上颌牙列及MBT直丝弓矫治器三维有限元模型的建立

目的建立上颌MBT直丝弓矫治器的三维有限元力学分析数学模型。方法利用多层螺旋CT扫描获得上颌牙列及上颌牙槽骨的原始数据,采用Matlab、CoreldrawI、mageware、UG、ANSYS软件相结合的方法,建立上颌牙列、牙周膜、牙槽骨、MBT直丝弓矫治器的三维实体和三维有限元模型。结果建立了上颌牙列及MBT直丝弓矫治器的三维实体和三维有限元模型。结论应用螺旋CT扫描结合多种软件建立了上颌牙列及MBT直丝弓矫治器的三维实体和三维有限元模型,方法便捷有效,模型仿真性好,为进一步分析MBT直丝弓矫治器的力学行为提供了一个良好的平台。     

利用MIMICS和CATIA软件辅助建立包含方丝弓矫治器的上颌三维有限元模型

目的:利用MIMICS和CATIA软件辅助建立包含方丝弓矫治器的上颌三维有限元模型.方法:对志愿者头颅部进行多层螺旋CT扫描,利用MIMICS、 CATIA软件完成托槽及三维实体模型的重建,在此基础上通过ABAQUS软件建立包含方丝弓托槽的上颌三维有限元模型.结果:建立了高精度的包含方丝弓托槽、上颌牙列、牙周膜、牙槽骨的上颌三维有限元模型.结论:利用MIMICS和CATIA软件辅助建模,提高了模型的精确性和建模效率.     

不同支抗条件下上颌牙列及牙周组织的应力分析

目的研究不同支抗条件下上颌牙列及牙周组织的应力分布情况。方法利用所建上颌牙列、牙周膜、牙槽骨、MBT直丝弓矫治器的三维数字模型,通过ANSYS软件模拟滑动法关闭拔牙间隙,对不同支抗条件下牙齿及牙周组织的应力情况进行分析。结果增加上颌第二磨牙作为支抗牙,可以减少上颌第一磨牙近2/3的位移,微螺钉种植体则可以明显减少上颌第一磨牙的位移。结论对于不同的矫治病例可以根据需要选择合适的支抗系统。     

自锁托槽矫治器矫治初期上颌异位侧切牙及牙周组织应力的三维有限元分析

目的：通过三维有限元方法建立高精度自锁托槽矫治体系的上颌牙列及牙周组织的力学分析数字模型,研究上颌异位侧切牙在正畸矫正初期牙根、牙周组织的应力分布以及在临床矫治力作用下牙齿的位移情况。方法采用多层螺旋CT扫描上颌骨,从而获得上颌牙列及牙周组织的数据,并通过Mimics软件快速建立精确的上颌牙列、牙周膜、牙槽骨、自锁托槽、矫治弓丝的三维有限元模型。模拟临床矫治过程中矫治器的粘接以及弓丝带入托槽槽沟的过程,通过弓丝形变时的预应力来测定牙齿的受力,从而获得临床状态下侧切牙正畸矫治力与牙周组织应力以及牙齿位移的情况。结果在牙齿矫正初期牙根部应力主要为牙根中部1/3与根尖交界处,牙周膜应力主要为牙颈部,牙槽骨应力相对复杂,牙齿移动为倾斜移动。结论运用三维有限元软件建立的实体模型真实、准确。临床矫治过程中,牙周组织的主要应力集中区即为组织受力薄弱区,是容易发生病变的部位,在治疗过程中应尽量避开这些薄弱区域。根据位移情况看,牙齿会出现倾斜移动,因此,在临床矫治过程中,医生可根据实际情况选用合适的矫治方法来获得最佳的治疗效果。     

口腔生物力学

方丝弓矫治器三维有限元力学模型的建立；微小种植体正畸支抗生物力学的三维有限元分析；复合矫治弓丝接头的力学性能及接头组织观察；正畸牙移动过程中破骨细胞出现区应力特点的三维有限元法分析；下颌骨颏部骨折坚强内固定应力遮挡的三维有限元分析。     

