基于激光扫描与CT建立带牙根的三维数字化牙颌模型

目的　基于激光三维扫描牙颌模型,结合临床头部CT资料,建立包含牙根的数字化牙颌模型,记录牙冠和牙根解剖形态结构以及空间位置变化。 方法　1例牙列正常成年女性,头部CT数据利用Mimics11.0软件建立口腔内单独牙齿和整个上下牙列三维数字化模型;三维激光扫描仪分别扫描上下颌石膏模型及其咬合关系,在GeoMagic10.0软件中,结合CT重建的单独牙齿的三维数字化模型,重构带有牙根的牙列三维模型,同时实现上下颌三维模型符合口腔实际咬合关系的位置恢复。 结果　重建了带有牙根的三维数字化上下颌牙列模型,不仅清晰显示牙冠的解剖特征、牙列的排列、牙根的形态和位置关系,并且准确恢复了上下颌牙列的咬合关系。 结论　在正畸治疗过程中,利用激光三维扫描及CT数据建立带有牙根的三维数字化牙颌模型,不仅可以显示牙冠牙根的解剖形态结构,还能够监测牙冠和牙根的移动情况,便于指导治疗进程,评价治疗效果。     

下颌牙列数字化生物力学模型的建立

目的:通过 CT数据结合逆向工程软件建立下颌牙列的数字化生物力学模型.方法:选择健康成年志愿者1名,X检查无颌骨疾患,利用其下颌骨薄层扫描 CT数据及 mimics及 freeform软件建立成年人下颌牙列的数字化模型.结果:该模型精确反映了下颌牙列的外形及解剖特点,共得到50184个节点和31420个单元,实现了对下颌牙列解剖区域的精确划分.咬合加载后下颌骨应力分布集中于下颌骨体部及升支部,且下颌骨升支前缘、后缘及下颌骨下缘有明显应力集中区域.结论:建立了由单个牙齿组成的完整下颌牙列的数字化生物力学模型,并对此验证得出正常下颌骨的力学分布状况,为下颌骨缺损重建及牙列的力学研究奠定基础.     

利用Mimics和Freeform建立中国数字人上颌第一磨牙三维有限元模型

目的建立数字人上颌第一磨牙三维实体有限元模型,并进行了模型的有效性验证,为有关的修复体制作提供了生物力学了了。方法利用数字人男1号数了集,通过Mimics软件重建牙釉质、牙本质、牙髓三维结构,FreeForm软件对模型进行修饰,以IGES格式导入有限元软件Ansys8.0.完成有限元模型。在模型上进行垂直、侧向加载,分析牙体各部位的应力。结果建立了上颌第一磨牙有限元模型,包括牙釉质、牙本质、牙髓、模拟牙周膜、模拟牙槽槽。模型各部分模格划分模点模模元分模为:牙釉质:8303模点、5092模元,牙本质:104883模点、77357模元,牙髓:19818模点、12116模元,牙周膜:2321模点、2278模元,牙槽槽:31869模点、25264模元。垂直加载和斜向加载结果表明牙根颈1/3处是应力集中部位。结论利用Mimics和Freeform建立上颌第一磨牙三维有限元模型,具有较高的真实性和精确度,能够满足各种牙体生物力学分析的需要。     

下颌三维有限元建模与动态载荷下的应力分析

目的:研究并完善基于锥形束CT（CBCT）图像的牙列、颌骨和牙周膜的三维有限元建模方法,分析模拟咀嚼动态加载时的应力分布。方法:选择一名牙列整齐、无牙体缺失、牙周健康的女性志愿者,用CBCT扫描头骨,从图像中提取下牙列与下颌骨模型,修复缺陷并进行曲面优化,对牙周膜建模并装配各部分构成三维实体模型,接着定义材料属性、划分网格、设置约束、施加载荷,分析牙列与周围骨组织在动态载荷作用下的应力分布。结果:成功构建人体下牙列、牙周膜和下颌骨的三维有限元模型。在动态加载下,等效应力峰值（44.73 MPa）位于下颌第一磨牙牙根处,牙周膜与牙颌骨在斜向载荷下会出现应力集中现象。结论:利用CBCT扫描结合多种软件可建立仿真度良好的下颌三维有限元模型,适用于后续生物力学研究。在Mimics软件中用不同阈值提取模型可使结果更精细。减小颊尖倾斜度降低受到的剪切力可改善应力集中现象。     

