Tip-Edge plus差动直丝弓矫治器三维有限元力学模型的建立

目的: 探索运用三维有限元的方法建立Tip-Edge plus差动直丝弓矫治器力学分析模型。 方法: 通过多层螺旋CT扫描上颌骨，采用Mimics软件重建颌骨与牙列；采用Geomagic studio 6.0软件在牙根表面向外均匀扩展0.25 mm生成牙周膜；利用Ansys软件建立Tip-Edge plus托槽模型，然后进行颌骨、牙列与托槽的组装，以托槽槽沟的边界为依据分段建立直径为0.508 mm的圆形弓丝模型。结果: 建立了Tip-Edge plus差动直丝弓矫治器的三维有限元实体模型，模型包括上颌骨、牙槽骨、牙列、托槽和弓丝。与上颌各个牙齿相对应的托槽模型的轴倾角、转矩角等数据与实体托槽的数据是相一致的。利用Ansys软件对所建模型进行网格划分，此时对模型施加一定的约束与载荷之后即可进行相应的有限元分析。结论: 结合运用Mimics、Ansys 、Geomagic studio软件建立的Tip-Edge plus差动直丝弓矫治器的有限元实体模型真实有效，其方法简便实用，可根据需要利用所建模型进行不同的力学分析。     

运用显微CT技术建立下颌第二磨牙C形根管系统的有限元模型

目的:利用有限元法建立下颌第二磨牙C形根管系统的三维有限元模型.方法:采用显微CT(Micro-CT)扫描 ,应用 Mimics 8.1、imageware、UnigraphicsNX及 Ansys 9.0等逆向工程软件分别得到下颌第二磨牙根管系统三维外形、实体模型和有限元模型.结果:建立了下颌第二磨牙C型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,可建立出高精度的下颌第二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.     

逆向工程建模法在种植修复的有限元研究中的应用

目的利用逆向工程法快速建立含下颌第一磨牙种植义齿的颌骨三维有限元模型,并对种植体周围骨组织进行有限元分析。方法通过螺旋CT扫描正常下颌骨,利用逆向工程法建立下颌第一磨牙种植修复的三维有限元模型,加载颊向、垂直、水平3组作用力,分析种植体周围骨组织应力反应。结果获得了满意的正常牙槽骨高度的下颌第一磨牙种植体三维有限元模型,包括种植体冠、种植体、皮质骨、松质骨4个部件。种植体周围骨组织应力在垂直加载下分布均匀、大小接近,而在水平向和颊向加载下分布于颊侧颈部的皮质骨内、应力集中。结论利用逆向工程法建立的模型可以真实反映下颌第一磨牙种植体周围骨组织的应力情况,使有限元分析结果更接近真实。     

包含微型种植体和直丝弓矫治器下颌三维有限元模型的建立

目的：：建立包含微型种植体和直丝弓矫治器的下颌骨三维有限元模型,为口腔正畸生物力学研究提供模型支持。方法：对志愿者进行头颅部螺旋 CT 扫描,利用 MIMICS 软件进行微型种植体、直丝弓托槽及三维实体模型的重建,在 Geomagic 中优化后导入 ANSYS 赋值及网格划分,建立完整的下颌三维有限元模型。结果：建立了包含微型种植体、排齐整平的下颌牙列、牙周膜、牙槽骨及直丝弓托槽的下颌三维有限元模型,计算机实验模拟牙齿的位移状况与临床基本一致。结论：精确、高效地建立下颌整体三维有限元模型,可为模拟牙齿不同状态下的移动及周围牙槽骨的应力分析,提供数字模型基础。     

利用螺旋CT技术建立单侧完全性唇腭裂上颌骨三维有限元模型

目的:探索快速建立单侧完全性唇腭裂上颌骨三维有限元模型的方法.方法:对单侧完全性唇腭裂患者头颅部进行多层螺旋CT扫描,利用Mimics软件直接将CT扫描样本得到的Dicom标准文件进行处理,并导入逆向工程软件Geomagic Studio来构建模型的表面,在此基础上用Ansys软件建立完整的单侧唇腭裂上颌骨三维有限元模型.结果:建立了由27 405个实体单元和26 876个节点组成的单侧完全性唇腭裂上颌骨有限元模型.结论:应用螺旋CT技术和联合使用Mimics软件、Geomgaic Studio软件对模型进行构建,并结合Ansys软件生成三维有限元计算模型,是一种快速有效地建立单侧完全性唇腭裂有限元模型的方法.     

阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征患者的下颌骨和颞下颌关节三维有限元模型的构建

目的建立阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征(obstructive sleep apnea hypopnea symdrome,OSAHS)患者的下颌骨和颞下颌关节(并包含上气道及周围结构)的三维有限元模型,为治疗OSAHS从颞颌关节方面提供参考依据.方法对OSAHS患者颞颌关节及上气道行薄层CT扫描,获得OSAHS患者颞颌关节及上气道DICOM格式的图像信息,采用Mimics三维建模软件、Imageware逆向工程学软件、Ansys有限元分析软件建立的三维有限元模型.结果建立了OSAHS患者下颌骨和颞下颌关节(并包含上气道及周围结构)的三维有限元模型,共得到949 850个单元,932 932个节点.既能精确显示其三维空间结构和形态,又可以模拟下颌前移式口腔矫治器治疗OSAHS,为进一步研究此类方法治疗OSAHS从颞颌关节方面提供参考依据.结论建立准确、可行、灵活模拟操作的OSAHS患者下颌骨和颞下颌关节(并包含上气道及周围结构)三维有限元模型,为临床治疗OSAHS从颞颌关节方面奠定基础.     

Mimics软件结合薄层CT扫描构建下颌第一前磨牙桩核冠三维有限元模型

目的 Mimics软件结合薄层CT技术建立下颌第一前磨牙桩核冠的三维有限元模型.方法应用Mimics软件直接读取通过CT扫描所获取的建模所需一维影像图像(共72张,层厚0.3 mm,无间隔)的边界数据;再利用Ansysworkbench的曲面造型和加减布尔运算建立桩核冠各个三维实体模块模型,并进行三维重组;最后在Ansys软件中建立三维有限元模型同时划分力学单元并进行力学分析.结果建立了包括全瓷冠、桩核、粘固剂、牙周膜、牙胶尖、牙槽骨的三维有限元模型.结论应用薄层CT结合Mimics软件建模的方法方便快捷,能较好地实现有限元模型的几何相似性、边界约束和载荷相似性、力学性能相似性要求.     

种植体支持的上颌无牙颌固定义齿三维有限元建模

目的:建立种植体支持的上颌无牙颌固定义齿三维有限元模型,以便分析种植固定桥及上颌骨的应力分布,为临床应用提供参考。方法:选择1例上颌牙列缺失,牙槽骨中度吸收的志愿者,对其头颅部进行锥形束CT(cone-beam-computed tomography,CBCT)扫描,并利用计算机软件进行数据转换,完成上颌骨三维实体模型的重建;利用光学测量与平面影像测量相结合的方法 ,完成Bego种植体(L=13 mm、D=4.5 mm)的精确建模;并用激光扫描的方法完成种植固定桥的建模,为后面的有限元分析提供准确的数据。结果:成功地建立了种植体支持的上颌无牙颌固定义齿三维有限元模型,并在保持原模型力学相似性的基础上对其进行了简化,提高了分析效率和精确性。结论:基于CBCT扫描、三维激光扫描、逆向工程技术和快速成型技术建立种植体支持的上颌无牙颌固定义齿几何模型,利用有限元软件进行网格划分生成有限元模型的方法是可行的,并保证了很好的几何相似性。     

