Ⅱ类骨质量下短种植体表面设计对骨界面应力分布的影响

目的：探讨骨质量和种植体表面设计对短种植体-骨界面应力分布的影响。方法：利用3D-Doctor软件和ABAQUS软件建立Ⅴ形螺旋设计、反支撑形螺旋设计、支撑形螺旋设计和鳍式非螺旋设计的短种植体植于Ⅰ类骨质量的上颌骨后区的三维有限元法模型4个。对所有模型进行垂直和侧向加载，分析比较周围骨组织的应力分布和Von-Mises应力峰值。结果：垂直向和侧向加载时，反支撑形和支撑形螺纹设计与鳍式非螺旋设计都表现出较好的应力分布特征。结论：支撑形螺旋设计、反支撑形螺旋设计和鳍式非螺旋设计均适用于短种植体，应避免应用Ⅴ形螺旋表面设计。     

对微小种植体及其骨组织生物力学的三维有限元分析

目的建立微小种植体及其支持骨组织的三维有限元模型,以期为微小种植体的设计和临床应用提供科学的理论依据。方法采用SOLIDWORKS专业三维制图软件和ANSYSworkbench有限元软件,建立不同方向载荷的5个三维有限元模型,分别在模型上计算出不同方向载荷微小种植体-骨界面的Von-Mises应力及位移分布状况。结果在不同载荷方向150g正畸力下,微小种植体Von-Mises应力及位移的分布均集中于种植体颈部骨皮质区,种植体的Von-Mises应力值及位移值均较小,随着与种植体长轴夹角角度的增大,种植体的Von-Mises应力峰值分别为0.612、3.118、4.103、4.809、5.159MPa,呈明显的增加趋势,位移峰值分别为0.695、0.126、0.137、0142、0.158μm。结论在不同载荷方向150g正畸力下,微小种植体Von-Mises应力及位移的分布均集中于种植体颈部骨皮质区,种植体的Von-Mises应力值及位移值均较小,微小种植体可以安全地承载不同方向150g正畸力作用,特别是与种植体长轴夹角较小方向的力。     

