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。     

微种植体复合力作用下竖直倾斜磨牙牙周膜的应力分析

背景：微螺钉种植体虽然能提供强支抗,但控制牙齿的三维移动存在不足。Tomas微种植钉的顶部设计成十字形,可固定方形弓丝,从而利用方丝控制牙齿的三维移动,目前对于研究Tomas微种植钉此方面的研究尚未见报道。 目的：观察Tomas微种植体复合矫治力系统对竖直倾斜磨牙的影响。 方法：对上颌第二恒磨牙向近中、颊侧倾斜的干燥头颅骨进行多层螺旋CT扫描,利用有限元软件建立上颌第二恒磨牙及其牙周支持组织的三维有限元模型,观察计算机模拟微种植体位于不同位置、施加不同的远中向力值和根颊向力偶矩值作用下磨牙牙周膜Von Mises应力。 结果与结论：牙周膜的最大应力均出现在上颌第二恒磨牙颈部,沿着根尖的方向应力逐渐减小,在2个牙根的根尖处未出现应力集中。提示实验所建立的有限元模型达到了几何相似性和生物力学相似性,可用于精确的生物力学分析;Tomas微种植体可控制牙齿的移动方式。     

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。     

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。     

不同牙弓形态和第二前磨牙缺失对上颌磨牙远移中支抗的影响

背景：无托槽隐形矫治中磨牙远移产生的反作用力会导致支抗牙移位，即支抗丢失。有关牙弓形态和第二前磨牙缺失对支抗的影响尚未见报道。目的：运用有限元分析法研究牙弓形态和第二前磨牙缺失对上颌磨牙远移支抗控制的影响。方法：选取1名成年男性锥形束CT数据，建立上颌骨-上牙列-牙周膜-矩形附件-隐形矫治器模型，双侧上颌第二磨牙设计0.25 mm的远移量，首先，根据第二前磨牙是否缺失分为双侧缺失组与双侧存在组；然后，根据牙弓形态再分为尖圆形、卵圆形、方圆形安氏Ⅱ1和方圆形安氏Ⅱ2牙弓组，共计8组模型。在Ansys软件中计算各组模型支抗牙的位移及牙周膜应力分布。结果与结论：(1)无托槽隐形矫治器远移上颌第二磨牙后，第一磨牙和前磨牙出现近中倾斜伴伸长，前牙唇倾伴压低；(2)双侧第二前磨牙缺失后，各组模型第一磨牙前移量明显上升，而第一前磨牙和前牙前移量均减少；方圆形安氏Ⅱ1牙弓组的前牙唇倾量最少，尖圆形牙弓最多，卵圆形牙弓组与尖圆形牙弓组差异不明显，方圆形安氏Ⅱ2牙弓组略高于方圆形安氏Ⅱ1牙弓组；(3)各组支抗牙牙周膜应力均集中于牙颈部和根尖区，方圆形牙弓组的牙周膜应力水平最低，相较其他组，方圆形牙弓组前牙...     

正畸力作用下上颌尖牙生物组织应力的三维有限元分析

建立了包括牙齿、牙周膜、牙髓、牙槽骨的上颌尖牙三维有限元模型 ,对不同加力方式下牙周组织的应力分布进行对比研究。目的是用较为先进和准确的双螺旋 CT法建立尖牙的三维有限元应力分析模型 ,为正畸治疗提供更为准确的数据并为模拟尖牙在正畸力作用下移动过程的模拟初态建立更为精确的模型。     

结合薄层CT技术建立下颌第一前磨牙三维有限元模型

目的 结合薄层CT技术建立下颌第一前磨牙三维有限元模型.方法 对正常人下颌第一前磨牙进行薄层CT扫描及图像处理,通过Matlab和ANSYS软件建立三维有限元模型,并加载验证模型力学分析的可行性.结果 建立了包含髓腔的下颌第一前磨牙的三维有限元模型,得到101564个单元,144053个节点.载荷后的应力分布主要集中在颊尖部位和根尖部位,牙颈部受力较小.结论 薄层CT技术与Matlab和ANSYS软件相结合,建立包含髓腔的下颌第一前磨牙的三维有限元模型,精度高、速度快,使用灵活,为后期的楔缺模型建立和分析奠定了基础.     

