减阻牵张成骨远移尖牙的三维有限元分析

背景:牙周膜牵张成骨通过力作用于牙周膜,带动牙齿移动;牙槽骨牵张成骨是通过整个骨盘的位移,达到牙齿移动的效果。目的:建立基于健康成人的、3种不同状态下的上下颌三维有限元模型,采用三维有限元方法对比研究3种模型在力的加载下应力分布和瞬时位移情况。方法:模型1通过多种软件结合建立常规状态下、模型2建立牙周膜减阻牵张成骨后、模型3建立牙槽骨减阻牵张成骨后移动尖牙的三维有限元模型,分别模拟力的加载。结果与结论:3种模型的最大瞬时位移均发生在尖牙近中牙冠上1/3处,其值模型2模型3模型1;最大等效应力均位于上颌尖牙远中侧牙槽嵴处,其值模型2模型1模型3。说明牙槽骨和牙周膜减阻牵张成骨均能有效减小牙移动阻力,增加尖牙瞬时位移,且去除尖牙远中骨质效果更为显著。两种方法成功避免了支抗丧失,但尖牙存在远中倾斜趋势,临床工作中应采取相应措施加以控制。     

两种颌间牵引对下颌骨微种植体及周围影响的三维有限元分析

背景：有限元分析能够模拟正畸治疗方法,并对模型进行生物力学分析,此方法被认为是一种重要的、新的正畸生物力学分析方法。 目的：以三维有限元方法分析下颌骨微种植体及周围牙齿在颌间Ⅱ类、Ⅲ类牵引状况下的应力分布。   方法：选择一个牙列完整(无第三磨牙),咬合关系正常,后牙中性颌,无任何颞下颌关节紊乱症状和体征及病变的成年女性志愿者,24岁。采用螺旋CT对志愿者行闭口位头颅CT断层扫描,应用Ansys多种软件结合的方法,建立颞下颌关节、下颌骨及下颌牙列、微种植体的三维有限元模型,模拟临床颌间Ⅱ类、Ⅲ类牵引对微种植体及周围牙齿应力的影响,并对其进行分析。根据方向分别加载,力值为1 N。 结果与结论：①所建三维有限元模型具有较好的几何相似性。②颌间Ⅱ类牵引：种植钉在上颌在尖牙和第一前磨牙之间,下颌在第二前磨牙和第一磨牙之间。第一磨牙应力分布大于第二前磨牙,但第二前磨牙牙周膜应力分布大于第一磨牙牙周膜。③颌间Ⅲ类牵引：种植钉在上颌在第二前磨牙和第一磨牙之间,下颌在尖牙和第一前磨牙之间。下颌尖牙及其牙周膜应力分布大于下颌第一前磨牙。④微种植体及周围牙齿在进行颌间牵引时应力分布变化微小。     

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。     

坐骨神经损伤的三维有限元分析

建立坐骨神经损伤三维有限元模型,以三维有限元分析软件计算吻合口处应力和位移,为坐骨神经损伤移植提供生物力学实验基础。建立5、10、15、20 mm坐骨神经损伤以自体神经移植三维有限元模型,分别对各受力模型施加10 N拉伸载荷,以有限元软件(PROE5.0)计算吻合口周围各测点的应力和位移值。在相同载荷作用下模拟坐骨神经损伤以自体神经5 mm移植组最大应力大于以自体神经移植10、15、20 mm移植组。在10 kf作用下,模拟坐骨神经损伤以自体神经20 mm移植模型组最大位移大于以自体神经15、10、5 mm移植组。以三维有限元法对坐骨经损伤模型进行数值计算是可行的。     

隐形矫治中不同移动方式下颌尖牙的机械响应

目的 比较隐形矫治中下颌尖牙在不同移动方式下的机械响应。方法 根据牙齿及其支持组织的计算机断层扫描图像,建立下颌前牙及牙周组织有限元模型,模拟尖牙在颊舌方向上的平移、倾斜、旋转,以获得这3种不同移动方式下尖牙及其牙周膜的位移和应力。结果 尖牙的初始运动和牙周膜的应力分布主要由尖牙的运动类型决定。在平移和倾斜移动中,牙周膜的应力分布和尖牙移动趋势相似。尖牙旋转的整体移动趋势在相同的位移幅度下远远大于平移移动的整体运动趋势。结论 下颌尖牙对不同移动方式的机械响应方式及程度是不同的。熟悉牙齿的这些响应的差异有助于利用不同运动方式牙齿的机械响应特点,设计更加合理的隐形矫治方案,避免损伤牙周组织,并且以最短的时间完成牙齿矫正。     