不同骨内段直径对支抗微种植体和颌骨表面影响的三维有限元分析

目的分析支抗微种植体骨内段直径变化对颌骨应力分布和微种植体位移的影响,为临床选择微种植体和种植体优化设计提供理论参照。方法利用Pro/E软件建立不同骨内段直径的微种植体和下颌骨三维有限元模型,并用Hypermesh对所建立模型进行网格划分,用ANSYS软件进行模拟计算,在种植体顶部中央位置施加1.96N与颌骨面平行的作用力,分析在上述载荷作用下种植体的位移和骨界面应力的变化。结果随着种植体骨内段直径的增加,骨界面应力峰值和微种植体位移都减小,应力峰值主要集中在颈部和尖部。骨内段直径为1.5mm时,微种植体z轴的Von-mises应力值最小,且曲线最为平缓。颌骨表面应力峰值的面积关系为1.7mm>1.6mm>1.4mm>1.5mm。结论支抗微种植体骨内段直径对微种植体应力分布有影响,在本实验条件下,微种植体骨内段为1.5mm时应力分布对颌骨损伤最小,微种植体位移最小。D2(mm)1.41.51.61.7Table1Theelementnumberandthenodenumberofmodels表1模型网格总数和节点总数网格总数5816631669057140节点总数22508247222764328230材料名称皮质骨松质骨微种植体Table2Mechanicalpropertiesoftheexperimentmaterial表2实验材料的力学参数弹性模量(MPa)137001370103400泊松比0.300.300.35Figure1Sketchforthemodelsofmicro-implantandmandible图1微种植体和颌骨的模型示意图(a)微种植体实体(b)微种植体模型(c)网格划分参考(图1a),建立包含微种植体支抗的下颌后牙区简化颌骨块模型,以下颌第一磨牙横断面作为基底面,直径为10mm,高为12mm,上部设置为3mm厚的皮质骨,其余为松质骨。微种植体骨外段直径为D1(2.0mm),骨内段直径为D2(1.4、1.5、1.6、1.7mm),颈部光滑区高度0.9mm,骨内段微种植体长度为6mm(图1b)。采用Hypermesh软件进行网格划分,图1c中O为原点坐标,坐标正方向如该图右上角所示。(2)建模操作。打开Pro/E软件,根据微种植体尺寸,通过"拉伸"和"旋转"操作建立除螺纹外的微种植体模型,通过"螺旋扫描"建立微种植体的螺纹模型,通过"旋转"完成颌骨模型的建立,模型最终都保存成ACIS格式。(3)网格划分操作。将颌骨模型和微种植体模型导入到Hypermesh中,通过"boolean"运算,切割出皮质骨和松质骨以及微种植体通道,并建立皮质骨和松质骨之间的共面关系,通过"tetramesh"操作对三部分模型分别进行网格划分,调节网格大小和最小角度来控制网格质量,最后定义网格属性,本文中所有网格到采用"solid45"网格类型。模型网格总数和节点总数见表1。1.2材料属性将微种植体颌骨模型导入Ansys10.0中,微种植体及颌骨均设置为线弹性、正交各向同性的均质连续材料,微种植体材料为钛,材料力学参数见表2。1.3边界条件及载荷条件微种植体和骨模型钉道之间建立非线性接触,骨模型底部节点设置为全位移约束。计算时,在微种植体模型顶部施加与颌骨面平行的正畸作用力1.96N,即Fz=1.96N,Fx=Fy=0(图1c)。2结果2.1微种植体-骨界面应力分布在压力侧和拉力侧骨界面上沿微种植体轴向,从颌骨表面开始,每隔0.7mm采集Von-mises应力值及位移值,得到微种植体植入深度和其Von-mises应力及位移折线图,见图2。皮质骨区域(y<3mm)是主要的应力区,其峰值出现在微种植体骨界面颈部下方2~3mm,松质骨区域(y>3mm)的应力值明显小于皮质骨,随D2D16mm3mm9mm10mm1.96NFigure2Thebroken-linegraphsofstress-locationanddisplacement-locationonthemicro-implant-boneinterface图2骨界面上的应力位移折线图微种植体植入深度(mm)1234560.050.040.030.020.010.00位移(mm)(d)拉力侧位移图中不同线型代表不同微种植体骨内段直径微种植体植入深度(mm)Von-mises应力(MPa)123456300250200150100500(a)压力侧Von-mises应力微种植体植入深度(mm)123456Von-mises应力(MPa)300250200150100500(b)拉力侧Von-mises应力微种植体植入深度(mm)1234560.050.040.030.020.010.00位移(mm)(c)压力侧位移     

真实种植体三维有限元模型的建立

目的寻求一种快捷的建立不同种类种植体三维有限元模型的方法。方法利用Pro/E三维制图软件绘制种植体和颌骨骨块三维模型,利用AnsysWorkbench有限元分析专用软件与Pro/E的无缝接口功能,进行单元划分,建立三维有限元模型。结果建立了与不同种类种植体实体相一致的三维有限元模型。结论利用Pro/E辅助建模可以建立真实的种植体三维有限模型,该方法高效快捷,为后期复杂的种植修复力学分析奠定了基础。     

上颌前牙平台转换种植体周围应力分布的有限元分析

目的通过上颌前牙平台转换种植体周围应力分布的有限元分析，为临床应用平台提供科学参考。方法利用SOLIDWORKS画图软件建立种植体支持上颔前牙平台转换模型，采用三维有限元分析法，实现系统平台对接和平台转换，将相关的数据导入分析软件中，同时，建立起有限元模型，有效地分析其应力分布情况，要求对秉直的确良舌侧牙面进行加载处理，载荷要求控制在118N，针对两种不同模型种植体周围应力情况进行对比分析。结果经分析，两种模型不同平台下周围应力各有不同，其最大应力值为49．12MPa、37．45MPa，不同设计基台下，周围最大应力值分别为134．12MPa和283．45MPa，两种模型周围应力值相比，差异显著，具有统计学意义，P〈0．05。结论平台转换设计模型与平齐对接模型相比，松质骨应力大小无显著差异，但是平台转换设计模型去可以减少种植体颈部应力、并且使得牙冠颈部、种植体颈部、基台肩台所受应力增加。     