下颌全牙列-直丝弓矫治器的生物力学建模

目的建立下颌全牙列-直丝弓矫治器的生物力学模型,分析其在滑动法关闭间隙的载荷作用下牙根及牙周组织的应力和位移分布。方法根据志愿者颌面部CT扫描图像建立下颌骨(皮质骨和松质骨)和全牙列(牙釉质、牙本质、牙髓、牙周膜)的模型,并以Roth托槽的实际数据建立一套托槽模型,与牙齿间的空隙用粘结剂来填充;弓丝和每个托槽都考虑接触,并使用弹簧元连接托槽和弓丝,模拟扎丝的作用,施加滑动法关闭间隙的载荷。结果切牙出现牙冠向舌侧、牙根向唇侧的转矩移动,其牙周组织和牙根的应力较高,特别是中切牙,其牙周膜的最大应力为3.97 kPa;第1磨牙远中根也出现应力集中,牙周膜的最大应力达到5.75 kPa。结论为了避免切牙的牙根吸收,可考虑增加前牙托槽的转矩;第1磨牙远中根也容易发生牙根吸收,建议适当降低正畸力值或采用微植体作为支抗。     

胎儿牙齿硬组织发育的临床应用解剖

目的：探讨国人胎儿牙齿硬组织发育状况。方法：对正常胎龄10-38周的胎儿上、下颌骨作连续切片,观察乳、恒牙胚及其相关结构发生规律。结果：牙体硬组织形成于14-20周,牙齿的增殖、钙化、萌出同时进行,牙釉质、牙本质厚度随胎龄增长而增加,各乳磨牙牙尖总是近颊尖最先发牛,恒牙板总是位于乳牙胚舌侧。结论：国人牙体硬组织发育成熟较低,牙釉质、牙本质厚度与胎龄呈正相关。     

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。     

下颌骨数字化可视模型的建立

目的:建立下颌骨的三维数字化可视模型。方法:选择合适的尸体标本,经固定、动脉灌注、冷冻、包埋、洗切、数据采集,获得数字人数据集,取数字人数据图像中下颌骨有关的二维图像,提取其轮廓线,利用Amira软件系统进行下颌骨的外形及下颌管的重建。结果:利用数字人数据得到下颌骨精细的三维模型,在三维空间上真实地再现了下颌骨、下颌牙的解剖形态,并准确地显示出下颌管的位置与走行。结论:通过数字人数据,采用应用软件重建方法获得下颌骨三维模型,为口腔解剖及外科教学、下颌骨的美容整形及正颌外科手术治疗、下颌牙齿种植等提供了解剖学依据。     

牙齿牙周矫治装置三合一三维有限元模型的建立

背景:由于牙齿及其支持组织的外形不规则,力学性质不同的以及受力作用的复杂性等,令其受力的状态很难模拟。自Tanne首次建立上颌中切牙三维有限元模型以来,国内外相继建立了精度较高的组牙有限元模型,但结合矫治装置前牙段的三维有限元模型却少见报道。目的:将薄层CT技术和多种图像处理软件及三维建模方法相结合,建立牙齿牙周矫治装置三合一的高精度三维有限元模型。方法:采集1名健康女青年上颌前牙段及牙槽骨的螺旋CT扫描及原始数据,通过三维模型修饰、划分网格等程序建立起一个上颌前牙段牙齿、牙周组织(牙周膜、皮质骨、松质骨)及矫治装置(弓丝、托槽)三合一的三维有限元模型。结果与结论:建立了上颌前牙段牙齿牙周矫治装置三合一的三维有限元模型,划分的单元采用三棱锥四面体结构,共生成131920个单元,194321个节点。将薄层CT技术和多种图像处理软件及三维建模方法相结合,建立了精度较高的包括矫治系统(托槽、弓丝)的上颌前牙段及其牙周支持组织(牙周膜、皮质骨、松质骨)的三维有限元模型。该模型具有较好的几何相似性和力学相似性,适当的将牙周膜简化成可以满足分析要求,能较好的模拟临床实际情况进行力学研究,为进一步的生物力学分析和优化设计提供可靠的研究途径。     

直丝弓滑动法关闭拔牙间隙的三维有限元模型的建立

目的基于CT法结合Mimics医学图像处理系统快速建立三维有限元模型的思路,探索建立几何相似性良好、可灵活调整、模拟直丝弓技术滑动法关闭拔牙间隙的生物力学数值分析模型。方法以牙列完整的成人上颌骨为标本,通过螺旋CT扫描后将图像传输至Mimics系统进行牙列及上颌骨的三维重建,并按东方人预成直丝弓矫治器的数据将牙齿调整至完全排齐、整平。再运用ABAQUS前处理程序生成矫治弓丝和托槽,通过布尔运算生成最后的模型。结果获得的“直丝弓-上牙列-上颌骨、模型具有良好几何相似性,可根据研究需要进行调整,并能有效反映直丝弓矫治器滑动法关闭间隙的生物力学状况。在模型上以2N的力加载后,上前牙出现舌向初始位移,舌侧牙周膜出现压应力区。结论建立了符合预定目标的三维有限元数值模型,为进一步研究直丝弓技术滑动法关闭拔牙间隙的生物力学问题提供了一个有益的工具。     

