合力在牙槽骨内传递的力学分析

本文采用电测应变实验应力分析手段，在下颌每个牙齿上作垂直加载，测量被加载牙以及邻近牙颊侧根尖区牙槽骨表面应变值，将所取得的应变值通过多项式拟合研究其传递的规律，结果表明牙齿受到力时，力通过牙冠与牙根经牙周膜传递到牙槽骨，同时向邻近区域分散，左右同名牙受力后力的传递与分散有相同规律性，可表达为三次多项式回归曲线，离受力牙越近的牙槽骨应力越大，离受力牙越远的牙槽骨应力越小，力传布到邻近第三个牙位后将消失。     

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。     

牙列完整和牙列缺损时牙槽骨承力的变形分析

目的从生物力学角度观察牙列完整和牙列缺损时相应牙槽骨承力后的形变规律。方法选用新鲜人尸成人完整颅颌骨为测试标本,牙列完整,咬合关系良好,邻接紧密。标本经处理后,制备「6缺失模型,模拟口颌系统在生理咬合状态下的典型载荷,进行垂直均匀加载和集中点加载试验,重量为:预载5kg,负载1kg、2kg、3kg、4kg、5kg。采用电子散斑干涉技术(ESPI)分别进行牙列完整和牙列缺损时牙槽骨受载的变形测试。结果无论在何种载荷条件下,牙列完整时相应牙槽骨的离面位移较牙列缺损时小,牙槽骨的条纹稀疏,曲线平缓。牙列缺损时牙槽骨的条纹密集,在缺牙区有中断。均匀加载和点加载条件下,牙列完整与牙列缺损相比较,牙列完整时牙槽骨的散斑干涉条纹均匀平缓,其离面位移相对较小。结论牙齿缺失后,缺牙区邻近牙相应牙槽骨的变形明显增加,为临床修复牙列缺损提供了力学依据。     

不同受力方式下上颌第一磨牙牙槽骨应力分布的有限元分析

目的　利用有限元的方法研究上颌第一磨牙在牙齿矫治过程中不同受力方式牙槽骨应力分布的特点。方法　应用三维激光扫描的方法建立上颌第一磨牙、牙周膜、牙槽骨及颊面管的有限元模型,进行不同方式的加载并观察牙槽骨及其各个截面的应力分布。结果　牙齿在单一水平力和垂直力作用下,上颌第一磨牙牙槽骨在牙颈部和根部分叉处出现应力集中;牙齿趋于整体移动时,上颌第一磨牙牙槽骨处于均匀的低应力分布,各应力都小于倾斜移动或旋转移动时的应力,牙槽骨的应力在根分叉平面稍大。结论　不同受力方式下,上颌第一磨牙牙槽骨在牙颈部平面或根分叉平面应力最大,临床上应注意观察这些部位的变化;整体移动更有利于牙齿及牙周组织的健康。     

基于CT标准格式文件建立上颌第一磨牙有限元模型

目的建立精确的上颌第一磨牙三维实体有限元模型,分析牙体各部位的应力分布。方法利用正常成人上颌第一磨牙螺旋CT的DICOM格式数据,通过特定的程序计算建立牙齿三维有限元实体模型;在该模型上模拟牙咬(?)情况分别进行垂直、侧向和垂直侧向混合加载,计算出牙体各部位的应力和位移。结果上颌第一磨牙在侧向和混合受力时,应力最大值出现在加载处和与侧向力同向的牙体颈部,大小相当,混合受力时(?)边缘部分应力消失;垂直受力时,应力最大值出现在加载处。结论本研究的建模方法几何形状较准确,并且能简捷有效的应用有限元方法进行牙齿各部位的应力分析。     

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。     

不同加载方式压低上前牙时初始应力在牙体、牙周膜及牙槽骨分布的三维有限元分析

背景：探索最佳的既能有效地压低前牙,又不造成牙齿损伤的加载力值尤为重要。 目的：模拟在上颌侧切牙和尖牙间使用种植支抗对上颌前牙施加压入力时的受力状况,探讨临床上最佳的加载力值及施力方向。 方法：建立上颌前牙段牙齿-牙周膜-矫治系统的三维有限元模型,分析上前牙在不同压低力值及施力方向时牙体、牙周膜及牙槽骨初始应力的分布情况。 结果与结论：同时压低6个上前牙的最佳力值范围在0.5~1.0 N。应力峰值集中区域位于侧切牙的远中颈缘;当施力方向为腭向20°时,牙周膜应力分布相对均匀。即在侧切牙和尖牙间唇侧使用种植钉时,加载0.5~ 1.0 N力的同时配合适当的远中方向牵引力,可对均角型患者达到将上颌前牙整体真性压入的效果,是一种最佳的矫治力系统。     

