下颌第一磨牙不同冠根比种植修复体的三维有限元分析

背景：为了尽量避免种植义齿修复时出现种植体周围骨组织应力集中。以往有研究应用增大种植体与骨界面的结合面积、增加直径、增加长度等方法以期使种植体骨界面应力分布更趋均匀,以提供更大的支持力,但观察时间较短,且临床报告并不一致。目的：设计不同冠根比种植修复体,采用三维有限元法,对轴向加载和颊舌向加载下的不同冠根比种植修复体周围骨组织应力分布进行分析,以求找到适合临床种植修复的冠根比范围。方法：应用CT断层扫描技术得到下锁骨和下颌牙列的大致轮廓,通过交互式的医学影像控制系统对图形特征进行整体图像拟合,再以计算机软件生成云图,根据云图的数据进行三维重建,从而得到包括下颌骨和下颌牙列的三维有限元模型：运用几何模型方法建立不同冠根比种植修复下颌第一磨牙的三维模型。运用Hyperwork8.0及Ansys11.O大型有限元分析软件,建立下颌不同冠根比的种植修复体模型,并完成牙冠的修复。在模拟黔向载荷的基础上,比较不同冠根比种植修复体周围骨组织应力分布状况。结果与结论：获得了下颌骨及下颌牙列的三维有限元模型,以及下颌不同冠根比种植修复体的有限元模型。通过对不同冠根比种植体施加轴向100N及烦舌向50N的力,种植体周围骨组织产生的应力分布状况比较发现,颊舌向受力下种植体颈部及周围骨皮质为应力集中区;轴向施力时种植体颈部、根尖部周围的骨组织为应力集中区。     

下颌骨颊舌向骨宽度的三维有限元分析

背景：由于牙列缺损、牙列缺失、牙周病、创伤、肿瘤等因素,很多患者面临着种植区颌骨颊舌向宽度不足这一问题,目前学者们对种植体周适宜的颊舌向骨宽度尚无一致的结论。目的：利用三维有限元法探寻下颌骨种植体一骨界面应力分布情况,以评定出适宜种植所需下颌骨颊舌向骨宽度。方法：用三维有限元分析法,分别对Ⅰ类、组织构建：口腔组织构建;牙种植体;颌骨宽度;应力分布;三维有限元分析;Ⅰ类下颌骨;Ⅲ类下颌骨;国家自然科学基金类骨质类型所含种植体的下颌骨模型（种植体颈部区域颊舌向骨宽度1,1．5,2,2．5,3,3．5mm）施加200N垂直和斜向60。两种方向的集中载荷,并对种植体骨界面进行应力分析。结果与结论：种植体两侧各有2mm以上的骨量即可使种植体骨界面的应力达到较为理想的状态。斜向载荷状况下产生的应力远大于垂直向载荷下产生的应力。结果表明种植体周颊舌向拥有适当的骨量对种植体骨界面应力分布有显著影响,临床种植方案设计时应尽量避免或减小斜向载荷的出现。     

下颌骨颊舌向骨宽度的三维有限元分析**

背景：由于牙列缺损、牙列缺失、牙周病、创伤、肿瘤等因素,很多患者面临着种植区颌骨颊舌向宽度不足这一问题,目前学者们对种植体周适宜的颊舌向骨宽度尚无一致的结论。目的：利用三维有限元法探寻下颌骨种植体-骨界面应力分布情况,以评定出适宜种植所需下颌骨颊舌向骨宽度。方法：用三维有限元分析法,分别对Ⅰ类、Ⅲ类骨质类型所含种植体的下颌骨模型(种植体颈部区域颊舌向骨宽度1,1.5,2,2.5,3,3.5 mm)施加200 N 垂直和斜向60°两种方向的集中载荷,并对种植体骨界面进行应力分析。结果与结论：种植体两侧各有2 mm 以上的骨量即可使种植体骨界面的应力达到较为理想的状态。斜向载荷状况下产生的应力远大于垂直向载荷下产生的应力。结果表明种植体周颊舌向拥有适当的骨量对种植体骨界面应力分布有显著影响,临床种植方案设计时应尽量避免或减小斜向载荷的出现。     