负载方向对修复后牙体应力变化影响的三维有限元研究

后牙牙体修复是一个复杂的生物力学系统。其复杂根源于它所承受的口颌系统的力量复杂且通常牙体组织损失较大。后牙的牙体修复有很高的失败的潜在可能性。本实验用三维有限元方法建立模型，对影响后牙嵌体修复的负载方向进行分析，目的在于测试负载方向对修复后牙体应力变化的影响。     

种植体修复上部义齿不同面形态设计的三维有限元分析

种植体-骨界面整合的形成以及种植体-骨界面的应力传导是影响种植修复成功的关键因素.上部结构设计不当是导致修复失败的重要原因,尤其面设计不当会造成种植体周围应力分布不均匀而产生较大的侧向力.本研究通过建立种植体及上部修复体的三维有限元模型,并进行应力研究,探究种植体修复上部义齿不同牙合面形态对种植体-骨界面应力传导的影响,为种植后临床修复设计与制作提供研究理论依据,以提高种植修复的成功率.     

上颌后牙区应用短种植体的优化分析

目的:三维有限元分析上颌后牙区应用短种植体的最小长度和直径.方法:上颌后牙区CT扫描、建立带种植体-基台复合体的三维有限元模型,设置短种植体的直径变化范围为4 ～ 6mm和长度变化范围为6～ 8mm,模拟口内环境对种植体进行负载,调节直径和长度的值,分析种植体-基台复合体位移变化,对上颌后牙区应用的短种植体进行优化.结果:垂直(颊舌)向加载条件下,随着变量直径(D)和长度(L)的增加种植体-基台复合体位移峰值先增大后减小,变化范围分别为1.15 ～1.86(E-2)Mpa和1.90～ 4.97(E-2)MPa,下降幅度分别为38％和61％.变量D对其位移峰值的影响大于变量L.垂直向加载时,当D≥4.90mm且L≥4.75mm,种植体-基台复合体位移峰值曲线的曲率位于-1和0之间.颊舌向加载时,当D≥4.90mm且L≥4.90mm,种植体-基台复合体位移峰值曲线的曲率位于-1和0之间.结论:从生物力学角度考虑,上颌后牙区种植体要选择长度≥4.90mm,直径≥4.90mm的种植体.     

辛伐他汀对骨质疏松患者种植体周围骨的影响

目的用辛伐他汀干预骨质疏松(OP),观察在OP患者中行种植术后治疗骨质疏松药物对种植体周围骨质的影响。方法将26位OP患者随机分为2组,每组13位。共植入31枚种植体,由同一位医师完成。对照组服用安慰剂,实验组口服辛伐他汀片5mg/d,共3个月。以曲面断层片判定骨质变化。结果对照组术后3个月与术前的骨密度变化不明显,实验组术后3个月与术前的骨密度相比有明显提高。结论口服辛伐他汀可影响OP患者种植体周围骨密度,提高种植成功率。     

Osstell分析仪评估骨挤压术对种植体初期稳定性的影响

目的采用Osstell分析仪评估骨挤压术对ITI和31种植体初期稳定性的影响。方法选取上颌后牙Ⅳ类骨质的牙列缺损患者,所有患者行颌骨CBCT扫描,确定种植位点,植入Ⅲ和31种植体共23颗种植体（中5．0mm×10．0mm）。同时记录ISQ值,对结果进行双因素方差分析。结果骨挤压术较传统备洞技术所获得的种植体稳定性高（P〈0．05）;Ⅲ和3I两种系统的种植体稳定性间差异无统计学意义。结论在上颌后牙Ⅳ类骨区,应用Osstell分析仪可以定量分析种植体初期稳定性,与传统备洞技术相比,采用骨挤压术可获得较高的种植体初期稳定性。     

