植入位点及轴向对上颌中切牙即刻种植即刻负重应力影响的三维有限元分析

目的 探讨不同牙槽窝形态上颌中切牙即刻种植即刻负重时,植入位点及轴向对种植体周围骨界面应力分布的影响。方法 参照1名健康成年人口腔锥体束计算机断层(cone beam computed tomography, CBCT)影像资料,建立偏唇型、中间型、偏腭型3种牙槽窝形态的上颌中切牙即刻种植即刻负重三维有限元模型;模拟不同植入位点(根尖位点、偏腭/唇侧位点)及轴向(牙长轴、牙槽骨长轴);对已建模型以100 N力进行不同角度(0°、30°、45°、60°、90°)的应力加载;应用ANSYS软件分析种植体周围牙槽骨的应力情况。结果 成功建立12个不同牙槽窝形态上颌中切牙即刻种植即刻负重三维有限元模型。偏唇型及中间型牙槽窝形态行即刻种植即刻负重时,沿牙槽骨长轴方向偏腭位点植入种植体更易获得良好的种植体骨界面生物力学特性;偏腭型牙槽窝形态行即刻种植即刻负重时,在偏唇位点植入,不论是沿牙长轴方向还是沿牙槽骨长轴方向植入种植体,种植体周牙槽骨所受等效应力远小于根尖位点植入。结论 不同牙槽窝形态、植入位点及轴向都会对上颌中切牙即刻种植即刻负重种植体骨界面生物力学特点产生影响。临床中,应针对不同牙槽窝形...     

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。     

天然上颌中切牙与种植体应力规律的三维有限元分析

背景：生物力学相容性是保证种植体与骨结合后长期稳定并行使功能的必要条件,因此,了解上颌中切牙与其周围骨组织应力应变分布情况对种植义齿修复尤为重要。 目的：根据天然牙5种不同解剖分型,探讨上颌中切牙牙根与种植体的应力分布规律。 方法：根据天然上颌中切牙5种不同解剖分型,通过UGNX、ANSYS等软件建立种植体及周围局部结构的三维有限元模型(B1、B2、M1、M2、P1),对种植体施加与牙长轴的夹角成0°、30°、45°、60°、90°的100 N静态荷载力,分析5类上颌中切牙牙根与种植体的应力分布情况。 结果与结论：5种分型中,天然中切牙与种植体等效应力随着加载力角度的增大而增大,种植体上升趋势高于天然牙。天然牙等效应力最大值集中在B1,最小值在M1,而种植体等效应力最大值在M1,最小值在M2。天然牙牙根等效应力有2%-31%的差距,种植体等效应力有4%-21%的差距,种植体的应力分布区间小于天然牙牙根的应力分布区间。说明种植体与天然牙随着咬合力角度的增大与受力呈正比,种植体所能承受的咬合力小于天然中切牙。中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程全文链接：     

上颌中切牙角度基台不同载荷的三维有限元优化分析

背景：口腔种植修复中,种植体中基台角度的优化设计对骨吸收有重要影响,同时患者的高用力也对骨质的吸收重建有着重要影响。 目的：利用Ansys Workbench 13.0软件对上颌骨前牙区进行优化设计模型,探讨中切牙角度基台不同载荷对皮质骨和松质骨应力大小的影响。 方法：建立圆柱状V形螺纹种植体的上颌骨骨块三维有限元模型,设定基台角度为0°,5°,10°,15°,20°、25°,30°,设定加载应力为90,105,120,135,150,165,180,195,210 N。在种植体上模拟中切牙咬合,在修复体正中进行颊舌向力学加载,观察基台角度和加载应力变化对颌骨Von Mises应力峰值的影响。 结果与结论：单因素影响下,以基台角度为变量逐渐增加时,在唇腭侧向加载中皮质骨和松质骨的Von Mises应力峰值增幅分别为60.63%和69.30%;以加载应力为变量逐渐增加时,在颊舌向加载中皮质骨和松质骨的Von Mises应力峰值增幅分别为68.74%和69.30%。在基台角度和加载应力交互作用下,当加载应力小于  150 N,同时基台角度小于25°时,对颌骨Von Mises应力峰值响应曲线的切线斜率位于-1至0之间。所以从力学分析看来,松质骨的应力大小更易受到基台角度和加载应力的影响,螺纹种植体最佳的基台角度设计应小于25°,咬合力应小于150 N。中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程     

