不同桩核冠修复上颌中切牙的三维有限元模型建立及应力分析

目的 建立4种不同修复上颌中切牙根管的有限元模型,研究不同桩核材料及根管重塑对上颌中切牙应力分布的影响,为临床应用提供理论参考。方法 采用CBCT 扫描、Mimics软件、Rapidform.xor3、Solidworks软件和Ansys Workbench软件建立4种修复系统的有限元模型,模拟咬合加载,计算Von Mises应力。结果 建立4种包含牙本质、全瓷冠、底层冠、桩核、牙胶尖、牙周膜、粘接剂及牙槽骨的上颌中切牙修复的精细的三维有限元模型。分析表明桩核材料及粘接剂性能影响牙本质Von Mises应力分布;桩的弹性模量越大,牙本质Von Mises应力越小。其中钴铬合金桩的牙本质Von Mises应力最小,为23.15 MPa。结论 通过建立不同修复上颌中切牙根管的有限元模型并进行应力分析,可以预测不同材质和结构桩核冠修复系统对上颌中切牙应力分布的影响,为修复系统的临床应用提供依据。     

天然上颌中切牙与种植体应力规律的三维有限元分析

背景：生物力学相容性是保证种植体与骨结合后长期稳定并行使功能的必要条件,因此,了解上颌中切牙与其周围骨组织应力应变分布情况对种植义齿修复尤为重要。 目的：根据天然牙5种不同解剖分型,探讨上颌中切牙牙根与种植体的应力分布规律。 方法：根据天然上颌中切牙5种不同解剖分型,通过UGNX、ANSYS等软件建立种植体及周围局部结构的三维有限元模型(B1、B2、M1、M2、P1),对种植体施加与牙长轴的夹角成0°、30°、45°、60°、90°的100 N静态荷载力,分析5类上颌中切牙牙根与种植体的应力分布情况。 结果与结论：5种分型中,天然中切牙与种植体等效应力随着加载力角度的增大而增大,种植体上升趋势高于天然牙。天然牙等效应力最大值集中在B1,最小值在M1,而种植体等效应力最大值在M1,最小值在M2。天然牙牙根等效应力有2%-31%的差距,种植体等效应力有4%-21%的差距,种植体的应力分布区间小于天然牙牙根的应力分布区间。说明种植体与天然牙随着咬合力角度的增大与受力呈正比,种植体所能承受的咬合力小于天然中切牙。中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程全文链接：     

利用三维有限元分析根尖切除对上颌中切牙生物力学性能的影响

目的研究根尖切除手术后牙体及牙周应力分布的变化以及牙齿的位移,为临床医师实施根尖手术提供数据支持,提高根尖手术治愈率。方法基于Micro CT图像数据建立正常上颌中切牙及其牙周组织的三维有限元模型。在此基础上仿真根尖周炎和根切治疗手术,并建立根尖周炎及不同根切长度(3、4、5、6、7、8 mm)上颌中切牙及其支持组织的三维有限元模型,施加咬合力,通过三维有限元仿真分析,研究术后愈合牙齿的生物力学行为特性,对比分析手术修复的生物力学效果,得到最佳的根尖切除长度。结果根尖切除手术术后,愈合模型降低患牙的应力水平(26.8%)及牙齿动度(7.3%);随着根切长度的增加,根切达8 mm时,牙齿颈部和牙周膜的应力分别增加11.14%和29.27%,牙槽骨的应力增加83.11%,切面形成的新的根尖处应力相较于正常牙齿相同部位整体上升;牙齿沿长轴的位移也逐渐增大,当根切超过5 mm时,位移水平明显增大(18.39%)。结论根尖切除手术对于难治性根尖周炎患牙的生物力学特性有明显改善,建议临床手术中根尖切除长度范围为3～5 mm,冠根比不低于0.84。     

上颌中切牙角度基台不同载荷的三维有限元优化分析

背景：口腔种植修复中,种植体中基台角度的优化设计对骨吸收有重要影响,同时患者的高用力也对骨质的吸收重建有着重要影响。 目的：利用Ansys Workbench 13.0软件对上颌骨前牙区进行优化设计模型,探讨中切牙角度基台不同载荷对皮质骨和松质骨应力大小的影响。 方法：建立圆柱状V形螺纹种植体的上颌骨骨块三维有限元模型,设定基台角度为0°,5°,10°,15°,20°、25°,30°,设定加载应力为90,105,120,135,150,165,180,195,210 N。在种植体上模拟中切牙咬合,在修复体正中进行颊舌向力学加载,观察基台角度和加载应力变化对颌骨Von Mises应力峰值的影响。 结果与结论：单因素影响下,以基台角度为变量逐渐增加时,在唇腭侧向加载中皮质骨和松质骨的Von Mises应力峰值增幅分别为60.63%和69.30%;以加载应力为变量逐渐增加时,在颊舌向加载中皮质骨和松质骨的Von Mises应力峰值增幅分别为68.74%和69.30%。在基台角度和加载应力交互作用下,当加载应力小于  150 N,同时基台角度小于25°时,对颌骨Von Mises应力峰值响应曲线的切线斜率位于-1至0之间。所以从力学分析看来,松质骨的应力大小更易受到基台角度和加载应力的影响,螺纹种植体最佳的基台角度设计应小于25°,咬合力应小于150 N。中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程     