多曲方丝对下颌中切牙牙周膜应力分布有限元分析

目的:对多曲方丝弓技术中打开咬合所产生的力学系统进行有限元分析,了解多曲方丝弓打开咬合时下颌中切牙牙周膜应力分布情况。方法:建立下颌牙列各牙齿、牙槽骨及切牙牙周膜的有限元模型。然后进一步模拟临床在中切牙处加载75g垂直向下的力,按照考虑或不考虑牙周膜的两种情况,求得牙周膜的应力分布。结果:两种情况下牙周膜部位最大值变化很大。在不考虑牙周膜时,牙根颈部应力最大值达21.6×105g/mm2;考虑牙周膜的缓冲作用时牙根及牙周膜上的应力分布相对均匀,且绝对值变小,但牙槽嵴顶部应力峰值明显变大。结论:①本研究建立的下颌牙列的三维有限元模型,比较符合实际情况,可以适用于多曲方丝弓矫治技术的研究。②多曲方丝弓作用下下颌中切牙牙周膜应力从颈缘到根尖逐渐减小,但在牙槽嵴顶部应力峰值明显增大,易出现牙周膜透明性变。     

基于三维有限元分析对无托槽隐形矫治器远中移动上颌尖牙的应力变化趋势初探

目的    利用三维有限元分析方法对无托槽隐形矫治器远中移动上颌尖牙的应力变化趋势进行初步探索。方法    选择2020年11月至2021年4月于四川大学华西口腔医院儿童口腔科就诊需远中移动上颌尖牙的患儿3例,分别诊断为前牙深覆牙合、上颌牙列重度拥挤及上颌牙列拥挤+双侧上颌第二磨牙未萌,并根据锥形束CT（CBCT）数据构建三维有限元分析模型,分别记为第1 ~ 3例。3例三维有限元分析模型均模拟右上颌尖牙远中移动0.25、0.30、0.35、0.40、0.45 mm。利用ANSYS workbench 2020 R2软件分析初戴无托槽隐形矫治器时,右上颌尖牙牙体、牙周膜、牙槽骨和矫治器的应力分布,将最大应力值与移动距离进行直线、对数与指数回归分析,并通过决定系数R2选择最佳回归分析模型。结果    （1）牙周膜应力分布：3例三维有限元分析模型右上颌尖牙牙周膜的最大应力值与移动距离存在直线、对数与指数回归关系,其中对数回归分析模型的R2值最大。（2）牙体应力分布：第1例和第3例三维有限元分析模型右上颌尖牙牙体的最大应力值与移动距离存在直线和对数回归关系,其中对数回归分析模型的R2值较大。（3）牙槽骨应力分布：第1例三维有限元分析模型牙槽骨的最大应力值与移动距离存在直线、对数与指数回归关系,其中对数回归分析模型的R2值最大。（4）矫治器应力分布：3例三维有限元分析模型矫治器的最大应力值与移动距离存在直线、对数与指数回归关系,且第1 ~ 3例分别为指数回归模型、对数回归模型及直线回归模型的R2值最大。结论    在无托槽隐形矫治器远中移动上颌尖牙0.25 ~ 0.45 mm时,牙体、牙周膜及牙槽骨的最大应力值与移动距离很可能为对数回归关系,提示增加过矫治量对牙体、牙周膜及牙槽骨的应力变化影响较大,需要对移动距离进行精确计算与设计。此外,无托槽隐形矫治器的最大应力值与移动距离的回归关系并不惟一,提示其变化趋势可能与错牙合畸形的类型有关。     

不同牙槽骨高度条件下上颌牙列牙周组织应力分布的三维有限元分析

目的研究不同牙槽骨高度条件下上颌牙列牙周组织的应力分布规律,为牙周丧失患者的正畸治疗提供参考。方法利用所建上颌牙列、牙周膜、牙槽骨、MBT直丝弓矫治器的三维实体模型,通过ANSYS workbench软件转化为三维有限元模型,模拟滑动法关闭拔牙间隙,对不同牙周丧失条件下的牙周组织应力和位移情况分别进行模拟分析。结果随着牙槽骨高度的丧失,前牙的牙周膜应力和牙齿位移先减小后增大,后牙的牙周膜应力和牙齿位移持续增大,当牙槽骨水平吸收达4 mm时,第一磨牙的牙周膜应力值明显增加。结论对于牙周丧失的患者,在使用MBT直丝弓矫治技术以滑动法关闭间隙的治疗过程中,应增加磨牙支抗,矫治力值也应相应减小。     

包括TMJ上下颌骨及牙列的MBT直丝弓矫治器三维有限元模型的建立

目的 建立带有MBT直丝弓矫治器的颞下颌关节(TMJ)、上下颌骨及牙列的三维有限元模型,研究MBT直丝弓矫治器的力学行为.方法 2007年3月至12月于吉林大学口腔医学院通过多层螺旋CT扫描,获得TMJ、上下颌骨及牙列数据,采用Mimics、Ansys多种软件相结合的方法,建立包括TMJ、上下颌骨及牙列的MBT直丝弓矫治器的三维有限元模型.结果 建立了左侧TMJ、上下颌骨及牙列的MBT直丝弓矫治器的三维有限元模型,还可根据不同研究目的添加和删除组织及部件.结论 所建立的三维有限元模型为进一步分析临床中MBT直丝弓矫治器的力学行为提供了一个良好的平台,进而为临床操作提供理论依据.     

