上颌骨及上中切牙的三维有限元模型的初步建立

目的建立上颌骨及上中切牙的三维有限元模型,为分析其生物力学性质提供一个标准数学模型.方法采用修改后的可视化人数据为基础,构造上颌骨有限元模型;用传统片磨法建立上中切牙有限元模型.在Ansys程序中将两者进行整合,并作分析处理.结果建立了较理想的三维有限元模型,包括上中切牙、牙周膜、牙槽骨(皮质骨、松质骨)及上颌骨,共56357个节点和41278个四面体单元.结论该模型有较好的力学和几何学相似性,所包含的数据量可以作初步的颌骨牙齿应力分析.     

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。     

数码相机在上中切牙三维建模中的应用

目的:评价数码相机在建立上中切牙计算机三维实体模型中的作用及价值.方法:应用数码相机拍摄上中切牙各截面图片,获得的图片经Photoshop软件、3DMAX软件处理,在计算机中还原并建立三维实体模型.结果:建立了精确的上中切牙三维实体模型.结论:口腔专业医务人员完全可以用数码相机拍摄并独立建立上中切牙的三维模型.     

上颌埋伏尖牙及其支持组织三维有限元建模方法的研究

目的:利用螺旋CT技术与三维有限元方法,建立统一坐标系下上颌埋伏尖牙及其支持组织的三维有限元模型,为正畸牵引治疗埋伏尖牙的研究提供数字模型.方法:从正畸患者中选取一埋伏牙病例为实验样本,利用螺旋CT设备,Mimics、Unigraphic(UG)等软件.建立埋伏牙及其支持组织的三维实体(CAD)模型,并将建立的3种CAD模型导入MSC.Mentat软件中进行网格划分,建立可用于力学分析的三维有限元模型.结果:利用螺旋CT设备,Mimics、Unigraphic(UG)等软件,建立了上颌埋伏尖牙及其支持组织(牙周膜和上颌骨整体)的三维实体(CAD)模型,所建模型具有较高的几何相似性.结论:利用螺旋CT扫描技术、Mimics、UG、MSC等工程软件建立的上颌埋伏尖牙三维有限元模型精确度高,结构完整,网格质量好,可以满足对埋伏牙进行各种模拟牵引加载的需求.     

基于三维视觉测量的切牙乳突与上前牙的位置关系

目的:通过三维扫描,测量、分析切牙乳突与上前牙的位置关系。方法:选取20～70岁年龄段的符合标准的上颌模型100例,采用2种方式分别进行分组:按年龄分为20～40岁、40～70岁2组,按性别分为男性组与女性组。通过三维扫描,将牙列模型转化为计算机点云数据并进行三维重建,利用图像处理软件建立参考平面,将三维牙模上的参照点投影至所建平面上,测量各投影点之间的关系,得到上中切牙唇面至切牙乳突后缘的距离(IP)、上尖牙牙尖连线与切牙乳突后缘的距离(ICP)、上尖牙牙尖连线与上中切牙唇面的距离(IIC)。所得数据利用SAS14.0软件包进行分析。结果:上中切牙唇面至切牙乳突后缘的距离平均值为9.3974 mm,标准差为1.6913。上尖牙连线至切牙乳突后缘的距离平均值为2.3936 mm,标准差为1.3193。上尖牙连线至上中切牙唇面的距离平均值为6.9806 mm,标准差为1.4321。以上3组数据按照年龄与性别分组,均无统计学差异。结论:本实验成功将三维扫描技术应用于牙科模型的测量分析,所得数据可为全口义齿人工上前牙的排列提供参考。年龄与性别对上前牙与切牙乳突的位置关系无影响。     

下颌第一磨牙种植修复体的三维实体和有限元模型的建立

目的建立下颌磨牙种植修复体的三维实体和有限元模型,为种植体周围骨的应力分析研究提供模型支持。方法利用CT薄层扫描技术和UG软件的实体建模技术,结合PATRAN有限元分析软件建立不同设计方式种植修复下颌第一磨牙的三维实体和有限元模型。结果快捷、精确地在计算机上建立了单种植体和双种植体方式修复下颌第一磨牙的三维实体和有限元模型,建立的模型可进行准确的力学分析。结论采用CT扫描,辅助UG建模技术,结合Patran软件建立含种植体的牙颌模型,可提高模型的仿真性和建模的高效性。     