纤维桩核冠修复上颌中切牙三维有限元模型的建立

背景：建立有限元模型对缺损的上颌中切牙进行应力分析可为临床修复方法提供选择依据。 目的：建立纤维桩全瓷冠修复上颌中切牙的三维有限元应力分析模型。 方法：通过螺旋CT扫描、Mimics软件和Ansys软件建立冠缺损1/2的上颌中切牙采用纤维桩全瓷冠修复的三维有限元模型,模拟咬合加载,记录组织的Von Mises应力和最大拉应力。 结果与结论：建立了冠缺损1/2的上颌中切牙三维有限元模型,并模拟纤维桩核全瓷冠修复,与临床实际情况接近。运用螺旋CT、Mimics软件、Ansys软件能有效建立牙齿组织的三维有限元模型,模拟临床实际情况,并能以此演化为其他修复情况的模型。     

不同咬合状态下上颌中切牙全瓷冠修复的有限元分析

BACKGROUND: The strength of all-ceramic crowns is affected by many factors. At present there are many studies concerning the neck edge shape, cutting thickness, binder and convergence angle, but little has been reported on the effects of different occlusions on all-ceramic crowns. OBJECTIVE: To explore the maxillary central incisor all-ceramic crowns in different occlusal states by finite element analysis. METHODS: Three-dimensional finite element models of the maxillary central incisor all-ceramic crowns were established. Empress II and In-Ceram Zirconia were selected. The normal overbite position and deep overbite position were applied to force a load of 230 N, with the long axis of the tooth at a 45° angle. Distribution of inner stress and edge stress was analyzed at different occlusal states. RESULTS AND CONCLUSION: (1) The stress distribution of all-ceramic crowns under different occlusion relationship was different. The stress peaks of cementum, alveolar bone and periodontium in the deep overbite were lower than those in the normal overbite. The stress peaks of all-ceramic crowns and binder were higher than in the deep overbite than the normal overbite. The stress peak of the dentin in the Empress II group was higher in the deep overbite than in the normal overbite. The stress peak of the dentin in the In-Ceram Zirconia group was lower in the deep overbite than in the normal overbite. Different all-ceramic crowns had no influence on the stress distribution, but in the deep overbite, the stress was mainly concentrated in the occlusal contact area, and in the normal overbite, the stress was mainly concentrated in the occlusal contact area and at the labial cervical margin. (2) The stress distribution of different all-ceramic crowns under the same occlusal state was different. In the normal overbite, different all-ceramic crowns had no evident influence on the stress peak, and in the deep overbite, there was a certain effect of different all-ceramic crowns on the stress peak, but there was no significant difference. The stress peaks of blinder and dentin were obviously affected by all-ceramic crowns. The stress peaks of blinder and dentin in Empress II group were higher than those in the In-Ceram Zirconia group.      

