应用LOM法制作-下颌骨及牙列的三维实体模型

目的 采用基于CT断层影像的下颌骨及牙列三维重建数据,利用快速成型中分层制造方法复制下颌骨及牙列。方法 利用Delcam公司（UK）软件将下颌骨及牙列三维重建的数据文件转换为STL文件,采用MagicsPR软件读入STL文件并进行检验与修补。制作下颌骨有牙列纸质实物模型,与下颌骨及牙列标本模型的几何相似性良好。结果 得下颌骨及下牙旬的快速原型模型。结论 下颌骨及牙列复制模型精度符合口腔修复中的要求,可在其计算机三维实体模型基础上进行牙列缺损的计算机辅助修复设计。     

全牙列下颌骨体部三维有限元模型操作平台的构建

目的探讨建立正常人全牙列下颌骨体部三维有限元模型的方法,为下颌骨体部及下牙列的生物力学分析提供一个操作平台。方法应用CT获取层厚为0.1 mm的CT断层影像,经自编软件提取部分图片轮廓关键点,运用自编程序生成Ansys可识别文件,在Ansys三维有限元分析软件中建立下颌骨体部及下牙列三维有限元模型的分析操作平台。结果建立了更精确、模拟功能更强的含下牙列的下颌骨体部三维有限元模型操作平台,既能精确显示其三维空间结构和形态,又能模拟临床各种牙列缺损状态。结论建立牙尖形态逼真、可作灵活模拟操作的含下牙列的下颌骨体部三维有限元模型,为进行临床各种牙列缺损状态及其修复的生物力学分析提供良好的平台。     

含矫治器的下牙列及下颌骨三维有限元模型的建立

目的寻求一种较快建立包含矫治器的下牙列及下颌骨三维有限元模型的方法,为牙齿移动生物力学的研究提供数学模型。方法利用薄层CT技术对已使用直丝弓矫治器排齐的下牙列进行扫描,通过数字影像的转换,结合Ansys三维有限元专用软件对CT断层影像进行分析处理和加工。结果建立了较理想的三维有限元模型,包含下颌骨、下牙列、牙周膜、牙槽骨(皮质骨、松质骨)、托槽、弓丝,建成后的有限元模型还可以根据不同的研究目的和要求添加和删除组织或矫治器,以及改变其特性。结论该有限元模型能较真实地模拟实际情况,具有较好的力学和几何学相似性,可被用来进行牙齿移动的生物力学的研究。     

基于增强现实的下颌角截骨配准技术的研究

目的:通过增强现实技术,将下颌骨的虚拟三维数字模型及术前设计的预截骨平面同时显示在快速成型实体模型上,实现虚拟图像与实体的重叠配准.方法:选取20例下颌骨肥大患者,行三维CT扫描,重建下颌骨三维数字模型.利用上海九院整形设计系统完成术前设计,生成截骨平面,并与下颌骨合并为STL文件.取患者下牙石膏牙模,制作包含下牙咬合板在内的标志物支架,固定于石膏牙模,两者一并扫描.然后将扫描数据和下颌骨三维数字模型数据导入同一三维处理平台,选择右第一磨牙的远中舌尖、第二磨牙的近中舌尖、左第一磨牙的近中舌尖,进行标志物支架和下颌骨的拟合,生成虚拟影像.此时的三维虚拟数字化影像包括标志物、下颌骨及预截骨平面.然后将标志物支架的下牙咬合板固定于下颌骨快速成型模型上,采用增强现实视频检测方法.用视频捕捉器识别到标志物后,将虚拟影像与下颌骨快速成型实体模型进行配准.结果:该技术实现了三维虚拟数字化影像与下颌骨快速成型模型的虚实融合叠加,使下颌骨和术前设计的预截骨平面实时显示在下颌骨实体上.结论:本研究建立的配准方法具有良好的重复性,有望成为下颌角截骨术可视化手术有效的配准途径,为未来增强现实手术应用研究奠定了基础.     