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。     

不同咬合状态下上颌中切牙全瓷冠修复的有限元分析

BACKGROUND: The strength of all-ceramic crowns is affected by many factors. At present there are many studies concerning the neck edge shape, cutting thickness, binder and convergence angle, but little has been reported on the effects of different occlusions on all-ceramic crowns. OBJECTIVE: To explore the maxillary central incisor all-ceramic crowns in different occlusal states by finite element analysis. METHODS: Three-dimensional finite element models of the maxillary central incisor all-ceramic crowns were established. Empress II and In-Ceram Zirconia were selected. The normal overbite position and deep overbite position were applied to force a load of 230 N, with the long axis of the tooth at a 45° angle. Distribution of inner stress and edge stress was analyzed at different occlusal states. RESULTS AND CONCLUSION: (1) The stress distribution of all-ceramic crowns under different occlusion relationship was different. The stress peaks of cementum, alveolar bone and periodontium in the deep overbite were lower than those in the normal overbite. The stress peaks of all-ceramic crowns and binder were higher than in the deep overbite than the normal overbite. The stress peak of the dentin in the Empress II group was higher in the deep overbite than in the normal overbite. The stress peak of the dentin in the In-Ceram Zirconia group was lower in the deep overbite than in the normal overbite. Different all-ceramic crowns had no influence on the stress distribution, but in the deep overbite, the stress was mainly concentrated in the occlusal contact area, and in the normal overbite, the stress was mainly concentrated in the occlusal contact area and at the labial cervical margin. (2) The stress distribution of different all-ceramic crowns under the same occlusal state was different. In the normal overbite, different all-ceramic crowns had no evident influence on the stress peak, and in the deep overbite, there was a certain effect of different all-ceramic crowns on the stress peak, but there was no significant difference. The stress peaks of blinder and dentin were obviously affected by all-ceramic crowns. The stress peaks of blinder and dentin in Empress II group were higher than those in the In-Ceram Zirconia group.      

基于三维有限元静态分析的人体足部生物力学研究

目的:建立一个基于健康人体的、系统的、具有高度几何相似性的足部三维有限元模型,并用此模型静态地分析人体双足站立相时的足部内部的生物力学特性,量化足部内部的应力/应变状况、足部内侧纵弓变化等。方法:基于志愿者右足的3维CT层切数据,对足踝系统相关组织进行几何重建及其网格划分,建立完整的有限元模型并对人体站立状态进行了静态模拟。结果:站立姿态下的足底表面接触压力分布、内部软组织应力分布以及内侧足弓的变形等人体足部生物力学特性被量化。结论:本研究中创建的三维有限元足部模型,经验证是一个正确、可靠的模型,可以帮助临床医生和其他研究人员更好的理解足部内部的许多生物力学特性。     

腰椎小关节的生物力学研究：三维有限元分析

作者对于腰椎小关节进行了三维有限元分析。结果表明,腰椎小关节在直立位、前屈位和后伸位时,均出现明显的应力集中。而腰椎间盘退变时,其应力水平又较正常时升高。作者认为,腰椎小关节过载可能是引起腰背疼痛的原因之一。腰椎间盘退变可使小关节承载加大。引起小关节的一系列病理变化,进而导致神经根管狭窄及神经根卡压。     

