J钩高位牵引压低内收上颌切牙的三维有限元分析

目的分析J钩高位牵引时牵引钩高度变化对切牙牙周膜应力和初始位移的影响,探讨J钩牵引过程中的力学机制,为临床正畸提供客观的理论依据。方法建立上颌牙齿及矫治器的三维有限元模型;牵引钩高度分2、4、6、8、10、12 mm 6种高度;于牵引钩顶端加载与矢状面颊向30°及与牙合平面向上30°,力大小为1.5 N;描绘出上颌切牙牙周膜应力图和初始位移图。结果当牵引钩高度增加时,中切牙最大主压应力变大,牵引钩高度小于4 mm时表现为舌倾压低,牵引钩高度大于8mm时表现为唇倾压低;侧切牙最大主压应力值先变小后增大,在牵引钩高度为4 mm时最小、12 mm时最大,舌倾伸长趋势增加。结论 J钩高位牵引时随着牵引钩高度增加,中切牙从舌倾压低变为唇倾压低;侧切牙舌倾伸长趋势增加。     

无托槽隐形矫治上颌前牙分步内收和整体内收的三维有限元分析

目的通过三维有限元分析探讨无托槽隐形矫治上颌前牙分步内收和整体内收对切牙移动方式和后牙支抗的影响, 以期为临床提供参考。方法选取1例2022年6月因下颌第三磨牙阻生就诊于上海交通大学医学院附属第九人民医院口腔外科的患者(24岁, 男性, 个别正常), 使用其口腔颌面部锥形束CT构建无托槽隐形矫治三维有限元模型, 设计减数上颌第一前磨牙, 建立5组工况:分步内收-尖牙平移组、分步内收-切牙平移组、分步内收-切牙过矫治组、整体内收-切牙平移组和整体内收-切牙过矫治组。分析各组前牙和支抗后牙的初始位移。结果分步内收-尖牙平移组尖牙发生远中倾斜移动, 中切牙和侧切牙分别唇向倾斜0.18°和0.13°。分步内收-切牙平移组和分步内收-切牙过矫治组尖牙均表现为近中倾斜移动;其中, 切牙平移组中切牙和侧切牙出现不可控舌倾, 分别倾斜0.29°和0.32°;切牙过矫治组中切牙和侧切牙的舌倾角减少至0.21°和0.18°。整体内收-切牙平移组和整体内收-切牙过矫治组尖牙均表现为远中倾斜移动;其中, 切牙平移组中切牙和侧切牙仍出现不可控舌倾, 分别倾斜0.19°和0.27°;切牙过矫治组中切牙发生可控的倾...     

戴用高位牵引头帽后高角患者的垂直向变化

目的 评估高位牵引头帽对高角患者垂直向控制的有效性.方法 选择40例高角拔牙正畸患者(MP-SN角＞40°),进行高位牵引,分为控制组和对照组(每组各20例),分析14项头影测量项目,以配对t检验分析每组治疗前后数据,独立样本t检验分析两组治疗前后差值.结果 控制组与对照组相比,14项头影测量项目治疗变化的差异均无统计学意义(P＞0.05).控制组治疗后Y轴角、MP-SN角、MP-FH角及U6-PP距分别平均增加1.9°、1.5°、2.3°和1.1 mm,与治疗前相比,差异有统计学意义(P＜0.01).结论 高位牵引头帽不能为高角患者提供有效的垂直向控制.     

