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。     

不同洞径I类洞修复后牙体的应力分析

我们旨在研究不同洞径I类洞复合树脂修复后牙体的应力分布情况.采用CT扫描获取健康成人上颌牙的二维图像,通过计算机重建技术建立三维立体图像,并获得其有限元数据模型,在相同垂直载荷下对5种不同洞径I类洞修复前后的牙体应力状态进行数据分析.结果显示,在所设计的圆三角形I类洞受到50N相同作用力后,洞底切面直径从3.3 mm逐步长到3.7 mm时,其应力峰值依次为14.873、16.682、17.589、17.307和17.912 MPa,各值间无明显差异,但应力峰值为正常牙的3倍.提示后牙树脂充填时,I类洞洞径的改变对牙体的应力峰值无显著影响,但牙体的承载能力较正常牙明显下降.     

不同洞径Ⅰ类洞修复后牙体的应力分析

我们旨在研究不同洞径Ⅰ类洞复合树脂修复后牙体的应力分布情况。采用CT扫描获取健康成人上颌牙的二维图像，通过计算机重建技术建立三维立体图像，并获得其有限元数据模型，在相同垂直载荷下对5种不同洞径Ⅰ类洞修复前后的牙体应力状态进行数据分析。结果显示，在所设计的圆三角形Ⅰ类洞受到50N相同作用力后，洞底切面直径从3．3nm逐步长到3．7nm时，其应力峰值依次为14．873、16．682、17．589、17．307和17．912MPa，各值间无明显差异，但应力峰值为正常牙的3倍。提示后牙树脂充填时，Ⅰ类洞洞径的改变对牙体的应力峰值无显著影响，但牙体的承载能力较正常牙明显下降。     

不同尺寸参数对双极高频电刀热应力场的影响

目的分析不同尺寸参数对双极高频电刀热应力场的影响规律。方法基于有限元分析软件ANSYS,对双极高频电刀工作过程中的热应力场进行系统的电热耦合仿真分析,研究3种不同绝缘层厚度(0.5、1.0、1.5 mm)、电极厚度(0.5、1.0、1.5 mm)以及涂层厚度(3、6、9μm)对高频电刀各部分热应力场的影响。结果绝缘层厚度越大,心肌组织由于热应力产生的变形量越小,即高频电刀工作过程中绝缘层厚度与心肌组织的热变形量成反比;对于3种电极厚度而言,选取1.0 mm更为合适;对于3种涂层厚度而言,选取6μm更为合适。结论高频电刀各组成部件的尺寸参数对其工作过程中的热应力场有重要的影响,研究结果可为高频电刀的设计开发提供指导。     

下颌第一磨牙远中缺损牙体修复后的力学性能分析

本研究结合了三维激光扫描、逆向工程、三维有限元分析等技术，建立了下颌第一磨牙远中牙体缺损修复后的三维有限元模型，研究了其在不同加载方案、修复材料及修复洞型下的全场应力分析，并通过Mohr强度理论对修复体进行了校核。结果表明，临床上制备壁厚1mm的预备牙体进行充填修复在力学上是可行的；而对大面积缺损牙体的修复，桩核全冠修复并未显示出明显优势。     

腰椎椎体有限元建模的最优单元尺寸和材料属性分布及建模方法

目的研究人体腰椎椎体有限元建模中有限元的单元尺寸和类型、松质骨材料属性分配方式以及皮质骨结构模拟方法对有限元结果的影响。方法基于定量CT扫描人体腰椎的影像,采用6种不同的单元尺寸(0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mm)、2种松质骨材料属性分配方法、2种松质骨非均匀材料属性分配梯度(150、300)、2种皮质骨结构建模方法,建立22个去除后部结构的腰椎L2段椎体有限元模型,计算获得22个有限元模型的最大位移、应变能、平均应力、轴向刚度,并对这些结果进行统计分析和验证。结果单元尺寸为0.5 mm时,10、150、300三种非均匀材料属性分配梯度下,模型的轴向刚度值出现明显差异;不同单元尺寸下,松质骨在150种非均匀材料属性分配梯度下,模型的平均应力波动变化平缓;利用最外层六面体单元模拟皮质骨结构方法,其平均应力大于利用在最外层添加蒙皮(skin)模拟皮质骨结构方法。结论在进行腰椎椎体有限元建模时,选取0.5 mm尺寸的六面体单元、为椎体松质骨分配150种非均匀材料属性、利用最外层六面体单元模拟椎体皮质骨结构的建模方法,建立的有限元模型更加合理和有效。研究结果为后续大批量、个体化腰椎椎体模型的建立奠定基础。     