上颌后牙区倾斜种植的三维有限元分析

背景：上颌后牙区种植时往往存在骨量不足的情况,采用骨增量技术时有时候因为手术创伤或者费用等原因,患者不愿意接受。为此有学者提出倾斜种植技术,但该技术尚未得到大家认可,缺乏相关科学依据。 目的：观察上颌后牙区种植体连接不同角度基台时种植体周围骨质的应变情况,分析种植体的安全系数,验证上颌后牙区倾斜种植的可行性。 方法：通过建立三维模型,利用有限元软件分析种植体连接不同角度的角度基台时,在相同的力量加载下,观察种植体的安全系数,观察种植体及周围骨质的应力应变情况。 结果与结论：种植体连接不同角度基台时,随着基台角度的增大,种植体周围骨质的最大应变值增加明显,种植体的安全系数逐渐减小。建议上颌后牙区不要采用倾斜种植技术。     

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。     

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。     

三维模板定位引导正畸微种植体植入的成功率

背景：增加微种植体稳定性,减少其失败率,正确的利用微种植体支抗,已经成为人们关注的问题。 目的：观察两种不同定位方法对正畸微种植体植入成功率的影响。 方法：选取2008-06/2010-06解放军101医院口腔科收治的38例需在双侧上颌第二双尖牙和第一磨牙间植入微种植体的正畸患者,每例患者随机挑选一侧采用口内装置放置金属丝,结合X射线平片辅助定位指导微种植体植入,作为传统定位组;另一侧,采用三维导板定位,引导微种植体植入,作为三维模板定位组,观察两组微种植体脱落情况。 结果与结论：经5~7个月的临床使用观察,传统定位组29颗微种植体稳定,9颗发生松动,成功率76.3%;三维模板定位组36颗微种植体稳定,2颗发生松动,成功率达94.7%。三维模板定位组成功率明显高于传统定位组(P < 0.05)。提示与传统定位方法相比,三维导向植入可以使正畸微种植体达到最佳植入部位,从而有效降低种植体支抗的失败率。     

微型种植体在加强正畸支抗中的应用

目的：分析微型种植体支抗在口腔正畸中的应用效果。 方法：以“支抗,种植体”为中文关键词,检索2000-01/2010-12相关文章。纳入与支抗与种植体相关研究文献;排除重复研究。以16篇文献为主重点进行讨论。并选择34例错牙合 畸形患者作为临床验证。采用直丝弓矫治技术,在排齐和整平牙列之后采用 0.046 cm×0.064 cm 不锈钢方丝滑动法内收前牙。同时在上颌两侧第1恒磨牙与第2前磨牙之间龈缘下5~  8 mm 处植入微型纯钛种植体,在种植体与上颌侧切牙远中牵引钩之间采用弹性牵引关闭拔牙间隙。每侧以 150~200 g力滑动内收6个前牙。结束后拍摄X射线头颅定位侧位片,并进行X线头影测量分析,与矫治前进行对比。 结果：目前在口腔正畸中,增强支抗的常用方法有口外弓、横腭杆、Nance弓、种植体等。研究表明,传统方法难以获得完全的绝对支抗,临床上很难实现支抗磨牙不移动的治疗效果。经临床验证,采用微型种植体支抗,SNA、SNB、ANB的改变均不大,差异无显著性意义,上、下切牙牙轴、凸度均有明显改变,U1-NA距离减少了4.5 mm,L1-NB距离减少了2.6 mm,差异均有显著性意义,上颌第1磨牙牙冠向近中仅移动了0.4 mm,其变化无显著性学意义(P > 0.05)。 结论：微种植体虽不是绝对支抗,但是可以最大限度保护磨牙支抗,控制磨牙前移,获得理想的治疗效果。     