局部颌间牵引结合方丝弓矫治上颌尖牙低位、唇向错位的临床应用

目的探讨局部颌间牵引结合方丝弓矫治上颌尖牙低位、唇向错位的可行性。方法利用下颌尖牙、前磨牙作为支抗牙;颌间牵引上颌尖牙向下、向后、向舌侧移位到正常位,再用方丝弓排齐牙列,关闭间隙,调整咬合。结果24例上颌尖牙低位、唇向错位的患者采用局部颌间牵引结合方丝弓矫治效果满意。结论局部颌间牵引结合方丝弓矫治技术是矫治上颌低位、唇向错位牙较理想的方法之一。     

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....     

关闭拔牙间隙阶段个体化舌侧矫治器三维有限元模型的建立

目的建立关闭拔牙间隙阶段牙列-牙周膜-上颌骨-个体化舌侧矫治器的整体三维有限元模型,为进一步探讨舌侧矫治过程中生物力学机制奠定基础。方法采用螺旋CT扫描,分别应用Mimics10．01软件、Geomagic Studio 9软件、ANSYS10．0软件,建立牙列-牙周膜-上颌骨-个体化舌侧矫治器的整体三维有限元模型。结果建成的个体化舌侧矫治器的三维模型包含38个实体模型与个体化舌侧矫治器实际情况相近,网格划分后．共包含节点471208个,单元279744个。结论利用CT扫描技术与计算机辅助设计技术及三维有限元方法的结合,建立关闭拔牙间隙阶段个体化舌侧矫治器的整体三维有限元模型较真实的模拟了临床实际情况。为进一步研究个体化舌侧矫治技术关闭拔牙间隙阶段的牙齿移动生物力学机制提供有效平台。     

方丝弓矫治器三维有限元力学模型的建立

目的:以有限元方法建立方丝弓矫治器的力学分析数字模型。方法:采用powerSHAPE3040造型软件,在已有的下颌三维数字模型基础上,划出托槽槽沟中心平面(H)、颊面牙体长轴和托槽中心,以其为基准,构建下颌左侧牙列槽沟为0.018in(1in=2.54cm)的托槽模型。这些托槽在各牙位的槽底厚度相同,托槽槽沟在同一H平面。然后据此托槽和H平面构建出0.016in×0.022in的平直方丝模型。再用ANSYS分析系统将这些三维模型转化为三维有限元模型。牙、牙周膜、牙槽骨和托槽以4点四面体单元划分,弓丝以10点四面体单元划分。结果:获得下颌牙列及其托槽和平直方丝的三维有限元模型。该托槽槽底带有转矩,所建平直方丝在H平面上与托槽槽沟均匀接触,因此初始状态彼此无作用力。结论:该模型初步建立了用三维有限元法对固定矫治技术进行全牙列分析的平台。     

“微植体-上颌骨”三维有限元模型的建立

目的探索基于Mimics医学图像处理系统的CT法快速建模新思路,建立几何相似性好、可灵活组装、含微植体的上颌骨三维有限元模型。方法以牙列完整的成人上颌骨为标本,作螺旋CT扫描后将图像传输至Mimics系统进行三维重建,再运用Abaqus对三维模型进行网格划分后建立有限元模型。结果获得几何相似性好、可拆卸的三维有限元模型;探索出一条基于Mimics的生物力学模型快速建模新方法。结论应用高精度螺旋CT成像、Mimics和Abaqus相结合的方法建立含微植体的上颌骨三维有限元模型是切实有效和可行的。Mimics系统有助于快速建模及提高模型的几何相似性。     

