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直丝弓滑动法关闭拔牙间隙的三维有限元模型的建立

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中国生物医学工程学报 2007年第3期26卷 426-430页

作者：邓锋张磊张翼宋锦璘樊瑜波四川大学生物力学工程实验室成都610065 重庆医科大学附属口腔医院重庆400015

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... 详细信息

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。

关键词：直丝弓技术滑动法 Mimics 三维有限元

摇椅弓滑动法整体内收上颌前牙的三维有限元分析

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华西口腔医学杂志 2013年第1期32卷 21-25页

作者：安晓莉陈宏伟司庆宗周又和刘斌王记增兰州大学口腔医学院口腔正畸教研室兰州大学土木工程与力学学院固体力学研究所西部灾害与环境力学教育部重点实验室兰州730000

目的探讨摇椅弓应用于滑动法内收上颌前牙的力学效应。方法应用ANSYS软件建立上牙列三维有限元模型,分别计算不同深度摇椅弓和不同高度牵引钩内收上前牙时对6个上前牙阻抗中心产生的转矩,并观察二者联合应用时上前牙初始移动情况。结果... 详细信息

目的探讨摇椅弓应用于滑动法内收上颌前牙的力学效应。方法应用ANSYS软件建立上牙列三维有限元模型,分别计算不同深度摇椅弓和不同高度牵引钩内收上前牙时对6个上前牙阻抗中心产生的转矩,并观察二者联合应用时上前牙初始移动情况。结果选择不同深度的摇椅弓可产生不同的冠唇向转矩,用以抵消摩擦力及不同高度牵引钩滑动法内收产生的冠舌向转矩,进而实现上前牙的整体移动。在上颌第二前磨牙和第一磨牙之间应用种植体支抗时,2 mm深度的摇椅弓可配合使用7.2 mm高度的牵引钩来实现上前牙的压低及整体内收。结论摇椅弓可以有效改善内收前牙时出现的直立和舌倾状态,实现压低和转矩的双重控制。

关键词：摇椅弓滑动法整体内收三维有限元

滑动法关间隙过程中横腭杆对上牙弓宽度的影响:三维有限元研究

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实用口腔医学杂志 2019年第5期35卷 691-695页

作者：李毕超高瑜武姗项桦任利玲兰州大学口腔医学院正畸科

目的:研究横腭杆(TPA)在滑动法关间隙过程中对上牙弓中后段牙齿横向移动的影响。方法:将患者上颌牙颌系统CBCT数据信息以DICOM格式导入Mimics软件进行三维重建,建立滑动法关间隙的三维有限元模型;在ANSYS软件中计算间隙关闭量分别为0、2... 详细信息

目的:研究横腭杆(TPA)在滑动法关间隙过程中对上牙弓中后段牙齿横向移动的影响。方法:将患者上颌牙颌系统CBCT数据信息以DICOM格式导入Mimics软件进行三维重建,建立滑动法关间隙的三维有限元模型;在ANSYS软件中计算间隙关闭量分别为0、2、4 mm及使用TPA与否6种工况下上颌尖牙、第二前磨牙、第一磨牙与第二磨牙横向(颊舌向)的初始位移。结果:滑动法关间隙过程中,无论使用TPA与否,尖牙、第二前磨牙、第一磨牙均表现为牙冠舌向移动,牙冠间宽度变小;第二磨牙则相反,牙冠为颊向移动,牙冠间宽度增大;TPA组尖牙、第二前磨牙及第一磨牙牙冠舌向位移量均比对照组(Non-TPA组)小,分别减少了14.8%、29.7%、27.7%,第二磨牙牙冠颊向位移量则较对照组平均增加了48.2%。结论:滑动法关间隙过程中,使用TPA可减少牙弓中后段牙冠舌向位移有利于弓形稳定,但有加大第二磨牙颊向倾斜的趋势,治疗中应注意第二磨牙的转矩控制及横向位置的调整。

关键词：滑动法横腭杆(TPA) 弓形变化三维有限元(FEA)

滑动法和关闭曲法在内收上前牙时加载不同转矩的三维有限元对比研究

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滑动法和关闭曲法在内收上前牙时加载不同转矩的三维有限元对比研...