热压膜材料的弯曲力学性能

背景：随着热压膜技术的发展,正畸临床上出现使用热压膜材料制作的改良矫治器。 目的：观察不同厚度热压膜材料的弯曲力学性能差异。 方法：在室温25 ℃环境下,选用厚度为1.0 mm,1.2 mm,1.5 mm,2.0 mm的热压膜膜片各10片,应用万能材料试验机测量并比较材料在未处理时(面积为40 mm×25 mm)和在不同长方形模具上热压膜成盒形时(体积均为50 mm×10 mm×  5 mm)的弯曲力学性能。 结果与结论：在不同的处理方式下,2.0 mm热压膜膜片的弹性模量、屈服强度,最大值-应力均最高(P < 0.05),同时该材料未出现断裂点。证实,厚度和形状对热压膜材料的力学性能产生影响,2.0 mm热压膜的力学性能最高,适用于临床制作功能矫治器。     

不同牙尖斜度带桩嵌体修复下后牙短冠的有限元应力分析CSCD

背景:目前临床着重于研究带桩嵌体的材料和桩长度,而对其面形态的研究较少。目的:采用三维有限元方法,分析不同牙尖斜度的带桩嵌体对下颌第一磨牙残冠修复牙本质应力大小和分布的影响,探讨带桩嵌体修复下颌第一磨牙短冠的面形态设计。方法:采用CT扫描,Mimics软件及Unigraphics NX6.0建立右下颌第一磨牙带桩嵌体的三维有限元模型,包括带桩嵌体,牙冠,牙根,牙周膜,牙槽骨。在不同模型的咬合接触区,施加240N的加载力值,分析不同牙尖斜度的带桩嵌体对牙残冠修复牙本质的最大主应力,Von-mises应力峰值和分布情况。结果与结论:随牙尖斜度的增加,牙本质的各项应力峰值和应力分布范围逐渐增大。说明不同牙尖斜度的带桩嵌体对后牙残冠修复牙本质应力值和分布有较大影响。     

不同材料充填修复下颌第一前磨牙楔状缺损的应力分析

目的 研究三种材料对两种角度下颌第一前磨牙楔状缺损的修复效果.方法 在下颌第一前磨牙颊颈部深度为1 mm,夹角分别为30°、90°的楔状缺损有限元模型上用银汞合金、复合树脂和玻璃离子粘固粉三种材料进行缺损修复,以未修复的楔模型为对照,加载100N轴向力后,利用三维有限元方法进行牙颈部应力分析.结果 三种材料修复均改善了缺损牙体的应力集中.银汞合金修复体较其他两种材料承受了更大的应力,使缺损局部牙体应力集中状况得以更多缓解,在角度增加时作用更明显.复合树脂最有效降低牙体内部区域的应力集中.结论 楔状缺损充填修复可缓解缺损区牙体硬组织的应力集中,复合树脂相对理想.     

上前牙区种植相关解剖因素CBCT研究

目的 通过对400例成人上前牙区CBCT图像进行测量统计，了解上前牙区种植相关解剖因素，为美学区种植提供参考。方法 筛选纳入400例患者CBCT图像，测量唇、腭侧不同位点的骨量并探索上前牙根和牙槽骨的位置关系。结果 唇侧骨壁厚度在根尖处较厚，在唇侧牙槽嵴顶下2 mm处较薄，在根中1/2处最薄,唇侧牙槽嵴顶下2 mm和根中1/2处骨壁厚度>1 mm所占比率在中切牙至尖牙分别为37%、30%;31%、27%;56%、34%。腭侧骨壁厚度自牙槽嵴顶向根方递增，根方骨量>5 mm所占比率在中切牙至尖牙分别为94%、82%、97%。中切牙至尖牙相对于牙槽骨的位置关系分型Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型分别为79.5%、10.5%、1.0%、2.0%;72.0%、14.5%、3.0%、5.0%;83.0%、5.5%、0.0%、0.5%。Ⅰ亚类（根尖区唇侧骨板厚度图像精度上难以分辨）各牙位占比分别为7.0%、5.5%、11.0%。结论 上前牙区唇侧嵴顶及根中处骨板厚度普遍很薄，绝大多数位点骨厚度<1 mm，根中1/2厚度最小；腭侧骨壁厚度自嵴顶向根方递增。上前牙根和牙槽骨多数属于Ⅰ类位置关系，为美...     