种植体支抗内收上颌全牙列的三维有限元分析

目的:研究在种植体支抗内收全牙列的过程中,不同的牵引钩高度对上颌全牙列的生物力学效应和影响。方法:运用螺旋CT,MIMICS、CADTIA和SOLIDWORKS软件,建立微种植体支抗内收全牙列的三维有限元模型,并计算在3 N正畸力负载下上颌全牙列在牵引钩高度为1、4、7、10 mm时的受力大小和初始位移。结果:随着牵引钩高度的增加,矢状向力逐渐增加而垂直向力逐渐减小,上牙列逐渐由顺时针变为逆时针方向旋转。结论:通过改变牵引钩的高度,可以有效地改变上牙列的移动方式;上牙列的阻抗中心的高度位于平面上方9～12 mm之间。     

微植体支抗滑动法内收上颌前牙的三维有限元研究

目的探讨不同微螺钉种植体植入高度以及不同牵引钩高度对微植体支抗滑动法内收上颌前牙的生物力学效应的影响。方法采用高精度螺旋CT扫描结合MIMICS快速三维重建的方法建立微植体－直丝弓上颌前牙内收力系的三维有限元模型,并在准确构建托槽、牙齿、弓丝、微种植体的力学关系基础上计算当微种植体植入高度为4、8 mm时以及牵引钩高度为1、4、7、10 mm时上颌前牙的初始移动情况。结果随着牵引钩高度的增加,上颌前牙内收时逐渐从冠舌向倾斜移动变为冠唇向移动;微种植体高位植入更有利于上颌前牙内收时的压入移动。结论通过微种植体植入高度和牵引钩高度的变化可以有效控制上颌前牙内收的牙齿移动方式。     

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.     

不同角度摇椅弓联合种植体支抗内收上牙列的三维有限元分析

目的 探讨不同角度摇椅弓在种植体支抗内收上牙列过程中的生物力学效应和影响,以期为临床应用种植体支抗内收上牙列时选择合适的摇椅弓角度提供参考.方法 建立种植体支抗内收上牙列的三维有限元模型,分析摇椅弓角度为5°、10°、15°时上牙列各牙的移动趋势.结果 当摇椅弓角度从5°增大至15°时,对前牙施加的唇向转矩力逐渐增加,对后牙施加的颊向转矩力逐渐增加,前牙的压低效果和后牙的升高效果逐渐明显.结论 通过改变摇椅弓角度可较好地控制各牙转矩以及明显改善深覆(牙合).种植体支抗内收上牙列时应根据前后牙情况选择适度的摇椅弓.     

托槽转矩对上颌前牙整体内收影响的三维有限元分析

目的探讨托槽转矩角度不同在内收前牙过程中对前牙冠根的控制。方法选择一例正常牙合男性样本,采用三维软件Mimics、Geomagic、Solidworks对其CT数据进行重建,在Ansys Workbench中建立包含矫治器的上颌三维有限元模型,以微种植钉为支抗、1.47 N(150 g)的矫治力整体内收上前牙,参考Damon托槽数据分别对上颌六颗前牙施加三种不同角度的位移载荷以模拟托槽的高转矩、标准转矩及低转矩,加载后求解,计算得到前牙的矢状向初始位移及牙周膜第一主应力。结果在内收前牙过程中,托槽转矩角度不同前牙冠根矢状向初始位移及牙周膜应力分布不同,对前牙的唇舌向移动方式控制不同。高转矩转矩托槽前牙移动方式为前牙唇倾;而低转矩托槽前牙发生舌侧倾斜趋势。结论通过托槽转矩角度的调整,可以在内收前牙过程中控制前牙唇舌向倾斜角度,达到更好的临床治疗效果。     

摇椅弓滑动法整体内收上颌前牙的三维有限元分析

目的探讨摇椅弓应用于滑动法内收上颌前牙的力学效应。方法 应用ANSYS软件建立上牙列三维有限元模型,分别计算不同深度摇椅弓和不同高度牵引钩内收上前牙时对6个上前牙阻抗中心产生的转矩,并观察二者 联合应用时上前牙初始移动情况。结果 选择不同深度的摇椅弓可产生不同的冠唇向转矩,用以抵消摩擦力及不同高度牵引钩滑动法内收产生的冠舌向转矩,进而实现上前牙的整体移动。在上颌第二前磨牙和第一磨牙之间应用种植体支抗时,2 mm深度的摇椅弓可配合使用7.2 mm高度的牵引钩来实现上前牙的压低及整体内收。结论 摇椅弓可以有效改善内收前牙时出现的直立和舌倾状态,实现压低和转矩的双重控制。     