作者：解传亮山东大学

学位级别：硕士

目的拔牙患者内收上前牙时容易出现冠舌向、根唇向移动,为避免前牙过于直立或舌倾往往采取方丝加正转矩的方法。本研究通过建立上颌牙列(拔除第一前磨牙)、短牵引钩、方丝弓托槽、平直方丝加正转矩以及T型关闭曲加正转矩的三维有限元研... 详细信息

目的拔牙患者内收上前牙时容易出现冠舌向、根唇向移动,为避免前牙过于直立或舌倾往往采取方丝加正转矩的方法。本研究通过建立上颌牙列(拔除第一前磨牙)、短牵引钩、方丝弓托槽、平直方丝加正转矩以及T型关闭曲加正转矩的三维有限元研究模型,模拟临床实际操作,来分析滑动法和关闭间隙法在中切牙、侧切牙施加不同数值正转矩时,上切牙的初始位移和牙周膜应力分布情况,为选择何种关间隙法及中切牙、侧切牙转矩控制提供理论依据及参考。方法实验一将CBCT扫描的志愿者上颌骨和上牙列高分辨率分层图像,导入有限元相关计算机辅助设计软件和有限元分析软件建立上颌牙列(拔除第一前磨牙)、短牵引钩、方丝弓托槽、平直方丝加正转矩以及T型关闭曲加正转矩的三维有限元研究模型。实验二将两种关闭间隙法分为滑动法关间隙组(A组)和T型曲关间隙组(B组),A组两侧分别施加150g拉力,B组两侧T型曲拉开1mm。将两组上前牙弓丝有效转矩分别设定为0°、+1°、+3°、+5°、+7°,相对应A组分组:A0组、A1组、A2组、A3组、A4组;B组分组:B0组、B1组、B2组、B3组、B4组,共设置十种工况。通过有限元分析软件研究每一种工况下中切牙、侧切牙在三维方向的位移趋势和牙周膜等效应力,探寻两种关闭间隙法对上前牙施加相同转矩以及同一种关闭间隙法施加不同转矩时中切牙、侧切牙的初始位移及牙周膜应力变化,探寻适宜上前牙转矩控制的最佳转矩力值,为正畸治疗时不同的上前牙移动方式选择适宜转矩控制提供参考。结果1、本实验建立了包含上颌牙列(拔除第一前磨牙)、牙周膜、牙槽骨、短牵引钩、方丝弓托槽、平直方丝加正转矩以及T型关闭曲加正转矩的三维有限元研究模型。2、滑动法A组位移趋势,矢状向中切牙A0、A1组冠舌向根唇向移动,A1组相比A0组舌向倾斜移动趋势减小,当加载+3°转矩时(A2组),中切牙初始位移由最初的冠舌向根唇向变为冠根舌向移动,中切牙趋于整体舌向移动;随着转矩力值增加A3、A4组中切牙变为冠唇向根舌向移动,A4组相对于A3组唇向倾斜移动趋势增加;五组牙冠位移量相比牙根均增大,A4组位移量相比其余四组明显增大,位移量比较:A4>A3>A0>A1>A2。侧切牙A0、A1、A3、A4组位移趋势与中切牙基本保持一致,不同之处在于A2组冠唇向根舌向移动趋势,与中切牙相比五组位移量均增大。中切牙、侧切牙冠根位移差在加载+3°转矩时(A2组)最小,加载+7°转矩时(A4组)最大。垂直向上,中切牙未施加转矩时冠根伸长移动,加载+1°转矩时冠伸长根压低移动,两组整体均表现为伸长移动,随着转矩增加伸长趋势减小;A2、A3、A4组牙冠牙根均根向移动,牙齿逐渐从冠向伸长移动转为根向压低移动趋势,牙冠位移量A4>A3>A2,牙根位移量A2>A3>A4。侧切牙位移趋势与中切牙基本一致,不同之处在加载+1°转矩时冠根均为根向移动趋势,与中切牙相比五组位移量均增大。水平向上,中切牙加载0°、+1°、+3°、+5°转矩时均表现为冠远中根近中移动,当转矩加载到+7°(A4组)时,转为冠近中根远中移动;侧切牙位移趋势与中切牙基本一致,当转矩继续增大到+5°(A3组)时,冠近中根远中移动,相比较中切牙五组位移量均增大。3、关闭曲法B组位移趋势,矢状向上,中切牙加载0°、+1°、+3°转矩时冠舌向根唇向旋转移动,冠部位移大于根部位移,牙齿表现为舌向倾斜移动,位移量B0组最大,B2组最小,舌向倾斜趋势减小;当转矩力值增加至+5°时,B3组牙冠牙根均表现为舌向移动,牙齿趋于整体移动;B4组冠唇向根舌向移动,牙齿呈现唇向移动趋势,位移量B4>B0>B1>B2>B3。侧切牙位移趋势与中切牙基本一致,只有B3组牙冠唇向牙根舌向移动;相对中切牙侧切牙位移量明显变大。中切牙、侧切牙冠根位移差在加载+5°转矩时(B3组)最小,加载+7°转矩时(B4组)最大。在垂直向上,中切牙未加载转矩时冠根位移为负,当加载+1°转矩时冠根初始位移虽然为负但位移量减小,牙齿呈冠向伸长移动,位移量B0>B1,伸长趋势减小;当转矩增加至+3°(B2组)牙冠牙根初始位移均为正,牙齿呈压低趋势,B2、B3、B4组位移趋势一致,位移量B4>B3>B2,压低趋势越来越明显。侧切牙B0组牙齿呈伸长趋势,其余四组均为压低趋势,五组位移量相比中切牙均变大。在水平向上,中切牙五组表现均为牙冠远中牙根近中移动,牙冠位移量大于牙根位移量,随着转矩力值增加位移量呈减小趋势(B0>B1>B2>B3>B4),牙齿逐渐从远中倾斜转为直立;侧切牙与中切牙位移趋势一致,但位移量与中切牙相比均变大。4、滑动法加载+3°转矩、关闭曲法加载+5°转矩时,中切牙侧切牙牙周膜应力最小,牙周膜等效应力在中切牙舌侧趋于平均分布。结论1、在0.018英寸×0.025英寸不锈钢方丝上两侧施加150g拉力滑动法关闭间隙时