两种颌间牵引对下颔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1N。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。     

逆向工程法建立下颌第一磨牙种植体有限元模型

背景:逆向工程建模在以往的研究中也较多采用,但针对种植方面建模的研究却鲜见,尤其下颌磨牙种植方面的研究更为少见.而下颌磨牙是牙列中缺失率最高的,所以利用逆向工程建立含下颌磨牙种植义齿的颌骨三维有限元模型,对下颌磨牙种植修复的研究具有参考价值.目的:利用逆向工程快速建立含下颌磨牙种植义齿的颌骨三维有限元模型,为口腔生物力学的研究提供数学模型基础.方法:通过螺旋CT扫描正常下颌骨,Mimics软件读取断层影像数据、数据分割、三维重建,应用Magics软件优化网格设计,Pro/E软件前处理实体模型,SolidWorks2007软件建立三维有限元模型并划分网格、求解.结果与结论:成功地重建了正常牙槽骨高度的下颌第一磨牙种植体三维有限元模型,与实体模型具有高度的几何相似性,力学性质、网格质量较好,模型可以根据需要进行简便易行的修改.可为研究不同种植设计方式修复下颌第一磨牙种植体周围骨的应力分析,提供极好的模型支持.     

TM种植体骨界面应力分布的有限元分析

背景：种植体形态是决定种植体骨界面应力分布的重要因素之一。探讨顺应人体正常颌骨解削形态的TM种植体骨界面的应力分布特征对临床医生选择和设计种植体有指导意义。目的：观察集中荷载作用下TM种植体及其周围骨组织应力分布的特征。方法：通过逆向工程技术,将二维下颌骨CT图片转化为三维实体模型,并建立3种包含不同锥度的TM种植体真实下颌骨B/2类骨质的有限元模型,利用有限元技术研究两种加载方式下TM种植体骨界面应力分布特征。结果与结论：垂直加载时,对于锥度较大的TM种植体周边密质骨承受较小的应力;斜向加载时,对于锥度较大的TM种植体周边密质骨和松质骨承受较大的应力;种植体颈部,密质骨上缘与种植体接触处和种植体底部松质骨出现明显应力集中现象,斜向荷载下种植体骨界面的应力分布显著高于垂直荷载下的应力分布。从1/2长度开始变化的TM种植体骨界面在垂直荷载下表现出较好的应力分布特征。     

TM种植体骨界面应力分布的有限元分析

背景:种植体形态是决定种植体骨界面应力分布的重要因素之一。探讨顺应人体正常颌骨解剖形态的TM种植体骨界面的应力分布特征对临床医生选择和设计种植体有指导意义。目的:观察集中荷载作用下TM种植体及其周围骨组织应力分布的特征。方法:通过逆向工程技术,将二维下颌骨CT图片转化为三维实体模型,并建立3种包含不同锥度的TM种植体真实下颌骨B/2类骨质的有限元模型,利用有限元技术研究两种加载方式下TM种植体骨界面应力分布特征。结果与结论:垂直加载时,对于锥度较大的TM种植体周边密质骨承受较小的应力;斜向加载时,对于锥度较大的TM种植体周边密质骨和松质骨承受较大的应力;种植体颈部,密质骨上缘与种植体接触处和种植体底部松质骨出现明显应力集中现象,斜向荷载下种植体骨界面的应力分布显著高于垂直荷载下的应力分布。从1/2长度开始变化的TM种植体骨界面在垂直荷载下表现出较好的应力分布特征。     

