矫治力作用于不同高度牙槽骨其牙周组织的应力分析

本研究建立了包括不同高度牙槽骨的牙齿、牙周膜和牙槽骨的上颌中切牙的三维有限元模型 ,并对其在正畸倾斜、转矩、整体三种移动时牙周膜的应力分布进行了分析 ,得出如下结论 :1在不同的牙槽骨高度时 ,各种移动中牙槽嵴顶部的牙周膜是应力集中的部位 ,根尖部牙周膜应力较小 ;2牙槽骨高度对牙周膜应力分布的影响 ,以倾斜移动影响最大 ,整体移动影响最小。     

柱状根骨内种植义齿无限元法受载应力分析

目的 :研究柱状根骨内种植义齿根尖部应力集中区域不同组织界面的应力分布情况 ,以优化种植义齿设计。方法 :在二维柱状根骨内种植义齿无限元模型基础上 ,应用无限元方法分析根尖孔左、右侧应力集中区域应力分布状况。结果 :45°右侧向静力加载下 ,根尖孔两侧无限元区域均出现应力集中 ,近加载力侧呈现拉应力 ,而远离加载力侧呈现压应力 ,应力集中点为种植体与牙根的交汇点 ,从应力集中点开始应力呈放散状逐渐减小 ,但牙周膜区域相反。整个修复体转动中心位置移向根尖孔下方种植体内。结论 :种植体出根尖孔区域受力最大 ,不能将种植体出根尖孔处直径减小来达到保护牙根的目的 ;修复后转动中心位置的变化有助于牙齿的稳定和所承受咬合力的传导 ;临床工作中尽可能地保存根骨内种植义齿牙周膜有着极为重要的意义     

无托槽隐形矫治中牙周炎患者下切牙压低的三维有限元研究

研究不同硬度及矫治位移量隐形矫治器在牙周炎患者切牙压低时的生物力学机制。方法:建立轻、中度牙周炎患者的三维有限元模型,分析415.6 MPa、528.0 MPa、816.31 MPa硬度及0.15 mm、0.2 mm隐形矫治器在切牙压低时牙齿位移趋势及牙周膜应力分布情况。结果:8组工况切牙均表现为伴唇侧倾斜的压低,隐形矫治器硬度增加,垂直向位移趋势增加,唇侧倾斜趋势减小而随着矫治位移量增加,唇侧倾斜趋势增大。牙周膜最大应力分布于牙颈部和根尖区,最小应力分布于根中部。随着硬度增加,牙周膜整体应力值增大,牙颈部应力分布更均匀而随着矫治位移量增加牙颈部应力更集中。结论:隐形矫治器硬度增大,有利于提高矫治器效能和三维向控制,矫治位移量增加不利于三维向控制。临床上建议使用中等硬度矫治器,配合较小的步距可以实现牙齿压低,维护牙周组织健康。     

舌侧活动翼矫治技术内收下前牙的三维有限元分析

目的:利用三维有限元模型分析舌侧活动翼矫治技术内收下前牙过程中牙列的位移趋势和牙周膜应力分布。方法:利用志愿者的锥形束CT数据及舌侧活动翼托槽实体数据,建立排齐后的下颌牙列及矫治器的三维有限元模型,在此模型上施力内收下前牙,初步分析下牙列的初始位移特点以及牙周膜应力分布。结果:加力后,下颌中切牙倾斜移动伴有压低;侧切牙...     

矫治力作用下牙周支持组织应力分布的三维有限元分析

本研究以电子计算机技术建立了包括牙齿、牙周膜、硬骨板、松质骨和皮质骨的上颌中切牙三维有限元模型，分析了在正畸矫治力作用下牙根、齿槽骨表面和牙周膜的应力分布。结果表明：①牙根表面的应力值最大，齿槽骨表面次之，牙周膜最小。②牙根、齿槽骨表面的应力状态较复杂，三个主应力值相差很大，而牙周膜部位三个主应力的大小和分布较一致。③牙齿倾斜移动时，在牙颈部和根尖处出现应力集中，而整体移动时应力分布较均匀，似更符合生理要求。     