关键词：三维有限元转矩 T型曲滑动法关闭曲法

滑动法关间隙过程中横腭杆对上牙弓宽度影响的三维有限元研究

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滑动法关间隙过程中横腭杆对上牙弓宽度影响的三维有限元研究

作者：李毕超兰州大学

学位级别：硕士

目的:研究横腭杆在滑动法关间隙过程中对上牙弓中后段牙齿横向移动的影响。材料和方法:将患者上颌牙颌系统CBCT数据信息以DICOM格式导入Mimics软件进行三维重建,建立滑动法关间隙的三维有限元模型;在ANSYS软件中计算间隙关闭量分别为0、... 详细信息

目的:研究横腭杆在滑动法关间隙过程中对上牙弓中后段牙齿横向移动的影响。材料和方法:将患者上颌牙颌系统CBCT数据信息以DICOM格式导入Mimics软件进行三维重建,建立滑动法关间隙的三维有限元模型;在ANSYS软件中计算间隙关闭量分别为0、2、4mm及使用横腭杆与否六种工况下上颌尖牙、第二前磨牙、第一磨牙与第二磨牙横向(颊舌向)的初始位移。结果:滑动法关间隙过程中,无论使用TPA与否,除第二前磨牙牙根舌向移动外,尖牙、第二前磨牙、第一磨牙均表现为牙冠舌向移动、牙根颊向移动,第二磨牙则相反,牙冠为颊向移动,牙根舌向移动;TPA组尖牙、第二前磨牙及第一磨牙牙冠舌向位移量均比对照组小,分别减少了14.8%、29.7%、27.7%,第二磨牙牙冠颊向位移量则较对照组平均增加了48.2%。结论:滑动法关间隙过程中,使用横腭杆可减少牙弓中后段牙冠舌向位移有利于弓形稳定,但有加大第二磨牙颊向移动的趋势,治疗中应注意第二磨牙的转矩控制以防腭尖伸长。

关键词：滑动法横腭杆(TPA) 弓形变化三维有限元(FEA)

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关闭曲法和滑动法对牙根吸收影响的比较研究

实用口腔医学杂志 2015年第1期31卷 92-95页

作者：肖遥黄素华泸州医学院附属口腔医院正畸科泸州医学院口颌面修复重建和再生实验室 646000

目的:比较关闭曲法和滑动法对牙根吸收的影响。方法:随机选取利用MBT直丝弓矫治技术治疗的安氏I类错畸形拔牙病例90例,其中关闭曲法45例,滑动法45例,治疗前后拍摄全颌曲面断层片和根尖片,用根吸收分级评估法记录其矫治前后全口牙根吸... 详细信息