上颌骨复合体战创伤三维有限元模型的建立

目的建立上颌骨复合体战、创伤三维有限元模型,为颌面部战、创伤提供生物力学分析依据。方法用螺旋CT断层扫描技术,应用Mimics软件辅助快速建立上颌骨复合体三维有限元模型,在模型上进行颌面骨载荷作用下碰撞实验。结果快速建立上颌骨复合体有限元模型,在冲击载荷时,上颌骨复合体Von-Mises应力在撞击处为2607.10kPa(1kPa=7.5mmHg);鼻底部为2313.35kPa;鼻根点为2008.45kPa;颧额缝为3518.69kPa;颧牙槽嵴为2195.95kPa;翼上颌缝为2113.54kPa;硬腭后部为1880.23kPa;颧弓为1653.88kPa。结论利用Mimics建立上颌骨复合体战、创伤三维有限元模型,有较高的真实性和精确的度。能够满足颌面部战、创伤生物力学分析需要。     

二维有限元法分析THA术前试模的重要性

目的：通过全髋关节置换术（THA）术前试模与否与术后有限元模型的建立及力学分析,探讨术前试模的重要性。方法：选取行单侧THA的24例患者作为研究对象,将其分为两组（试模组和对照组）,行THA,术后对患髋摄X线正位片,其原始数据输入有限元软件建立二维有限元模型,并进行力学分析、绘制应力曲线,与正常股骨近端的应力曲线进行比较。结果：试模组的股骨近端生物力学分析优于对照组,其应力曲线图较对照组更接近正常。结论：THA术前精确的试模能够使术后的股骨近端应力分布更接近正常。     

过渡层弹性模量对全瓷叠层冠应力分布影响的实验研究

目的 分析过渡层弹性模量对全瓷叠层冠应力分布的影响。方法 在上颌第一磨牙叠层冠有限元模型上,对照组过渡层弹性模量与饰面瓷同为70 GPa,实验组过渡层厚度为0.6 mm,弹性模量分别为175、150、100 Gpa,进行力的加载,对模型饰瓷表面最大主应力进行计算,导出最大主应力云图及各应力集中区最大主应力值。结果 实验组随过渡层弹性模量增加,所有最大主应力集中区的高应力区面积逐渐减小,饰面瓷加载区最大主应力值无明显变化,但次主应力集中区的最大主应力值下降,并且随着弹性模量的增加,下降幅度增加。结论 设计过渡层有利于分散全瓷叠层冠饰面瓷应力,并且其弹性模量越大分散效果越好。     

髋关节发育不良髋臼内壁内移截骨全髋置换术的三维有限元分析

目的利用三维有限元力学分析方法,研究髋关节发育不良患者行髋臼内壁内移截骨全髋关节置换术对髋臼假体-骨界面间的应力分布情况的影响。方法选取髋关节发育不良患者的骨盆为实验对象,用螺旋CT做全长连续扫描,然后利用计算机仿真技术对CT图像进行三维重建,建立髋关节发育不良骨盆模型。利用计算机辅助设计(CAD)功能,在计算机环境中对重建模型进行髋臼内壁内移截骨全髋关节置换的模拟手术,利用有限元分析软件SolidWorks对重建模型进行有限元网格化,最后使用SolidWorks软件中的力学分析工具包COSMOS对网格化的模型进行力学分析,得到髋臼假体-骨界面间的应力分布情况的实验结果,对实验结果进行统计和分析,观察术后髋臼假体-骨界面间的应力分布情况。结果术后髋臼压应力分布符合后上象限最大,前下象限最小,前上象限、后下象限居中的趋势。剪切应力分布情况为后上象限剪切应力最大,其他象限无差异。结论髋臼内壁内移截骨术没有改变正常髋臼的应力分布情况。     

有限元研究肌肉力对胸腰椎节段椎体应力的影响

目的研究胸腰椎节段(T12-L1-L2)屈曲过程中躯干肌肉力的大小及其对椎体应力的影响。方法建立T12-L1-L2节段三维有限元模型,体外生物力学实验资料验证模型有效性。以轴向随动载荷代替节段间局部肌肉力作用。分别在T12-L1-L2节段屈曲0°、5°、10°、15°时,模拟上身重力(260N)、竖脊肌力以及随动载荷(0、100、200N)作用,观察竖脊肌力、椎体表面von Mises应力变化。结果随着T12-L1-L2节段屈曲角度增大,竖脊肌力和椎体表面von Mises应力随之逐渐增大,而随动载荷对椎体表面von Mises应力影响不明显。如果忽略所有肌肉力作用,模型在纯弯矩作用下屈曲相同角度,椎体表面von Mises应力明显降低。结论脊柱生物力学研究不能忽视周围肌肉力的作用,屈曲角度和背侧肌肉力对椎体应力有明显影响。     