数字化可摘局部义齿支架设计优化方法研究

目的 基于数字化可摘局部义齿支架构建三维有限元模型,分析不同建模策略对支架及口腔软硬组织受力的影响,探讨数字化支架优化设计的方法。方法 选择牙列完整、牙周组织健康的成年志愿者1名,在锥形束计算机断层扫描和口外石膏模型扫描的基础上,通过3Shape Dental System软件设计可摘局部义齿支架,利用Mimics、Geomagic Studio和HyperMesh软件对上颌肯氏Ⅱ类牙列缺损模型和可摘局部义齿模型进行三维建模,分别构建简化组和对照组(包含牙齿和牙周膜)三维有限元模型。使用Abaqus/CAE有限元分析软件,分析垂直和斜向45°载荷下两组模型的支架受力情况。结果 简化组模型与对照组模型支架的应力分布规律基本相同,应力值差异无统计学意义。其中垂直载荷下,两组模型均在支架小连接体处出现应力集中,支架远端下沉,最大应力值分别为44.39、51.05 MPa,最大位移值分别为49.05、38.29μm;斜向载荷时,支架大连接体出现高应力区,Ⅰ杆直角转折处应力集中,最大应力值分别为324.58、303.11 MPa,最大位移值分别为291.86、298.02μm。结论 采用适当简化...     

隐形矫治器远中移动上颌第一磨牙的三维有限元分析

目的:探讨隐形矫治器远中移动上颌第一磨牙0.2 mm时,上颌第一磨牙的位移趋势以及牙周组织的应力情况。方法:利用锥形束CT(CBCT)扫描志愿者的颌面部口腔情况,导入Mimics 20.0软件对CBCT获得的数据进行处理,通过Geomagic studio 2014逆向工程软件以及NX1911软件进行几何以及实体建模,建立上颌骨-上牙列-牙周膜-黏骨膜-隐形矫治器的模型,采用三维有限元软件Ansys Workbench 2019对隐形矫治器模型实施远中移动上颌第一磨牙0.2 mm的工况,探讨上颌第一磨牙的位移趋势、应力大小以及牙周膜的应力分布情况。结果:隐形矫治器远中移动上颌第一磨牙的单次位移量较小,牙齿偏向整体移动;隐形矫治器远中移动上颌第一磨牙时牙周膜等效应力最大值为0.039 MPa,且应力主要分布在远中邻面。结论:隐形矫治器远中移动上颌第一磨牙时对牙齿位移距离以及牙周组织作用力均符合正畸要求,受力比较均匀,牙齿偏整体运动。     

天然牙-游离端叶状种植体联合固定义齿三维有限元研究：Ⅰ．对分散载荷的应力分析

采用3D-FEM分析天然牙-游离端叶状种植体联合支持的固定义齿在分散载荷下的应力和位移规律。结果发现：垂直向加载时，天然基牙最大位移小于种植体最大位移，但二者很接近；天然基牙的应力集中区位于颈部，根是部牙周膜应力值较低；种植体远中桩颈部及相应区域皮质骨界面为高应力区；斜向加载时各结构应力值较垂直加载相比增大显著，应力分布情况也发生改变．两种基牙的最大位移值仍很接近。     

无托槽隐形矫治器整体内收上颌前牙的三维有限元分析

目的:研究无托槽隐形矫治器整体内收上颌前牙过程中上颌前牙所受的应力情况及初始移动规律.方法:采用CBCT扫描已拔除双侧上颌第一前磨牙患者,建立上牙列、牙周膜及牙槽骨的初始复合体模型.激光扫描患者牙冠外形并与初始模型三维重叠建立终模型.应用ANSYS Workbench软件分析安装无托槽隐形矫治器时上颌前牙的应力分布及初始位移趋势.结果:建立了具有高仿真度的上颌复合体三维有限元模型;上颌双侧中切牙及侧切牙初始位移趋势一致,表现为远中舌向倾斜移动,且均有伸长趋势,其牙周膜应力分布与其位移趋势相一致;上颌双侧尖牙表现为远中倾斜移动趋势.结论:无托槽隐形矫治器在整体内收上颌前牙时,上颌前牙均表现为倾斜移动,且有伸长趋势.     