减阻牵张成骨远移尖牙的三维有限元分析

背景:牙周膜牵张成骨通过力作用于牙周膜,带动牙齿移动;牙槽骨牵张成骨是通过整个骨盘的位移,达到牙齿移动的效果。目的:建立基于健康成人的、3种不同状态下的上下颌三维有限元模型,采用三维有限元方法对比研究3种模型在力的加载下应力分布和瞬时位移情况。方法:模型1通过多种软件结合建立常规状态下、模型2建立牙周膜减阻牵张成骨后、模型3建立牙槽骨减阻牵张成骨后移动尖牙的三维有限元模型,分别模拟力的加载。结果与结论:3种模型的最大瞬时位移均发生在尖牙近中牙冠上1/3处,其值模型2模型3模型1;最大等效应力均位于上颌尖牙远中侧牙槽嵴处,其值模型2模型1模型3。说明牙槽骨和牙周膜减阻牵张成骨均能有效减小牙移动阻力,增加尖牙瞬时位移,且去除尖牙远中骨质效果更为显著。两种方法成功避免了支抗丧失,但尖牙存在远中倾斜趋势,临床工作中应采取相应措施加以控制。     

牙周膜牵张成骨术快速移动尖牙的三维有限元模型建立

背景:加速正畸牙移动速度,缩短疗程,多年来一直是国内外学者的研究热点。有学者提出了牙周膜牵张成骨的概念,是牵张成骨的一种特殊应用形式。这一方法应用于临床正畸治疗,可快速移动尖牙,显著缩短治疗时间,提高临床矫治效率,为解决疗程较长这一临床难题提供了一条新的思路。目的:建立生物相似性和力学相似性较高的牙周膜牵张成骨术快速移动尖牙的三维有限元模型。方法:通过64排螺旋CT扫描,获得颞下颌关节、下颌骨、下颌牙列截面影像的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,建立包括颞下颌关节、下颌骨、下颌牙齿及牙周膜的牙周膜牵张成骨术快速移动尖牙的三维有限元模型。结果与结论:实验建立了由39060个单元,76103个节点组成的牙周膜牵张成骨术快速移动尖牙的三维有限元模型,还可根据研究需要,添加或删除组件。     

建立牙体和颅骨三维数字化可视模型及应用

背景:由于口腔颌面解剖的内容繁多,结构层次复杂,仅靠传统的多媒体方式很难将复杂的解剖层次多角度、全方位的展现出来。虚拟现实技术在口腔颌面解剖三维重建方面的研究发展迅速,引起众多学者的关注,成为了研究的热点。目的:构建实体离体牙、牙列及颅骨的三维数字化可视模型,建立口腔颌面解剖数字资源库,使其信息化、网络化,为口腔医学的基础和临床教育教学提供新方法。方法:选择一批冠根完好的离体牙及颅骨模型。利用数码相机,分别在水平、垂直方向的不同角度对每一个模型拍照。将拍摄好的图片导入Photoshop CS5,进行图片修整压缩。将获取的图片导入The VR Worx系统,设置各种参数、热区,压缩,最后将制作完成的牙体三维数字化可视模型的Quick Time VR对象影视输出至磁盘上。结果与结论:通过数码相机结合The VR Worx 2.6软件进行三维重建,可以建立实体的牙体、牙列及颅骨的三维数字化可视模型。此模型可以在一定角度旋转、观察、缩放,同时可以对特殊的解剖部位进行标记设置热区。因此,利用数码相机结合The VR Worx软件为平台,开发实体标本的三维数字模型是可行的。这种制作方法是实体的重建,制作出的模型可以清晰展示标本的解剖结构,形象生动,并且易于保存推广。     

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。     

不同桩核冠修复上颌中切牙的三维有限元模型建立及应力分析

目的 建立4种不同修复上颌中切牙根管的有限元模型,研究不同桩核材料及根管重塑对上颌中切牙应力分布的影响,为临床应用提供理论参考。方法 采用CBCT 扫描、Mimics软件、Rapidform.xor3、Solidworks软件和Ansys Workbench软件建立4种修复系统的有限元模型,模拟咬合加载,计算Von Mises应力。结果 建立4种包含牙本质、全瓷冠、底层冠、桩核、牙胶尖、牙周膜、粘接剂及牙槽骨的上颌中切牙修复的精细的三维有限元模型。分析表明桩核材料及粘接剂性能影响牙本质Von Mises应力分布;桩的弹性模量越大,牙本质Von Mises应力越小。其中钴铬合金桩的牙本质Von Mises应力最小,为23.15 MPa。结论 通过建立不同修复上颌中切牙根管的有限元模型并进行应力分析,可以预测不同材质和结构桩核冠修复系统对上颌中切牙应力分布的影响,为修复系统的临床应用提供依据。     