纤维桩核修复下颌第二前磨牙三维有限元模型

目的建立不同形状和直径纤维桩核修复下颌第二前磨牙的三维有限元模型，以分析研究其应力分布状况和优化设计。方法采用螺旋CT扫描离体下颌第二前磨牙，利用Mimics软件、Geomagic Studio软件和ANSA软件分别建立直径为根径的1/2、1/3、1/4和形状为柱形、锥形、梯形的纤维桩核修复下颌第二前磨牙的三维有限元模型。结果建立了八组结构精确的桩核修复下颌第二前磨牙的三维有限元模型，每组均包括了牙冠、桩核、牙根、牙胶尖、牙周膜、牙槽骨6个部分。结论所建模型与实体模型具有良好的几何相似性和生物力学相似性，本实验方法具有精确便捷创新的特点     

逆向工程软件结合Micro_CT技术在牙体组织精细三维有限元模型建立中的应用

目的:探索逆向工程技术软件结合Micro_CT技术在牙体组织精细三维有限元模型建立中的应用,建立上颌第一前磨牙牙冠的精细三维有限元模型. 方法: 用Micro_CT对选取的完整人上颌第一前磨牙进行扫描,将获得的CT影像通过Mimics V8.1软件进行拟合,初步形成三维模型. 再将模型导入Geomagic 7软件中进行精修和细化,形成有限元分析软件可识别的实体三维模型,最后,将牙体组织的三维实体模型在Ansys 9.0软件中进行布尔运算,区分出釉质、牙本质及髓腔系统,并分别进行了网格划分. 结果: 建立了人上颌第一前磨牙牙冠的精细三维有限元模型,网格划分后的牙冠三维有限元模型:釉质具有154, 355个单元,牙本质具有256, 304个单元,共有410, 659个10节点四面体单元,模型具有非常高的精确度. 结论: 逆向工程软件结合Micro_CT技术是牙体组织精细三维有限元模型建立的有效途径.     

套筒冠固位可摘局部义齿的建模及其力学特征分析

目的 二次开发有限元模型库,尝试该建模方法对套筒冠义齿进行力学分析的可行性。方法 在正常牙列模型库、固定义齿模型库及可摘局部义齿模型库基础上进行二次开发,在DELL Precision图形工作站,利用UG 5.0、HyperMesh 7.0和Abaqus 6.5等软件,对下颌双侧游离缺失牙列状态及以尖牙和第一双尖牙为基牙的套筒冠修复体进行调用、编辑、建模,并进行有限元力学分析。结果 建模过程便捷,有限元分析获得基牙牙根、牙周膜、牙槽黏膜、牙槽骨及修复体最大应力值及其分布情况。结论 采用模型库的方法对套筒冠修复体进行建模是可行且可靠的。     

套筒冠固位可摘局部义齿的建模及其力学特征分析

目的 二次开发有限元模型库,尝试该建模方法对套筒冠义齿进行力学分析的可行性.方法 在正常牙列模型库、固定义齿模型库及可摘局部义齿模型库基础上进行二次开发,在DELL Precision图形工作站,利用UG 5.0、HyperMesh 7.0和Abaqus 6.5等软件,对下颌双侧游离缺失牙列状态及以尖牙和第一双尖牙为基牙的套筒冠修复体进行调用、编辑、建模,并进行有限元力学分析.结果 建模过程便捷,有限元分析获得基牙牙根、牙周膜、牙槽黏膜、牙槽骨及修复体最大应力值及其分布情况.结论 采用模型库的方法对套筒冠修复体进行建模是可行且可靠的.     