Mechanical interactions of cuspal-coverage designs and cement thickness in a cusp-replacing ceramic premolar restoration: a finite element study

The aim of this study was to investigate the biomechanical interactions between cuspal preparation designs and cement thickness in a cusp-replacing ceramic premolar restoration. The cavity was designed in a typical MODP (mesial-occlusal-distal- palatal) restoration failure shape when the palatal cusp has been lost. Twelve 3D finite element (FE) models with four cavity preparations (without coverage and with buccal cuspal coverage in 1.0, 1.5 and 2.0 mm reducing in cuspal height) and three cement thicknesses (50, 100 and 150 μm) were constructed to perform the simulations. The results indicated that enamel and cement stresses in designs with no buccal cusp replacement or a 1.0 mm thick buccal cusp replacement were higher than the designs with 1.5 and 2.0 mm thick replacement. No apparent differences were found in the dentin, enamel, and cement stresses based on cement thicknesses of 50, 100, or 150 μm. This study concluded that when cusp replacement is indicated, reduction of the buccal cusp by 1.5 mm at least could reduce stress.     

牙周膜厚度对舌侧矫治中下颌第1磨牙近中移动的影响

目的 研究舌侧矫治中下颌第1磨牙近中移动过程,牙周膜厚度因素对牙齿及牙周组织应力和位移的影响。方法 基于逆向工程技术的方法,分别建立牙周膜厚度为0.15、0.2、0.25、0.3、0.35 mm的等牙槽骨高度的牙齿—牙周膜—牙槽骨三维模型,在舌侧矫治中倾斜、旋转及整体移动载荷作用下,分析牙周膜、牙根及牙槽骨表面的应力和位移状况。结果 由牙周膜厚度差异引起的牙周膜、牙根以及牙槽骨表面最大应力极大值与极小值之比分别为1.46、2.06、6.72,牙根、牙槽骨表面的最大位移极大值与极小值之比分别为1.65、1.50;对应不同的牙周膜厚度值,牙根及牙周组织最大应力部位在牙根、根分叉以及牙颈间变动。结论 临床治疗中,应注意观察牙颈、根分叉以及牙根部位的变化,针对牙周膜厚度较小的患者,整体移动更有利于牙齿及牙周组织的健康。     

全瓷冠粘接界面缺陷对修复体应力的影响

目的探究当单层全瓷冠修复体与胶层之间存在由于口腔水环境下造成的脱粘以及粘结缺陷时对修复体内部应力分布的影响。方法以二硅酸锂CAD/CAM单层冠为研究对象,进行三维有限元实体建模。利用有限元软件ABAQUS定义瓷冠内表面与胶层上表面的7个脱粘状态(状态1～7),以及2种界面缺陷的情形(情况I、II)。对所建9个模型底部进行完全约束,并在咬合面分别用直径5 mm半球形解析刚体施加600 N竖向载荷以对其进行应力计算。结果在竖向咬合力作用下,瓷冠内部和胶层上表面应力集中主要出现在脱胶边界处以及缺陷的周边。瓷冠内部的第1主应力没有超过其极限抗拉强度,但胶层中的最大拉应力超过粘结剂的极限抗拉强度,即胶层会发生内聚破坏。结论瓷冠内壁的粘结完整在维持瓷冠内部整体应力处于较低水平方面有重要作用,粘结界面处缺陷的存在对瓷冠承载力的影响比单纯脱粘面积的增加对瓷冠承载力造成的影响更加显著。为保障全瓷冠修复体的承载能力,在口腔修复临床实践中更应该注意避免引入粘结缺陷。     

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。     

远中邻牙合腭面缺损的上颌第 1 磨牙纤维桩-树脂核修复的有限元分析

目的 探究根管治疗后远中邻 腭面(disto-occluso-palatal,DOP)缺损的上颌第 1 磨牙纤维桩-树脂核修复策 略。 方法 建立 8 种不同的纤维桩-树脂核修复策略修复后的上颌第 1 磨牙有限元模型。 若多根桩在髓腔内存在 干扰,则将较细的桩在重叠部分下方 1 mm 处水平截断作为辅桩,较粗的桩保留原长作为主桩。 分别加载与牙体长 轴平行的 800 N 垂直力和与牙体长轴呈 45°的 225 N 侧向力。 通过有限元分析计算牙体组织和纤维桩内的等效应 力及桩-树脂水门汀、树脂水门汀-根管壁界面上的切应力。 结果 在相同载荷下,不同组间在牙体组织外表面的应 力分布形式相似。 垂直加载时,应力集中于根干的腭侧面;侧向加载时,应力集中于根干的近中颊侧面。 置入纤维 桩的根管中 1 / 3 处内表面最大等儿应力上升,而根管颈 1 / 3 处内表面最大等效应力下降。 垂直、侧向载荷下所受 应力最大的桩分别是腭桩和近颊桩。 垂直载荷下,在同一根管内主桩较辅桩在桩-树脂水门汀界面上的切应力大; 侧向载荷下,近中颊桩的桩-树脂水门汀界面切应力最大。 垂直载荷下,树脂水门汀-根管壁界面上最大切应力在腭 根内放置纤维桩时最大;侧向载荷下,界面上的最大切应力在近颊根放置纤维桩时最大。 结论 对于 DOP 缺损的 上颌第 1 磨牙,纤维桩修复能有效地将 力向根方传导,改善剩余牙体组织中的应力分布。 在腭根内置入单根纤 维桩进行纤维桩-树脂核-全瓷冠修复可能是其最佳修复策略。     