下前牙瓷贴面修复三维有限元模型的建立

目的：建立下颌中切牙及其瓷贴面粘接修复的三维有限元模型,为前牙瓷贴面修复的生物力学分析奠定基础。方法：用Micro-CT扫描离体牙,Mi mi cs软件读取断层影像数据、数据分割、三维重建,Geo-magic软件精修,再运用Catia软件预备牙体并制作瓷贴面及粘接剂层,ANSYS workbench软件网格划分,最后进行有效性验证。结果：准确地建立含有瓷贴面、粘接剂、牙釉质、牙本质、髓腔的下颌中切牙三维有限元模型,网格划分后共计771788个单元,551587个节点。经收敛试验验证所得模型在力学和几何学方面与实体组织具有高度的相似性。应力云图可见Von-Mises应力主要集中于舌侧牙颈及唇侧肩台部,应力峰值发生在肩台偏近中处。结论：应用Micro-CT扫描结合逆向工程软件Mimics、Geomagic,及造型软件Catia,有限元分析软件ANSYS workbench建模的方法快捷可行、准确度高。     

利用Matlab和Pro/E软件辅助建立桩核冠的三维有限元模型

目的:利用Matlab和Pro/E软件辅助建立桩核冠三维有限元模型。方法:应用Matlab软件编程读取通过CT扫描所获取的建模所需二维影像图像(共45张,层厚0.5mm,无间隔)的边界数据;再利用Pro/E的自由曲面造型和加减布尔运算建立桩核冠各个三维实体模块模型,并进行三维重组;最后在Ansys中进行模型单元划分和力学检测。结果:建立包含饰瓷、金属基底、桩核、粘固剂、牙本质、牙胶尖、牙周膜、松质骨和皮质骨的三维有限元模型。结论:利用Matlab软件和Pro/E软件辅助建模,提高了建模的精度、速度和灵活性,为临床口腔医师进行有限元生物力学分析研究提供了一种简捷而精确的有限元建模方法。     

上颌牙列及MBT直丝弓矫治器三维有限元模型的建立

目的建立上颌MBT直丝弓矫治器的三维有限元力学分析数学模型。方法利用多层螺旋CT扫描获得上颌牙列及上颌牙槽骨的原始数据,采用Matlab、CoreldrawI、mageware、UG、ANSYS软件相结合的方法,建立上颌牙列、牙周膜、牙槽骨、MBT直丝弓矫治器的三维实体和三维有限元模型。结果建立了上颌牙列及MBT直丝弓矫治器的三维实体和三维有限元模型。结论应用螺旋CT扫描结合多种软件建立了上颌牙列及MBT直丝弓矫治器的三维实体和三维有限元模型,方法便捷有效,模型仿真性好,为进一步分析MBT直丝弓矫治器的力学行为提供了一个良好的平台。     

三维照相测量扫描仪建立上颌尖牙烤瓷冠有限元模型

目的：建立上颌尖牙烤瓷冠有限元模型,为口腔修复研究提供实验基础.方法：采用三维照相测量仪（3DSS）扫描,应用geomagic8、imageware12、unigraphics NX4、algorv18等软件,利用逆向工程技术,建立上颌尖牙烤瓷冠三维有限元模型,并进行网格划分。结果：重建的三维有限元模型与实体模型具有高度几何相似、力学相似性。结论：应用3DSS扫描点云并结合以上软件能够较为快速、精确地建立上颌尖牙烤瓷冠的三维有限元模型。     

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.     

唇、腭向倾斜上中切牙桩核冠修复有限元模型的构建

目的：建立唇、腭向不同倾斜角度上颌中切牙经纤维桩、树脂核和全瓷冠修复后的三维有限元模型.方法：对完整上颌中切牙、预备后牙体和纤维桩进行Micro-CT扫描,结合Mimics、Geomagic Studio、SolidWorks 和Abaqus软件建立三维有限元模型.结果：通过Micro-CT扫描结合Mimics、Geomagic Studio、SolidWorks 和Abaqus软件,建立了上颌中切牙在0°冠根夹角及向唇侧或腭侧倾斜10°、20°、30°时纤维桩核冠修复的三维有限元模型共7个.结论：本研究成功建立唇、腭向不同倾斜角度上颌中切牙经纤维桩、树脂核和全瓷冠修复后的三维有限元模型.     