有限元分析上颌中切牙唇、舌向斜形缺损后纤维桩核冠修复三维模型的应力分布北大核心

背景:临床上牙本质肩领对桩核冠修复体的抗力和固位及边缘密封性有着重大作用。目的:采用有限元分析唇、舌向斜形缺损上颌中切牙纤维桩-树脂核-全瓷冠三维模型的应力分布。方法:挑选1颗标准离体人上颌中切牙,使用锥形束CT扫描后,导入Mimics17软件,利用CAD、UG软件构建出唇侧、舌侧肩领有缺损的桩核冠模型,分别假设唇侧或舌侧断端低,肩领有缺损,限定缺损侧肩领为0 mm,按照唇侧肩领高度-舌侧肩领高度进行分组(0 mm-0 mm、0 mm-0.5 mm、0 mm-1.0 mm、0 mm-1.5 mm、0 mm-2.0 mm、0.5 mm-0 mm、1.0 mm-0 mm、1.5 mm-0 mm、2.0 mm-0 mm、0.5 mm-0.5 mm、1.0 mm-1.0 mm、1.5 mm-1.5 mm、2.0 mm-2.0 mm),在全瓷冠切1/3、中1/3交界处,施加与牙长轴成45°的100 N静载荷力,采用有限元分析根尖部牙本质及纤维桩的Von Mises应力分布。结果与结论:①根尖部牙本质应力分布:在唇、舌侧肩领均完整的情况下,随着肩领高度的增加,牙根部Von Mises应力从集中于颈部的趋势逐渐变得更分散均匀,峰值应力随肩领高度增加而逐渐减小。在牙本质肩领有缺损的条件下,无论是舌侧或唇侧有肩领的情况下,牙根部Von Mises应力峰值较无牙本质肩领的情况有所减小,但同等高度下,舌侧有牙本质肩领组应力峰值减小更为明显,接近牙本质肩领完整组;②纤维桩应力分布:在唇、舌侧肩领均完整的情况下,随着肩领高度的增加,纤维桩Von Mises应力峰值逐渐减小。在牙本质肩领有缺损的条件下,无论是舌侧或唇侧有肩领的情况下,纤维桩Von Mises应力峰值较无牙本质肩领的情况均有所减小,但唇侧有牙本质肩领组应力峰值减小比舌侧肩领组更为明显;③结果表明:舌侧肩领对减小根部牙体应力集中较唇侧肩领明显,舌侧肩领高度有利于增强牙体抗力;唇侧肩领对减小纤维桩和粘接剂层的峰值应力较舌侧肩领明显,唇侧肩领高度有利于增加纤维桩冠的固位和稳定,且至少保留0.5-1.0 mm唇侧肩领效果更明显。     

从上颌中切牙冠长推算年龄的研究

本文对从两广地区收集的112个有年龄、性别记录的正常成年人上中切牙进行了牙体测量,统计分析牙冠长与年龄的负相关关系,求得从冠长推算年龄的回归方程式y=12.122～0.037。     

上颌中切牙根管壁及根管截面的形态学研究

目的了解正常上颌中切牙牙根不同截面根管周壁厚度及根管面积和形态。方法用游标卡尺分别测量360颗上颌中切牙颈部、根中部和根尖1/3部根管的唇壁、舌壁向及侧壁厚度;用日本产LUZEX-F型图像分析仪测量上颌中切牙颈部、根中部横截面根管面积,并观察根管横截面的形态。结果上颌中切牙颈部、根中部及根尖1/3根管壁厚度由大到小:舌壁>唇壁>侧壁;三个测量水平相对应的根管壁厚度存在相关性并得出直线回归方程;根颈部和根中部根管横截面积亦存在相关性;牙颈部根管横截面分为:圆形、椭圆形、半月形和不规则形,根中部及根尖1/3部根管横截面分为:圆形和椭圆形。结论利用牙颈部根管壁厚度和面积推测根中部及根尖1/3部相应部位的根管壁厚度和面积是可行的。     

上颌中切牙联冠种植修复体在不同咬合方式中的应力分析

背景:在口腔种植修复治疗中,不同的咬合接触方式影响着植体内部结构及骨组织处的应力分布,应力分布是否平衡决定着种植体的长期寿命与周围骨质水平的稳定性。目的:探讨上颌中切牙联冠种植修复体的3种咬合关系中不同咬合接触方式对修复体、种植体、修复基台、固位螺丝、骨组织、粘结剂及修复体内部应力分布的影响。方法:从数据库中提取1例上颌中切牙区种植修复患者的锥形束CT影像资料,运用Mimics 19.0软件建立上颌骨模型,将颌骨模型导入Solidworks 2017软件后,构建上颌中切牙联冠修复体模型。在ANSYS Workbench 17.0软件中分别模拟对刃合、正常合、深覆合3种咬合状况和联冠远中缘、种植体直径中点、联冠中点3种咬合接触方式进行加载,分析在3种咬合关系与3种加载方式影响下种植修复体内部各结构与骨组织的应力分布情况。结果与结论:(1)在对刃合组中,当接触方式从远中缘转变为种植体直径中点及联冠中点时,种植修复体内部结构、骨组织、粘结剂的应力大小相应减小;(2)在正常合组中,当接触方式从远中缘转变为种植体直径中点及联冠中点时,种植修复体内部结构、骨组织、粘结剂的应力大小相应减小;(3)在深覆合组中,当接触方式从远中缘转变为种植体直径中点及联冠中点时,种植修复体内部结构、骨组织的应力大小相应增大,而粘结剂处的应力逐渐增大;(4)结果表明不同的咬合接触方式与不同的咬合关系影响种植修复体各组成部件及骨组织、粘结剂的应力分布,此结论或许能为种植修复体调整咬合接触提供参考依据。     