Photomechanical investigations on post endodontically rehabilitated teeth

An investigation of the stress distribution patterns in post-core restored teeth and the behavior of dentin material to fracture propagation was conducted using experimental techniques such as digital photoelasticity (on photoelastic models), mechanical testing and scanning electron microscopy (SEM) (on extracted teeth). Digital photoelastic experiments showed that endodontic post-core restoration resulted in regions of high tensile stress and of stress concentrations in the remaining dentin structure. It was observed from mechanical testing that the fracture resistance in post-core restored teeth is significantly lower (p<0.0001) than that in intact tooth. There was a significant correspondence between the plane of stress concentrations identified in the photoelastic models and in those of the plane of fracture exhibited by the rehabilitated tooth specimens. While the fracture of post-core rehabilitated teeth was consistent, that of control teeth was not as distinct. The SEM highlighted varying dentin response to fracture propagation at the inner core and the outer regions. The fractographs showed brittle and ductile response to fracture propagation in the outer and inner core dentin, respectively. These photomechanical studies highlighted that the stress concentrations, high tensile stress and loss of inner ductile dentin associated with post endodontic rehabilitation diminished their resistance to fracture.     

置换部分听骨赝复物后对人耳听力恢复的影响

目的探讨听骨部分置换术中不同的置换方式对患者术后听力的影响。方法根据人体正常右耳CT扫描结果,用自编程序将CT扫描数值化并导入PATRAN重建人耳三维有限元模型,对其进行声音传导动力分析,并与试验数据对比。结果通过正常人耳结构动力响应分析结果与实验数据吻合,验证了模型的正确性;在0.1～10 kHz频率下保留部分锤骨柄置换人工听骨比不保留锤骨柄术后听力恢复更好,听力恢复值在11.56～28.91 dB之间;保留部分锤骨柄时鼓膜处的最大应力值比不保留锤骨柄时更小;厚2.0 mm软骨片在0.1～0.6 kHz,2～10 kHz频率上听力恢复较好;厚0.1 mm软骨片在0.6～2 kHz频率上听力恢复较好。结论在听骨部分置换术中,保留部分锤骨柄比不保留锤骨柄听力恢复效果更好;鼓膜与人工听骨的接触面上垫置的软骨片厚度在0.1～2.0 mm之间对人耳听力恢复效果较好。     

3D finite element analysis on esthetic indirect dental restorations under thermal and mechanical loading

Thermo-mechanical finite element analyses in 3-D models are described for determination of the stress levels due to thermal and mechanical loads in a healthy and restored tooth. Transient thermo-mechanical analysis simulating the ingestion of cold and hot drinks was performed to determine the temperature distribution in the models of the teeth, followed by linear elastic stress analyses. The thermal loads were applied on the occlusal and lingual surfaces. Subsequently, coupled variation of the temperature and mastication loading was considered. The vertical loading was distributed at occlusal points, adding up to 180 N. Maximum stresses were verified in resin restoration under thermal loads. When studying coupled effect of mechanical loading with that arising from thermal effects, higher tensile stress values occurred in porcelain restorations, especially at the restoration–dentin interface. Regions of high tensile stress were detected and their possible clinical significance with respect to restoration damage and microleakage were discussed.     

Biocompatibility of resin-based dental materials applied as liners in deep cavities prepared in human teeth

BACKGROUND: Since only a few data have been published concerning the effects of resinous dental materials on the pulp-dentin complex, the aim of this study was to evaluate the biocompatibility of resin-based materials applied as liners in deep cavities prepared in human teeth. METHODS: After preparing class V cavities, the following dental materials were applied on the axial walls: group 1, Vitrebond (VIT; 3M ESPE); group 2, Ultra-Blend Plus (UBP; Untradent); and group 3, Clearfil SE Bond (CSEB; Kuraray). In group 4 (control), the hard-setting calcium hydroxide cement Dycal (CH; Caulk/Dentsply) was used. The teeth extracted at 7 days or between 30 and 85 days after the clinical procedures were processed for histological evaluation. RESULTS: For all the experimental and control groups, most of specimens exhibited no pulpal response or slight inflammatory reaction associated with slight tissue disorganization at 7-day period. Moderate inflammatory pulpal response occurred only in one tooth (RDT = 262 microm) of group 3 in which transdentinal diffusion of resin components was observed. CONCLUSION: The resin-based dental cements VIT and UBP as well as the bonding agent CSEB presented acceptable biocompatibility when applied in deep cavities prepared in sound human teeth.