目的:比较关闭曲法和滑动法对牙根吸收的影响。方法:随机选取利用MBT直丝弓矫治技术治疗的安氏I类错畸形拔牙病例90例,其中关闭曲法45例,滑动法45例,治疗前后拍摄全颌曲面断层片和根尖片,用根吸收分级评估法记录其矫治前后全口牙根吸收的情况,统计分析。结果:在正畸治疗后关闭曲法和滑动法的牙根吸收发生率无显著差异(P>0.05),2种方法在治疗后的牙根吸收发生率都增大(P0.05)。结论:关闭曲法和滑动法在安氏I类错矫治拔牙病例中对牙根吸收的影响无差别。

关键词：牙根吸收滑动法关闭曲法

微植体支抗滑动法关闭间隙的三维有限元建模及实验验证

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安徽医科大学学报 2014年第6期49卷 853-856页

作者：吴映燕蒋勇陈琳安徽医科大学口腔医学院合肥230032 安徽医学高等专科学校口腔系合肥230601 北京武警总医院口腔科北京100039

对志愿者头颅部进行螺旋CT扫描,利用Mimics软件进行实体模型的重建,优化后导入Ansys软件中赋值及网格划分,建立左侧下颌第一磨牙缺失的包含微型种植体、直丝弓托槽、牙列、牙周膜、牙槽骨的下颌三维有限元模型,实验模拟与临床基本相符。

关键词：有限元模型生物力学滑动法微型种植体

基于牙周膜超弹性本构模型微种植支抗滑动法内收上颌前牙的三维有限元分析

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基于牙周膜超弹性本构模型微种植支抗滑动法内收上颌前牙的三维有...

作者：崔涛青岛大学

学位级别：硕士

目的探索构建牙周膜超弹性本构模型的方法,建立更精确的、更高仿真度的包含有上颌牙列、牙槽骨、牙周膜、微种植体支抗、牵引钩、弓丝、托槽在内的三维有限元模型,分别模拟直丝弓矫治技术滑动机制条件下一步法和两步法内收上颌前牙,调... 详细信息

目的探索构建牙周膜超弹性本构模型的方法,建立更精确的、更高仿真度的包含有上颌牙列、牙槽骨、牙周膜、微种植体支抗、牵引钩、弓丝、托槽在内的三维有限元模型,分别模拟直丝弓矫治技术滑动机制条件下一步法和两步法内收上颌前牙,调整微种植体植入高度和矢状向位置,观察上颌前牙的初始位移趋势,为临床提供生物力学参考。方法从青岛市口腔医院CBCT数据库中选取一例上颌前突患者的CBCT作为素材,依次应用软件Mimics Medical 17.0建立上颌牙列、牙槽骨的三维模型;应用软件Geomagic Studio 2013对已建立的上颌牙列、牙槽骨的三维模型进行曲面处理;通过软件Unigraphics NX 10对已建立的上颌牙列的牙根部分的三维模型进行抽壳0.2mm,建立牙周膜的三维模型;应用软件Solid Works依次构建简化牵引钩、上颌弓丝、简化托槽、简化种植钉的三维模型;最后通过软件Solid Works分别组装种植体支抗的矢状向位置分别位于第二前磨牙与第一磨牙之间、第一磨牙与第二磨牙之间及高度分别距牙槽嵴顶上4mm、6mm、8mm不同组合时的包含有上颌牙列、牙槽骨、牙周膜、托槽、上颌弓丝、牵引钩、种植体在内的三维模型共计12个,模拟滑动机制条件下一步法和两步法内收上颌前牙;采用文献中对2名女性成年志愿者体内牙周膜拉伸试验获得的数据在ANSYS Workbench中生成应力-应力值曲线,获取牙周膜在加载不同应力状态下杨氏模量变化的关系曲线,从而得到牙周膜的杨氏模量参数;运用ANSYS14.0软件对上述模型进行有限元分析,分析上颌前牙的初始位移情况,获取牙齿的三维初始位移云图,分别以牙冠切缘中点和根尖点作为参考点读取牙齿的三维初始位移值。牙齿初始位移分为三个方向,以X轴代表牙齿的水平方向运动趋势(向右为正),以Y轴代表矢状向运动趋势(向后为正),以Z轴代表垂直向运动趋势(向上为正),并进行比较。结果1、同一种方法内收上颌前牙时,种植体矢状向位置不变,高度增加时,各前牙牙冠初始内收量减小,各前牙的初始压入量增大;2、同一种方法内收上颌前牙时,种植体高度不变,种植体矢状向位置后移时,各前牙牙冠初始内收量增加,各前牙的压入量减小。3、种植体矢状向位置和高度均不变时,两步法内收上前牙较一步法内收上前牙,中切牙、侧切牙初始内收量更大,初始压入量更大。结论1、构建基于牙周膜超弹性本构模型的三维有限元模型的方法具有可行性;2、种植体矢状向位置的改变主要影响牙齿的内收位移方式,高度的变化主要影响牙齿的垂直向位移方式;3、一步法与两步法内收上颌前牙时,两步法可以获得更大的牙齿初始位移量。