包含直径和长度连续变化种植体骨块三维有限元模型的建立

目的:利用计算机辅助设计软件与三维有限元分析软件的参数双向传递功能,建立包含直径和长度连续变化的种植体骨块三维有限元模型。方法:实验于2005-03/08在西安理工大学机械与精密仪器工程学院完成。①CAD(ComputerAidedDesign)计算机辅助设计软件(Pro/EWidefire2.0,ParametricTechnologyCorporation,USA)。AnsysWorkbench10.0有限元分析软件(SASIP,Inc,USA)。②应用CAD软件在计算机上建立包含修复体上部结构和种植体的下颌后牙区骨块。以第一前磨牙的横断切面作为基底面,将其进行近远中的拉伸形成三维的下颌骨骨块。牙槽嵴顶的皮质骨厚度变化为1.9～3.1mm,松质骨的近远中未被皮质骨包绕。模拟一圆柱形种植体,同时模拟高5mm的基台,基台和种植体简化为一个整体,在基台上模拟2mm厚的瓷修复体。设定种植体直径(D)和种植体长度(L)为变量,D变化范围为2.5～5.0mm,L变化范围为6.0～16.0mm。建成后三维有限元模型与实体组织具有良好的几何相似性,利用AnsysWorkbench10.0软件中的Mesh命令,直接对模型进行智能网格划分,进行有限元分析。结果:在直径为3.5mm、长度为13.0mm时的颌骨VonMises应力分布云图上,VonMises峰值位于种植体颈部密质骨区。结论:应用AnsysWorkbench软件与CAD软件的参数双向传递的功能,使得种植修复中种植体直径和长度均连续变化的三维有限元模型建立得以实现。     

三维有限元分析前牙区单端固定桥及骨组织的应力与应变

背景：单端固定桥在临床修复牙列缺损时,对于种植体和桥体的数量、位置以及受力情况方面还存在一些争议. 目的：通过三维有限元方法分析前牙区单端固定桥的受力情况. 方法：应用计算机模拟三维有限元的方法,对种植体支持的固定义齿进行有限元分析,不同数量种植体以及种植体位于固定桥不同位置时,种植体及其周围骨组织的应力应变情况,为临床提供指导意义. 结果与结论：①当加载力量及角度相同的情况下,随种植体数量减少或桥体长度增加,种植体及周围骨质的最大等效应力值逐渐增大,最小安全系数逐渐减小.当加载角度为22.5°时,种植体及周围骨质的最大应力值最小,最小安全系数为所有加载角度的最大,随着角度的继续增大,种植体及周围骨质的最大应力逐渐增大,最小安全系数又逐渐减小.②单端桥修复前后应力分布不均,基牙骨支持组织的应力均集中于其颈部.③3个单位缺牙区域,基牙数越多,修复成功率越高.合理选择单端固定桥和双端固定桥的修复设计是治疗成功的关键.     

静态载荷模拟修复下颌磨牙残冠的应力分析

目的:对垂直静态载荷下模拟天然牙齿与金钯合金带桩嵌体的等效应力云图进行比较,分析金钯合金带桩嵌体修复下颌磨牙残冠的等效应力分布。方法:实验于2003-11/2004-12在华南理工大学交通学院应用力学系完成。从6颗离体的形态正常的人右下颌第一磨牙中,选取密合度最好且形态接近临床要求的1颗,应用螺旋CT断层扫描技术和图像合成软件,建立模拟的下颌第一磨牙和带桩嵌体修复的下颌第一磨牙残冠的三维有限元模型。在垂直向加载的情况下,应用有限元分析软件分别对其应力进行分析。结果:从6颗右下颌第一磨牙中选取1颗建立三维有限元模型。等效应力云图显示,在垂直向加载的情况下,金钯合金带桩嵌体修复后剩余牙体的各个部位的应力均比模拟天然牙小,应力比较集中在远中牙颈周围,尤其是在牙根内侧,并且颊侧比舌侧受到的等效应力稍大。结论:垂直向静态载荷下,金钯合金带桩嵌体使修复后的下颌第一磨牙残冠等效应力降低,但等效应力相对集中于远中牙颈,尤其是牙根内侧的颊侧处。提示对固位形比较差的牙体缺损应通过全冠修复或带桩嵌体修复的形式予以治疗。     