减阻牵张成骨快速移动尖牙三维有限元模型的建立

背景:国内建立了减阻牵张成骨快速牙移动的实验动物模型,主要以基础研究为主,尚未见探讨减阻牵张成骨快速牙移动生物力学机制的文献。目的:基于CT法结合Mimics医学图像处理系统建立几何相似性和力学相似性较高的减阻牵张成骨术快速移动尖牙的三维有限元模型,为减阻牵张成骨术快速移动尖牙的生物力学分析、优化设计、和手术方法的选择建立灵活的分析平台。方法:通过64排螺旋CT对拔除第一前磨牙的成人上颌骨进行扫描,获得上颌骨、上颌牙列截面影像的DICOM数据。采用Mimics软件、GeomagicStudio8.0软件、UnigraphicsNX软件、Ansys11.0软件相结合的方法,建立包括上颌骨、上颌牙齿及牙周膜的减阻牵张成骨术快速移动尖牙的三维有限元模型。结果与结论:建立了由43477个单元,83577个节点组成的上颌减阻牵张成骨术快速移动尖牙的三维有限元模型,还可根据不同的研究目的和要求添加或删除组件。所建立的三维有限元模型能较真实模拟实际情况,具有较好的力学和几何学相似性,可用于进行减阻牵张成骨术中尖牙快速移动的生物力学研究,进而为临床操作提供理论依据。     

应用三维有限元分析髋臼骨结核软骨下骨塌陷的风险

目的建立人体髋臼骨结核三维有限元模型,探讨不同部位髋臼骨结核软骨下骨塌陷的风险。方法通过正常髋关节CT数据,利用Mimics软件和ANSYS有限元软件,建立正常髋关节三维有限元模型(模型A)、髋臼顶部骨结核(模型B)、髋臼中心部骨结核(模型C)、髋臼前部骨结核(模型D)、髋臼后部骨结核(模型E)三维有限元模型,模拟人体单脚站立进行加载,分析髋臼软骨下骨峰值Von Mises应力和初始微动值。结果建立了正常髋关节和不同部位髋臼骨结核三维有限元模型,各模型含节点269284,三维四面体单元184786个。通过加载分析结果显示:与正常髋关节相比,峰值Von Mises应力,依次增加84%、3%、21%、67%;髋臼软骨下骨初始微动值依次增加66%、11%、17%、29%。结论髋臼顶部结核软骨下骨峰值Von Mises应力和初始微动值最大,塌陷的风险最大。     

隐形矫正中不同附件对下颌尖牙唇舌向平移移动的影响

评价隐形矫正中不同的隐形矫正附件对下颌尖牙唇舌向平移移动的影响。应用三维CT扫描技术及Mimics,Geomagic Studio等软件通过三维逆向建模方法建立下颌的三维模型。使用Solidworks软件建立了12个不同的隐形矫正牙齿黏贴附件的模型。使用建立的模型在ABAQUS 软件中应用有限单元方法,模拟在没有附件辅助以及有12种不同的附件辅助下,下颌尖牙的唇舌向平移移动0.25 mm。应用尖牙牙冠顶端与牙根尖端初始位移比值的绝对值 |R_cr | 来衡量尖牙旋转中心的位置,在没有附件的算例中 |R_cr|值为2.902,在有附件的算例中 |R_cr | 均大于2.902。|R_cr| 在4个整体附件的平均值为1.57,在半体附件中的平均值为2.25。当附件为半体附件时,尖牙的移动趋势更接近平移。尖牙牙周膜最大von Mises应力在没有附件时为1.077 MPa,在有附件的算例中最大的应力值为1.129 MPa,相对于没有附件时仅增加4.83%。水平椭圆体附件上最大的von Mises 应力值可高达245.1 MPa。研究得出结论：黏贴附件有助于尖牙的整体平移移动;并不是大体积或面积的附件更有助于尖牙的平移移动;半体附件对于促进尖牙的平移移动更有效;最合适该次矫正治疗的附件是左半四面体附件。     