三维有限元分析牙种植体孔隙结构设计及生物力学性能北大核心

背景:有研究显示,在设计多孔种植体时可以通过改变孔隙内部单元结构来改变弹性模量,为更好地平衡种植体强度和弹性模量提供新的方法。目的:通过有限元分析不同微观孔结构牙种植体生物力学性能,阐明不同微观孔结构对周围骨应力和种植体力学性能的影响。方法:通过CT扫描建立下颌骨模型和3种不同孔隙结构(传统结构孔隙、复合结构孔隙、G7结构孔隙)的牙种植体有限元模型,孔隙率为40%,多孔层厚度为1.2 mm,孔径为0.45 mm,模拟极限合力状态对每个模型施加载荷,采用ANSYS有限元软件运算并分析周围骨应力及种植体的应变。结果与结论:(1)当种植体受极限合力,传统结构、复合结构与G7结构牙种植体对周围皮质骨等效应力最大值分别为38.324,56.574,64.694 MPa,对周围松质骨等效应力最大值分别为1.836,10.221,9.439 MPa,种植体等效应力最大值分别为156.38,476.23,457.76 MPa;复合结构种植体的最大周围骨应力在促进骨结合的范围内;(2)当种植体只受侧向力时,传统结构、复合结构与G7结构牙种植体应变最大值分别为2.222 9×10^(-2),1.661 9×10^(-2),3.210 9×10^(-2) mm/mm;当种植体只受轴向力时,传统结构、复合结构与G7结构牙种植体应变最大值分别为2.266 2×10^(-3),1.844 6×10^(-3),2.971 5×10^(-3) mm/mm;说明在受侧向静力载荷和轴向载荷时,复合结构种植体的应变最小,产生的微动小,有助于提高骨结合效果;(3)结果表明,随多孔种植体内部孔隙单元结构的变化,周围骨应力发生明显变化,种植体力学性能也发生明显变化,种植体表面多孔结构的单元胞体结构形状的改变显著影响弹性模量和种植体的力学性能,复合孔隙结构的牙种植体与传统结构和G7结构相比具有更好的生物力学性能。     

有限元分析上颌中切牙唇、舌向斜形缺损后纤维桩核冠修复三维模型的应力分布北大核心

背景:临床上牙本质肩领对桩核冠修复体的抗力和固位及边缘密封性有着重大作用。目的:采用有限元分析唇、舌向斜形缺损上颌中切牙纤维桩-树脂核-全瓷冠三维模型的应力分布。方法:挑选1颗标准离体人上颌中切牙,使用锥形束CT扫描后,导入Mimics17软件,利用CAD、UG软件构建出唇侧、舌侧肩领有缺损的桩核冠模型,分别假设唇侧或舌侧断端低,肩领有缺损,限定缺损侧肩领为0 mm,按照唇侧肩领高度-舌侧肩领高度进行分组(0 mm-0 mm、0 mm-0.5 mm、0 mm-1.0 mm、0 mm-1.5 mm、0 mm-2.0 mm、0.5 mm-0 mm、1.0 mm-0 mm、1.5 mm-0 mm、2.0 mm-0 mm、0.5 mm-0.5 mm、1.0 mm-1.0 mm、1.5 mm-1.5 mm、2.0 mm-2.0 mm),在全瓷冠切1/3、中1/3交界处,施加与牙长轴成45°的100 N静载荷力,采用有限元分析根尖部牙本质及纤维桩的Von Mises应力分布。结果与结论:①根尖部牙本质应力分布:在唇、舌侧肩领均完整的情况下,随着肩领高度的增加,牙根部Von Mises应力从集中于颈部的趋势逐渐变得更分散均匀,峰值应力随肩领高度增加而逐渐减小。在牙本质肩领有缺损的条件下,无论是舌侧或唇侧有肩领的情况下,牙根部Von Mises应力峰值较无牙本质肩领的情况有所减小,但同等高度下,舌侧有牙本质肩领组应力峰值减小更为明显,接近牙本质肩领完整组;②纤维桩应力分布:在唇、舌侧肩领均完整的情况下,随着肩领高度的增加,纤维桩Von Mises应力峰值逐渐减小。在牙本质肩领有缺损的条件下,无论是舌侧或唇侧有肩领的情况下,纤维桩Von Mises应力峰值较无牙本质肩领的情况均有所减小,但唇侧有牙本质肩领组应力峰值减小比舌侧肩领组更为明显;③结果表明:舌侧肩领对减小根部牙体应力集中较唇侧肩领明显,舌侧肩领高度有利于增强牙体抗力;唇侧肩领对减小纤维桩和粘接剂层的峰值应力较舌侧肩领明显,唇侧肩领高度有利于增加纤维桩冠的固位和稳定,且至少保留0.5-1.0 mm唇侧肩领效果更明显。     

