Micro-CT技术结合逆向工程软件建立上颌第一前磨牙的三维有限元模型

目的利用简便有效的方法建立离体上颌第一前磨牙三维有限元模型,为生物力学研究提供数学模型基础。方法使用Micro-CT对离体、完整的左侧上颌第一前磨牙进行牙体扫描,将获得的CT影像转化格式,通过Mimics10.0软件采集釉质、本质及髓腔的点数据,导入Imageware 12.0软件中进行点云处理和曲线反求,通过Ansys 11.0软件完成曲面拟合形成牙体组织的三维实体模型并进行布尔运算,整合釉质、牙本质及髓腔系统;建立牙周膜以及牙槽骨的实体模型,分别进行网格划分,同时对模型进行力学加载。结果建立了包含髓腔、牙周膜、牙槽骨的上颌第一前磨牙的精细三维有限元模型,网格划分后的牙体三维有限元模型:釉质具有26 685个单元,牙本质具有114 082个单元,牙髓腔具有11 843个单元,牙周膜具有22 004个单元,牙槽骨具有66 767个单元,共有241 381个10节点四面体单元。模型具有非常高的精确度,真实反映了釉牙骨质界的形态。从应力分布来看釉质上应力主要集中在面中央窝和釉质与本质交界的边缘;同样牙本质的应力集中部分也在釉牙本质界处。结论通过Micro-CT技术与逆向工程软件相结合的方法建立了左侧上颌第一前磨牙的三维有限元模型,该模型具有良好的几何相似性和力学相似性。     

3D Nurbs曲面建模法建立上颌前牙段及其牙周组织的有限元模型

目的:建立上颌前牙段及其牙周组织的高质量三维有限元模型.方法:应用薄层CT技术扫描得到的牙齿及牙周组织截面影像的DICOM数据,结合逆向工程软件Geomagic及CAD生成上颌前牙段及其牙周组织的iges曲面模型,利用Hypermesh划分网格并检查单元的质量,生成可分析的三维有限元实体模型.结果和结论:建立了上颌前牙段及其牙周组织(包括牙周膜、牙槽骨)的高质量三维有限元模型,包括640 396个单元,117 889个节点.这种新的建模方法简单易行,适合口腔牙体牙周等复杂组织的建模;所建模型相似性高,可供研究分析在各种不同正畸矫治力系统作用下,上颌前牙段单个牙齿或节段牙齿的生物力学规律.     

上颌前牙及直丝弓矫治器三维有限元模型的建立

目的 建立上颌前牙段的三维有限模型,为分析上前牙正畸治疗的生物力学提供一个平台.方法 将解剖形态人工牙按OPA-K技术排齐后进行螺旋CT扫描,采用Getdata软件获取牙颌组织轮廓关键点的坐标,在ANSYS中编程依次形成曲线、曲面和实体模型并整合在一起,建立托槽及唇弓的模型.结果 建立包括直丝矫治器、6个上前牙及其牙周膜和前颌骨的三维有限元模型,共186 322个节点,130 616个Solid 95单元和98个Beam 4单元.该模型符合上颌牙槽骨的解剖形态,较为逼真.结论 建立的模型具有良好的几何相似性和生物力学相似性,可以进一步研究6个上前牙正畸治疗的力学机制.     

逆向工程软件结合Micro_CT技术在牙体组织精细三维有限元模型建立中的应用

目的:探索逆向工程技术软件结合Micro_CT技术在牙体组织精细三维有限元模型建立中的应用,建立上颌第一前磨牙牙冠的精细三维有限元模型. 方法: 用Micro_CT对选取的完整人上颌第一前磨牙进行扫描,将获得的CT影像通过Mimics V8.1软件进行拟合,初步形成三维模型. 再将模型导入Geomagic 7软件中进行精修和细化,形成有限元分析软件可识别的实体三维模型,最后,将牙体组织的三维实体模型在Ansys 9.0软件中进行布尔运算,区分出釉质、牙本质及髓腔系统,并分别进行了网格划分. 结果: 建立了人上颌第一前磨牙牙冠的精细三维有限元模型,网格划分后的牙冠三维有限元模型:釉质具有154, 355个单元,牙本质具有256, 304个单元,共有410, 659个10节点四面体单元,模型具有非常高的精确度. 结论: 逆向工程软件结合Micro_CT技术是牙体组织精细三维有限元模型建立的有效途径.     