关键词：牙周膜超弹性本构模型微种植支抗滑动法上颌前牙内收三维有限元分析

个体化舌侧矫治滑动法关闭间隙时上颌牙齿移动特征的Typodont研究

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个体化舌侧矫治滑动法关闭间隙时上颌牙齿移动特征的Typodont研究

作者：谢天会郑州大学

学位级别：硕士

目的:建立舌侧矫治Typodont模型,并模拟临床上采用不同支抗方式滑动法关闭拔牙间隙,观察上颌牙齿的移动特征及差异,为临床治疗提供参考。方法:制作安氏Ⅱ类1分类关闭间隙阶段的Typodont硅胶模型,利用硅胶阴模翻制36副安氏Ⅱ类1分类关闭... 详细信息

目的:建立舌侧矫治Typodont模型,并模拟临床上采用不同支抗方式滑动法关闭拔牙间隙,观察上颌牙齿的移动特征及差异,为临床治疗提供参考。方法:制作安氏Ⅱ类1分类关闭间隙阶段的Typodont硅胶模型,利用硅胶阴模翻制36副安氏Ⅱ类1分类关闭间隙阶段的Typodont蜡堤,随机分成3组:A组、B组和C组,每组12副。分别采用颊腭侧环形加力、腭侧种植钉支抗、腭侧颌内支抗三种不同的支抗方式滑动法关闭拔牙间隙,观察并记录牙齿的位移变化情况,采用SPSS 17.0统计学软件进行重复测量数据的方差分析,组间比较采用单因素方差分析。结果:1.建立安氏Ⅱ类1分类关闭间隙阶段可重复翻制的硅胶模型。2.排齐整平后模型与原始模型相比:牙弓前段牙弓长度减小,但牙弓总长度基本不变。3.关闭间隙后的完成模型,在三维坐标系中的相应测量结果如下:A组(环形加力组):第二磨牙间宽度37.33±2.13mm,其减小量在三组中最小;牙弓长度46.59±2.56mm,其减少量在三组中居中;拔牙间隙关闭时间347±13min,其速度在三组中居中;前牙内收量5.12±1.37mm,在三组中居中;B组(种植钉支抗组)第二磨牙间宽度36.43±1.87mm,减小量在三组中居中;牙弓长度45.49±3.16mm,其减少量在三组中最大;拔牙间隙关闭时间391±19min,其速度在三组中最慢,前牙内收量5.87±1.40mm在三组中最大。C组(颌内支抗组):第二磨牙间宽度35.91±1.56mm,其减小量在三组中最大;牙弓长度47.3±2.89mm,其减少量在三组中最小;拔牙间隙关闭时间255±16min其速度在三组中最快,前牙内收量5.08±1.11mm在三组中最小。结论:1.建立安氏Ⅱ类1分类关闭间隙阶段的硅胶模型,具有可重复翻制性。2.本实验结果显示:1)舌侧矫治排齐整平过程中,由于其生物力学特点,前牙会有一定的冠转矩丧失并伴随着后牙的远中直立。2).唇腭侧环形加力能显著避免水平向弓形效应,单独使用腭侧微种植体支抗协助也能有效的减轻水平向弓形效应。3)唇腭侧环形加力能快速且较多内收前牙,应用于临床时有利于患者面型的改善及缩短治疗疗程;单独使用腭侧微种植体支抗协助能最大限度内收前牙,但这两种情况下均需注意前牙转矩的控制以免出现明显的转矩丧失。3.本实验研究提示,临床舌侧矫治时,要综合考虑各种关闭间隙时支抗方式的优缺点,根据患者具体情况选择合适的方法。

关键词：个体化舌侧矫治 Typodont 滑动法微种植体