牙种植体及其上部结构三维有限元模型的建立

目的探讨建立牙种植体及其上部结构、下颌骨骨块的三维有限元模型的方法。方法使用Pro/ENGI-NEER wildfire（Pro/E）2.0软件建立包含牙种植体及其上部结构、下颌骨骨块三维实体模型,导入Ansyswork-bench 10.0有限元分析软件,进行单元划分及初始应力的验证分析,建立三维有限元模型。结果本研究建立了含有上部结构的牙种植体及下颌骨骨块三维有限元模型,牙种植体及其上部结构的大小、形态及尺寸与实体情况完全一致,应力分析与以往报道的三维有限元模型的研究结果亦相一致。结论应用pro/E 2.0软件的自适应功能可建立牙种植体及其上部结构的三维有限元模型,为后期力学分析提供准确、灵活、快速的平台。     

三维有限元法分析修复体应力变化的应用及前景

背景：利用三维有限元法的变分原理和加权技术,可将具有复杂形态结构的人类牙齿模型化,有利于了解动态过程中牙体硬组织和修复体的应力分布。目的：综合分析近年来口腔领域的国内外学者对修复体生物力学的三维有限元研究状况,特别是金属基底冠、瓷层厚度、根管预备及充填对牙体应力变化的影响。方法：由第一作者应用计算机检索1993年4月至2012年9月PubMed数据库及2001至2008年中文期刊全文数据库、维普数据库有关三维有限元法分析金属基底冠、瓷层厚度、根管预备及充填方式对牙体应力变化影响的文章,英文检索词为”porcelain-fused-to-metal, finite element method, stress analysis, root canal”,中文检索词为“烤瓷熔附金属全冠,三维有限元法,应力分析,根管”。排除重复性研究及Meta分析,共保留40篇文献进行综合分析。结果与结论：三维有限元法在口腔医学中对建立高真实度和精确度的模型有着重要的意义,因此对牙体的根管治疗和治疗后修复提供了有效的生物力学信息。有关牙体与修复体在应对咀嚼作用时的应力分布在不断地探索与研究。文章总结了口腔领域国内外学者利用有限元法分析桩核冠修复体的应力变化,为将来进一步的研究提供了参考和借鉴。结果显示,三维有限元法能够建立具有非线性,各向异性等生物力学特征的三维有限元模型,能够逐渐完善其从静态分析到动态分析的转变,以真正达到精确模拟口腔生物学形态及牙齿咀嚼功能的目的。     

功能梯度牙种植体三维有限元力学分析与结构优化

背景:将生物活性陶瓷与钛进行整体的梯度设计,从而能最大程度地起到增强种植体早期骨结合与长期稳定的作用。目的:通过三维有限元方法分析功能梯度牙种植体生物力学特性。方法:建立功能梯度牙种植体及部分颌骨三维有限元模型。整个功能梯度牙种植体从头部到底部的弹性模量梯度变化分别设计为线性、指数函数、对数函数变化3种情况,以钛种植体为对照组。在Abaqus软件中进行三维有限元应力分析。结果与结论:与对照组相比,功能梯度牙种植体每一层面上及相应骨界面上的应力均有减小。从种植体头部到底部,种植体表面应力下降为3%～50%,骨界面上应力下降为10%～30%,均以指数函数变化组下降最为明显。提示功能梯度牙种植体的设计能减小种植体与骨界面之间的应力,尤以指数函数变化的设计方案更为明显。     

下颌后牙双端种植桥及其支持组织修复前后三维有限元模型的建立

背景:三维有限元分析法是研究种植桥及其周围骨组织力学分布规律的重要手段,其精度受控于模型的准确及对真实状态的模拟.目的:建立下颌后牙双端种植桥及其支持组织修复前后的三维有限元模型.方法:利用Pro/E建模软件与CT结合,建立部分下颌骨、牙冠以及种植体的三维实体模型,通过无缝接口功能导入有限元软件中,最终分别建立双端种植桥修复前后的有限元模型.结果与结论:采用CT扫描技术、Pro/E与ANSYS软件相结合所建立的下颌种植桥及其支持组织修复前后模型切实可行,具有高度的几何相似性和力学相似性,可满足模拟加载的需要.     