模块化牙列三维有限元模型的建立

目的 为口腔修复学提供一套重复利用率高、应用范围广的牙列三维有限元模型。方法 采用有限元建模技术对CAD实体模型切分模块。结果 得到具有可拆卸性、多用途的下颌骨及下牙列的三维元模型。结论 该模型可进行多种口腔医学有限元实验,丰富了口腔临床医疗与教学的手段。文中还讨论了有限元建模的方式与建模的几何相似性。     

包括颞下颌关节、咀嚼肌、下颌骨及下牙列的三维有限元模型的建立

目的：建立包括颞下颌关节、咀嚼肌、下颌骨及下牙列的三维有限元模型。方法：对正常志愿者颌面部进行磁共振冠状位扫描。三维重建磁共振影像。应用CAD软件、ANSYS6．1，建立有限元模型。结果：包括颞下颌关节、咀嚼肌、下颌骨及下牙列的三维有限元模型共有14332个节点，11008个单元，其中关节盘552个单元；与MR三维重建影像比较，形态结构一致。结论：所建三维有限元模型，具有良好的几何相似性和力学相似性，更接近实际生理情况。     

上下颌骨及牙列三维有限元模型的建立

目的 利用计算机实现正常人部分上颌骨、下颌骨和上下牙列的三维实体造型，并生成有限元模型。方法 在多参数软件Pro/Engineering及Power Shape平台上，将通过CT断层扫描技术及层切法获得的颌骨及牙列的数据进行三维重建以及整体图像拟合，得到上下颌骨及牙列的三维实体模型。应用Ansys大型有限元分析软件建立上下牙列(包括部分上颌骨、完整下颌骨)及牙列缺损和相应修复后状况的三维有限元模型．并对┌5678缺失状态的不同修复方式进行了比较。结果 获得了上颌骨(部分)、下颌骨及上下牙列的三维实体模型，建立了上下牙列(包括部分上颌骨、完整下颌骨)及牙列缺损(肯氏Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类缺损)和相应修复后状况的三维有限元模型，并通过对┌5678缺失状态的修复方式的比较实验，验证了该模型的可靠性。结论 本实验建立的上下颌骨及牙列的三维实体模型及有限元模型具有较好的几何与力学相似性．由此证实该建模方式是切实可行的。     

Matlab软件辅助建立全牙列下颌骨三维有限元模型

目的　寻求一种更为快捷、精确的全牙列下颌骨三维有限元模型建立方法。方法　应用薄层CT技术和Matlab科学计算软件 ,结合Ansys三维有限元专用软件对 10 6层层厚为 1mm的CT断层影像进行分析处理。结果　建立了更为精确、应用更为广泛的包含全牙列的下颌骨三维有限元模型。首次使用Matlab科学计算软件进行BMP图片的识别 ,并直接将所获取数据写入Ansys三维有限元软件 ,提高了建模效率。 结论　薄层CT技术的应用使得有限元模型的建立更为精确 ,同时Matlab科学计算软件的高效识别 ,极大程度提高了建模效率 ,适用于口腔医师对有限元模型的前期处理。     

利用薄层CT技术和Matlab软件辅助建立下颌骨三维有限元模型

目的 :寻求一种更为快捷、精确的全牙列下颌骨三维有限元模型建立方法。方法 :应用薄层CT技术和Matlab软件 ,结合Ansys三维有限元专用软件对 10 6层层厚为 1mm的CT断层影像进行分析处理。结果 :建立了更为精确、应用更为广泛的包含全牙列的下颌骨三维有限元模型。使用Matlab开发一种专门用于BMP图片识别的软件 ,并将所获取数据直接写入Ansys三维有限元软件 ,大大提高了建模效率。结论 :薄层CT技术的应用使得有限元模型的建立更为精确 ,同时Matlab软件的高效识别 ,极大程度提高了建模效率 ,适用于口腔医师对有限元模型的前期处理。     

牙颌组织及修复体三维几何学、有限元模型的设计

目的 建立口腔修复各类模型及模型库系统。方法 以正常颌骨及牙弓为样本，在CT技术及计算机软件（PRO／E，ANSYS等的）的帮助下，首先建立部分上颌骨及下颌骨的三维几何学模型和有限元模型，再建立牙颌组织和修复体的各类模型库，最后探讨模型和模型库的应用方法。结果 建立了部分上颌骨，下颌骨，牙列及修复体的三维模型及模型库。结论 模型具有较好的力学相似形和几何学相似形，模型库应用高效方便。     