牙周膜牵张成骨术快速移动尖牙的三维有限元模型建立

背景:加速正畸牙移动速度,缩短疗程,多年来一直是国内外学者的研究热点。有学者提出了牙周膜牵张成骨的概念,是牵张成骨的一种特殊应用形式。这一方法应用于临床正畸治疗,可快速移动尖牙,显著缩短治疗时间,提高临床矫治效率,为解决疗程较长这一临床难题提供了一条新的思路。目的:建立生物相似性和力学相似性较高的牙周膜牵张成骨术快速移动尖牙的三维有限元模型。方法:通过64排螺旋CT扫描,获得颞下颌关节、下颌骨、下颌牙列截面影像的DICOM数据。采用Mimics软件、GeomagicStudio8.0软件、UnigraphicsNX软件、Ansys11.0软件相结合的方法,建立包括颞下颌关节、下颌骨、下颌牙齿及牙周膜的牙周膜牵张成骨术快速移动尖牙的三维有限元模型。结果与结论:实验建立了由39060个单元,76103个节点组成的牙周膜牵张成骨术快速移动尖牙的三维有限元模型,还可根据研究需要,添加或删除组件。     

站立位下骨盆与骨折内固定稳定性分析

目的 构建骨盆与骨折内固定三维有限元模型并验证其有效性。方法 基于骨盆CT扫描图像,利用Mimics、 ANSYS ICEM、 Hypermesh 与ABAQUS软件构建骨盆三维有限元模型,并在S1椎体上垂直向下加载600 N均布载荷,模拟站立位时骨盆受力环境,验证骨盆模型的有效性;同时建立3种不同内固定形式的T型骨折模型,验证3种内固定方式的有效性。 结果 站立位时,应力与位移分布左右对称,应力主要集中在弓状线起点处、耻骨支以及髋臼后上方。骨盆位移分布类似于以骶骨为中心向外传导并逐渐减弱的波浪形,骶骨背侧的骶正中嵴位移最大,髂骨窝、股骨位移较小,并逐渐减小直至股骨,同时发现3种内固定都可增加骨折稳定性。 结论 利用六面体网格建立的三维有限元模型,能够准确模拟站立位时骨盆力学特性,为临床研究提供直观准确的依据。     

正畸力作用下上颌尖牙牙周膜的应力应变分布

背景：口腔临床工作者可以根据牙周膜应力分布控制正畸施力的方式和大小,从而优化正畸力系统设计。 目的：分析正畸力载荷作用下牙周膜的应力应变分布。 方法：将上颌尖牙牙根近似为抛物线形柱体模型,分析上颌尖牙牙根在正畸力作用下牙周膜应力应变分布。对模型加载、求解,对近似模型在剪力、轴力、弯矩以及扭矩分别作用下牙周膜应力应变分布进行分析,并将计算结果应用到正畸力作用下牙周膜应力应变分析。 结果与结论：实验结果显示有限元分析和理论计算结果差别较小,最大为13.4%,并且高应力区出现在牙槽嵴顶部截面。正畸力作用下牙周膜中应力应变分布比较复杂,应力应变分布不仅与牙根长度,还与不同的加载力系统有关。因此临床治疗过程中,口腔医生应适当地考虑这些因素。 关键词：牙周膜;正畸力;应力应变分布;上颌尖牙;生物力学 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2012.13.009     

上颌第一磨牙弯曲牙根生物组织应力的三维有限元分析

背景：根据弯根牙牙周膜应力分布为口腔临床工作者提供正畸施力的方式和大小,以此来优化正畸力系统设计。 目的：探讨上颌第一磨牙弯曲牙根受到正畸力作用下牙根及牙周膜的应力分布情况。 方法：选用正常形态和牙根弯曲的上颌第一磨牙作为建模素材,应用CT机扫描,ANSYS Workbench 11.0 有限元分析软件建立上颌第一磨牙及其牙周膜的有限元模型,应用6种不同载荷方式对模型进行加载,分析其应力分布情况。 结果与结论：弯根牙应力集中区主要在牙颈部,其次是根尖部,牙齿在做整体移动时其牙根、牙周膜、牙槽骨应力最小。对于弯根牙的矫治需要更准确的定位以及更合理的牵引力。     