大鼠牙槽骨理想模型的流固耦合数值模拟研究

载荷作用下松质骨孔隙中的液体流动是刺激骨组织细胞产生生物学响应并调控骨重建的主要因素。因此,阐明牙槽骨内孔隙结构中的液体流动情况对于深入理解力学作用在牙槽骨内的传导过程以及牙齿发育、正畸牙移动等细胞水平的调控机制具有重要意义。此工作首先进行了大鼠牙齿正畸的动物实验,并基于微计算机断层扫描(micro-CT)图像构建了牙齿-牙周韧带-牙槽骨有限元模型,分析了咬合力或正畸力作用下牙槽骨中的应变状态;进而构建了理想模型,应用流固耦合数值模拟方法,分析了动态咬合力加载下无正畸加载、正畸拉伸加载、正畸压缩加载三种情况下骨内液体的流动情况。模拟结果表明,动态咬合力作用下,沿咬合方向排列的骨小梁表面流体剪应力水平高于非咬合方向排列的骨小梁,正畸力对骨内液体的流动没有影响。上述结果说明,临床上通过调整牙齿咬合面形状等方法改变咬合力的方向,会在牙槽骨表面引起不同水平的流体剪应力,进而刺激骨组织表面的细胞产生响应,最终调控牙槽骨的结构重建。     

正畸力作用下牙齿移动的生物力学

错He畸形的矫治主要通过矫治器对错位牙施以矫治力，使错位牙得到矫正，从而恢复和重建平衡的骀受力关系。作者就目前有关正畸力作用下牙体、牙周组织及牙槽骨的力学反应，以及不同类型的矫治力与牙齿移动的关系的研究进展作如下综述。     

纤维桩长度和牙槽骨高度对上颌中切牙抗折性能的影响

背景:纤维桩具有与天然牙本质接近的弹性模量,在受外力时能够与根管壁保持广泛面接触,与牙本质形成一同质的整体,使应力沿根管壁均匀传导,减少根折的发生。目的:观察牙槽骨高度和纤维桩长度对上颌中切牙抗折性能的影响。方法:将48颗离体上颌中切牙随机分为6组,每组8颗。A,B,C组牙槽骨距离釉质牙骨质界的距离为2 mm,纤维桩长度分别为5,7,9 mm;D,E,F组牙槽骨距离釉质牙骨质界的距离为5 mm,纤维桩长度分别为5,7,9 mm。截冠、根管治疗、纤维桩树脂核及铸造金属全冠修复后,将试样牙置于电子万能试验机上,与牙体长轴呈45?的加载方向,以1 mm/min的加载速度,持续加载至试样牙发生折裂。记录折裂时的加载强度和折裂模式。结果与结论:牙槽骨高度对试样牙的抗折性能有显著影响(F=560.943,P0.05);纤维桩长度对试样牙的抗折性能没有显著影响(P0.05)。牙槽骨高度正常各组试样牙断裂模式多为可修复性断裂模式,牙槽骨高度降低各组试样牙断裂模式多为不可修复性断裂模式,差异有显著性意义(χ2=5.689,P0.05)。说明在牙槽骨高度降低的情况下,增加纤维桩的长度不能提高牙齿的抗折性能。     

双端固定桥基牙牙槽骨承力的三维光弹应力分析

本文采用三维光弹性应力分析技术,对左下颌第一恒磨牙缺失的两基牙固定桥在三种载荷情况下基牙牙槽骨的应力分布进行了实验研究,保持模型与原形比为1∶1,得出定量分析结果,并绘出牙周组织应力值的曲线图。结果表明载荷方向对牙槽骨受力状况有明显影响:水平外力对牙槽骨产生应力最不均匀,牙槽骨嵴处应力集中,对骨组织的保健很不利。正中垂直向受载时,牙槽骨受力最均匀,相对的牙槽骨嵴处或根尖处应力值较大。不论在何种载荷形式下,磨牙根周骨组织受力最为均匀,是理想的基牙。     