上唇软组织三维有限元模型的建立

目的通过建立上唇软组织三维有限元模型,为研究唇裂术后上唇压力对上颌骨的影响提供基础。方法利用ansys软件在原腭裂上颌骨三维有限元模型上,遵循上唇软组织解剖特点,进行布尔操作完成上唇组织几何模型的构建,赋予组织材料属性,建立适合生物力学分析的上唇软组织三维有限元模型。结果通过有限元技术,借助ansys软件建立了一个能反应上唇软组织生物力学性能的有限元模型,该模型形态逼真,可用于力学分析与研究。结论本研究为构建上唇软组织有限元模型提供了一个切实可行的方法,同时为进一步研究唇裂术后上唇压力对上颌骨的影响提供了模型基础。     

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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°。     

上颌牙列生理性支抗控制矫治器三维有限元模型的建立及应力分析

目的:建立上颌牙列生理性支抗控制矫治器三维有限元模型并进行应力分析。方法:选取1名个别正常合志愿者,将CT扫描数据输入Mimicsl7.0软件,通过三维重建的方法获得牙齿及颌骨(含皮质骨和松质骨)的三维模型。以stl格式转入逆向工程软件Geomagic Studio,对模型进行精修和细化。矫治器三维模型是在NX软件中设计得到。弓丝定义为几何非线性,将得到的牙齿、颌骨、矫治器及弓丝模型以stp格式输入 NX软件进行装配,以ANSYSl5.0软件进行网格划分,最终建立牙齿、皮质骨、松质骨、弓丝、托槽的三维有限元模型。结果:建立了包括牙齿、颌骨、生理性支抗矫治器、弓丝、的三维有限元的整体模型。模拟正畸临床中牙齿的受力情况及位移情况。结论:建立的生理性支抗控制矫治器有限元模型,真实、精确、几何相似性强。可以模拟临床牙齿受力情况和位移趋势,有利于临床对该项技术的理解和应用。     

下颌牙列直丝弓矫治器三维有限元模型的建立

目的利用三维有限元建模的方法,探索建立下颌牙列直丝弓矫治器的力学分析模型。方法采用螺旋CT对个别正常的志愿者下颌骨进行多层扫描,以(医学数字成像和通讯标准)DICOM格式导入Mimics软件中,利用灰度值的差异来重建下颌骨与牙列;以.txt格式把下颌骨与牙列点云数据导入逆向工程软件Geomagic Studio 8.0中,构造三角网格面,并进行NURBS曲面拟合生成颌骨与牙齿的实体模型。然后以.igs格式导入Ansys中,在Ansys中建立直丝弓托槽和弓丝的模型,并在Geomagic中对牙根表面进行扩增0.25 mm生成牙周膜并进行布尔运算,生成牙齿、颌骨、牙周膜、托槽、弓丝的装配模型。结果建立了直丝弓矫治器三维有限元模型,在Ansys软件内对模型进行分区划分网格并施加一定的约束和载荷,即可进行三维有限元的力学分析。结论利用螺旋CT成像,并充分结合Mimics,Geomagic及Ansys软件的优点建立的直丝弓矫治器三维有限元模型精确有效,方法简单实用,可操作性强,耗时少。     

推杆式矫治器前导下颌三维有限元模型的初步构建与分析

目的 构建推杆式矫治器(Forsus)前导下颌的三维有限元模型,分析下颌短期前导后的应力和位移,以期为临床应用和改良推杆式矫治器提供参考.方法 选择1例处于生长发育高峰期的Ⅱ类错(牙合)下颌后缩患者,用MBT直丝弓矫治器排齐整平上下牙列达安装推杆式矫治器要求后,经螺旋CT扫描,用Mimics 9.0、Abaqus 6.5软件构建推杆式矫治器前导下颌的三维有限元模型(设计时考虑颌骨的黏弹性和黏塑件),分析前导1、15、300 S后下颌的应力和位移.结果 获得包含MBT直丝弓矫治器的推杆式矫治器前导下颌的三维有限元模型,前导下颌15和300 s后应力集中区均位于髁突前缘、下颌切迹及下颌磨牙区,最大应力值分别为34.47 MPa和34.45 MPa;前导下颌1、15、300 S后最大位移区均出现于下切牙和颏部,最大位移量随加载时间延长而增加,由3.30×10-2mm增至1.15 mm;最大位移区沿下颌骨体向后扩大,髁突位移量由加载1 s时的1.65×10-2 mm减少至加载300 s时的3.27×10-5mm.结论 本项研究在考虑颌骨黏弹性和黏塑性的情况下初步构建推杆式矫治器前导下颌的三维有限元模型.研究结果提示,推杆式矫治器加载一定时间后下颌的应力分布趋于稳定,推杆式矫治器具有促进下颌体整体向前向下改建的作用.