利用锥形束CT和激光快速成型技术制作牙颌模型的可靠性分析

目的:分析建立上牙颌模型的锥形束CT和激光快速成型技术的可靠性。方法:收集20例正畸患者的牙颌石膏模型和锥形束CT数据,将CT数据重建成三维数字模型(即3-D模型),并应用激光快速成型技术加工出牙颌树脂模型(即RP模型)。对石膏、3-D和RP模型分别进行牙冠宽度、牙弓宽度、牙弓长度等测量,利用SPSS17.0软件包进行统计学分析。结果:3种模型之间,除牙弓宽度外,其余大部分指标具有显著差异(P<0.05);3-D模型值普遍小于石膏模型和RP模型(P<0.05);RP模型与石膏模型之间大部分指标不具有显著差异(P>0.05);RP、3-D模型与石膏模型之间的回归系数均具有显著差异(P<0.01),且前者普遍大于后者。结论:3种模型之间具有高度一致性,存在可为临床所接受的差异,提示3-D模型和RP模型具备替代石膏模型的可能性,从而节约存储空间,提高工作效率。     

Finite element analysis of stresses in the maxillary and mandibular dental arches and TMJ articular discs during clenching into maximum intercuspation, anterior and unilateral posterior occlusion

The objective of this study was to investigate distribution of stresses in the human TMJ discs, generated during clenching into various occlusal positions. The work presents a biomechanical finite element model of interaction of mandibular and maxillary dental arches and the TMJ discs of a particular person, based on real geometrical data obtained from spiral computed tomography two-dimensional images. 3D contour coordinates - point clouds were collected from these images and solid model was created. The system under investigation consisted of eight basic parts: two rigid structures representing the mandibular and maxillary dental arches, two mandibular condyles, two mandibular fossae of temporal bone, and solid models of two articular discs. The model of maxillary dental arch was fixed in space. The model of the mandibular dental arch was able to move in space synchronically with the mandibular condyles under action of applied forces, which were considered as prescribed and known at insertion points of masticatory muscles. The motion of the mandible was constrained by interdental contact interactions and contact interaction with articular discs, which were situated in between mandibular condyles and mandibular fossae of temporal bone. The model was implemented by using LS-DYNA finite element software. The obtained results presented a 3D view of stresses exhibited in the articular discs, as well as the real contact points of dental interactions at given masticatory geometry of a particular subject and the values of interaction forces. The expected practical value of the developed model is the facilitation of biomechanical evaluations of the influence of tolerances of teeth shapes and occlusal areas together with the supporting areas on the final stress distribution in the dental arches and articular discs.     

带有咬合关系的颞下颌关节三维实体和有限元模型的建立

目的建立带有上下牙列咬合关系在内的颞下颌关节三维实体和有限元模型。方法采用中国可视人体图像数据,在Imageware中提取上颌骨和上牙列的轮廓线,在UG中建立三维实体模型,并与原有的下颌模型建立咬合关系,再导入Patran中建立有限元模型。结果建立了一个完整的带有咬合关系的颞下颌关节三维实体和有限元模型,用于模拟前伸、侧方等不同咬合状态。结论带有咬合关系的颞下颌关节三维有限元模型具有更好的生物力学相似性。     

根据CT扫描数据及印模三维重建牙列数字模型精度的初步研究

目的:评价根据CT扫描数据和牙列印模重建牙列数字模型的精度.方法:以OKIO-V-100三维光学扫描系统扫描猴牙列标本获取标准模型;根据螺旋CT、锥柬CT扫描数据重建颌骨及牙列三维数字模型;制取猴牙列标本印模,灌制石膏模型,通过OKIO-V-100三维光学扫描系统扫描重建牙列形态.分别将CT扫描重建的数字图像、石膏模型...     

Development of a simulation system in mandibular orthognathic surgery based on integrated three-dimensional data

Purpose

Surgical simulation should reflect the 3D movement of dentition and the resultant movement of the osteotomized segments, which can influence surgical outcome. The present study was aimed at developing a new simulation system that enables virtual osteotomy of a given surgical situation and evaluation of the bony interference between the osteotomized segments of the mandible.