微型种植体支抗负载对邻近牙根及牙周组织的影响

背景:微型种植体植入过程中植入的位点和方向、微型种植体加载后的移动、牙齿移动后与微型种植体接触等都将导致牙根的损害。目的:观察微型种植体负载不同周期后与其邻近的牙根和牙周组织的变化,以及牙周组织中骨保护素的表达变化。方法:beagle犬2只,在犬上颌第2,3,4前磨牙和下颌第2,3,4前磨牙及第1磨牙的牙根之间的唇侧牙槽间隔邻近牙根处各植入1枚微型种植体。每只犬各植入微型种植体14枚,上颌6枚,下颌8枚,其中上颌有2枚微型种植体设置为对照组不加载,其余均为实验组加载正畸力。微型种植体植入后2周,通过镍钛螺旋拉簧为微型种植体加载150 g的水平力。分别于微型种植体负载4周、8周后处死beagle犬,完整切取牙齿连同牙槽骨,苏木精-伊红染色观察以及免疫组织化学法检测牙周组织中骨保护素的表达变化。结果与结论:当微型种植体邻近牙根时,牙根表面牙槽骨出现吸收陷窝;微型种植体负载与牙根相向的水平力后,牙槽骨吸收变的更加活跃。当微型种植体接触牙周膜时,牙根表面的牙骨质局部严重吸收甚至达牙本质层。微型种植体接触牙根后负载,大面积的牙骨质全层吸收,牙本质暴露在外并出现吸收。对照组骨保护素出现强阳性表达,8周表达显著;8周实验组的骨保护素阳性表达明显下降(P0.01)。结果表明,微型种植体邻近牙根植入后,邻近微型种植体的牙根及牙周组织均受到不同程度的损伤。微型种植体负载与牙根相向的水平正畸力,短期内对牙周组织中骨保护素的表达影响较小,随着负载周期的延长,压力显著抑制了骨保护素的表达。提示当发现邻近牙根植入后,微型种植体不应再负载与邻近牙根相向的正畸力,而应该及时取出待牙根自行修复,避免对邻近牙根的损伤进一步加重。     

下颌切牙牙槽骨骨吸收前后三维有限元应力分析

主要利用三维有限元应力分析的方法研究观察下颌切牙牙槽骨骨吸收前后在垂直载荷、15°斜向载荷、30°斜向载荷分别作用下牙槽骨骨组织表面的vonMises应力分布特点及牙齿的舌向位移值。在垂直载荷、15°斜向载荷作用下,牙周健康的下颌切牙牙槽骨骨组织表面vonMises应力最大值分别是13.171和14.315MPa,均位于根尖处牙槽骨,舌向位移值分别是0.056和0.197mm;在30°斜向载荷作用下vonMises应力最大值是15.262MPa,分布于根尖处牙槽骨和牙槽嵴顶,舌向位移值为0.324mm。而牙槽骨骨吸收达根长1/2时,在垂直载荷作用下vonMises应力明显增加,最大值位于根尖处牙槽骨;在不同的斜向载荷作用下,所产生应力继续显著增加,vonMises应力最大值可达牙周健康的下颌切牙的3～5倍,分布部位完全由根尖处牙槽骨转移到牙槽嵴顶,分布的面积也越来越小,发生了由面分布到点分布的转变,应力越来越集中于某一点。且牙齿已发生明显的舌向位移,可高达2.850mm。提示当牙槽骨骨吸收接近根长1/2或以上时,在牙周基础治疗过程中,应考虑进行调牙合、松牙固定术等治疗,分散牙合力以避免过大应力的产生和应力分布的改变,减轻对牙周组织的损伤。     

上颌第一磨牙矫治过程的三维有限元分析

通过三维激光扫描,采用逆向工程技术（RE）,应用CATIA软件先后建立上颌第一磨牙、牙周膜、牙槽骨、颊面管、舌面管的三维模型,在不同加力的情况下通过Patran等有限元分析软件进行计算分析,计算出矫治力作用下上颌第一磨牙的位移、应力及其牙周组织的应力分布;观察牙齿移动、倾斜以及旋转的情况,预测了上颌第一磨牙可能发生牙槽骨丧失和牙根吸收的位置;发现了磨牙受到舌侧水平正畸力时,牙体和牙周膜所受到的压力小于颊侧加载所受的压力。结论是舌侧矫治较颊侧矫治更有利于牙齿以及牙周组织的康复,不容易引起牙根吸收。本项研究初步找出正畸治疗中上颌第一磨牙的最佳加载方案,为临床治疗提供依据。     

下颌骨力-电电位实验研究

通过下颌骨悬臂粱弯曲实验,测量离体试件受力后产生的应变和力．电电位,得到了它们之间初步的定量关系曲线,并对具有相同的规律性。即力一电电位与应变具有一定相关关系。在生理变形范围内,下颌骨力一电电位随应变增大而呈非线性增加,向一下颌骨,不同位置,相同应变下,电位不同,中切牙位置电位最大,向两侧逐渐减小。下颌骨力一电电位大小的分布与下颌骨受力作用后的应力大小分布一致。下颌骨力-电电位实验研究@赵均海$西北建筑工程学院土木工程系!西安710061 @孙家驹$西北建筑工程学院土木工程系!西安710061 @赵桂芝$北京空…     