用于分析面形态与颞下颌关节生物力学关系的三维有限元模型的建立

目的为研究(牙合)面形态变化对颞下颌关节应力影响的规律,建立包括下颌牙列(牙合)面形态及双侧髁突的三维有限元模型.方法尸头1具,平行于眶耳平面作CT扫描,获取下颌骨几何参数;取石膏模型,以三维扫描仪对牙列(牙合)面扫描(精度0.5mm);将石膏模型参数与CT参数换算到同一坐标系下,在髁突上方设均厚类关节盘,关节盘顶及下颌角作约束设计,经划分网格生成有限元模型.结果建立了包括双侧髁突、类关节盘及下颌牙列在内的用于分析咬合与颞下颌关节关系的三维有限元模型.结论采用本方法可建立研究(牙合)面形态与颞下颌关节应力关系的三维有限元模型.     

基于弓丝预应力分析的正畸有限元仿真

利用CT扫描的牙齿数据,使用逆向工程软件Mimics和CAD软件Catia,建立了具有较高精度的包含正畸托槽、牙弓、牙周膜和颌骨在内的可以进行布尔运算的实体模型;基于高等机构学的理论,将弓丝装配过程等效为托槽移动的过程,分析求得该等效过程中托槽运动的参数,利用所得参数对等效过程进行有限元仿真,以获得弓丝初始预应力及弓丝作用在每颗牙齿上的初始力和力矩;将牙齿和牙槽骨建模为刚性接触体,牙周膜为弹性体,施加分析获得的初始力系,进行接触分析,得到正畸临床状态下整个上牙颌牙周膜的应力大小和分布.通过对矫治器和牙弓、槽骨联合建模,并使用空间螺旋坐标系,本方法可以获得临床状态下的正畸矫治力和牙周组织响应,为正畸理论研究和临床实践提供指导.     

冠外精密附着体对基牙及牙周组织影响的三维有限元分析

我们建立了包括下颌骨和切牙、尖牙、前磨牙的双侧游离末端牙列缺失的三维有限元模型,在此基础上又建立了配带精密附着体义齿的模型,考虑基托与缺牙处牙槽嵴间的接触,比较修复前后基牙及其牙周组织、牙列缺失部位牙槽嵴的von Mises应力。结果表明:精密附着体修复后,基牙及基牙根周牙槽骨的von Mises应力值较修复前无论舌侧、颊侧都有了明显增加,应力集中范围增大;牙列缺失部位的应力也有所增加。     

皮质骨切开辅助大鼠正畸牙齿移动有限元分析

目的仿真模拟大鼠皮质骨切开后正畸牙齿移动,分析切开手术对大鼠牙颌结构力学分布的影响。方法建立大鼠正畸牙齿移动三维有限元模型,模拟皮质骨切开手术,并根据加载方向及牙根部位对牙周膜及根周牙槽骨进行细分,计算磨牙与切开骨块初始位移及各细分区域内牙周膜、牙槽骨的应力、应变分布。结果上颌第1磨牙在正畸力作用下近中倾斜移动,最大位移集中于牙冠远中尖;皮质骨切开能增加牙槽骨块初始位移。牙周膜最大主应变集中于近远中颈部,最小主应变集中于远中根尖部;皮质骨切开对牙周膜应变的分布及水平有明显影响;皮质骨切开能够明显增加牙槽骨中应力水平,并使高应力区集中于牙根近中牙槽嵴。结论皮质骨切开能够改变正畸矫治力在牙齿及牙周组织中的分布,使其有利于局部牙槽骨改建,实现快速正畸牙齿移动。研究结果有助于从生物力学角度认识皮质骨切开辅助正畸牙齿移动机制。     

数字化颅颌面骨三维解剖图谱的建立

目的:研究和建立数字化颅颌面骨三维解剖图谱.方法:使用自主研发的医学图像处理和三维建模系统生成颅颌面诸骨的精确三维模型,然后采用 Visual Studio 2008开发三维解剖图谱系统,设计强大而灵活的界面布局和操作控制,充分发挥数字化图谱的虚拟可视化功能.结果:成功研制了数字化颅颌面骨三维解剖图谱系统 Dacas,人机交互式界面方便灵活,可以任意选取感兴趣区放大、旋转观察,对各个组成部分的名称、解剖标志、及其上、下级层次结构深入了解,具有逼真的三维显像和方便的教学学习功能.结论:数字化颅颌面骨组织三维解剖图谱是一种强有力的新型解剖工具,在口腔、颌面等多个学科均有很好的推广应用前景.