龈下残根桩核冠修复的三维有限元模型建立

目的:建立不同程度缺损至牙龈下与牙槽骨内上颌中切牙残根通过龈下桩修复的桩核冠三维有限元模型,分析龈下桩修复方法的可行性.方法:使用Micro CT扫描上颌离体中切牙获得CT断层图片,通过Minics、Geomagic和UG软件生成实体结构.通过UG建市包含龈下桩核冠、牙根、牙周膜、皮质骨和松质骨不同组织的三维实体结构,...     

不同厚度上颌中切牙全瓷冠应力分布的有限元研究

目的研究不同厚度上颌中切牙全瓷冠受载时的应力分布特点。方法利用上颌中切牙全瓷冠的三维有限元模型,对3种不同厚度的全瓷冠分别进行100、150、200 N载荷模拟加载,并进行力学分析。结果不同厚度全瓷冠不同载荷下的应力分布趋势相似,应力集中于冠的颈缘及加载点。随着厚度增加,应力集中趋势明显减弱。随着载荷增加,各部位的等效应力相应增加,加载点及颈缘尤为明显。结论全瓷冠厚度的增加可降低应力集中。颈缘和加载点为应力集中区,全冠制作时应注意加强该区域。     

参数化可自适应改变的桩核冠三维有限元模型的建立

目的:利用逆向工程技术结合Pro/E的参数化建模功能,建立可自适应改变的上颌中切牙预成桩核冠的三维有限元模型.方法:采用3DSS三维光学扫描仪扫描上颌中切牙教学模型,在逆向工程软件Geomagic 10.0中进行扫描数据拼合,建立上颌中切牙模型.利用Pro/E建立包含桩核冠、牙根、粘固剂、牙胶尖、牙周膜、松质骨和皮质骨各个组件的三维实体模型,设置根管桩的外形尺寸参数为变量,对各个组件进行三维重组,在Ansys Workbench中进行模型单元划分和力学检测.结果:建立了可随根管桩自适应变化的包含全瓷冠、桩核、粘固剂、牙胶尖、牙根、牙周膜、松质骨和皮质骨的三维有限元模型.结论:逆向工程技术结合Pro/E参数化建模,提高了建模的准确性、灵活性和速度,也为后期预成根管桩形态的优化设计提供模型支持.     

上颌无牙颌修复中种植体部位和数量对应力分布的影响

目的:探讨修复无牙上颌,种植桥和附着体义齿硬性连接时,种植体部位与数量对应力分布的影响。方法:在无牙上颌模型上制作一个方便采集有限元数据的特殊义齿,螺旋CT扫描后建立3个三维有限元模型。模型1为4个种植体位于双侧中切牙和尖牙;模型2为4个种植体位于双侧侧切牙和尖牙;模型3为6个种植体,位于双侧中切牙、侧切牙和尖牙。前牙区种植体形成固定桥,与后端活动义齿采用硬性附着体连接。附着体与固定桥连接部分为阳性部件,与活动义齿相连部分为阴性部件。结果:三个模型中尖牙种植体的应力值均较大,且都集中在牙颈部,模型3<模型2<模型1,模型1约为模型3的1.85倍;在同一模型中,尖牙区种植体最大应力值在模型1约为中切牙的10倍,模型2约为侧切牙的5倍;模型3约为侧切牙的3.1倍,中切牙的6.4倍,但其侧切牙和中切牙所受最大应力分别与模型2和模型1接近。模型1阳性部件与阴性部件最大应力值均比模型2、模型3明显增大,尤其是阴性部件,约为后者的4倍。义齿腭杆的最大应力主要集中在前部附着体连接处,其次为树脂基托的连接处,腭杆水平部的转角处。结论:当附着体采用硬性连接时,前牙区选择6个种植体似乎更符合生物力学要求;建议注意附着体与金属支架连接处,腭杆与树脂基托连接处的加强。     

