J钩牵引方向对上颌切牙牙周膜初始应力影响的三维有限元分析

目的 分析J钩牵引方向变化对上颌切牙牙周膜应力分布的影响,探讨J钩牵引过程中的力学机制,为临床正畸提供客观的理论依据。方法 建立上颌牙齿及矫治器的三维有限元模型;在弓丝定点上以1.5 N的力保持与矢状面颊向30°不变,与牙合平面角度从0°~90°之间每5°加载一次,描绘出上颌切牙牙周膜应力图。结果 随着牵引角度增大,上切牙牙周膜压应力区由腭侧近颈缘和唇侧近根尖逐渐变为腭侧近根尖和唇侧近颈缘;牵引角度65°~75°时,中切牙牙周膜应力比较均匀,牵引角度45°~55°时,侧切牙牙周膜应力较均匀。结论 随着角度的增大,切牙由舌倾趋势变为唇倾趋势。     

J钩高位牵引压低并内收上颌前牙的三维有限元分析

目的 利用三维有限元方法探讨J钩高位牵引辅助压低并内收上颌前牙的生物力学机制,以期为临床治疗提供参考.方法 在ANSYS 14.0软件中建立包括上颌牙列、牙周膜、直丝弓矫治器及上颌骨的三维有限元模型.模拟J钩施加1.5 N力量压低内收上前牙,A组加载于侧切牙近中,B组加载于侧切牙远中.牵引方向与矢状面保持30°不变、与(牙合)平面的角度在20°～ 60°之间,每间隔5°设置1种工况,两组共18种工况.分析上前牙位移及牙周膜应力情况.结果 随着牵引角度增大,上前牙位移趋势逐渐由舌向移动为主伴压低的顺时针旋转移动,变为整体压低、内收移动,最后变为压低伴唇向倾斜的逆时针旋转移动.在侧切牙近中以35°加载或在侧切牙远中以45°加载时,上前牙出现相对均匀一致的整体压低、内收移动,整体无旋转的趋势.结论 对于唇倾度正常的上颌前牙,J钩高位牵引加载于侧切牙近中更有利于前牙的整体压低和内收,临床上应根据个体情况和治疗目标调整牵引角度.     

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。     

头帽-J钩与微种植钉压低上颌切牙的疗效比较

目的比较头帽-J钩与微种植钉压低上颌切牙时的临床疗效。方法选择上颌前部牙槽骨发育过度的成年患者21例,分J钩组9例,种植组12例,分别使用头帽-J钩和微种植钉压低切牙,比较2组压入术前后头颅定位侧位片相关指标及矫治时间。结果 2组U1-PP均明显减少(P<0.01),种植组减少量大于头帽-J钩组(P<0.01);U1-Sv种植组增大(P<0.01),头帽-J钩组减少(P<0.01);U1/PP角种植组增大(P<0.01),头帽-J钩组变化不明显(P>0.05);U6-PP2组变化均无统计学差异(P>0.05);U6-Sv种植组增大(P<0.01),J钩组变化无统计学差异(P>0.05);压低时间种植组小于头帽-J钩组(P<0.01)。结论微种植螺钉和头帽-J钩均可以很好的压低切牙,微种植螺钉压入效果优于头帽-J钩,并用时少,但会引起切牙唇倾加重后牙支抗负担。     

台阶式垂直闭合曲内收上颌切牙的三维有限元分析

目的 研究台阶式垂直闭合曲在三维空间内对上颌切牙位置的控制作用.方法 选择一名正常 志愿者,对其上颌牙列和牙槽骨进行三维螺旋CT扫描,只对上颌右侧中、侧切牙及牙槽骨进行建模和数据计算,利用Ansys软件生成右侧弓丝-托槽-上颌切牙段及牙周支持组织的三维有限元模型,最后根据镜像对称原理建立弓丝-托槽-上颌切牙段及牙周支持组织的三维有限元模型.模拟台阶式垂直闭合曲在临床上的使用情况加力,分析上颌切牙的位移趋势以及牙周支持组织中的应力分布规律.结果 台阶式垂直闭合曲作用下,上颌中切牙舌向、唇向最大位移分别为5.29×10-2和0.71×10-2 mm;龈向、向最大位移分别为10.47×10-3和10.20×10-3 mm;近中、远中最大位移分别为10.26×10-3和1.63×10-3 mm;侧切牙舌向、唇向最大位移分别为3.31×10-2和0.41×10-2 mm;龈向、向最大位移分别为10.52×10-3 和5.10×10-3 mm;近中、远中最大位移分别为6.29×10-3 和4.64×10-3 mm;二者均表现为舌向、龈向的近似整体移动趋势.中切牙牙齿、牙周膜、牙槽骨的最大应力值分别为31.35、2.52、4.64 MPa;侧切牙牙齿、牙周膜、牙槽骨的最大应力值分别为19.59、1.28、4.12 MPa;二者的应力分布规律相似,牙周膜对应力起缓冲作用.结论 台阶式垂直闭合曲在上颌切牙内收阶段可控制其在三维方向上的位置,对抗"钟摆效应",对临床实践具有一定参考意义.