牙周膜参数设定差异对正畸生物力学有限元分析结果的影响

目的:通过三维有限元分析探究不同牙周膜宽度及弹性模量设定差异对正畸生物力学分析结果的影响。方法:收集1名牙周健康男性志愿者的口扫数据及CBCT影像学资料，逆向工程方法建立第二前磨牙拔除病例的无托槽隐形矫治器三维有限元模型。远移第一前磨牙0.20 mm,分析两种牙周膜弹性模量(0.13 MPa, 0.68 MPa)和两种宽度(0.20 mm, 0.40 mm)设定对牙周膜应力及牙齿位移的影响。结果:全牙列牙周膜弹性模量从0.13 MPa增加到0.68 MPa时，牙齿及牙周膜应力增加，第一前磨牙最大位移降低，远中舌倾度减少27.94%。正畸移动牙齿牙周膜宽度从0.20 mm增加到0.40 mm时，第一前磨牙牙周膜等效应力减小，最大位移增加，远中舌倾度增加19.12%。结论:牙周膜参数设定的改变不会影响牙齿移动方向。全牙列牙周膜弹性模量增加时，牙周膜应力增加，牙齿移动量减小但趋近于整体移动。正畸移动牙牙周膜宽度增加时，正畸移动牙齿位移增大，余牙位移量减少。     

下颌固定义齿基牙齿槽骨降低时不同受载的三维有限元分析

目的 研究下颌后牙固定义齿在齿槽骨降低后受载的三维有限元应力分布情况。方法在建立的下颌固定义齿三维有限元模型的基础上，选取桥体、两侧基牙的咬合面施加不同方向的载荷，利用MARC有限元分析软件计算并绘制各种载荷下的应力分布图像。结果 固定义齿受垂直载荷时基牙的牙周支持组织的应力分布集中在根尖部位，以压应力为主。斜向载荷使基牙支持组织的应力增加且分布不均匀，颈部的应力增加较多。齿槽骨的降低使固定义齿基牙支持组织的应力增加，但分布规律不变。结论 齿槽骨的降低使固定义齿基牙支持组织的应力增加，此类修复体的设计应特别注意基牙牙周组织的健康。     

三维有限元法分析上颌支抗磨牙及其支持组织的生物力学

目的 :分析Begg细丝技术第一期上颌支抗磨牙及其支抗组织的生物力学效应。方法 :三维有限元法 ,模型采用中国人上颌第一磨牙平均几何尺寸 ,包括 5 16个单元。结果 :1.支抗磨牙所受的合力为伸长力 ,牙及牙周组织的应力分布不均匀 ,拉应力、压应力混合存在。 2 .根分叉周围是应力集中区和缓冲带。 3.牙体瞬间转动中心是一个范围 ,位于根分叉处偏近中颊根及舌侧根区域的牙槽骨中。牙体呈现出“螺旋式”不平衡近中舌向旋转上升趋势。结论 :支抗磨牙及其牙周组织应力复杂 ,牙的各部分运动趋势不平衡 ,且提示上述结论同样适合于方丝弓技术。     

Stress analysis in the TMJ during jaw opening by use of a three-dimensional finite element model based on magnetic resonance images.

This study was designed to investigate temporomandibular joint (TMJ) stress distribution during mouth opening using a finite element (FE) model of an individual TMJ based on magnetic resonance (MR) images. A dry skull with a silicon disk was used to test the three-dimensional reconstruction procedure, and showed enough accuracy and reproducibility in linear dimensions and disk volume for the following FE modelling for stress analysis in the TMJ. From an individual FE analysis of a normal subject, relatively high stresses were observed in the anterior and posterior regions of the disk during mouth opening, and furthermore, the superior boundary contacting with the glenoid fossa exhibited lower stresses than those on the inferior boundary facing the condyle. During transmission of stress through the disk, mechanical stress may be reduced by the stress redistribution function of the disk.     

