基于牙颌模型的正畸弓丝初始回复力口外测量技术

目的利用模拟牙颌模型实现正畸弓丝初始回复力的口外测量。方法以1例临床病例作为研究对象,通过3D打印制作与患者真实牙列分布相一致的上颌牙颌模型,并以此为基础利用Nano17 F/T力学传感器搭建矫治力测量系统,测量直径为355. 6μm标准圆镍钛弓丝佩戴在牙颌模型上后施加在患者2颗上颌中切牙上的初始回复力。结果患者上颌中切牙21受到的初始矫治力较中切牙11更大,且2颗中切牙所受到的矫治力系均不利于牙齿的理想移动,需要添加辅助装置改善牙齿受力状况。在优化正畸治疗方案后,患者在治疗18个月后获得满意的矫治效果。结论利用患者的模拟牙颌模型可以准确测量正畸弓丝作用在目标牙齿上的矫治力系,预估牙齿的移动形式,并以此为基础改进牙齿矫治方案。矫治力的口外测量技术为临床正畸治疗提供重要参考,为矫治方案的优化设计开创新思路。     

基于有限元仿真的形状记忆聚合物弓丝初始正畸力分析

正畸治疗过程中,临床常用镍钛金属弓丝对人体存在潜在的毒性作用,且缺乏美观性;相比之下形状记忆聚合物（SMP）材料因其良好的力学性能、易成形、美观性,在正畸中受到越来越多的重视。而形状记忆聚氨酯（SMPU）作为一种典型的SMP材料,其在正畸治疗效果方面的研究尚不充分,所能提供的矫治力大小有待进一步探究。在正畸矫治力研究中,临床口内检测非常困难,有限元分析技术是目前最主要的研究手段。针对上述问题,基于Tobushi一维SMP本构方程,参照粘弹性材料标准线性模型构建了SMP材料的三维本构方程,并利用FORTRAN语言编写了可用ABAQUS调用的UMAT子程序;参照正畸临床数据,利用三维建模软件建立了包括牙齿、托槽、弓丝在内的三维有限元模型,以侧切牙、尖牙为研究对象,通过对弓丝施加不同形式的变形,得出SMPU弓丝形变量为3 mm时产生的初始正畸力大小为0.06～0.55 N。结果表明, SMPU弓丝提供的初始正畸力与临床认为的最佳正畸力相比略为偏小,适合正畸治疗的第一阶段;但SMPU材料的力学性能还有进一步提升改善的空间,在正畸领域具有较高的潜在应用价值。     

基于超黏弹性的牙周膜本构模型构建及模拟

为了准确描述牙周膜的生物力学行为,基于大变形连续介质力学理论及不可压缩各向同性假设,以人体牙周膜平面剪切和应力松弛实验数据为基础,利用有限元软件ABAQUS的数据拟合功能,构建牙周膜的超黏弹性本构模型及参数。随后,通过对5组牙周膜平面剪切实验过程的模拟,验证牙周膜超黏弹性模型的正确性。最后,通过有限元计算对比分析牙周膜线弹性模型与超黏弹性模型对载荷的力学响应。结果表明在牙根位移量为0～0.06 mm时,牙周膜可近似用线弹性模型表示;当位移量大于0.06 mm,两种模型的差异显著,超黏弹性模型更加符合牙周膜的材料特性。研究结果为牙周膜提供一种实用性强的超黏弹性模型,为牙齿正畸的生物力学研究和治疗方案的精确设计提供理论依据。