上颌尖牙远中移动过程中龈沟液内中性粒细胞浸润炎症相关因子的表达

BACKGROUND: To dynamically monitor the varying levels of inflammatory factors in the gingival crevicular fluid is helpful to assess the early effect of orthodontic tooth movement. Myeloperoxidase, soluble intercellular adhesion molecule-1, pentraxin 3 are proven to be closely related to inflammation, but it is unclear about the levels of these three kinds of inflammatory factors as well as association of these three kinds of inflammatory factors with orthodontic tooth. OBJECTIVE: To detect the expression levels of myeloperoxidase, soluble intercellular adhesion molecule-1 and pentraxin-3 in the gingival crevicular fluid during maxillary canine distal movement and to assess their correlation with periodontal disease, canine movement distance and orthodontic force. METHODS: Twenty-one orthodontic patients were enrolled and assigned into 150 g (n=12) or 100 g (n=9) groups according to orthodontic force. The gingival crevicular fluid samples of orthodontic patients were collected before and at 4, 12, 24 hours, 7, 14 days after maxillary canine distal movement. Levels of myeloperoxidase, soluble intercellular adhesion molecule-1 and pentraxin-3 in the gingival crevicular fluid were measured and analyzed using ELISA assay. RESULTS AND CONCLUSION: During the distal movement of maxillary canine, under orthodontic force, the level of myeloperoxidase was peaked at 4 hours and then decreased, while the expression level of soluble intercellular adhesion molecule-1 was peaked at 12 hours, and then decreased. Both myeloperoxidase and soluble intercellular adhesion molecule-1 levels returned to normal at 7 days under orthodontic force. The expression level of pentraxin-3 was increased significantly under orthodontic force, peaked at 24 hours, and then decreased gradually to the normal level at 7 days. In addition, the expression levels of myeloperoxidase, soluble intercellular adhesion molecule-1 and pentraxin-3 in the gingival crevicular fluid were significantly higher under 150 g force than under 100 g force. These findings indicate that detecting varying levels of myeloperoxidase, soluble intercellular adhesion molecule-1 and pentraxin-3 in the gingival crevicular fluid is useful to assess the efficiency of orthodontic treatment and prevent adverse reactions.        

On the FEM modeling of craniofacial changes during rapid maxillary expansion

This paper discusses several aspects related to the development of a reliable finite element model to simulate the craniofacial changes during rapid maxillary expansion treatment. The mechanical model concerns the entire human skull (bony structure and sutures) as well as the jackscrew device; the latter transforms the manual openings into orthodontic forces usually applied to the two maxillary halves through the first premolars and first permanent molars, which are the support points of the appliance. A sensitivity analysis of an approximate finite element model is performed in order to investigate the influence of the model size, the influence of the degree of sutural ossification by assigning different mechanical properties to the sutures and the influence of bone relaxation concerning the effects of dentofacial orthopaedics. Moreover, a more accurate model including the aforementioned teeth and their periodontal ligament as solid elastic structures was analysed in order to evaluate the orthodontic effects induced. Results refer to the opening pattern and associated stresses/displacements/strains on the cranium, the maxillae and the periodontal ligament.     

构建上颌第一磨牙及牙周支持组织的有限元模型

背景：有研究表明有限元方法可较好的模拟结构复杂、形状不规则物体的生物力学分析,其中有限元模型的相似性对研究结果具有重要影响,但理想模型的建立却是有限元研究中最耗时且最复杂的内容。 目的：建立上颌第一磨牙及牙周支持组织有限元模型,为上颌第一磨牙进行生物力学研究提供基础。 方法：选取一位上下颌牙列完整、牙周组织健康的志愿者。拍摄锥形束CT,图像保存为DICOM格式。将图像导入医学建模软件Mimics中,建立上颌第一磨牙及牙槽骨平面模型;再将该模型导入有限元前后处理软件GiD中进行处理,建立出完整的上颌第一磨牙及牙周支持组织三维有限元模型。 结果与结论：建立包括双侧上颌第一磨牙及其牙周膜和上颌牙槽骨有限元模型,共896 035个节点,4 881 067个单元。此模型还原了受试者上颌第一磨牙及其牙周支持组织的几何外形和解剖结构。结果显示,实验成功构建了上颌第一磨牙及牙周支持组织有限元模型,可以作为各种临床正畸力作用下对上颌第一磨牙及其牙周支持组织生物力学分析研究的基础。     