Mechanical stress generated by orthodontic forces on apical root cementum: a finite element model

OBJECTIVES: 1) To determine the mechanical stress generated at the root apex during different types of tooth movement using a finite element model of an ideal, human maxillary central incisor. 2) To determine the relationship of thickness of cementum and the magnitude of mechanical stress at the root apex. DESIGN: Computer simulation. SETTING AND SAMPLE POPULATION: Not applicable, computer simulation. EXPERIMENTAL VARIABLES: Tooth and investing tissue layers (enamel, dentin, cementum, pulp, periodontal ligament, and alveolar bone). OUTCOME MEASURE: Von Mises and maximum principal stresses. RESULTS: Increasing the apical thickness of cementum increases the amount of mechanical stress. CONCLUSION: A finite element model incorporating all layers of a human maxillary central incisor has been developed. This model was used to determine the location and magnitude of mechanical stress generated for all regions of the tooth, PDL, and enclosed alveolar bone, when orthodontic forces are applied to the tooth. Mechanical stresses were found to increase at the root apex with increasing thickness of apical cementum.     

下颌牙周病前牙固定桥修复的三维有限元研究

目的：建立下颌前牙固定桥及其在牙周病状态下的三维有限元模型,并对此模型进行三维有限元受力分析。方法：以电子计算机技术建立包括牙齿、牙周膜、松质骨和皮质骨的下颌牙周病前牙固定桥模型,针对基牙不同牙周条件进行三维有限元分析,分别计算不同牙周条件下基牙牙周组织的等效应力和第一主应力。结果：侧向力对基牙牙周组织的影响较为明显;且随着牙槽骨吸收程度的不断增加,侧向力产生应力集中增大的程度明显高于垂直向力。随着牙槽骨吸收程度增加,牙槽骨吸收侧基牙应力值分布规律与修复前相似,但应力值大小比正常状态下皆有不同程度增大。结论：在一定的牙槽骨吸收程度内,可以从生物力学角度来评价固定义齿作为牙周病个别牙缺失的修复方法。     

不同Ⅱ类牵引模式对无托槽隐形矫治磨牙远移作用的比较：三维有限元研究

目的:构建隐形矫治器上颌磨牙远移中两种Ⅱ类牵引的生物力学研究模型,分析矫治体系在不同加力模式、不同牵引力大小作用下的初始位移及应力分布特点,为该技术的临床应用提供参考。方法:建立隐形矫治推上颌磨牙向远中及两种Ⅱ类牵引模式(牙套加力组与牙齿加力组)的三维有限元模型,采用非线性有限元法分析2种不同加力方式及5种不同载荷(100 g、150 g、200 g、250 g、300 g)下的牙齿移动方式、牙套形变、牙周膜应力分布等,比较其增强前牙支抗效果的异同。结果:不同力值不同加力方法下所有组Ⅱ类牵引均可以使前牙内收,抵抗磨牙远中移动过程造成的前牙支抗丧失,但其牙齿应力分布、牙套形变效果不同：牙齿加力组集中在直接受力的尖牙上,分布不均匀;牙套加力组分布更均匀,随距尖牙距离由近到远逐渐减小,但总体大小较牙齿加力组大。牙周膜等效应力除300 g牙套加力组[(2.87×10 -2) MPa]过大外,其余各组均在牙周膜可承受范围内。 结论:100 g的Ⅱ类牵引即可抵抗磨牙远移反作用力造成的前牙支抗丧失,300 g牙套加力作用下的牙周膜受力过大,尽量避免使用。     

不同Ⅱ类牵引模式对无托槽隐形矫治磨牙远移作用的比较：三维有限元研究

目的:构建隐形矫治器上颌磨牙远移中两种Ⅱ类牵引的生物力学研究模型,分析矫治体系在不同加力模式、不同牵引力大小作用下的初始位移及应力分布特点,为该技术的临床应用提供参考。方法:建立隐形矫治推上颌磨牙向远中及两种Ⅱ类牵引模式(牙套加力组与牙齿加力组)的三维有限元模型,采用非线性有限元法分析2种不同加力方式及5种不同载荷(100 g、150 g、200 g、250 g、300 g)下的牙齿移动方式、牙套形变、牙周膜应力分布等,比较其增强前牙支抗效果的异同。结果:不同力值不同加力方法下所有组Ⅱ类牵引均可以使前牙内收,抵抗磨牙远中移动过程造成的前牙支抗丧失,但其牙齿应力分布、牙套形变效果不同：牙齿加力组集中在直接受力的尖牙上,分布不均匀;牙套加力组分布更均匀,随距尖牙距离由近到远逐渐减小,但总体大小较牙齿加力组大。牙周膜等效应力除300 g牙套加力组[(2.87×10 -2) MPa]过大外,其余各组均在牙周膜可承受范围内。 结论:100 g的Ⅱ类牵引即可抵抗磨牙远移反作用力造成的前牙支抗丧失,300 g牙套加力作用下的牙周膜受力过大,尽量避免使用。     