Abstract：

Objective To investigate the displacement and stress distribution of upper incisors in three-dimensional(3D) space controlled by step-shaped vertical closing loop. Methods The maxillary teeth and alveolar bone of a volunteer with normal occlusion were scanned with 3D spiral CT. Modeling and calculation were only carried out on right upper central incisor, lateral incisor and their alveolar bone in order to simplify the procedures. A 3D finite element model of archwire-brackets-upper incisors and periodontal tissues was developed using Ansys finite element package. Finally, a 3D finite element model of archwire-brackets-upper incisors and periodontal tissues was established based on mirror symmetry principle. The displacement of maxillary incisors and stress distribution in periodontal tissues were analyzed. ResultsWhen step-shaped vertical closing loop was simply drew back 1 mm, the maximum displacement of upper central incisor in labial and lingual direction were 5.29×10-2 and 0.71×10-2 mm; 10.47×10-3 and 10.20×10-3 mm in gingival and occlusal direction, 10.26×10-3 and 1.63×10-3 mm in medial and distal direction; the maximum displacement of upper lateral incisor in labial and lingual direction were 3.31×10-2 and 0.41×10-2 mm, 10.52×10-3 and 5.10×10-3 mm in gingival and occlusal direction, 6.29×10-3 and 4.64×10-3 mm in medial and distal direction, the displacement trend of them were moving lingually and gingivally similar to bodily movement. The stress peach of upper central incisor, periodontal ligament and alveolar bone were 31.35, 2.52 and 4.64 MPa, the stress peach of upper lateral incisor, periodontal ligament and alveolar bone were 19.59, 1.28 and 4.12 Mpa, the stress distribution of them were similar and the periodontal ligament buffered the stress imposed on the tooth. Conclusions The position of upper incisors in 3D space could be controlled by step-shaped vertical closing loop and the pendulum effect could be confronted.     

J形钩高位牵引在关闭上颌拔牙间隙的临床研究

目的　通过对 40例牙龈型微笑的深覆牙合患者的治疗 ,探讨J形钩高位牵引的临床应用。方法　 40例患者均采用Edgewise矫治技术 ,夜晚采用J形钩高位牵引关闭上颌拔牙间隙 ,白天采用颌内牵引或Ⅱ类牵引关闭上颌拔牙间隙 ,记录上齿槽缘点到蝶鞍平面的距离 (PrSN)、微笑时笑线与上切牙切点的距离 (StmUi)以及ANB角 ,比较它们术前、术后的变化。结果　上齿槽缘点到蝶鞍平面的距离 (PrSN)术后较术前变小 2 .2mm ,微笑时笑线与上切牙切点的距离 (StmUi)术后较术前变小 1.6mm ,ANB角 14岁以下的明显变小 (3 .5°) ,14岁以上的变化不大。结论　关闭拔牙间隙时配合J形钩高位牵引能有效的克服牙龈型微笑的深覆牙合患者因“钟摆效应”引起的覆牙合加深     

5种角度载荷下成组上颌切牙的三维有限元应力分析

目的探讨成组上颌切牙在5种角度载荷下的应力分布情况。方法通过对离体成组上颌切牙进行显微CT扫描,使用mimics 10.01软件建立三维有限元模型,实验模型分为3组：A组为左上颌中切牙;B组为双侧上颌中切牙;C组为双侧上颌中切牙及侧切牙。对每组牙施加5种角度的载荷,分别与牙长轴成0°、5°、10°、15°、20°夹角,用Ansys Workbench 11.0软件进行应力分析。结果 3组模型载荷方向与牙长轴交角为0°时,最大Von Mises应力值均集中于牙冠载荷作用点附近,牙颈部、根中部应力水平较低,主要表现为压应力;加载方向倾斜时,3组模型随着载荷方向与牙长轴形成角度的增大,应力峰值逐渐增强,最大应力均集中于牙颈部骨皮质区,之后以此为中心向周围扩散;模型唇侧应力集中明显高于舌侧。结论牙及其支持组织的应力与载荷力和牙长轴交角大小成正相关关系;成组上颌切牙在受5种角度载荷时,应力分布规律与单颗牙相似。     

上颌种植钉配合摇椅曲内收前牙的三维有限元应力分析

目的:通过改变摇椅曲度和游离牵引钩高度来分析牙齿的受力情况.方法:采用螺旋CT扫描,Mimics建模软件和Ansys分析软件,建立上牙列及其支持组织、以及不同曲度摇椅曲(5°、10°、15°、20°、25°)和不同高度的牵引钩(2.1mm、4.0 mm、5.5 mm)模型,施加1.5N向后的内收力.结果:牙齿受到的应力值大于牙周膜,牙齿应力集中区主要在托槽和颊面管区域,牙周膜主要在牙颈部.尖牙受到的应力值最大,其次是侧切牙.结论:牙齿和牙周膜所受到的最大应力都是随着摇椅曲和游离牵引钩高度的增加而增大.     