金合金桩核冠修复下颌第一磨牙两壁缺损的三维有限元分析

背景：牙本质缺损的位置可能会影响牙根应力分布。 目的：对金合金桩核全瓷冠修复的根管治疗后两壁缺损下颌第一磨牙进行三维有限元应力分析,为临床治疗方案的选择提供理论指导。 方法：通过牙科CT扫描,提取数据,MINCIS软件进行三维重建,GEOMAGIC转换曲面,ANSYS布尔运算建立下颌第一磨牙两壁缺损金合金桩核全瓷冠修复6种模型。在4种载荷下,分别比较牙本质Mohr应力分布及牙本质最大Mohr值。 结果与结论：下颌第一磨牙6种缺损模型在金合金桩核全瓷冠修复时,牙根应力分布及最大应力差异无显著性意义。结果证实,金合金桩核全瓷冠修复时,下颌第一磨牙牙冠两壁缺损时,牙壁缺损的位置对修复效果无明显影响。     

可任意调节角度牙种植体的双参数优化分析与设计

背景：种植体及种植体周围骨应力过大是影响种植体长期使用的主要因素之一,因此种植体外形的科学设计与选择是延长种植体使用寿命的重要手段之一。目的：对课题组前期开发的可任意调节角度牙种植体中的连接体螺钉和中央螺钉直径进行优化分析与设计。方法：使用Pro/E 5.0、Mimics 10.0、ANSYS Workbench 14.5软件建立含有可调节角度牙种植体的无牙牙合下颌骨有限元模型,分析种植体-骨组织系统的最大等效应力。结果与结论：从灵敏度曲线可以看出,种植体-骨组织系统的最大等效应力受连接体螺钉直径变化的影响颇大,而受中央螺钉直径变化的影响可以忽略不计。当施加垂直向力时,连接体螺钉直径为1.29 mm、中央螺钉直径为0.95 mm时,种植体-骨组织系统最大等效应力最小;当施加水平舌向力时,连接体螺钉直径为1.45 mm、中央螺钉直径为1.09 mm时,种植体-骨组织系统最大等效应力最小。结果表明连接体螺钉直径对下颌骨和种植体-基台复合体等效应力峰值的影响远大于中央螺钉直径,提示在种植体选择和设计中相对于中央螺钉而言应更重视连接体螺钉的选择和设计。     

以成人体外下颌骨标本进行下颌管多断面数据观测

背景:近年牙种植以及正颌外科手术日益普及,下颌管及邻近组织的解剖结构越来越受到人们重视.但国内外实体标本测量数据报道相对较少.目的:观察实体下颌骨标本,经过测量明确下颌管及邻近组织的解剖数据,为临床进行牙槽外科手术、牙种植以及正颌外科手术提供可靠的参考数据以及解剖学依据.设计、时间及地点:对比观察,于2007-03/09在吉林医药学院解剖实验室完成.材料:完整下颌骨标本20具.方法:选取16具牙列完整的成人离体下颌骨标本和4具无牙下颌骨标本,测量下颌骨,在矢状剖面和颏孔后区每个牙位截面上有关磨牙、牙槽嵴以及下颌管的相关数据,然后进行统计学分析.主要观察指标:颏孔的位置、颏孔前缘到颏管前缘水平距离、下颌孔的位置、下颌管与磨牙根尖及各方向上骨板的距离.结果:下颌管位于下颌骨体内下方走行中偏舌侧,并近下颌骨下缘,与下颌第三磨牙根尖距离最近,在颏孔前方转向后外和颊侧出颏孔.下颌管在无牙下颌骨上与牙槽嵴顶距离明显缩小.结论:通过对下颌骨离体标本做多断面的观察和测量,为口腔颌面外科手术前设计提供了准确可靠的依据,使得临床医师能更好的制定手术方案,预防术中大量出血、神经损伤以及下颌角骨折和颌骨的侧壁穿孔等并发症的发生.