上颌扩弓对颞下颌关节应力影响的有限元分析

目的 通过三维有限元法对比扩弓前和放置扩弓器时颞下颌关节(temporomandibular joint, TMJ)内部各组织应力分布情况。方法 根据1名上颌牙弓狭窄患者CBCT影像资料,构建扩弓前和包含扩弓器的TMJ三维有限元模型,对模型加载相同的肌力和边界约束,观察TMJ髁突、关节盘、关节窝的等效应力、最大主应力和最小主应力。结果 扩弓前TMJ等效应力主要分布在下颌支前缘、髁突前斜面、关节盘中间带和后带以及关节窝顶部。放置扩弓器时,TMJ应力分布特征与扩弓前基本一致,应力虽然明显增加,但应力分布区域更加均匀;髁突和关节盘应力向前、向外侧移动,髁突后斜面表现出更加均匀的最大主应力分布范围。结论 上颌扩弓器产生的矫形力能够使TMJ应力增加,诱导髁突发生组织改建,协调髁突和关节盘的关系。临床上对于牙弓狭窄的患者应该采用合适的手段进行扩弓矫治。     

种植体深度和加载方向对下颌骨应力分布影响的三维有限元分析

目的分析下颌骨种植体种植深度和加载方向对周围骨组织的应力分布影响，为临床种植应用提供参考。方法CT扫描一位第一磨牙缺失的健康女性下颌骨，运用MIMICS图像重建其几何结构，ADINA建立下颌骨及种植体平齐0mm、高于1mm、低于-1mm骨界面三种有限元模型，分析比较该模型在垂直和颊舌向两种加载方式下周围骨组织内的应力分布。结果两种加载方式下三种模型相比，最大应力出现的部位没有明显变化，但数值发生了很大变化，以低于骨界面-1mm模型数值最大，高于骨界面1mm模型最小。颊舌向与垂直向加载相比，三种模型均呈现颊舌向数值明显高的态势。结论CT扫描最大限度地忠实于个性化的解剖结构，种植体种植深度和加载方向对骨组织内的应力分布有重要影响，本文结果将为临床种植技术提供一定的理论参考。     

预期条件下不同侧切角度膝关节应力状态的有限元分析

目的 探讨预期条件下不同角度侧切触地过程中膝关节运动学、地面反作用力（ground reaction force, GRF）特征以及软骨、半月板的应力状态。方法 采集14名受试者在预期条件下分别进行45°、90°和135°侧切时的运动学和GRF数据,通过Visual 3D逆动力学计算获取膝关节反作用力,基于膝关节三维有限元模型分别对3种侧切角度下触地过程进行数值仿真。结果 预期条件下3种侧切角度在触地过程中的膝关节运动学特征存在显著性差异（P＜0.001）,膝关节屈曲程度随侧切角增大而增加;垂直GRF随侧切角增加而显著减小（P＜0.001）,水平GRF呈现出相反的趋势;3种侧切角度下,90°侧切时髌骨软骨以及股骨软骨接触应力峰值较大, 前交叉韧带（anterior cruciate ligament,ACL）接触点主应力峰值较大,其次为135°和45°侧切;3种侧切角度下,外侧股骨软骨接触应力峰值均大于内侧。结论 90°侧切运动时膝关节损伤风险更大,135°侧切时膝关节内部的应力状态与90°侧切相比较为良好。预期条件下膝关节损伤风险并不随侧切角增大而升高。     

外侧楔形鞋垫对足踝生物力学影响的有限元分析

目的 探究外侧楔形鞋垫对足踝内部组织(包括足骨、关节和韧带)的生物力学影响。 方法 建立并验证足踝-鞋垫-地面三维有限元模型,探究步态 3 个关键瞬间赤足模型和鞋垫干预模型的足底压力分布、关节接触压力、跖骨及主要韧带的应力。 结果 5°外侧楔形鞋垫模型足底峰值压力比赤足模型减小 65. 8% 。 鞋垫干预使楔舟关节处峰值接触压力减小;距下关节处峰值接触压力和第 4、5 跖骨处峰值应力增大。 结论 本研究量化评估了外侧楔形鞋垫对足踝各部分的生物力学影响,提出了可适当减小外侧楔形鞋垫第 4、5 跖骨处倾斜角度的设计建议。     