下颌固定义齿三维有限元模型的建立

目的：建立后牙三单位固定桥的三维有限元模型。方法：薄层CT扫描技术与Ansys软件相结合对38层层厚为1mm的CT断层影像进行分析处理。结果：所构建的三维有限元模型具有良好的几何相似性，共有单元605140个，节点106265个，可以按照不同的研究要求进行删除、旋转、切割和添加。结论：薄层CT扫描技术与Ansys软件相结合建立的三维有限元模型能较精确地模拟实际情况，为进一步的生物力学研究提供基础。     

细小种植体支持可摘局部义齿修复末端游离缺失的应力分析

目的 分析细小种植体支持可摘局部义齿修复末端游离缺失的应力分布情况。方法 采用模块化方法建立下颌末端游离缺失修复体设计三维有限元模型,包括组合式铸造卡环之RPI卡环组修复体（CRPD）模型和细小种植体支持可摘局部义齿修复体（ISRPD）模型。将经HyperMesh 7.0 软件完成有限元网格划分的修复体模型分别导入模拟工程有限元软件Abaqus 6.5,分析应力分布情况。结果 垂直载荷下,ISRPD模型基牙及缺失区黏膜、牙槽骨的应力水平都低于CRPD模型。斜向载荷下,CRPD模型各部位应力都明显增大;ISRPD模型则仅在种植体颈部牙槽骨出现应力明显增大,而基牙牙体和牙周膜的应力反而下降。结论 采用细小种植体支持的可摘局部义齿修复末端游离缺失,对基牙和缺失区软、硬组织的健康有利。     

构建不同矢量骨吸收的牙周炎下颌骨3D数字解剖学模型

目的：构建不同矢量骨吸收的牙周炎下颌骨3D数字解剖学模型。方法：采用CT扫描志愿者下颌骨获取扫描图像数据,利用医学三维图像重建软件Materialise Mimics10.0、逆向工程软件Geomagic Studio12.0、有限元前处理软件HyperMesh 11.0等生成含完整解剖结构牙列的下颌骨模型。根据牙槽骨不同矢量骨吸收水平,构建体外典型以牙槽骨吸收水平为标准的无牙周炎模型以及轻度牙周炎、中度牙周炎、重度牙周炎患者下颌骨3D数字解剖学模型。结果：建立了不同程度骨水平吸收的牙周炎下颌骨3D数字模型。正常下颌骨模型节点总数55 034个,面单元总数108 273个;轻度牙周炎下颌骨模型节点总数53 703个,面单元总数105 608 个;中度牙周炎下颌骨模型节点总数52 362 个,面单元总数102 821个;重度牙周炎下颌骨模型节点总数50 445个,面单元总数99 099个。结论：建立的模型可有效实现对不同程度骨吸收牙周炎下颌骨的数字解剖学和生物力学研究。     

Establishment of a three-dimensional finite element model for gunshot wounds to the human mandible

ObjectiveTo investigate the feasibility of a finite element model as an ideal research tool for human maxillofacial gunshot wounds.MethodsMandible CT scan data on the Chinese Visible Human were imported into MIMICS software to obtain the surface mesh of the mandible. Then, these surface-meshed models were imported into ANSA software for automatic net generation. Elements and nodes were partitioned on the basis of the mesh to obtain a three-dimensional finite element model for the mandible with every internal parameter consistent with those of our previously developed model in the pig mandible. The finite element model was imported into LS-DYNA for computation. Finally, the LS-POST was used to complete the simulation and the measurements.ResultsA three-dimensional finite element model was successfully established for gunshot wounds in the human mandible. The stress distribution and the degree of injury were simulated dynamically for shots from two types of projectiles in the mandible at one entry angle and at three impact velocities.ConclusionThree-dimensional finite element models will become ideal research tools for treatment of ballistic wounds of the human maxillofacial region. Using this human mandibular model as a foundation, we will be able to successfully develop three-dimensional finite element models for human maxillofacial gunshot wounds.     