Finite element modeling of the periodontal ligament under a realistic kinetic loading of the jaw system

PurposeThe stresses and deformations in the periodontal ligament (PDL) under the realistic kinetic loading of the jaw system, i.e., chewing, are difficult to be determined numerically as the mechanical properties of the PDL is variably present in different finite element (FE) models. This study was aimed to conduct a dynamic finite element (FE) simulation to investigate the role of the PDL (PDL) material models in the induced stresses and deformations using a simplified patient-specific FE model of a human jaw system.MethodsTo do that, a realistic kinetic loading of chewing was applied to the incisor point, contralateral, and ipsilateral condyles, through the experimentally proven trajectory approach. Three different material models, including the elasto-plastic, hyperelastic, and viscoelastic, were assigned to the PDL, and the resulted stresses of the tooth FE model were computed and compared.ResultsThe results revealed the highest von Mises stress of 620.14 kPa and the lowest deformation of 0.16 mm in the PDL when using the hyperelastic model. The concentration of the stress in the elastoplastic and viscoelastic models was in the mid-root and apex of the PDL, while for the hyperelastic model, it was concentrated in the cervical margin. The highest deformation in the PDL regardless of the employed material model was located in the caudal direction of the tooth. The viscoelastic PDL absorbed the transmitted energy from the dentine and led to lower stress in the cancellous bone compared to the elastoplastic and hyperelastic material models.ConclusionThese results have implications not only for understanding the stresses and deformations in the PDL under chewing but also for providing comprehensive information for the medical and biomechanical experts in regard of the role of the material models being used to address the mechanical behavior of the PDL in other components of the tooth.     

下颌第一磨牙分根后单冠与联冠修复的有限元分析

目的：研究下颌第一磨牙分根后2种修复方式对磨牙应力分布的影响。方法：利用锥形束CT(CBCT)扫描和Mimics、Geomagic、UG处理图像,建立下颌第一磨牙分根术后单冠和联冠修复的三维有限元模型。分别进行垂直和斜向加载,计算正常下颌第一磨牙及2种修复方式下牙体和牙周组织的应力。结果：垂直载荷时,2种修复模型与正常磨牙牙体、牙周应力分布相似;牙体应力极值和牙周膜最大主应力值均增加,单冠模型增幅较大。斜向载荷时,联冠模型与正常磨牙牙体、牙周应力分布相似,单冠模型远中根及牙周膜颊侧根下半部应力集中区增大;牙体应力极值和牙周膜最大主应力值均增加,单冠模型增幅较大。结论：下颌第一磨牙分根术后选择联冠修复更为合理。     

Effects of horizontal misfit and bar framework material on the stress distribution of an overdenture-retaining bar system: a 3D finite element analysis

Purpose: To evaluate the influence of horizontal misfit change and bar framework material on the distribution of static stresses in an overdenture‐retaining bar system using finite element (FE) analysis. Materials and Methods: A 3D FE model was created including two titanium implants and a bar framework placed in the anterior part of a severely resorbed jaw. The model set was exported to mechanical simulation software, where horizontal displacement (10, 50, 100, and 200 μm) was applied simulating the settling of the framework, which suffered shrinkage during laboratory procedures. Four bar materials (gold alloy, silver–palladium alloy, commercially pure titanium, and cobalt–chromium alloy) were also simulated in the analysis using 50 μm as the horizontal misfit. Data were qualitatively evaluated using von Mises stress, given by the software. Results: The misfit amplification presented a great increase in the stress levels in the inferior region of the bar, screw‐retaining neck, cervical and medium third of the implant, and cortical bone tissue surrounding the implant. The higher stiffness of the bar presented a considerable increase in the stress levels in the bar framework only. Conclusion: The levels of static stresses seem to be closely linked with horizontal misfit, such that its amplification caused increased levels of stress in the structures of the overdenture‐retaining bar system. On the other hand, the stiffness of the bar framework presented a lower effect on the static stress levels.