上颌前牙高强纤维束带牙周夹板的三维有限元模型的建立

目的 建立带牙列上颌骨及高强纤维束带牙周夹板的三维有限元模型,为牙周病夹板治疗的生物力学研究提供基础.方法 分别应用Mimics、Freeform、Ansys等软件建立最终形成带牙周膜的上颌前牙及牙槽骨三维数字化模型,以模拟伢典everStick PERIO高强纤维束带牙周夹板固定后的牙周膜状态.并通过对网格划分后模型进行应力加载,初步验证该模型准确性.结果 建成后模型具有较好的几何相似性.实验共生成113437个单元,186869个节点,与实体尺寸相一致.加载后的应力云图可见等效应力和第一主应力主要集中在牙根唇侧区域,与临床实际情况相符,表明该有限元模型的有效性.结论 利用数字图像技术和三维有限元的方法 相结合,建立的高强纤维束带牙周夹板的三维有限元模型较真实地模拟了临床实际情况,可为后续的不同夹板固定高度及牙槽骨吸收水平的生物力学研究提供有效平台.     

上颌中切牙冠根折行冠延长术并桩核冠修复的三维有限元分析

目的：构建上颌中切牙及其不同冠根折类型牙冠延长术后桩核冠修复的三维有限元模型,研究术后牙齿应力大小和分布情况,从力学角度分析牙冠延长术的适应征。方法：采用Micro-CT和3shape D700牙齿印模扫描仪分别对1颗上颌中切牙和模拟牙槽骨外形的石膏模型进行扫描,应用Mimics 10.0、Geomagic studio 9.0和ANSYS 14.0软件构建上颌中切牙及其9种冠根折类型牙冠延长术后桩核冠修复的三维有限元模型。在舌侧切1/3和中1/3交界处,与牙长轴呈45°角静态加载100 N的力,对比分析不同模型中牙本质、牙周膜、牙槽骨、桩、核的等效应力（von Mises stress）和牙周膜面积的改变。结果：共建立10个精度较高的上颌中切牙三维有限元模型;不同牙冠延长术模型中不同结构的等效应力大小为：桩＞牙本质＞牙槽骨＞核＞牙周膜,且随着折裂程度的增加,上述结构的等效应力均呈线性增加（核例外）;模型的牙周膜面积减少了12%~33%;其中 B2L2c、B2L3c、B3L1c、B3L2c、B3L3c模型的牙周膜等效应力超过了牙周膜的极限阈值。结论：唇侧折裂大于冠长3／4同时舌侧折裂深达骨嵴顶根方1 mm以上的上前牙不是牙冠延长术的良好适应征。     

牙槽骨高度对垂直移动的影响

目的研究牙槽骨高度对垂直移动的影响.方法建立不同牙槽骨高度的上颌中切牙的三维有限元模型,利用SAP91软件计算牙周膜的应力.结果①随牙槽骨高度的降低,牙周膜的应力值增大,根尖部牙周膜的应力值增大明显;②在不同的牙槽骨高度时,牙槽嵴顶部的牙周膜是应力集中的部位.结论伴有牙槽骨吸收的患者,垂直运动所需的力值需更加精确地控制.     

3DSS结合逆向工程技术建立上颌第一磨牙非线性三维有限元模型

目的:建立上颌第一磨牙及其牙周支持组织非线性三维有限元模型.方法:运用3DSS对上颌第一磨牙标准模型进行扫描;运用逆向工程软件ceomagic Studio 8生成三维实体模型;有限元软件ANSYS10.0中生成三维有限元模型.结果:建立了包含上颌第一磨牙、牙周膜、硬骨板、松质骨及密质骨的非线性三维有限元模型,共96 875个10节点四面体单元,132 838个节点.结论:建立的三维有限元模型有很高的几何相似性,并且结构完整,网格质量较好,为进一步的生物力学研究奠定了基础.     

仿生种植牙三维有限元模型的建立

目的：建立成人上颌中切牙的仿生种植三维有限元模型,探讨仿生种植牙的生物力学特性.方法：以成人上颌中切牙为标本,通过螺旋CT扫描和计算机图像处理技术,获取中切牙各截面的轮廓坐标数据,再通过CAD技术进行单元网格的自动划分,形成SuperSAP模型数据文件,输入到SuperSAP93有限元专用分析软件后建模.结果：建立了有效的仿生种植牙三维有限元模型.结论：模型的几何相似性、生物力学相似性均佳,可用于仿生种植牙的生物力学研究.     