基于自适应网格技术方法的牙齿移动骨改建过程模拟

目的 建立一种可以高效模拟正畸牙槽骨重建的方法。 方法 建立单颗门牙和磨牙的完整牙及牙周模型,模拟位移控制和力控制加载远中平移,基于外部重建理论和牙周膜应变理论,实现基于利用 ABAQUS 子程序UMESHMOTION 结合自适应网格技术(ALE),模拟牙槽骨重建过程。 结果 位移控制能够将初始远中位移加载量50 μm 通过骨重建算法实现,达到远中移动牙槽骨重建位移量 50 μm;力控制模式在施加 1 N 初始远中方向力并考虑最终衰减到 50% 初始力水平情况下,单、双根牙最终位移量分别为 67. 5、23. 77 μm。 两种模式均实现骨重建后牙周膜上绝对值最大主应力恢复到 0 应力水平,牙周膜达到新的力学平衡。 该算法可以在很短时间内很好模拟单、双根牙槽骨的重建过程。 控制成骨和破骨速率比为 7 ∶5时,单次迭代位移移动量控制在 0. 1 μm 能够得到稳定的重建过程。 结论 本方法首次实现了双根牙槽骨重建模拟,在位移和衰减力控制下均可以很好模拟牙槽骨重建的过程,为无托槽和有托槽正畸力系的设计提供有效工具。     

隐形矫正器作用下牙颌组织的生物力学实验分析

目的研究分析牙颌组织在隐形矫治器作用下的生物力学特性,以及隐形矫正器的作用力系和作用效果。方法建立包括牙齿、牙周膜和牙槽骨在内的上颌三维有限元模型。根据正畸过程中牙齿的典型移动情况,设计多个矫正方案模拟。在此基础上分析在隐形矫治器作用下的牙颌组织的应力和应变情况。同时与传统固定矫治器的相关分析结果进行对比。结果隐形矫正器与传统的固定矫治器作用下牙颌组织的应力应变分布相近,且应力变化趋势相似。结论通过合理设计隐形矫治器,可以实现畸形的矫正及满足矫正过程中患者对美观的要求。     

正畸与咬合力作用下大鼠牙槽骨内液体流动的数值模拟

目的研究正畸力和动态咬合力作用下牙槽骨内的液体流动情况,为阐明牙槽骨结构重建的调控机理提供基础数据。方法构建正畸牙齿移动的大鼠动物模型,利用micro-CT技术扫描并三维重建得到牙齿-牙周韧带-牙槽骨整体及第1磨牙近中牙根根尖及颈缘处牙槽骨的真实几何结构。计算正畸力或咬合力作用下牙槽骨的应变分布,并以此为基础,利用流固耦合的数值模拟方法,分析咬合与正畸加载下不同位置处牙槽骨内液体的流动情况。结果正畸及咬合力作用下,牙槽骨内液体流速主要分布在0～10μm/s,流体剪切应力(fluid shear stress,FSS)主要分布在0～10 Pa,高流速及高FSS出现在孔隙内的固液交界面上。根尖处牙槽骨表面FSS水平高于颈缘处牙槽骨。结论正畸力及咬合力的联合作用在牙槽骨不同位置引起不同水平FSS,进而可能刺激牙槽骨骨小梁表面的细胞发生响应,并最终调控牙槽骨结构重建和发生正畸牙移动。研究结果可为牙齿正畸的临床治疗提供理论指导。     

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。     

正畸力作用下上颌尖牙牙周膜的应力应变分布

背景：口腔临床工作者可以根据牙周膜应力分布控制正畸施力的方式和大小,从而优化正畸力系统设计。 目的：分析正畸力载荷作用下牙周膜的应力应变分布。 方法：将上颌尖牙牙根近似为抛物线形柱体模型,分析上颌尖牙牙根在正畸力作用下牙周膜应力应变分布。对模型加载、求解,对近似模型在剪力、轴力、弯矩以及扭矩分别作用下牙周膜应力应变分布进行分析,并将计算结果应用到正畸力作用下牙周膜应力应变分析。 结果与结论：实验结果显示有限元分析和理论计算结果差别较小,最大为13.4%,并且高应力区出现在牙槽嵴顶部截面。正畸力作用下牙周膜中应力应变分布比较复杂,应力应变分布不仅与牙根长度,还与不同的加载力系统有关。因此临床治疗过程中,口腔医生应适当地考虑这些因素。 关键词：牙周膜;正畸力;应力应变分布;上颌尖牙;生物力学 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2012.13.009