上颌中切牙根管壁及根管截面的形态学研究

目的了解正常上颌中切牙牙根不同截面根管周壁厚度及根管面积和形态。方法用游标卡尺分别测量360颗上颌中切牙颈部、根中部和根尖1/3部根管的唇壁、舌壁向及侧壁厚度;用日本产LUZEX-F型图像分析仪测量上颌中切牙颈部、根中部横截面根管面积,并观察根管横截面的形态。结果上颌中切牙颈部、根中部及根尖1/3根管壁厚度由大到小:舌壁>唇壁>侧壁;三个测量水平相对应的根管壁厚度存在相关性并得出直线回归方程;根颈部和根中部根管横截面积亦存在相关性;牙颈部根管横截面分为:圆形、椭圆形、半月形和不规则形,根中部及根尖1/3部根管横截面分为:圆形和椭圆形。结论利用牙颈部根管壁厚度和面积推测根中部及根尖1/3部相应部位的根管壁厚度和面积是可行的。     

生理载荷作用下上颌中切牙牙周膜应力分布的三维有限元研究

以上颌中切牙为解剖学基础建立了三维有限元模型。以生理载荷分别作用于上颌中切牙、天然牙及桩冠修复体,通过计算得到了生理载荷作用下牙周膜的应力分布并与上颌中切牙种植体模式（骨性附着,无牙周膜）在生理载荷作用下的应力分布以及牙周膜对应力的缓冲作用进行了比较性研究。     

The mechanical function of the periodontal ligament in the macaque mandible: a validation and sensitivity study using finite element analysis

Whilst the periodontal ligament (PDL) acts as an attachment tissue between bone and tooth, hypotheses regarding the role of the PDL as a hydrodynamic damping mechanism during intraoral food processing have highlighted its potential importance in finite element (FE) analysis. Although experimental and constitutive models have correlated the mechanical function of the PDL tissue with its anisotropic, heterogeneous, viscoelastic and non‐linear elastic nature, in many FE simulations the PDL is either present or absent, and when present is variably modelled. In addition, the small space the PDL occupies and the inability to visualize the PDL tissue using μCT scans poses issues during FE model construction and so protocols for the PDL thickness also vary. In this paper we initially test and validate the sensitivity of an FE model of a macaque mandible to variations in the Young’s modulus and the thickness of the PDL tissue. We then tested the validity of the FE models by carrying out experimental strain measurements on the same mandible in the laboratory using laser speckle interferometry. These strain measurements matched the FE predictions very closely, providing confidence that material properties and PDL thickness were suitably defined. The FE strain results across the mandible are generally insensitive to the absence and variably modelled PDL tissue. Differences are only found in the alveolar region adjacent to the socket of the loaded tooth. The results indicate that the effect of the PDL on strain distribution and/or absorption is restricted locally to the alveolar bone surrounding the teeth and does not affect other regions of the mandible.     