Tip-Edge plus差动直丝弓矫治器三维有限元力学模型的建立

目的: 探索运用三维有限元的方法建立Tip-Edge plus差动直丝弓矫治器力学分析模型。 方法: 通过多层螺旋CT扫描上颌骨，采用Mimics软件重建颌骨与牙列；采用Geomagic studio 6.0软件在牙根表面向外均匀扩展0.25 mm生成牙周膜；利用Ansys软件建立Tip-Edge plus托槽模型，然后进行颌骨、牙列与托槽的组装，以托槽槽沟的边界为依据分段建立直径为0.508 mm的圆形弓丝模型。结果: 建立了Tip-Edge plus差动直丝弓矫治器的三维有限元实体模型，模型包括上颌骨、牙槽骨、牙列、托槽和弓丝。与上颌各个牙齿相对应的托槽模型的轴倾角、转矩角等数据与实体托槽的数据是相一致的。利用Ansys软件对所建模型进行网格划分，此时对模型施加一定的约束与载荷之后即可进行相应的有限元分析。结论: 结合运用Mimics、Ansys 、Geomagic studio软件建立的Tip-Edge plus差动直丝弓矫治器的有限元实体模型真实有效，其方法简便实用，可根据需要利用所建模型进行不同的力学分析。     

过萌磨牙牙周组织内应力分布的有限元研究

目的：探讨牙齿过萌与其周围生物力学环境变化之间的内在联系。方法：用二维有限元法分析阻萌力减少前后下第一磨牙牙周组织内应力分布的变化。结果：牙周膜内的应力分布随阻萌力的变化而改变，并具有明显的规律性。结论：阻萌力下降所致牙周膜内压应力值的降低或拉应力值的出现与过萌牙牙槽骨的骨质沉积加快必然有着某种内在的联系。     

下颌前磨牙弯曲牙根生物组织应力的三维有限元分析

①目的 探讨下颌前磨牙弯曲牙根受颊侧、舌侧矫治力及牙根、牙周膜、牙槽骨的应力.②方法 选取拔除成人下颌弯曲牙根的前磨牙,应用CT扫描、Mimics10.01软件建立三维实体模型;在牙冠颊、舌侧加力值,利用ANSYS软件分析、研究其应力分布规律.③结果 颊侧施力:牙做整体移动其牙根、牙周膜、牙槽骨应力最小,旋转移动最大,倾斜移动次之.舌侧施力时牙做整体移动、旋转移动,倾斜移动其牙根应力最大、牙周膜次之、牙槽骨最小.无论整体移动、旋转移动、倾斜移动舌侧应力大于颊侧.④结论 舌侧矫治力对弯曲牙根牙不适合或在临床允许情况下选择较小矫治力.     

上颌尖牙远中整体移动的阶段应力分析

目的 在模拟整体移动的载荷条件下,分析上颌尖牙远中移动不同阶段的牙周支持组织的应力衰减规律。方法 通过采用有限元法建立的骨改建力学数字模型,模拟整体移动的加载条件,分析上颌尖牙移动过程中0d、7d、14d和21d时牙周膜和牙槽骨的应力状况。结果 ①在整个牙移动过程中,牙槽骨的应力均大于牙周膜的应力水平;②牙槽骨和牙周膜的应力水平从牙颈部至根中份和根尖区呈现递减趋势;③随着牙移动进程,不同部位牙周支持组织的应力衰减速率有差别：越靠近牙槽嵴部位,其应力衰减的速率越快;反之越靠近根尖区,应力衰减越慢,至21d时应力水平趋于接近。结论临床治疗中在使用正畸力时,容易发生早期的牙槽嵴吸收、牙支持高度降低,应注意控制初始力值,保护牙周组织的健康。     

上颌尖牙压低的三维有限元分析

目的:分析压低加载变化对Von mises应力分布的影响,探讨尖牙压低过程中的力学机制,为临床正畸治疗提供客观的理论依据.方法:运用已经建立的上颌尖牙及矫治器的三维有限元模型,在有限元模型中的弓丝上选择三个代表性的点:距托槽近中边缘1mm处、远中边缘1mm处、托槽中点处.在此三点上设计五种工况,模拟不同的压低情况,描绘出牙体及牙周膜的位移形变图、Von mises应力分布图.结果:不同的压低加载对牙周膜应力分布有明显的影响.①在弓丝上单独施加压低力时,牙周膜应力集中区主要位于牙周膜唇面颈1/3靠近中处;②在压低的同时施加舌向力,牙周膜应力集中区由唇侧向舌侧转移;③40g的压低与5g的舌向力共同作用时,尖牙在不发生唇舌向倾斜的情况下被压低,牙周膜应力分布较均匀.结论:当压低力与舌向力的比值等于8:1时,尖牙在不发生唇舌向倾斜的基础上被压低;当压低力与舌向力的比值大于8:1时,尖牙在压低的同时发生牙冠唇向牙根舌向的倾斜运动;当压低力与舌向力的比值小于8:1时,尖牙在压低的同时发生牙冠舌向牙根唇向的倾斜运动.     

