,上颌第一磨牙出现远中方向移动以及伸长移动。当后倾曲曲度增加时,磨牙的远中初始位移以及伸长位移增加;当后倾曲距离增加时,磨牙的远中初始位移以及伸长位移减少。结论通过改变后倾曲的曲度和位置,可以有效地控制Tip-Edge力系下上颌磨牙的初始位移方式以及移动量。     

应用3DSS、Solid Works及ALGOR建立下颌第一磨牙三维有限元模型

目的:利用三维扫描仪(3DSS)辅助建立下颌第一磨牙三维有限元模型。方法:利用3DSS扫描正常第一磨牙获取所需的三维表层点云图像,再利用Solid Works软件对其进行实体化操作,获得三维实体模型;最后在ALGOR软件中进行模型单元划分。结果:建立包括牙釉质、牙本质的下颌第一磨牙三维有限元模型,总节点数为209636个,四面体单元数为215238个。结论:利用3DSS、Solid Works、ALGOR辅助建模,大大提高了建模的精度、速度,为有限元生物力学分析研究提供了一种更为精确、简便的建模方法。     

上颌成组切牙三维有限元模型的建立

目的建立上颌成组切牙的三维有限元模型。方法利用Micro-CT扫描技术扫描上颌成组切牙,结合Geomagic Studio及Unigraphics NX4平台建立上颌成组切牙的三维几何模型,导入有限元分析软件Ansys Work-bench 11.0中,建立起实体模型。结果建立的有限元模型共有单位35 873个,节点62 359个;模型形态逼真,具有较高的几何相似性,能够任意旋转、放大或者缩小,通过对模型施加不同大小的力,能以单独或者成组的方式观察和分析各个牙的受力情况。结论实验成功建立上颌成组切牙的三维有限元模型,该模型结构完整,能够较准确模拟上颌切牙的力学反应情况。     

Three-dimensional finite element analysis of stress in the periodontium

The aim of this study is to calculate the stress produced in the periodontium at different bone levels under occlusal load. Four finite element models of maxillary incisors were designed consisting of the tooth, pulp, periodontal ligament and alveolar bone at various levels of bone height (25%, 50% and 75%). An occlusal load of 24 kg at an angle of 50 degrees to the long axis of the tooth was applied on the palatal surface, at the level of the middle third of the crown. All the models were assumed to be isotropic, linear and elastic and the analysis was performed on a Pentium IV computer using the NISA II Display III software. The results showed that maximum stress in the tooth was seen at the cervical region and to a greater extent at the apex for all the models. In periodontal ligament, maximum stress was seen at the alveolar crest in models with normal alveolar bone height and with reducing alveolar bone height maximum stress was at the apex. There was no significant stress distribution in alveolar bone, while no stress was seen on the pulp. The results of the study demonstrated a significant increase in stress concentration at the apex with loss of alveolar bone height.