上颌前牙段阻抗中心的三维有限元研究

目的:采用三维有限元法建立上颌前牙模型,并研究其阻抗中心的垂直向定位.方法:在ANSYS8.1软件中建立6个上前牙及前颌骨的三维有限元模型,以2mm×2mm的不锈钢唇弓紧密固定6个上前牙,对其双侧施加150g水平向后牵引力,施力的高度分别为2～14mm,经求解得出模型内各节点的三维位移和应力分布趋势.结果:上前牙的位移和应力分布趋势随着水平向后牵引力的高度增加而变化.切牙的唇舌向位移由冠舌向倾斜逐渐变为舌向整体移动和舌向控根移动,尖牙则以冠舌向倾斜位移为主;前牙位移量随牵引力高度增加而增大,但位移趋势较为稳定;牙周膜应力分布与其位移趋势一致.牵引钩长度为10mm时,6个前牙的舌向位移和牙周膜的应力分布最为均匀.结论:标准大小的上颌6个前牙的阻抗中心垂直向上位于中切牙切缘龈方14mm左右.     

推杆式矫治器前导下颌三维有限元模型的初步构建与分析

目的 构建推杆式矫治器(Forsus)前导下颌的三维有限元模型,分析下颌短期前导后的应力和位移,以期为临床应用和改良推杆式矫治器提供参考.方法 选择1例处于生长发育高峰期的Ⅱ类错(牙合)下颌后缩患者,用MBT直丝弓矫治器排齐整平上下牙列达安装推杆式矫治器要求后,经螺旋CT扫描,用Mimics 9.0、Abaqus 6.5软件构建推杆式矫治器前导下颌的三维有限元模型(设计时考虑颌骨的黏弹性和黏塑件),分析前导1、15、300 S后下颌的应力和位移.结果 获得包含MBT直丝弓矫治器的推杆式矫治器前导下颌的三维有限元模型,前导下颌15和300 s后应力集中区均位于髁突前缘、下颌切迹及下颌磨牙区,最大应力值分别为34.47 MPa和34.45 MPa;前导下颌1、15、300 S后最大位移区均出现于下切牙和颏部,最大位移量随加载时间延长而增加,由3.30×10-2mm增至1.15 mm;最大位移区沿下颌骨体向后扩大,髁突位移量由加载1 s时的1.65×10-2 mm减少至加载300 s时的3.27×10-5mm.结论 本项研究在考虑颌骨黏弹性和黏塑性的情况下初步构建推杆式矫治器前导下颌的三维有限元模型.研究结果提示,推杆式矫治器加载一定时间后下颌的应力分布趋于稳定,推杆式矫治器具有促进下颌体整体向前向下改建的作用.     

上颌前牙带角度桩冠的三维有限元应力分析

目的 :研究上前牙带角度桩冠修复的应力分布。方法 :通过对上前牙桩冠修复患者进行CT扫描 ,建立上前牙带角度桩冠的三维有限元模型 ,在ANSYS软件中设定各种材料参数 ,施加载荷 ,进行数据运算处理。结果 :最大应力峰值出现在唇侧颈部皮质骨区域 ,唇侧为压应力 ,腭侧为拉应力。结论 :带角度桩冠修复上前牙 ,应力主要集中在颈部皮质骨区域内 ,唇侧大于腭侧 ,并且应力随桩冠角度的增大而增大     