Power Arm在隐形矫治器联合微种植钉整体内收上前牙中的作用

目的 探讨Power Arm在无托槽隐形矫治器(clear aligner,CA)联合微种植体支抗(micro-implant anchorage,MIA)整体内收上前牙中的作用.方法 建立CA联合MIA整体内收上前牙三维有限元模型,在尖牙或尖牙所对应矫治器上加入高6 mm的Power Arm,分析矫治器施力+尖牙15...     

数值分析力矩比对尖牙平移移动的影响

目的通过有限元方法分析不同大小力矩比(M/F)和力对尖牙位移、牙周膜应力的影响。方法根据临床CT图像构建三维下颌模型,应用只有矫治力和有不同M/F矫治力系统对尖牙进行平移移动的模拟计算。分析在每一种情况下尖牙的位移平移情况,并推导出最优的能实现尖牙平移的矫治力系统。结果在所有计算中牙周膜应力均随力增大而增大。牙周膜应力则先随M/F增加而减小,达到一定值M/F=10.1 mm后(最优M/F)随M/F增加而增大。尖牙的初始位移都是倾斜移动,当采用精确的最优M/F时,尖牙的初始位移最接近平移移动。结论尖牙移动需要适合的力值,防止牙根吸收,然而平移移动需要有最佳的M/F,且是必须在生理适合力范围内的M/F。了解力和力矩对牙齿平移的影响有助于施加更加合理的矫治力系和设计更加合理的正畸器械装置。     

无托槽隐形矫治器内收上颌前牙的三维有限元分析

目的:通过有限元分析探讨无托槽隐形矫治器内收上颌前牙时的生物力学特性。方法:选取1名健康青年志愿者,获取其上颌骨及牙齿CBCT影像资料,构建上颌骨复合体及无托槽隐形矫治器的三维有限元模型,分析矫治器施力控根内收（工况一）以及矫治器施力控根内收辅以微种植钉与Power arm 150 g牵引力内收（工况二）下牙齿位移趋势及牙周膜应力分布情况。结果:工况一,前牙的冠根位移差分别为113.3、92.2、128.6 μm,最大牙周膜等效应力为79.6 kPa;工况二,前牙冠根位移差分别为89.3、74.3、184.2 μm,最大牙周膜等效应力为37.5 kPa。结论:无托槽隐形矫治器联合微种植钉和Power arm可改善上颌切牙倾斜移动的趋势并减少牙根吸收的风险,但对于尖牙的控制尚不足。     

正畸牙移动过程中牙周组织白细胞介素8的表达

背景：白细胞介素8作为一种与骨改建相关的炎性细胞因子,参与牙周组织的改建,促进牙槽骨的吸收,是骨吸收的标志物之一。 目的：观察正畸力对牙周组织改建过程中白细胞介素8表达的影响。 方法：将10周龄雄性SD大鼠上颌一侧第一磨牙与上颌切牙之间安置正畸装置,并施加0.49 N近中向正畸力,在加力后1,3,5,7,14 d取材,进行组织形态分析法、免疫组化染色检测白细胞介素8在牙周组织中表达的阳性细胞的面密度值。 结果与结论：正常大鼠牙周组织内白细胞介素8的表达呈弱阳性;随加力时间的延长大鼠牙周组织牙周膜细胞白细胞介素8表达增强,加力后5 d达到高峰,之后开始下降。实验提示正畸力可引起局部牙周组织炎症及白细胞介素8的释放。正畸牙移动早期,白细胞介素8的释放可能是牙周组织早期炎症反应和牙槽骨改建的触发因素之一。