上颌前方牵引方向的有限元分析

目的:建立并使用上颌发育不足三维有限元模型,研究不同前方牵引方向对颅上颌复合体的影响,以期为上颌前方牵引的临床应用提供理论依据.方法:选择1名9岁上颌骨发育不足女性志愿者,采用螺旋CT扫描、数据传输与转录、Mimics10.0软件建立颅上颌复合体的三维有限元模型,利用ANSYS10.0软件,在上颌尖牙处施加与水平面呈-20°～50°的前方牵引力,大小为5N,分析颅上颌复合体的位移变化和内部应力分布.结果:垂直方向上,当牵引角度为-20°～30°时,颅上颌复合体呈逆时针旋转,且随着角度的增加而减小;30°～40°时,垂直向位移为零;≥40°时,颅上颌复合体顺时针旋转,且随角度的增加而增加.水平方向上,牵引角度在-20°～50°时,颅上颌复合体前移,且随着角度增加而减小:0°位移最大.近中方向上:颅上颌复合体及上颌牙弓有向近中位移的趋势,且随牵引角度增大而减小.随着角度的增大,最大主应力呈现递增趋势,范式应力先减后增;当牵引角度大于10°时,最大主应力和范式应力均递增,且递增速度较快.结论:当上颌前方牵引角度与水平面呈30°～40°时,颅上颌复合体平动;大于此范围,可能出现深覆(牙合),反之有开(牙合)的风险.牵引角度越大,颅上颌复合体前移量越小,应力越大.     

牙本质肩领高度对上颌中切牙应力影响的三维有限元研究

目的:应用有限元法研究牙本质肩领高度对纤维桩核冠修复的上颌中切牙应力大小和分布的影响.方法:通过螺旋CT扫描和有限元软件,建立不同牙本质肩领高度(3mm、2mm、1.5mm、1.0mm、0.5mm、0mm)的纤维桩+全瓷冠修复的上颌中切牙三维有限元模型.模拟咬合加载,记录牙本质、全瓷冠、纤维桩、树脂粘接剂,以及牙周膜和牙槽骨的Von Mises应力和最大拉应力.结果:当牙本质肩领从3mm降至1.5mm时,牙本质和全瓷冠的Von Mises应力和最大拉应力变化不明显,从1.5mm降至0mm时,应力值逐渐增大并出现应力集中的趋势,尤其是从0.5mm降至0mm时最明显;随着牙本质肩领高度降低,纤维桩、树脂粘接剂、牙周膜和牙槽骨的应力大小和分布均无明显变化.结论:牙本质肩领结构可以降低牙本质和全瓷冠的应力峰值;修复严重缺损上颌中切牙时,建议至少保留0.5mm的肩领结构.     

开髓方式与全冠修复对上颌中切牙应力分布影响的三维有限元分析

目的 采用三维有限元分析法分析不同开髓方式及全冠修复对上颌中切牙牙体组织应力分布的影响。方法 采用锥形束CT扫描上颌中切牙构建上颌中切牙三维实体模型,根据开髓方式的不同及是否行全瓷冠修复建立4组实验模型：传统开髓树脂充填（A）组、传统开髓后全瓷冠修复（B）组、微创开髓树脂充填（C）组和微创开髓后全瓷冠修复（D）组。于舌侧切1/3与中1/3交界处施加大小为100 N、与牙体长轴呈45°方向的力,对所建立的牙体组织有限元模型中最大主应力、von Mises应力和改良von Mises应力进行分析。结果 1）应力峰值：A组的最大主应力、von Mises应力和改良von Mises应力的应力峰值均表现为最大,除了D组的von Mises应力峰值略低于C组外,C组的最大主应力及改良von Mises应力的应力峰值均表现为最低,D组的最大主应力及改良von Mises应力的应力峰值均低于A组和B组。2）应力分布：相比于A组,C组牙颈部区域的应力集中程度较低,且应力集中的区域较小;在牙根牙本质处,C组的应力分布与A组相比更为均匀,应力分散至根尖更多区域;冠修复后,B组和D组在牙根区域的应力分布未见明显差异;B组应力分布状态与A组相比未见明显改变;D组相比于C组应力分布状态未见明显改变。结论 从生物力学角度考虑,上颌中切牙开髓尽量采取微创开髓方式;传统开髓后建议行冠修复,微创开髓后冠修复未见明显优势。     