前牙切1/3冠横折和断冠再接术三维有限元模型的建立

目的:建立上颌恒中切牙切1/3横折及4种断冠再接术的三维有限元模型。方法:通过3DX multi-image micro-CT扫描样本,采用Mimics软件建立完整上颌恒中切牙及在此基础上的切1/3横折和4种断冠再接技术的实体模型,采用Hypermesh软件精修模型,最后应用Ansys软件进行网格划分,并对模型进行可靠性验证。结果:成功建立了上颌恒中切牙切1/3横折和4种常用或比较特殊的断冠再接技术三维有限元模型,模型与临床高度相符。结论:结合运用Mimics 10.0、Hypermesh 10.0、Ansys 10.0等软件建立的上颌恒中切牙切1/3横折和临床上常用的断冠再接术三维有限元模型真实有效,建模方法实用。     

螺旋压缩成骨器配合牙槽外科减阻快速内收上颌前牙的有限元分析

目的探讨螺旋压缩成骨器对上颌前牙应力分布及位移的影响。方法构建螺旋压缩成骨器配合牙槽外科减阻快速内收上颌前牙三维有限元模型,在对上前牙加载位移0.50mm和0.75mm两种工况下,分析上颌中切牙、侧切牙、尖牙唇腭侧及近远中应力分布及位移。结果两种工况下切牙颈部唇侧位移最大,腭侧应力最大;尖牙颈部近中位移和应力最大,唇侧位移和应力分布最小,两种工况载荷效果总体趋势相同。结论螺旋压缩成骨器两种工况对前牙内收都有影响,中切牙、侧切牙、尖牙的内收趋势明显,中切牙和尖牙有旋转趋势。     

模型重叠评价上颌切牙牙轴变化的可靠性研究

目的 探讨运用模型重叠的方法 评价上颌切牙牙轴变化的可靠性。方法 选取28例完成正畸治疗的患者,入选标准包括上颌对称拔除第一或者第二前磨牙,无偏斜的上颌中线等。治疗前、后拍头颅侧位片和制取寄存模型。头影测量分析头颅侧位片的中切牙牙轴变化,模型用Roland LPX-1200三维点激光扫描仪数字化,基于腭部区域重叠,使用测量软件(Rapidform 2006)分析治疗前后中切牙牙轴变化。用SPSS10.0统计软件对两种测量方法的结果行统计分析。结果 本研究样本的头影测量显示切牙牙轴平均内收14.47°,模型测量中切牙有14.70°的牙冠舌向移动。两种测量方法没有显著性差异。结论 用模型重叠的方法分析切牙的牙轴变化可以取得与头影测量一致的结果。?     

Damping effects on the response of maxillary incisor subjected to a traumatic impact force: a nonlinear finite element analysis

OBJECTIVES: The aim of this study was to evaluate the effects of damping on stress concentration in an impacted incisor. METHODS: Damping ratios of maxillary incisors were tested using an in vivo modal testing method. A finite element model of the upper central incisor was established for dental trauma analysis. To assess the effect of damping properties on induced stresses in the traumatized incisors, equivalent stresses in the finite element model with various damping ratios were calculated for comparison. The mechanisms of cushioning properties of the upper incisors on traumatic injuries were assessed by profiling the stress distributions in the incisor model sequentially with time. RESULTS: The measured damping ratio of maxillary incisors was 0.146+/-0.037. When the incisor was subjected to an impact force, high stresses were concentrated at the labial and lingual incisor edges, cervical ridge, and the area around root apex. When the damping ratios of the incisor model were set at 10- and 50-fold of the measured values, the peak stresses induced near the impact site of the incisor model were reduced from 24.0 to 23.2 and 15.9 MPa, respectively. On the other hand, the peak stress lagged and the stress existence period increased when the damping properties were taken into consideration. CONCLUSIONS: Damping properties of teeth provide protection to the tooth during traumatic injury by decreasing the peak stress magnitude due to release of strain energy over a longer period.