Subjects and methods

The data of 3D computer tomography (CT) for maxillomandibular dental casts were integrated into the standard coordinates of a 3D cephalogram. To evaluate the accuracy of the system, measurement errors of the 3D CT virtual model from a dry skull were compared with the computer simulation system and a contact-type 3D digitizer. To examine the clinical accessibility, 15 mandibular prognathism patients with mild to severe asymmetry were evaluated with the simulation program.

Results

The average error of measurement in all directions was 1.31?mm. It was possible to simulate various osteotomy procedures by conversion of the 3D coordinates of the dental cast and CT data into the standard coordinate system of a 3D cephalogram. Using this simulation system, it was possible to prevent condylar torque or segment malpositioning by removing the bony interference visualized by a 3D virtual model.

Conclusion

A new system, which enables the precise visualization of osteotomized segments and calculation of bony interference, was proposed in the present study. This new system provides an acceptable precision of treatment planning of orthognathic surgery, especially for facial asymmetry.     

含牙种植体下颌骨三维有限元模型的建立

目的:提出一种较快建立含牙种植体的下颌骨三维有限元模型的方法,为口腔生物力学的研究提供数学模型基础。方法:利用螺旋CT扫描,数字影像传输与转录以及UG软件相结合的办法建立含牙种植体的下颌骨三维有限元模型。结果:建成后的三维有限元模型与实体组织具有良好的几何相似性,模型可以根据需要进行旋转、缩放、透视、剖开等多种方式观察,可以提出组成模型的不同面和体来观察某一部分的情况,还可以根据不同的研究目的和要求删除和添加材料或组织,以及改变组织和材料的特性。结论:将CT扫描技术与有限元方法相结合,建立的三维有限元模型能较真实地模拟实际情况,为口腔生物力学的研究和临床种植设计提供了研究手段。     

Surgery-first approach in class III open-bite

Recently, surgical-orthodontic treatment without preoperative orthodontic treatment (known as the surgery-first approach or SFA) has been proposed to improve facial aesthetics from the beginning of treatment, to shorten the entire treatment period, and to take advantage of the regional accelerated phenomenon for orthodontic tooth movement. The SFA concept involves the prediction and simulation of dental alignment, incisor decompensation, and arch coordination using manual setup models. Based on this, decisions regarding the surgical movement of the maxilla and mandible can be made to correct skeletal discrepancies through manual model surgery (MMS). Although several three-dimensional (3D) virtual model surgery (VMS) programs have been introduced to reduce time-consuming manual laboratory procedures and potential errors, these programs still require three-dimensional-computed tomography data and involve complex computerized maneuvers. Because it is difficult to acquire 3D-computed tomographic scans in all cases, a 2.5-dimensional VMS program using two-dimensional lateral and posteroanterior cephalograms and 3D virtual dental models (3Txer version 2.5; Orapix, Seoul, Korea) has been introduced. In addition, because accurate prediction of postoperative orthodontic treatment is crucial for controlling dental alignment, incisor decompensation, arch coordination, and occlusal settling, a new 3D virtual orthodontic treatment system that can construct 3D virtual models, execute a 3D virtual setup, place virtual brackets at predetermined positions, and fabricate transfer jigs with customized bracket base for indirect bonding using a stereolithographic technique has also been developed. The purpose of this article was to introduce the methodology of 2.5-dimensional VMS and 3D virtual postoperative orthodontic treatment using a stereolithographic technique in SFA for a class III open-bite case.     

探讨人颞下颌关节三维有限元的实体建模方法

目的:探讨由活体直接获得人颞下颌关节(包括下颌骨,关节盘及关节结节)的三维影像以建立其三维有限元实体模型的方法。材料与方法:利用Auto-CAD软件及螺旋CT扫描技术与三维有限元分析方法相结合,将CT扫描图像转换为可用于有限元实体建模的数字图像。结果: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,并由此建立了理想的人颞下颌关节三维有限元模型。结论:在临床实践中,借助于螺旋CT扫描及Auto-CAD软件在活体建立人颞下颌关节三维有限元模型是切实可行的,结果是满意的。