Effect of increased and decreased bite force on morphology of periodontal tissues]

OBJECTIVE: The aim of this study was to observe the effect of bite force on morphology of periodontal tissues. METHODS: Animal models were induced by extracting the left maxillary molars; the left mandibular molars served as decreased bite force models; the right mandibular molars served as increased bite force models. The dynamic changes of widths of periodontal ligament and cementum were measured. RESULTS: In decreased bite force group, there were significant morphologic changes of periodontal tissues after 1 week. In increased bite force group, there was no significant change. Ligament widths were significantly different after 2, 3 weeks respectively in those two groups, compared with that in control group (P < 0.05). There were significant differences between proximal alveolar wall and distal alveolar wall in width (P < 0.05). CONCLUSION: The histological morphology is closely related to the mechanical condition. Physiological bite force is necessary for periodontal ligament to maintain its physiological structure.     

牙和牙周组织的胶原分子间交联物(吡啶灵和脱氧吡啶灵)的测定

用配备荧光检测器的反相高压液相色谱仪测定人牙和牙周组织标本中胶原分子间交联物—吡啶灵和脱氧吡啶灵,测量结果以pmol/mg干重表示。结果表明,在同一个体中硬组织的P含量是软组织含量的2～10倍,硬组织DP含量是软组织含量的4～17倍。硬组织的P/DP比率分别为2:1(牙槽骨)、6:1(牙本质)、7:1(牙骨质),而软组织的P/DP比率较高,分别为9:1(牙周韧带)、12:1(牙龈)。     

固定桥基牙牙槽骨的光弹应力分析——垂直向加载

作者采用低弹性模量的环氧树脂材料模拟牙周膜,并改进了实验装置,使实验模拟更接近人体的实际情况。对垂直受载的两基牙固定桥和三基牙固定桥基牙牙槽骨的受力进行了分析,得到了定量分析的结果。     

双相磷酸钙作用下牙周组织缺损再生的Beagle犬正畸牙移动的骨改建功能

目的：观察应用双相磷酸钙（BCP）对Beagle犬牙周组织缺损进行再生后正畸牙移动的过程,阐明BCP作为牙周再生支架材料的改建机制。方法：选择6只成年雄性Beagle犬作为研究对象,以每只犬口内右上象限（B区）、左下象限（C区）为对照组,左上象限（A区）和右下象限（D区）建立犬上下颌双侧侧切牙牙周组织缺损模型,于缺损处植入BCP进行缺损组织再生12周后,建立正畸牙移动模型（实验组）,分别对实验组和对照组施加应力刺激,并于加力后1、2和4周随机处死2只Beagle犬,标本处理染色后观察应力作用下再生牙周组织的组织学变化及调控成骨活动核心结合因子α1（Cbfα1）的表达情况,观察受应力作用的正常牙周组织内的情况。结果： Masson染色检测,施加正畸压应力刺激后1周,实验组和对照组犬牙周膜均明显变窄,纤维致密,实验组犬牙槽骨以蓝染为主,对照组犬牙槽骨除牙周膜的受压区域外大体呈红色。在施加正畸压应力刺激后4周,实验组犬牙槽骨红-蓝相间,对照组犬牙槽骨红染;2组犬牙周膜内血管管腔变圆。施加正畸压应力刺激后1周,实验组和对照组犬牙槽骨表面布满骨吸收陷窝,内含多核的破骨细胞,其胞浆Cbfα1染色呈阳性;受压变形的牙周膜内细胞排列无序。施加正畸压应力刺激后4周,实验组犬牙槽骨破骨细胞消失,吸收陷窝被成骨细胞充填,骨小梁另一侧的成骨细胞也处于活跃状态,牙槽骨的骨髓腔内间充质细胞和边缘的成骨细胞仍可见Cbfα1阳性表达;对照组犬牙槽骨中的成骨细胞为Cbfα1弱阳性表达。结论：应用BCP再生的牙周组织已接近正常牙周组织,其在正畸力作用下具备正常的成骨功能,可以完成正畸牙移动的骨改建过程。