牙周膜生物力学特性的体内实验研究方法进展

了解牙周膜的生物力学属性对于取得更好的正畸治疗效果有很大的指导意义。由于牙周膜结构的复杂性,以往的相关研究主要应用体外实验方法,然而体外实验有其局限性,为获得更精确真实的数据,开展牙周膜生物力学特性的体内实验成为未来的发展趋势。针对现有探究牙周膜生物力学性质体内实验的方法、种类、进展、优缺点等展开综述,并进行展望。     

上颌扩弓对颞下颌关节应力影响的有限元分析

目的 通过三维有限元法对比扩弓前和放置扩弓器时颞下颌关节(temporomandibular joint, TMJ)内部各组织应力分布情况。方法 根据1名上颌牙弓狭窄患者CBCT影像资料,构建扩弓前和包含扩弓器的TMJ三维有限元模型,对模型加载相同的肌力和边界约束,观察TMJ髁突、关节盘、关节窝的等效应力、最大主应力和最小主应力。结果 扩弓前TMJ等效应力主要分布在下颌支前缘、髁突前斜面、关节盘中间带和后带以及关节窝顶部。放置扩弓器时,TMJ应力分布特征与扩弓前基本一致,应力虽然明显增加,但应力分布区域更加均匀;髁突和关节盘应力向前、向外侧移动,髁突后斜面表现出更加均匀的最大主应力分布范围。结论 上颌扩弓器产生的矫形力能够使TMJ应力增加,诱导髁突发生组织改建,协调髁突和关节盘的关系。临床上对于牙弓狭窄的患者应该采用合适的手段进行扩弓矫治。     

双端固定桥两基牙牙周膜厚度分别不同时的生物力学分析

目的:研究双端固定桥两基牙牙周膜厚度分别不同时对固定桥各部位应力分布的影响。方法:采用螺旋CT扫描获取健康人下颌骨、牙齿及牙周支持组织的二维图像,通过图像合成软件建立三维数字模型,并应用三维有限元分析软件生成下颌后牙固定桥的三维有限元分析模型。在相同垂直载荷和水平载荷情况下,分析两基牙牙周膜厚度分别不同时固定桥的应力分布。结果:当基牙牙周膜厚度小于0.1 mm时固定桥基牙与牙槽骨表面应力大小相当;当基牙牙周膜厚度大于0.1 mm小于0.4 mm时固定桥牙槽骨表面应力随牙周膜厚度增大而减小但非线性关系;基牙牙周膜厚度大于0.4 mm时固定桥牙槽骨表面应力不随牙周膜厚度增加而变化。结论:牙周膜的缓冲作用是在基牙牙周膜厚度的一定范围内,当牙周膜过窄或过宽时缓冲作用均减弱。     

基于有限元法的跟骨生物力学分析

目的基于有限元方法分析跟骨的生物力学特性。方法通过CT扫描,利用Mimics、Geomagic等软件,建立跟骨有限元模型,并分析在正常站立和外力冲击下跟骨的应力分布和位移趋势。结果在正常站立情况下,跟骨应力、应变整体分布均匀,应力、应变均较小;在受到外力冲击作用下,跟骨的整体应力、应变有明显的上升,其跟骰关节面的应力、应变明显增大。结论通过有限元方法分析跟骨中立位时在不同加载情况下跟骨的应力、应变情况,进一步探讨跟骨的生物力学特性以及跟骨骨折发生机制,为临床跟骨骨折治疗提供一定的理论依据。     

角度基台生物力学影响的研究现状

角度基台对种植体周围骨组织应力分布的影响是一个有争议的问题,目前比较一致接受的观点是在种植修复中使用角度基台会增加种植周围骨组织不利的应力分布。但是临床观察确没有发现角度基台对种植修复带来不良的影响。总结角度基台的临床应用及其影响、角度基台相关生物力学研究,发现角度基台的应用不会带来不良的临床影响,但基台角度变化确实会给种植体周围组织应力分布带来一些变化,增大和减小种植体周围组织应力分布都是可能的。因此,如何合理利用角度基台带来有利的应力分布是以后口腔种植临床研究的一个方向。