开髓方式与全冠修复对上颌中切牙应力分布影响的三维有限元分析

目的 采用三维有限元分析法分析不同开髓方式及全冠修复对上颌中切牙牙体组织应力分布的影响。方法 采用锥形束CT扫描上颌中切牙构建上颌中切牙三维实体模型,根据开髓方式的不同及是否行全瓷冠修复建立4组实验模型：传统开髓树脂充填（A）组、传统开髓后全瓷冠修复（B）组、微创开髓树脂充填（C）组和微创开髓后全瓷冠修复（D）组。于舌侧切1/3与中1/3交界处施加大小为100 N、与牙体长轴呈45°方向的力,对所建立的牙体组织有限元模型中最大主应力、von Mises应力和改良von Mises应力进行分析。结果 1）应力峰值：A组的最大主应力、von Mises应力和改良von Mises应力的应力峰值均表现为最大,除了D组的von Mises应力峰值略低于C组外,C组的最大主应力及改良von Mises应力的应力峰值均表现为最低,D组的最大主应力及改良von Mises应力的应力峰值均低于A组和B组。2）应力分布：相比于A组,C组牙颈部区域的应力集中程度较低,且应力集中的区域较小;在牙根牙本质处,C组的应力分布与A组相比更为均匀,应力分散至根尖更多区域;冠修复后,B组和D组在牙根区域的应力分布未见明显差异;B组应力分布状态与A组相比未见明显改变;D组相比于C组应力分布状态未见明显改变。结论 从生物力学角度考虑,上颌中切牙开髓尽量采取微创开髓方式;传统开髓后建议行冠修复,微创开髓后冠修复未见明显优势。     

上颌埋伏中切牙向新生牙槽骨内移动的三维有限元分析

目的　分析拔除多生牙后不同施力时机对埋伏牙矫治效果的影响,为临床矫治上颌唇侧阻生中切牙提供一定的理论依据。方法　建立上颌中切牙唇向阻生的三维有限元模型,于牙槽骨不同愈合时期向埋伏牙施以相同的复位力,分析埋伏牙、牙周膜、牙槽骨的初始应力及位移情况。结果　随着牙槽骨的愈合,牙齿、牙周膜的最大应力与位移、愈合期牙槽骨的最大位移逐渐减小,愈合期牙槽骨的最大应力逐渐增大。结论　阻碍埋伏牙正常萌出的多生牙去除后,可以即刻施力移动埋伏牙。但早期移动时牙齿的倾斜趋势比较明显,建议初期加载力值应适度减小,以利于埋伏牙的整体移动。     

种植体在上颌骨复合体应力的三维有限元分析

目的：比较种植体在上颌骨复合体前，中、后3个部位，在垂直和水平载荷下的应力分布，讨论种植体丰颌骨复合体中的生物力学行为。方法：采用三维有限元法。结果：种植体在上颌骨复合体内，加载后，上颌骨复合体各部位应力均较小，较加载部位和种植体内应力小，上颌骨复合体前、中、后3个种植体比较，种植体和上颌骨复合体应力后牙大于尖牙大于前牙。结论：上颌骨复合体具有良好的使集中受力分散的作用。上颌骨复合体内种植具有良好的生物力学可行性。     

上中切牙铸造陶瓷全冠三维有限元分析

目的 分析上中切牙铸造陶瓷全冠不同颈缘形态的应力分布规律,为陶瓷全冠的临床应用提供依据。方法 采用三维有限元法。结果 瓷冠唇、舌侧颈缘有张应力、压应力集中;瓷冠表达应力〉冠内应力〉制备体应力;台肩型罗凹面型陶瓷冠垢应力值小。结论临床制备陶瓷全冠时建议设计台肩型,冠颈缘厚度应在０．５￣１．０ｍｍ之间,冠表面应高度抛光,去除裂纹,以提高冠的抗折能力。     

两种工况下上颌复合体三维有限元分析

目的:了解正常上颌复合体在不同状态条件下的应力分布变化情况,初步探讨其本身的生物力学行为特征。方法:在自主建立的三维有限元模型基础上,利用ANSYS软件分别模拟张口位和正中咬合时上颌复合体的边界条件,计算并绘制出不同状态相同载荷时各种应力、位移的数据和图像。结果:正常上颌复合体在正中咬合和张口位两种状态下,双侧第一磨牙受垂直集中压力作用,其各部位应力和位移值均较小。结论:上颌复合体具有使集中受力分散的作用,这使其富于支持力,能够承载较大的咬合力、正畸力、创伤力等。