双钥匙曲整体内收上前牙的三维有限元研究

目的：探讨双钥匙曲整体内收上前牙的过程中不同的加力方式对上颌前牙生物力学效应的影响。方法：采用 CBCT采集患者上颌骨以及上牙列数据信息,利用 Mimics 软件进行三维重建,建立双钥匙曲整体内收上前牙的三维有限元模型;在ANSYS 软件中分别分析①末端回弯、②结扎丝加力以及③结扎丝加力联合双钥匙曲顶部连扎3种工况下上颌前牙的初始位移。结果：从工况1到工况3,矢状方向上：中切牙冠根位移差值由4．19E －03 mm 变为－8．85E －03 mm,表现为舌侧倾斜移动到整体移动后转变为唇侧倾斜移动。而侧切牙冠根位移差由7．99E －03 mm 减小到5．84E －04 mm,尖牙由9．47E －03 mm 变为8．54E －03 mm,显示侧切牙和尖牙由倾斜移动向整体移动转变;垂直方向上：切牙由伸长移动趋势变为压低,而尖牙的压低量也逐渐变大。结论：不同的加力方式上颌前牙的移动趋势不同,结扎丝加力和顶部连扎使前牙趋向于整体移动。     

无托槽隐形矫治器联合微种植体内收并压低上前牙的三维有限元分析

目的 运用三维有限元技术研究无托槽隐形矫治器联合微种植体内收并且压低上前牙时,使用不同方式的微种植体牵引的治疗效果差异。 方法 获取患者上颌骨及牙体等锥形束CT数据,使用Mimics、Geomagic、Solidworks和Ansys软件建立所需要的三维有限元模型以及无托槽隐形矫治器。根据微种植体的设计不同,分为4个实验组。第1组为空白对照组;第2组在上颌双侧第二前磨牙和第一磨牙之间各植入一颗微种植体,在双侧尖牙牙套上沿内收方向加0.98 N的力;第3组在第2组基础上,在中切牙之间植入一颗微种植体加力0.98 N压低上前牙;第4组在第2组基础上,在双侧中切牙和侧切牙之间各植入一颗微种植体加力0.56 N压低上前牙。对各组进行受力分析,比较不同位点植入微种植体牵引加力时前牙转矩的改变、运动趋势以及应力分布。 结果 4组中所有上颌切牙皆表现出内收和压低的趋势,且伴有不同程度的转矩改变。第3组上颌中切牙及侧切牙在矢状向冠根位移差最小,第4组上颌中切牙及侧切牙压低值最大,第2组最大应力集中值最大。 结论 将微种植体植入上颌中切牙之间进行牵引更利于转矩控制;而植入上颌中切牙与侧切牙之间并联合前牙垂直牵引时更利于单纯压低,在一定程度上避免了“过山车”效应。     

细丝弓技术舌侧内收上颌前牙的三维有限元生物力学分析

目的 建立细丝弓舌侧内收上颌前牙的三维有限元模型,研究不同后倾曲力矩对上颌前牙牙周膜静水压以及初始位移的影响。方法 采用CT扫描法建立包含全牙列头颅的三维几何模型,用Solidworks软件生成舌侧托槽和弓丝的三维几何模型,组装并生成细丝弓舌侧内收上颌前牙的三维有限元模型。在三维有限元计算软件ANSYS中计算当颌间牵引力为0.556 N,后倾曲力矩分别为15、30、45、60、75 Nmm时上颌前牙的初始位移以及牙周膜静水压。结果 上颌中切牙、侧切牙以及尖牙的唇舌侧根尖和颈缘共产生4个应力集中区,并产生远中方向的旋转初始位移和相对压入移动;上颌尖牙牙周膜的静水压应力和初始位移均显著大于中切牙和侧切牙;随着后倾曲力矩的增加,上颌中切牙、侧切牙和尖牙垂直向的初始压入位移和牙周膜静水压应力均逐渐增加。结论 采用细丝弓技术舌侧内收上颌前牙的力系是安全可控的,通过改变弓丝后倾曲力矩的值可以有效控制牙齿移动的方式和移动量。