单侧经肛提肌外腹会阴联合切除术对盆底影响的有限元分析

目的 应用有限元分析方法比较单侧经肛提肌外腹会阴联合切除术 （ELAPE） 和 ELAPE 手术对于盆底生物力学影响的差异。方法 建立女性盆底的 3 种有限元分析模型： 正常模型, ELAPE 模型和单侧 （右） ELAPE 模型,测量 3 种模型在相同载荷作用下的各组织最大应力, 并观察应力分布。结果 在肛提肌保留侧, 单侧 ELAPE 模型非肛提肌组织内的最大应力低于 ELAPE 模型, 而与正常模型比较差异无统计学意义; 在肛提肌切除侧, 其最大应力也低于 ELAPE 模型, 但高于正常模型; 其肛提肌保留侧的整体应力低于切除侧。结论 相比于 ELAPE 手术, 单侧 ELAPE 手术可降低盆底双侧的非肛提肌组织内的应力, 在肛提肌保留侧更为明显。     

Proteomic analysis reveals KRIT1 as a modulator for the antioxidant effects of valproic acid in human bone-marrow mesenchymal stromal cells

Valproic acid (VPA) protects human bone marrow-mesenchymal stromal cells (hBM-MSCs) against oxidative stress and improves their migratory ability through increasing the secretion of trophic factors. This suggests that VPA may be an excellent candidate for improving stem cell function. However, the molecular mechanisms of VPA in BM-MSCs are not known. In this study, we used a proteomic approach to investigate VPA-associated targets under oxidative stress conditions. Krev/Rap1 interaction Trapped-1 (KRIT1), a modulator for the homeostasis of intracellular reactive oxygen species (ROS), was identified as a target protein by two-dimensional gel electrophoresis and matrix-assisted laser desorption ionization-time-of-flight mass spectrometry (MALDI-TOF-MS) analyses. The up-regulation of KRIT1 and its target proteins (SOD2 and FoxO1) with VPA treatment of hBM-MSCs was revealed by qPCR and immunoblot analysis. Damage from oxidative stress was reduced in VPA-pretreated BM-MSCs, which was also confirmed by qPCR and immunoblot analysis. In addition, increased in intracellular ROS by H₂O₂ were also reduced by VPA pretreatment in BM-MSCs. This suggests that VPA reduces intracellular ROS level by the modulation of KRIT1 and its correlated proteins, FoxO1, SOD2, and cyclin D1. Thus, this study is the first to provide evidence that VPA modulates KRIT1 and intracellular ROS in BM-MSCs.     

An analysis of the results from Two-Generation Reproduction Toxicity Studies to assess the value of mating animals of the second (F1) generation for the detection of adverse treatment-related effects on reproductive performance

The need to routinely perform a two-generation study to assess reproductive performance is under debate. This review has analysed the results from 22 consecutive Two-Generation Reproduction Toxicity Studies performed within our laboratories, to determine the value of mating each generation in the detection of treatment-related effects on reproductive performance. The chemicals included 13 agrochemicals, 5 industrial chemicals and 4 food additives. Four chemicals (all from the agrochemical group) were found to have clear treatment-related effects and in three studies effects were confined to the second (F1) generation. For the three studies with second (F1) generation effects, we applied the triggers, proposed by the Agricultural Chemical Safety Assessment (ASCA) Technical Committee of HESI, for extension of the one-generation study and found that mating of the second (F1) generation would have been triggered in these studies by effects on the F1 offspring growth and sexual maturation. No effects were seen in the original parental (F0) generation which would have activated the change from a one- to a two-generation study.