斜方肌对重度 Lenke1 型侧凸脊柱影响的有限元分析

目的 建立考虑斜方肌的脊柱侧凸有限元模型,探究斜方肌对脊柱的力学特性影响。 方法 建立脊柱侧凸患者胸腰椎及骶骨的有限元模型,并进行模型有效性验证。 之后加入肩胛骨和斜方肌,模拟分析上躯干不同工况下斜方肌对 Lenke1 型侧凸脊柱各部分的影响。 结果 脊柱-肌肉模型侧屈活动度比脊柱模型小 0. 23% ,椎间盘轴向旋转平均降低 0. 078°;软组织应力在小关节上分布更均匀,软组织所受应力变化更平稳;6 种工况中 87. 5% 的腰椎小关节所受应力减小。 结论 斜方肌可以增强脊柱抵抗变形的能力,同时使应力在脊柱上更符合循序渐进的分布,腰椎受力更小使得人体可以承受更多的外载荷。 所建脊柱-肌肉模型更贴合实际,对于临床具有一定的参考价值。目的 建立考虑斜方肌的脊柱侧凸有限元模型,探究斜方肌对脊柱的力学特性影响。 方法 建立脊柱侧凸患者胸腰椎及骶骨的有限元模型,并进行模型有效性验证。 之后加入肩胛骨和斜方肌,模拟分析上躯干不同工况下斜方肌对 Lenke1 型侧凸脊柱各部分的影响。 结果 脊柱-肌肉模型侧屈活动度比脊柱模型小 0. 23% ,椎间盘轴向旋转平均降低 0. 078°;软组织应力在小关节上分布更均匀,软组织所受应力变化更平稳;6 种工况中 87. 5% 的腰椎小关节所受应力减小。 结论 斜方肌可以增强脊柱抵抗变形的能力,同时使应力在脊柱上更符合循序渐进的分布,腰椎受力更小使得人体可以承受更多的外载荷。 所建脊柱-肌肉模型更贴合实际,对于临床具有一定的参考价值。     

髋臼内陷技术对成人DDH全髋关节置换术髋臼杯生物力学影响的有限元分析

目的 探讨髋臼内陷技术对成人发育性髋关节发育不良（developmental dysplasia of the hip,DDH）髋关节置换术后髋臼假体的生物力学效应。方法 获取1名成人单侧DDH患者双侧髋关节CT图像数据,进一步构建患侧半骨盆有限元模型,在此基础上,建立臼杯不同内陷水平的有限元模型,对比分析原位组和不同水平内移组之间的生物力学差异。结果 在模拟拔出试验中,原位组最大抗拔出载荷强度为1 166 N;相比原位组,4 mm和8 mm内移组抗拔出载荷强度分别增加了45.8%和57.1%;原位组髋臼假体在步态周期站立位相载荷工况下的臼杯-骨界面最大微动为166.4 μm,内移4 mm及8 mm组相对原位组分别减少了46.2%和62.1%。对于臼杯植入后髋臼周围即刻应力分布,不同组别之间的差异并不显著;而在步态周期站立位相载荷工况下,原位组髋臼周围平均应力及峰值应力均最小,平均应力随内移程度的增加而增大,内移4 mm组峰值应力最高。结论 相较原位植入假体,髋臼内陷技术可以提高假体初始稳定性,稳定性和内移程度成正比。但内移程度不足导致骨覆盖面积不足时,臼杯-骨界面边缘应力显著增加,可能会导致假体相关并发症风险的升高。     

Effects of fentanyl on procedural pain and discomfort associated with central venous catheter insertion: A prospective,randomized, double-blind,placebo controlled trial

Context:

Central venous catheter (CVC) insertion induces pain and discomfort to a conscious patient despite application of a local anesthetic (LA) field block and this pain can be greatly lessened by using additional analgesics.

Aim:

The aim of this study is to evaluate the efficacy of fentanyl along with LA field infiltration in controlling pain and discomfort associated with CVC insertion.

Settings and Design:

A prospective, randomized, double-blind, placebo-controlled trial was conducted at tertiary referral center.

Materials and Methods:

Fifty-four patients scheduled for planned CVC were randomly assigned to receive either fentanyl (2 μg/kg) or 0.9% normal saline. Pain and discomfort using a verbal numeric rating pain scale at 5 times points during CVC insertion were assessed and analyzed.

Results:

The median interquartile range pain score is worst for placebo group after LAI (5 [3-6]) and in the immediate postprocedure period (5 [4-5]) which was significantly attenuated by addition of fentanyl (3.5 [2-5] and 3 [2-4]) (P = 0.009 and 0.001 respectively). Overall, fentanyl and placebo group were not statistically different with median discomfort score except at T10 (P = 0.047).

Conclusions:

Preprocedural bolus fentanyl infusion provides adequate analgesia and can be safely used for alleviating pain during CVC insertion in conscious patients.