不同材料套筒冠基牙长轴位移及应力分析

目的研究使用套筒冠义齿修复游离缺失,套筒冠义齿受载时基牙长轴的位移及应力分布情况。方法采用螺旋CT扫描、自编程序和ANSYS软件建立起精确的下颌骨三维有限元模型,并对内层冠赋予不同材料的性质,在基牙上进行加载,分析基牙长轴的位移及主应力的分布情况。结果不同材料所组成的套筒冠,受载后位移和应力分布差异没有统计学意义。套筒冠义齿受载时基牙总体沿长轴方向移动。主拉应力较均匀地分布于两个基牙,最大主压应力分布在第二磨牙的远中颈部。结论套筒冠义齿受载时,基牙总体沿长轴方向移位,应力分布均匀,较好地保护了基牙。     

下颌固定义齿桥基牙数目对支持骨组织应力的影响

目的探讨多基牙固定义齿在牙周组织受损条件下,桥基牙数目与支持骨组织内应力变化的关系。方法采用三维有限元方法,通过改变基牙数目与牙槽骨的支持高度建立有限元模型进行计算分析。结果牙槽骨高度降低的条件下,基牙牙槽骨组织应力值增大;固定义齿修复后,支持骨组织应力值下降;随着基牙数目的增多,支持骨组织应力值降低,但与基牙数目的增多不成比例;与垂直向载荷相比,斜向载荷易导致支持组织应力集中,应力分布规律有明显的改变。结论下颌后牙固定桥的应力分布与基牙数量在一定程度内具有相关性。     

套筒冠与卡环固位型义齿修复末端游离缺失的应力分布比较

目的 通过模块化方式建立套筒冠及可摘局部义齿的三维有限元模型,比较三种修复体的应力分布特点.方法 调用正常牙列模型库编辑建立双侧末端游离缺失的牙列模型,在固定义齿模型库及可摘局部义齿模型库基础上,借助DELL Precision图形工作站,利用UG 5.0、HyperMesh 7.0和Abaqus 6.5软件,建立套筒冠义齿及近中支托和远中支托的可摘局部义齿三维有限元模型,进行有限元力学分析和比较.结果 在套筒冠义齿,基牙牙根及牙周膜、牙槽黏膜和牙槽骨的应力分布均匀,其牙根受力最大值(6.205 Mpa)明显小于其他两种可摘局部义齿设计(分别为18.41 Mpa和34.49 Mpa).结论 采用套筒冠设计修复双侧末端游离缺失病例,具有应力分布均匀,基牙受力较小的优点,有利于基牙及周围组织的健康.     

附着体类型对种植支持可摘局部义齿应力分布的影响

目的：研究种植支持可摘局部义齿修复下颌远中游离端缺失的应力分布,探讨附着体类型对于种植体、各支持组织、义齿以及附着体的应力影响。方法：建立可摘局部义齿修复下颌双侧前磨牙和磨牙缺失的KennedyⅠ类牙列缺损的三维有限元模型,分别为采用传统可摘局部义齿（无种植体）、种植体+Locator附着体+可摘局部义齿、种植体+Magfit磁性附着体+可摘局部义齿进行修复。分析对比各主要成分的应力分布,得到最大von Mises应力值和位移值。结果：建立含有牙体组织、牙周组织以及种植体、附着体、可摘局部义齿的三维有限元模型。有种植体的模型义齿基托下黏骨膜的最大位移量（Locator模型垂直向载荷9.38 μm、斜向载荷45.48 μm,Magfit模型垂直向载荷9.54 μm、斜向载荷39.45 μm）小于没有种植体的RPD（removable partial dentures）模型（模型垂直向载荷95.27 μm,斜向155.70 μm）。Locator和Magfit两种类型的附着体相比较,Locator模型中种植体颈部周围皮质骨的最大应力值大于Magfit模型（Locator模型垂直向载荷10.850 MPa、斜向载荷43.760 MPa,Magfit模型垂直向载荷7.100 MPa、斜向载荷19.260 MPa）。Magfit模型中末端基牙的牙周膜受力更小（Locator模型垂直向载荷0.520 MPa,Magfit模型垂直向载荷0.420 MPa）。结论：在修复下颌KennedyⅠ类牙列缺损时,种植支持可摘局部义齿可减少对末端基牙的扭力,提高义齿稳定性;Locator和Magfit磁性附着体两者对比,Locator附着体水平约束作用更大。