肱骨远端三维有限元模型的建立及生物力学分析

背景：采用有限元分析法进行骨与关节的生物力学分析得到了广泛应用,但是关于肱骨远端的有限元分析较少,且所建模型粗糙,方法繁琐。 目的：建立肱骨远端的三维有限元模型,并模拟不同受力状态下的应力分布及应变特征。 方法：通过对正常成年男性肘关节的多排螺旋CT扫描,获得连续断层图片,导入Mimics医学建模软件生成实体模型后,应用大型通用有限元分析软件ANSYS 10.0,进行网格划分、材料属性赋值生成有限元模型。约束边界条件,模拟肱骨远端轴向受力,得出肱骨远端有限元模型上的应力分布与应变结果。 结果与结论：建立的肱骨远端有限元模型总单元数为6 292,总节点数为10 232。肱骨远端在轴向载荷状态下的应力集中主要位于内、外侧柱区域。提示建立的有限元模型精确度高,符合肱骨远端的临床特点,较好地模拟了肱骨远端的生物力学特性。     

上颌骨种植体与天然牙三维有限元模型的建立

探讨获得种植体与天然牙在上颌骨复合体三维影像以建立三维有限元模型的方法。采用螺旋CT断层扫描技术,数字影像与转录技术,自编程序与ANSYS软件相结合,将CT扫描图像转换为可用于有限元建模的数值图像。结果表明:三维有限元实体模型与螺旋CT三维重建影像比较,几何相似性与还原性良好,材料构造合理。说明采用螺旋CT扫描技术及ANSYS软件,建立上颌骨种植体模型切实可行,结果令人满意。     

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。     

咀嚼肌牵动的下颌骨三维有限元建模与数值分析

目的：应用有限元方法分析咀嚼肌牵动的下颌骨应力状态。方法：采用数字中国人下颌骨CT图像三维重建，生成有限元模型，通过解剖学研究和测量，确立颞肌、咬肌、翼内肌、翼外肌的附着部位面积和肌力线方向。结果：建立了咀嚼肌牵动的下颌骨生物力学分析模式，有限元计算得到下颌骨应力分布状态，Von Mises应力主要集中于髁突，冠突，咀嚼肌附着部位和磨牙区，当右侧第1磨牙与第2磨牙咀嚼模拟时应力峰值为20．61MPa．当第1前磨牙与第2前磨牙咀嚼模拟时应力峰值达到了22．09MPa。结论：有限元分析技术，结合下颌骨血管神经走向及He力与咀嚼功能测定等，为下颌骨截骨术和骨牵张术提供了一种术前设计的定量方法。     

儿童肱骨三维有限元建模及验证

背景：有限元数值模拟力学实验方法是对人体进行生物力学结构研究的有效手段。 目的：建立正常6岁健康儿童肱骨的三维有限元模型。 方法：使用某6岁儿童志愿者的人体CT数据,导入到Mimics 10.01软件中,应用阈值分割的方法进行肱骨三维重建。运用Geomagic Studio 12.0对模型表面进行表面优化处理及曲面片的划分,然后使用TrueGrid软件进行网格划分,最后对其进行材料属性赋值,完成有限元模型的构建。施加边界条件及约束,模拟肱骨的三点弯曲试验,输出模拟结果。 结果与结论：建立完成的肱骨有限元模型包括3 024个节点,8节点六面体单元1 875个,实验分别加载0.01 m/s和3 m/s的动态载荷,肱骨中部均发生断裂,载荷-位移曲线与尸体试验结果近似。模拟结果显示,儿童肱骨的有限元模型仿真结果与尸体试验结果较为接近,有限元仿真法可以很好的模拟人体骨骼的物理特性。